قطع المواد بالموجات فوق الصوتية

يختلف مبدأ القطع بالموجات فوق الصوتية تمامًا عن تقنيات قطع المواد التقليدية. في الحالة الأولى نستخدم الطاقة فوق الصوتيةوالتي لا تتطلب شحذ حواف القطع للأداة وتطبيق قوى كبيرة.

على عكس القطع الميكانيكي ، لا يحتوي القطع بالموجات فوق الصوتية على رقائق ، ولا ضوضاء ، ولا حواف محترقة مثل الليزر أو المعالجة الحرارية الأخرى ، ولا أبخرة أو غازات. بالمقارنة مع القطع بنفث الماء ، لا يوجد اختراق للرطوبة في المواد. من حيث خفض التكاليف ، يعد القطع بالموجات فوق الصوتية بديلاً للقطع بالليزر والماء.

يهتز رأس القطع بالموجات فوق الصوتية ، مما يتسبب في القليل من الاحتكاك ولا تلتصق مادة القطع ، وهو أمر مهم بشكل خاص للمواد اللزجة والمرنة والأطعمة المجمدة والمطاط وغيرها من المواد التي لا يمكن قطعها تحت الضغط.

لا يمكن سماع الموجات فوق الصوتية من قبل البشر. يهتز سكين القطع بالموجات فوق الصوتية بسعة تتراوح من 10 إلى 70 ميكرومتر في الاتجاه الطولي. الاهتزاز مجهري ، لذلك لا يمكن رؤيته. تتكرر الحركة 20.000 - 40.000 مرة في الثانية (التردد 20-40 كيلو هرتز).

تتمتع أجهزة الموجات فوق الصوتية ذات التردد المنخفض بوزن أكبر وإخراج طاقة أكبر. يمكن أيضًا تحقيق سعة أعلى عند الترددات المنخفضة. تعد الآلات التي يبلغ ترددها 20 كيلو هرتز أكثر ملاءمة لقطع المواد السميكة والقوية.

عيب هذه الأجهزة هو أن التردد فوق الصوتي قريب من النطاق المسموع ، وقد تكون إجراءات تقليل الضوضاء ضرورية أثناء التشغيل.

تعد أجهزة 35 كيلو هرتز أكثر ملاءمة للمواد الرقيقة مثل الرقائق والجلود المقلدة والمنسوجات ، وكذلك لمعالجة الأشكال المعقدة. في نفس الوقت ، الآلات صامتة أثناء التشغيل.

أمثلة تطبيقية للقطع بالموجات فوق الصوتية

تتكون أجهزة القطع بالموجات فوق الصوتية من محول طاقة فوق صوتي ، وطرف محور ، وسكين ومصدر طاقة. يستخدم محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية (فوق صوتية).

في الوقت الحالي ، يتم استخدام الاحتكاك الكهربائي في جميع أنحاء العالم تقريبًا - ويكون التأثير عكس ذلك كهرضغطية... هذا يعني أنه يتم تطبيق جهد كهربائي متناوب على محول الطاقة الموجود على لوح سيراميك أو كوارتز يولد الموجات فوق الصوتية. يزيد المكثف الصوتي من سعة الاهتزازات الصادرة في منطقة القطع.

يتم تليين المادة وتقطيعها بواسطة الطاقة فوق الصوتية ، وتلعب شفرة السكين ببساطة دور تحديد موضع القطع وإخراج الطاقة فوق الصوتية. يتم تقليل قوى القطع بحوالي 75٪ وزيادة إنتاجية عملية القطع بشكل كبير مقارنة بطرق القطع الأخرى.

يمكن استخدام المواد الكاشطة لزيادة كفاءة القطع.

آلات القطع بالموجات فوق الصوتية

تعتمد سرعة القطع على المادة التي تتم معالجتها ويتم تحديدها عمومًا من خلال النسبة: V = 4 * X * e ، حيث X هي أقصى سعة اهتزاز ، m ، e هو تردد الموجات فوق الصوتية ، هرتز.

وبالتالي ، مع سعة 12 ميكرون وتردد 35 كيلو هرتز ، ستكون سرعة القطع: 4 * 0.000012 * 35000 = 1.68 م / ث.

كما هو معروف من التقنيات الأخرى (على سبيل المثال ، في القطع الميكانيكي) ، مع زيادة سرعة القطع ، لا تقل قوى القطع فحسب ، بل تتناقص أيضًا تآكل شفرة أداة القطع. لذلك ، يوصى أيضًا باستخدام شفرات الكربيد في القطع بالموجات فوق الصوتية. يمكن أن تصل متانة شفرات الكربيد المعدنية إلى 20000 متر أو أكثر.

جهاز القطع بالموجات فوق الصوتية المحمولة

القطع بالموجات فوق الصوتية مناسب للمواد مثل المطاط ، PVC ، لوحات الدوائر المطبوعة ، الأفلام ، المركبات ، البلاستيك ، جميع أنواع الورق ، الأقمشة ، السجاد ، الجلد ، الطعام (اللحوم المجمدة ، الحلوى ، الخبز ، الشوكولاتة ، إلخ) ، الأغشية الرقيقة ومواد من قرص العسل ، لتنظيف الحفريات ، لإزالة الصدأ والطلاء ، ونقش ونحت المعادن ، ونقش المعادن.

يمكن إجراء القطع بالموجات فوق الصوتية في الوضع اليدوي وبمساعدة التركيبات الآلية والروبوتات ، وهناك أيضًا نماذج للقطع ثلاثي الأبعاد لمواد النحل.