Ультразвуковая полировка металла

Ультразвуковая полировка металла

Ультразвуковая полировка металла

В современной сфере металлообработки, механический метод работы со стальными сплавами постоянно развивается. Но технический прогресс обусловливает появление новых, высокотехнологических материалов, которые тяжело поддаются механическому воздействию. Поэтому, стали разрабатывать и внедрять в производственные процессы совершенно новые, высокотехнологические способы обработки. Одним из таких способов является ультразвуковая обработка металлов.

Принцип ультразвуковой обработки металлов

Ультразвуковой способ работы является одной из разновидностей обработки материалов долблением. Снятие поверхностного слоя с изделия осуществляется за счет образования выколов и микротрещин, при нагрузке на материал колебаниями ультразвука. Главным преимущественным качеством ультразвуковой обработки металлов считают возможность воздействовать на материалы непроводящего и непрозрачного типа.

Также, как положительные свойства такого способа работы с материалами, можно обозначить отсутствие при завершении рабочего процесса остаточного напряжения, которые могут послужить причиной образования повреждений (трещин) поверхности изделия.

Метод ультразвуковой обработки применяют при работе с хрупкими компонентами, например, агатовые камни, материалы на основе алебастра, алмазные изделия, гипсовые элементы.

Технологический принцип ультразвуковой обработки металлов состоит в заливании специального абразивного вещества в рабочий сектор. Рабочим сектором считается свободное расстояние между вибрирующим от высокочастотного раздражителя торцом инструмента для резания и поверхностью заготовки, что обрабатывается.

Абразивные зерна от колебания бьются об поверхность изделия, вызывая повреждения верхнего слоя. Для ультразвукового воздействия на обрабатываемый материал используют такие абразивные вещества, как кремниевые и боровые элементы на основе карбида. Жидкость для подачи абразива в зону обработки – простая вода.

Рабочий инструмент, которым образовывают подающие колебания при ультразвуковой обработке металлов, изготовляется из вязких компонентов, что в значительной мере уменьшает его износ. Материал для режущего инструмента не чувствительный к воздействию нагрузок ударного типа.

При воздействии вибрации абразивные частицы начинают раскалываться и, в сектор обработки, подается образовавшаяся при этом суспензия из абразива. Суспензия несет зерновые элементы свежего абразивного компонента и удаляет снятый слой материала.

Рабочий частотный диапазон для ультразвуковой обработки составляет 22 КГц, что уменьшает уровень шума при осуществлении технических операций. Поверхность материала, во время воздействия на нее рабочего инструмента, копирует его форменные очертания.

Финишная обработка поверхности металлов ультразвуком

Производительная наработка ультразвуковых процессов зависит от точности выполнения основных процессов, из которых складывается ультразвуковая обработка металлов.

Первым интенсивным процессом является внедрение абразивных частиц под ударными нагрузками, которые обусловливают снятие тонкого слоя с поверхности обрабатываемого изделия. Вторым обязательным процессом выступает регулярная циркуляция и замена абразивного вещества, непосредственно в секторе обработки.

Нарушение, снижение интенсивности, выполнения одного из перечисленных процессов, приводит к уменьшению уровня эффективности всей обработки ультразвуком.

Ультразвуковая обработка металлов начала распространятся в металлообрабатывающей сфере в шестидесятых годах. Благодаря внедрению в производственные процессы такого способа обработки материалов стало возможным облегчить технологический процесс производства изделий фасонного типа из хрупкого и твердого металла.

Также, ультразвуковой процесс изготовления изделий значительно сокращает временной период на осуществление технических задач. Единственным недостатком данного метода работы с металлическими основами – снижение производительных показателей при увеличении толщины снимаемого с заготовки слоя.

Для обработки материалов ультразвуком применяют специализированные станки, которые представляют собой универсальные ультразвуковые агрегаты для промышленного и частного производства.

Ссылка на promplace.ru обязательна

Во многих случаях полировка алюминия — это единственный способ, позволяющий вернуть изделию го первоначальный привлекательный вид. Процесс параллельного электрического и химического воздействия на алюминиевую поверхность, когда заготовка с подведенным к ней током погружается…
Читайте также  Степлер для металлического профиля
Механическая обработка металлов — достаточно сложный процесс, в результате которого получаются детали определенных размеров и заданных форм. Существует два способа механического воздействия на материал. Первый способ выражается в снятии верхнего слоя с рабочей поверхности. При этом глубина может быть разной зависимо от…

Источник: http://ooo-asteko.ru/ultrazvukovaya-polirovka-metalla/

Ультразвуковая упрочняюще-финишная обработка поверхностей металлических изделий

Ультразвуковая полировка металла

Палаев Александр Григорьевич

Ультразвуковые технологии — это высокоэффективные и экологически чистые технологические процессы.

