由超聲波發生器產生的16kHz以上的高頻電流作用于超聲換能器上,產生機械振動,經變幅桿放大后可在工具端面(變幅桿的終端與工具相連接)產生縱向振幅達0.01~0.1mm的超聲波振動。工具的形狀和尺寸取決于被加工面的形狀和尺寸,常用韌性材料制成,如未淬火的碳素鋼。工具與工件之間充滿磨料懸浮液(通常是在水或煤油中混有碳化硼、氧化鋁等磨料的懸浮液,稱為工作液)。加工時,由超聲換能器引起的工具端部的振動傳送給工作液,使磨料獲得巨大的加速度,猛烈地沖擊工件表面,再加上超聲波在工作液中的空化作用,可實現磨料對工件的沖擊破碎,完成切削功能。通過選擇不同工具端部形狀和不同的運動方法,可進行不同的微細加工。超聲波加工適合于加工各種硬脆材料,尤其是不導電的非金屬硬脆材料,如玻璃、陶瓷、石英、鐵氧體、硅、鍺、瑪瑙、寶石、金剛石等。
對于導電的硬質金屬材料如淬火鋼、硬質合金等，也能進行加工,但加工效率較低。加工的尺寸精度可達±0.01mm,表面粗糙度Ra=0.08~0.63μm。超聲波加工主要用于加工硬脆材料的圓孔、彎曲孔、型孔、型腔等;可進行套料切割、雕刻以及研磨金剛石拉絲模等;此外,也可加工薄壁、窄縫和低剛度零件。超聲波加工的應用超聲波加工在焊接、清洗等方面有許多應用。超聲波焊接是兩焊件在壓力作用下,利用超聲波的高頻振蕩,使焊件接觸面產生強烈的摩擦作用,表面得到清理,并且局部被加熱升溫而實現焊接的一種壓焊方法。
用于塑料焊接時,超聲振動與靜壓力方向,而在金屬焊接時超聲振動與靜壓力方向垂直。振動方式有縱向振動、彎曲振動、扭轉振動等。接頭可以是焊點,相互重疊焊點形成連續焊縫。用線狀聲極一次焊成直線焊縫,用環狀聲極一次焊成圓環形、方框形等封閉焊縫。相應的焊接機有超聲波點焊機、縫焊機、線焊機、環焊機。超聲波焊接適于焊接高導電、高導熱性金屬,以及焊接異種金屬、金屬與非金屬、塑料等,也可焊接薄至2μm的金箔,廣泛用于微電子器件、微電機、鋁制品工業以及航空、航天領域。
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