TÌM HIỂU VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG SIÊU ÂM TRONG CƠ KHÍ
Xin chào các bạn !
Hiện nay các loại vật liệu mới xuất hiện ngày càng nhiều. Các loại vật liệu có độ cứng cao như các hợp kim cứng, composite,… Mặt khác các yêu cầu về kết cấu các chi tiết ngày càng phức tạp và yêu cầu về chất lượng ngày càng cao. Do vậy các phương pháp gia công truyền thống như tiện, phay, bào , khoan,… không thỏa mãn được các yêu cầu trên. Chính vì vậy, đã ứng dụng những thành tựu về kỹ thuật tự động hóa sản xuất cơ khí trên các máy điều khiển số, ứng dụng các phương pháp công nghệ như gia công kim loại bằng tia lửa điện, gia công điện hóa, gia công bằng dao động siêu âm, gia công bằng tia laze,… đối với vật liệu cơ khí.
Bài viết này cùng VNS Group tìm hiểu về phương pháp gia công bằng siêu âm trong cơ khí nhé !
1. Phương pháp gia công bằng siêu âm là gì ?
– Gia công bằng siêu âm là truyền dao động vào vùng cắt dưới tần số siêu âm. Dao động này va đập vào hạt mài, hạt mài va đập vào vùng cắt tạo nên bề mặt cần gia công.
– Siêu âm là sóng đàn hồi có tần số từ 20 kHz ÷ 1 GHz, nhưng dùng để gia công chỉ với tần số từ 15÷30 kHz.
– Máy siêu âm dùng để gia công các chi tiết chế tạo từ vật liệu cứng và dòn như thủy tinh, gốm sứ, đá, germani, hợp kim cứng, kim cương .v.v.
– Cấu tạo của máy siêu âm :
- Dụng cụ.
- Đầu nối.
- Thanh truyền sóng.
- Đầu từ giả.
- Vỏ máy.
2. Nguyên lý gia công bằng sóng siêu âm
a. Nguyên lý gia công nhờ sóng siêu âm.
– Có một số kim loại như coban (Co) Niken(Ni) và các hợp kim của chúng có khả năng đặc biệt co ngắn lại dưới tác dụng của từ trường và “dài” ra khi thôi bị tác động của từ trường mỗi lần co ra ngắn vào như thế tạo ra một dao động và phát ra sóng.
Người ta có thể lợi dụng việc này để tạo ra sóng siêu âm.
– Khi sóng siêu âm được tạo ra người ta đưa vào dụng cụ cắt, và “trộn” vào dung môi là các hạt mài siêu nhỏ , với dao động của sóng siêu âm tạo ra cho các hạt mài không ngừng dao động với tần số cao khi hướng dòng dao động hạt mài này vào bề mặt.
– Khi những dòng hạt mài này liên tiếp va đập vào mặt gia công và đập vào những hạt kim loại bên ngoài bề mặt gây dao động cưỡng bức tạo ra năng lượng, khi năng lượng này lớn và vượt quá giới hạn lực liên kết hạt trong tổ chức kim loại chúng sẽ bứt ra khỏi bề mặt kim loại và lại tạo thành dòng hạt mài tiếp tục va đập ….quá trình này xảy ra liên tiếp đến khi thôi tác dụng của sóng siêu âm và nó hớt đi một lớp kim loại trên bề mặt đây chính là quá trình cắt.
– Khi sóng siêu âm được tạo ra người ta đưa vào dụng cụ cắt, và “trộn” vào dung môi là các hạt mài siêu nhỏ , với dao động của sóng siêu âm tạo ra cho các hạt mài không ngừng dao động với tần số cao khi hướng dòng dao động hạt mài này vào bề mặt.
b. Nguyên lý gia công bằng máy siêu âm
Giao động có tần số cao (16 – 20kHz) từ máy phát siêu âm 6 truyền tới biến trở 5. Ở đây giao động được biến thành giao động cơ học cùng tần số, biên độ giao động khoảng 5 – 10μm.
– Thanh truyền sóng 4 truyền giao động cần thiết từ biến trở đến dụng cụ 3 để gia công kim loại.
– Dung dịch hạt mài 7 được đưa vào vùng gia công dưới đầu dụng cụ.
– Tổng hợp chuyển động giao động của đầu dụng cụ và tác dụng của hạt mài sẽ chép lại hình thù của dụng cụ trên vật gia công được gá trên bàn máy.
3. Một số khái niệm và cơ sở lý thuyết của gia công bằng siêu âm
– Một số khái niệm cơ bản về Siêu âm :
- Âm có tần số dưới 20 Hz gọi là âm hồng ngoại.
- Âm nghe được có tần số từ 20 Hz đến 15kHz.
- Âm có tần số trên 16 kHz gọi là siêu âm.
- Trong kỹ thuật siêu âm, thông thường tác dụng vật lý của dòng điện được dùng để kích thích dao động. Qui trình
- Các thiết bị gia công sử dụng trong công nghệ chế tạo máy chủ yếu hoạt động với máy phát dùng từ giảo làm nguồn phát dao động.
– Hiện tượng từ giảo :
- Một thanh hoặc một ống bằng vật liệu từ đặt trong từ trường song song với trục dọc của nó, thì chiều dài của nó bị biến đổi.
- Mức độ hiệu ứng từ giảo được biểu thị bằng thông số gọi là tỉ lệ từ giảo do từ giảo:
- Nếu ngoài từ trường xoay chiều còn có từ trường một chiều mạnh à gọi là từ hoá đồng thời thì dòng điện không đổi chiều mà chỉ có biến đổi biên độ. Sự biến đổi kích thước dao động bằng với tần số của dòng điện.
– Sự ăn mòn xâm thực :
- Nếu siêu âm được phóng qua chất lỏng, thì trong đó sẽ phát sinh áp lực cục bộ lớn đến mức làm mất đi sự liên kết các phần tử của chất lỏng, làm cho chất lỏng bị phá hủy và tạo nên những bọt khí. Những bọt khí chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Khi chúng bị tan thì có áp lực cục bộ rất lớn, gần 1000 atm…
- Người ta ứng dụng hiện tượng này để làm sạch các chi tiết, để đánh sạch rỉ, xúc tiến nhanh các quá trình hóa học. Đặc biệt tăng cường khả năng gia công cắt gọt bằng siêu âm.
– Tác dụng cơ học siêu âm :
- Tất cả các phân tử nhỏ chuyển động đúng heo âm trường. Những phần tử lớn hơn thì không theo đúng hoàn toàn sự chuyển động của âm trường. Phân tử có khối lượng lớn không chuyển động.
- Các phân tử chuyển động đi lại do quán tính của chúng và trong quá trình đó chúng gây nên cọ xát.
- Hệ quả của chúng là tạo ra sự hóa động, sự chuyển thể và sự phân tán do tác dụng của siêu âm (còn gọi là sự tán sắc).
Trên đây là tổng quan về phương pháp gia công bằng siêu âm trong cơ khí .Hy vọng qua bài viết của VNS Group các bạn sẽ biết thêm về phương pháp gia công bằng siêu âm trong cơ khí.