В конкурсе на лучшие инновационные проекты в сфере науки и высшего образования Санкт-Петербурга в 2008 году наш проект «Оборудование для ультразвуковой упрочняюще-финишной обработки поверхностей металлических изделий» признан победителем в номинации «Лучший инновационный продукт» в направлении «Индустрия наносистем и материалов».

Награждение победителей конкурса

Оборудование для ультразвуковой упрочняюще-финишной обработки поверхностей металлических изделий предназначено для оснащения металлорежущих станков: токарных, фрезерных, строгальных и т. д. (универсальных и программных).

К современной технике, работающем на предельных скоростях и при больших нагрузках, к её узлам и деталям, предъявляются высокие требования, как по качеству металла, так и по качеству изготовления.  Качество поверхностного слоя является одним из главнейших факторов определяющих долговечность машин и механизмов.

  Обработанная традиционнымиспособами поверхность содержит в себе остаточные макро- и микронапряжения, усталостные макро- и микротрещины, абразивные включения и пр. Для повышения прочности иизносостойкости деталей необходимо применять обработки, улучшающие физические свойства, структуру и микрогеометрию поверхности.

В настоящее время используются традиционные  способы улучшения поверхности, получившие распространение в промышленности.

Эффективным методом  при пластическом деформировании металлов является сообщение инструменту ультразвуковых колебаний. При воздействии ультразвука возникают сложные процессы: наложение динамических знакопеременных нагрузок на статические нагрузки, локальное поглощение ультразвуковой энергии, что в конечном итоге приводит к изменению условий течения металла и облегчению пластического деформирования.

Предварительно деталь (изделие) протачивается на станке с шероховатостью (Rz6,3-2.5),  затем на этом же станке производится УЗУФО. Или сразу вслед за резцом с отставанием 3-6 мм. идёт ультразвуковой выглаживатель и получается поверхность заданного класса чистоты обработки (Rz0,1 – Rz0,05). Производительность выше, чем при точении.

При этом одновременно происходит:

— повышение класса чистоты обработки (Rz0,1 – Rz0,025).

— повышение поверхностной микротвёрдости на 50 -100% на глубину до 1 мм.

-снятие остаточных напряжений,

-залечивание поверхностной структуры металла,

— повышение усталостной прочности изделий,

-повышение износостойкости и коррозионной стойкости изделий.

Комплект для УЗУФО и образцы обработанных изделий

Шток (токарнаяобработка)                  Шток  (ультразвуковая обработка)

Таким способом легко обрабатываются наружные, торцевые и внутренние поверхности любой сложности. Обрабатываются все марки сталей, цветные металлы и их сплавы. Технология УЗУФО позволяет исключить трудоёмкие операции шлифовки, полировки, а иногда и термообработку, экономит производственные площади.

Не требуется транспортировка деталей к месту финишной доводки поверхности, так как деталь полностью обрабатывается и доводится на одном станке. Предлагаемая технология и оборудование позволяет механизировать и автоматизировать финишные операции, исключает ручной труд на этих операциях. Производительность труда при этом повышается  в 1,5 – 3 раза.

Отпадает необходимость в приобретении дорогостоящего импортного станочного оборудования.

Оборудование для ультразвуковой упрочняюще-финишной обработки поверхностей металлических изделий востребовано в областях: машиностроения, автомобилестроения,  авиастроения, судостроения и  т. д., а также в крупных и мелких ремонтных мастерских.

Комплект оборудования состоит:

1. Ультразвуковой генератор.

2. Ультразвуковая колебательная система.

3. Технологическое устройство.

4. Сменный наконечник с закрепленным индентором из твёрдого материала.

Научно-исследовательский центр ультразвуковых технологий СЗТУ уже более 20 лет разрабатывает, изготавливает и поставляет ультразвуковое оборудование следующего технологического назначения:

1.  Ультразвукового резания (точения).

(малая шероховатость  (Rz 0,2), высокая точность на станке нормального класса точности)

2.  Ультразвуковой упрочняюще-финишной обработки.

(в презентации освещены все достоинства данной технологии)

3.  Ультразвуковой сварки металлов, пластмасс.

Читайте также  Что такое шабрение металла?

(сварка разнородных металлов без образования остаточных внутренних напряжений, сварка твёрдых и мягких пластмасс). Прессовая и шовная сварка.

4.  Ультразвуковой мойки, очистки деталей.

(высокая производительность, качество, экологичность).

5.  Ультразвуковой интенсификации процессов диспергирования, эмульгирования, полимеризации и т. д.

(высокая производительность, качество, экологичность).

В научно-исследовательском центре ультразвуковых технологий СЗТУ, на постоянной основе ведутся научно-исследовательские работы по широкому спектру использования ультразвука в промышленных целях.

