Materjalide lõikamine ultraheliga

Ultraheli lõikamise põhimõte erineb täielikult traditsioonilistest materjali lõikamise tehnoloogiatest. Esimesel juhul kasutame ultraheli energiamis ei nõua tööriista lõikeservade teritamist ja suurte jõudude rakendamist.

Erinevalt mehaanilisest lõikamisest ei ole ultrahelilõikamisel laastu, müra, põlenud servi nagu laser- või muu kuumtöötlus, aure ega gaase. Võrreldes veejoaga lõikamisega, niiskust materjali sisse ei tungi. Lõikamiskulude osas on ultraheli lõikamine alternatiiv laser- ja vesilõikamisele.

Lõikeots vibreerib ultraheliga, mis tekitab väga vähe hõõrdumist ja lõikematerjal ei kleepu, mis on eriti oluline viskoossete ja elastsete materjalide, külmutatud toiduainete, kummi ja muude materjalide puhul, mida ei saa surve all lõigata.

Ultrahelilaineid inimene ei kuule. Ultraheli lõikenuga vibreerib pikisuunas amplituudiga 10–70 µm. Vibratsioon on mikroskoopiline, seega pole seda näha. Liikumist korratakse 20 000 – 40 000 korda sekundis (sagedus 20 – 40 kHz).

Madalama sagedusega ultraheliseadmetel on suurem kaal ja suurem väljundvõimsus. Suuremaid amplituudi saab saavutada ka madalamatel sagedustel. Masinad sagedusega 20 kHz sobivad paremini paksude ja tugevate materjalide lõikamiseks.

Selliste seadmete puuduseks on see, et ultraheli sagedus on kuuldavale vahemikule lähedane ja töötamise ajal võib osutuda vajalikuks müra vähendamise meetmed.

35 kHz seadmed sobivad rohkem õhematele materjalidele nagu foolium, kunstnahk ja tekstiil, aga ka keerukate kujundite töötlemiseks. Samal ajal on masinad töötamise ajal vaiksed.

Ultraheli lõikamise rakendusnäited

Ultraheli lõikeseadmed koosnevad ultraheliandurist, rummu otsast, noast ja toiteallikast. Ultraheliandurit kasutatakse elektrienergia muundamiseks mehaaniliseks (ultraheli) energiaks.

Praegu kasutatakse elektrostriktsiooni peaaegu kõikjal – mõju on vastupidine piesoelektriline… See tähendab, et keraamilisel või kvartsplaadil olevale muundurile rakendatakse vahelduv elektripinge, mis tekitab ultraheli. Akustiline kontsentraator suurendab lõikepiirkonnas väljuvate vibratsioonide amplituudi.

Materjal on pehmendatud ja lõigatud ultrahelienergiaga ning noa tera täidab lihtsalt lõike positsioneerimise ja ultrahelienergia väljastamise rolli. Lõikejõud vähenevad umbes 75% ja lõikeprotsessi tootlikkus suureneb oluliselt võrreldes teiste lõikemeetoditega.

Lõikamise efektiivsuse suurendamiseks saab kasutada abrasiive.

Ultraheli lõikemasinad

Lõikekiirus sõltub töödeldavast materjalist ja määratakse üldiselt suhtega: V = 4 * X * e, kus X on maksimaalne vibratsiooni amplituud, m, e on ultraheli sagedus, Hz.

Seega on 12 mikroni amplituudi ja 35 kHz sagedusega lõikekiirus: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Nagu on teada muudest tehnoloogiatest (näiteks mehaanilisel lõikamisel), ei vähene lõikekiiruse suurenemisega mitte ainult lõikejõud, vaid ka lõikeriista tera kulumine.Seetõttu on karbiidterasid soovitatav kasutada ka ultraheli lõikamine. Karbiidmetallist labade vastupidavus võib olla kuni 20 000 m või rohkem.

Käeshoitav ultraheli lõikamisseade

Ultraheli lõikamine sobib materjalidele nagu kumm, PVC, trükkplaadid, kiled, komposiidid, plastmassid, kõikvõimalik paber, kangad, vaibad, nahk, toit (külmutatud liha, kommid, leib, šokolaad jne), õhuke kile ja materjalid kärjest, fossiilide puhastamiseks, rooste ja värvi eemaldamiseks, metalli graveerimiseks ja nikerdamiseks, metalli märgistamiseks.

Ultrahelilõikamist saab teha nii käsitsi režiimis kui ka automatiseeritud installatsioonide ja robotite abil, olemas on ka mudelid mesilaste materjalide 3-D lõikamiseks.