Расширение возможностей и повышение эффективности управляющего влияния колебаний в процессе финишной обработки материалов связано с применением ультразвуковых колебаний.

Проведенными исследованиями установлено, что основные положительные эффекты, сопутствующие использованию ультразвуковой финишной обработке поверхностей, связаны со значительным снижением сил трения в зоне обработки, интенсификацией съема припуска и повышением качества обрабатываемых поверхностей. Следовательно, целесообразность применения ультразвуковой финишной обработки будет определяться обеспечением, в сравнении с традиционной, либо более высокого качества поверхностей, полученного за то же или меньшее время обработки, либо большей производительностью съема припуска, либо обработкой заготовок, специфические особенности которых затрудняют их притирку в обычных условиях.

Кроме того, применение ультразвука в финишной обработке поверхностей положительно сказывается и на стойкости инструмента.

1.3 Гравирование с использованием ультразвука

Ультразвуковое гравирование стеклянных изделий реализовывается тремя способами.

Первый способ – нанесение рисунка путем сочетания неглубоких (0,2-0,4 мм) линий и участков, вырезанных ультразвуковым способом, с оставшимися нетронутыми участками полированной поверхности изделия. На торец инструмента наносится гравированный на глубину 0,5-1,5 мм рисунок, который отпечатывается сразу по всей поверхности одновременно за несколько секунд. Недостатком этого способа является ограниченный размер рисунка (диаметр не более 100-120 мм) и высокая стоимость изготовления инструмента при сравнительно невысокой его стойкости (одним инструментом можно выполнить 100-300 отпечатков).

Второй способ – нанесение линий рисунка последовательно непрофилированным инструментом, как правило, вручную или по трафарету. Рисунок выполняют тонким инструментом с помощью акустической головки.

Третий способ – объемное ультразвуковое гравирование. Применяют для изготовления сувениров и других художественных изделий из различных минералов и полудрагоценных камней.

Применение ультразвука при гравировании стеклянных изделий взамен травления плавиковой кислотой позволило сократить применение сильнодействующих плавиковой и серной кислот, пчелиного воска и улучшить условия труда.

1.4 Ультразвуковая упрочняюще-чистовая обработка

Как известно, качество поверхностного слоя деталей оказывает большое влияние на характеристики внешнего трения и износа, развитие усталостных явлений, коррозию и другие параметры функционирования машин и приборов.

Процесс упрочняюще-чистовой обработки является эффективным способом повышения долговечности деталей машин и инструментов, различных по конструкции, материалу и условиям эксплуатации.

При упрочняюще-чистовой обработке поверхностным пластическим деформированием дефекты, созданные в поверхностном слое детали на предшествующих операциях резания, в значительной мере ликвидируются. В нем создаются сжимающие остаточные напряжения, долговечность деталей возрастает.

В схеме ультразвукового устройства для упрочняюще-чистовой обработки используется стальной или твердосплавный шарик, правило, жестко связанный с концентратором ультразвукового преобразователя. В ходе процесса обеспечивается непрерывное поступательное движение подачи инструмента относительно заготовки сопровождаемое периодическими ударами по обрабатываемой поверхности как с частотой 18-22 кГц.

Ультразвуковая упрочняюще-чистовая обработка является единственным из динамических способов, который одновременно обеспечивает получение малой шероховатости поверхности, сильно упрочненного поверхностного слоя, относительно больших остаточных сжимающих микронапряжений и значительное повышение эксплуатационных показателей деталей. Так, износостойкость деталей из многих сталей и чугуна повышается не менее чем в 2 раза по сравнению со шлифованными и на 80% по сравнению с упрочненными обкатыванием шаром. Долговечность стальных деталей при циклическом нагружении после ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки возрастает по сравнению с обкатыванием шаром на 90-100%.

1.5 Ультразвуковая очистка поверхностей

Ультразвуковая очистка представляет собой способ очистки поверхностей твердых тел от жировых и механических загрязнений, при котором в моющий раствор вводятся ультразвуковые колебания.

В основе механизма данного процесса лежит ряд явлений, возникающих в жидкости при возбуждении в ней ультразвуковых волн высокой интенсивности.

На практике наиболее часто встречающимися видами поверхностных загрязнений являются следующие:

- жировые пленки;

- лаковые пленки и краски;

- окалина и окисные пленки;

- продукты коррозии;

- металлическая пыль и шлам после травления.

Применение ультразвука позволяет интенсифицировать процесс очистки, заменить ручной труд, получить при этом высокую степень чистоты поверхности, а также исключить использование огнеопасных, токсичных и дорогостоящих растворителей.

Ультразвуковая очистка нашла широкое применение в машиностроении, металлургической, электронной промышленности, полупроводниковой технике, приборостроении для очистки деталей точных приборов, часов и ювелирных изделий, интегральных схем и деталей радиоаппаратуры, хирургических инструментов, металлокерамических фильтров, металлургического проката и др.

Литература

1. Маркосова Н.М. Изучение ультразвука в курсе физики средней школы / под ред. В.Ф. Ноздрева. – М.: Просвещение, 1982.

2. Вероман В.Ю., Аренков А.Б. Ультразвуковая обработка материалов. – Л.: «Машиностроение», 1971.

3. Киселёв М.Г. Ультразвук в поверхностной обработке материалов / М. Г. Киселёв, В.Т. Минченя, В.А. Ибрагимов. – Мн.: Тесей, 2001.

4. Киселёв М.Г. Ультразвук в технологии машино- и приборостроения: Учебное пособие / М.Г. Киселёв, В.Т. Минченя, Г.А. Есьман. – Мн.: Тесей, 2003.

5. Садовский В.В. Производственные технологии: учебник / В.В. Садовский, М.В. Самойлов, Н.П. Кохно [и др.] – Мн.: БГЭУ, 2008.

6. Лисовская Д.П. Производственные технологии: учебное пособие / Д.П.Лисовская [и др.] – Мн.: Выш. шк., 2005.

7. Шиляев А.С. Ультразвук в науке, технике и технологии / А.С. Шиляев. – Гомель, 2007.