Инновационные разработки НИЦУТ широко используются в учебном процессе нашего университета. Разработаны методические пособия, учебно-методические комплексы, лабораторные стенды.

Проводятся лабораторные работы, практические занятия и научно- исследовательская работа.

Источник: http://usonics.ru/articles/32-ultrazvukovaya-uprochnyayushche-finishnaya-obrabotka-poverkhnostej-metallicheskikh-izdelij.html

Технологии ультразвуковой обработки металла

В современной сфере металлообработки, механический метод работы со стальными сплавами постоянно развивается.

Но технический прогресс обусловливает появление новых, высокотехнологических материалов, которые тяжело поддаются механическому воздействию.

Поэтому, стали разрабатывать и внедрять в производственные процессы совершенно новые, высокотехнологические способы обработки. Одним из таких способов является ультразвуковая обработка металлов.

Вопрос №9 — Ультразвуковая обработка металла без применения абразивных веществ

Постоянно интересуюсь новинками в сфере металлообработки и закупаю для своего мини-цеха самое лучшее оборудование. Недавно слышал об ультразвуковой обработке металлов без применения абразивных веществ. Что это такое и насколько эффективна данная методика?

Об этом расскажет наш эксперт:

Для повышения срока службы различного оборудования предъявляются высокие требования к качеству его конструктивных элементов. Используемые детали агрегатов должны иметь поверхность с оптимальными свойствами. Если происходит сопряжение элементов с многочисленными дефектами, повышается риск развития остаточных и усталостных микротрещин.

Поэтому применение ультразвуковой обработки металлов актуально для повышения сроков работы оборудования за счет улучшения физических свойств и микрогеометрии поверхностей. Это происходит благодаря использованию высоких частот, сильных ударов, которые позволяют добиться существенного изменения верхнего слоя заготовки.

К особенностям методики относят высокую скорость проведения операций для пластической деформации материалов. Это приводит к изменению их физических свойств, в число которых входит:

  • увеличение усталостной прочности;
  • улучшение сопротивляемости к износу;
  • увеличение параметров текучести и прочности;
  • улучшение коэффициента отражения световых лучей;
  • уменьшение электропроводности, теплопроводности, относительного сужения;
  • улучшение коррозийной стойкости;
  • в результате получают поверхность с шероховатостью до 10-12 класса.

Обработка заготовок осуществляется благодаря ультразвуковому генератору, который оснащен специальным инструментом. Последний элемент представляет собой сложную колебательную систему. Она включает в себя магнитострикционный преобразователь и концентратор с прикрепленным индикатором.

При проведении ультразвуковой упрочняющей обработки инструмент плотно прижимается к поверхности заготовки. В результате производимые колебания деформируют поверхность материала, приводя к сглаживанию вершин существующих неровностей. Параллельно происходит улучшение прочностных характеристик деталей.

Ультразвуковая методика используется для работы со всеми известными марками стали, алюминием, медью, латунью, бронзой и другими металлами или сплавами. Ее применяют для поверхностей различной конфигурации – цилиндрической, конусной, торцевой, шаровой и прочих. Она не менее эффективна для упрочнения материала, находящегося во впадинах, выступах, канавках заготовок.

: Невероятная обработка металла

Источник: https://promzn.ru/voprosy-otvety/bezabrazivnaya-obrabotka-metallov.html

Ультразвуковая полировка металла: современный способ обработки до зеркального блеска

Современные механизмы работают при больших нагрузках, актуальна проблема повышения срока службы отдельных узлов. Достичь цели позволяет повышение качества поверхностей.

Чтобы повысить показатели износостойкости и прочности, в машиностроении используется ультразвуковая полировка металла, дающая возможность сделать материал менее шероховатым и более твердым.

Ультразвуком можно полировать наружные и внутренние поверхности деталей из стали, меди и других металлов. Поверхности могут быть плоские, шаровые, торцевые, цилиндрические, конические с радиусными или прямоугольными канавками. На металл воздействуют ультразвуковые колебания высокой частоты и большой силы, возникает напряжение, вызывающее пластические деформации, снижающие шероховатость.

Источник: https://steelfactoryrus.com/ultrazvukovaya-polirovka-metalla/

Ультразвуковая полировка металла: современный способ обработки до зеркального блеска

Ультразвуковая полировка металла

Современные механизмы работают при больших нагрузках, актуальна проблема повышения срока службы отдельных узлов. Достичь цели позволяет повышение качества поверхностей. Чтобы повысить показатели износостойкости и прочности, в машиностроении используется ультразвуковая полировка металла, дающая возможность сделать материал менее шероховатым и более твердым. Это снижает интенсивность износа при неблагоприятных воздействиях среды и интенсивных нагрузках.

Читайте также  Зиговка листового металла

Ультразвуком можно полировать наружные и внутренние поверхности деталей из стали, меди и других металлов. Поверхности могут быть плоские, шаровые, торцевые, цилиндрические, конические с радиусными или прямоугольными канавками. На металл воздействуют ультразвуковые колебания высокой частоты и большой силы, возникает напряжение, вызывающее пластические деформации, снижающие шероховатость.

Требуемое оборудование и химикаты

Полировка металла ультразвуком начинается с выбора абразивного (шлифовального) материала, характеризующегося различной степенью твердости. Они отличаются по составу и размерам зерна, которое может быть крупным, средним, тонким или очень тонким.

Чтобы поверхность стала действительно качественной, в процессе обработки абразивы меняются. Они деликатно снимают микрочастицы с поверхности материала без воздействия ударом. Высокую производительность обеспечивает большая амплитуда колебаний.

В промышленности используется оборудование для обработки плоских деталей, наружной и внутренней полировки цилиндрических узлов.

Основа ультразвукового инструмента – преобразователь, на котором меняются инденторы (насадки), отличающиеся по твердости.  

Для изготовления насадок используется:

  • электрокорунд (оксид алюминия);
  • циркониевый корунд (сплав окиси циркония и окиси алюминия);
  • карбид кремния или бора;
  • кварц;
  • мел.

Читайте так же:  Способы полировки металла до зеркала

Более простое оборудование для ультразвуковой шлифовки (полировки) металла внутри деталей.

Оно подходит только для узлов с определенными показателями диаметра и глубины прохода.

Плоские детали так же обрабатываются прямо на токарном станке.

Можно купить так же ручной аппарат ультразвуковой полировки металла, в корпус которого вмонтирован преобразователь, соединенный с генератором электродами.

Меняя насадки, можно сгладить острые углы, удалить град, устранить пазы и прорезы. Возможно использование для обработки не только плоских, но и круглых (полукруглых) поверхностей. Частота задается генератором в зависимости от вида абразива.

Пропорции создания

Часто перед окончательной обработкой поверхности необходимо чистить, особенно, если они хранились на складе и подверглись воздействию коррозии, на них наносилась смазка, образовались механические загрязнения. Используются химические составы, способные разрыхлить или растворить налет. Для активации этих жидкостей используется ультразвук.

Моющие средства (чаще всего 10-30-и процентный раствор сульфомалеинового ангидрида в воде с температурой 50-80оС) наливаются в ванну, оснащенную волноводом, от которого исходят ультразвуковые колебания.

Важно! При использовании ультразвука для приготовления раствора можно использовать более дешевые химикаты: органические кислоты, фосфат цинка, азотокислый натрий.

Ультразвуковая очистка применяется в ситуациях, когда другие способы неэффективны. Наиболее распространен такой метод очистки в производстве деталей для приборов на полупроводниках, оборудования для энергетики и коммуникаций. Использование ванны позволяет очистить детали различных размеров и конфигураций. На больших машиностроительных предприятиях устанавливаются автоматизированные линии, почти полностью исключающие ручной труд. Автомастерские приобретают менее громоздкое оборудование для обработки отдельных небольших узлов, например, инжекторов, карбюраторов.

Читайте так же:  Самые распространенные технологии полировки металла

Область применения

Шлифовка и полировка ультразвуком применяется на предприятиях, производящих детали и узлы для:

  • линейной промышленности (насосов, турбин, вентиляторов);
  • строительства (детали интерьера и фасадов);
  • кораблестроения;
  • металлообрабатывающей промышленности;
  • машиностроения;
  • пищевой и фармацевтической промышленности.

Важно! Заказчик может определять желаемое качество поверхностей, соблюдение требуемых показателей шероховатости. 

Преимущества и недостатки

Основные особенности технологии: изменение микроструктуры поверхностей и большая скорость деформации. Меняются технические характеристики металла:

  • повышается сопротивление к истиранию;
  • увеличиваются показатели прочности (в том числе усталостной) до 150%;
  • расширяются пределы текучести;
  • лучше отражается свет;
  • снижается магнитная, тепло- и электропроводность;
  • повышается устойчивость к образованию ржавчины.

Важно! Ультразвук позволяет получить шероховатость 0,04-0,1 мкм, соответствующую 10-12 классу.

Единственный недостаток – необходимость тщательно следить за толщиной снимаемого с поверхности слоя. Деталь теряет качество, если слой слишком толстый.

В производстве не нужно использовать шлифовальные станки или ручную работу шлифовальщиков, детали не нужно перемещать. Существует оборудование, позволяющее одновременно резать и обрабатывать ультразвуком любую деталь. Отпадает необходимость в абразивном инструменте, притирочных пастах, войлоке. На крупных предприятиях процесс полностью автоматизируется.

Источник: http://solidiron.ru/obrabotka-metalla/polirovka/ultrazvukovaya-polirovka-metalla.html