Ultralydskjæring av materialer

Prinsippet for ultralydskjæring er helt forskjellig fra tradisjonelle materialskjæringsteknologier. I det første tilfellet bruker vi ultralydsenergisom ikke krever sliping av skjærekantene på verktøyet og påføring av store krefter.

I motsetning til mekanisk skjæring har ultralydskjæring ingen spon, ingen støy, ingen brente kanter som laser eller annen varmebehandling, ingen røyk eller gasser. Sammenlignet med vannstråleskjæring er det ingen fuktinntrengning i materialet. Når det gjelder kuttekostnader, er ultralydskjæring et alternativ til laser- og vannskjæring.

Skjærespissen vibrerer ultralyd, noe som gir svært liten friksjon og skjærematerialet fester seg ikke, noe som er spesielt viktig for viskøse og elastiske materialer, frossenmat, gummi og andre materialer som ikke kan kuttes under trykk.

Ultralydbølger kan ikke høres av mennesker. Ultralydskjærekniven vibrerer med en amplitude på 10 - 70 µm i lengderetningen. Vibrasjonen er mikroskopisk, så den kan ikke sees. Bevegelsen gjentas 20 000 — 40 000 ganger per sekund (frekvens 20 — 40 kHz).

Ultralydenheter med lavere frekvens har mer vekt og mer effekt. Høyere amplituder kan også oppnås ved lavere frekvenser. Maskiner med en frekvens på 20 kHz er mer egnet for å kutte tykke og sterke materialer.

Ulempen med slike enheter er at ultralydfrekvensen er nær det hørbare området, og støyreduserende tiltak kan være nødvendige under drift.

35 kHz-enheter er mer egnet for tynnere materialer som folie, imitert skinn og tekstiler, samt for behandling av komplekse former. Samtidig er maskinene stille i drift.

Brukseksempler for ultralydskjæring

Ultralydskjæreenheter består av en ultralydsvinger, en navspiss, en kniv og en strømforsyning. En ultralydsvinger brukes til å konvertere elektrisk energi til mekanisk (ultralyd) energi.

For tiden brukes elektrostriksjon nesten universelt - effekten er motsatt piezoelektrisk… Dette betyr at en elektrisk vekselspenning påføres transduseren på en keramisk eller kvartsplate som genererer ultralyd. Den akustiske konsentratoren øker amplituden til de utgående vibrasjonene i skjæreområdet.

Materialet myknes og kuttes av ultralydenergi, og knivbladet spiller ganske enkelt rollen som posisjonering av kuttet og avgir ultralydenergi. Kuttekreftene reduseres med ca. 75 % og produktiviteten til kutteprosessen økes betydelig sammenlignet med andre kuttemetoder.

Slipemidler kan brukes for å øke kutteeffektiviteten.

Ultralydskjæremaskiner

Kuttehastigheten avhenger av materialet som behandles og bestemmes generelt av forholdet: V = 4 * X * e, hvor X er den maksimale vibrasjonsamplituden, m, e er ultralydfrekvensen, Hz.

Dermed, med en amplitude på 12 mikron og en frekvens på 35 kHz, vil skjærehastigheten være: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Som kjent fra andre teknologier (for eksempel ved mekanisk skjæring), med en økning i skjærehastigheten, reduseres ikke bare skjærekreftene, men også slitasjen på skjæreverktøyets blad. Derfor anbefales også karbidblader for ultralydskjæring. Holdbarheten til blader av karbidmetall kan være opptil 20 000 m eller mer.

Håndholdt ultralydskjæreenhet

Ultralydskjæring er egnet for materialer som gummi, PVC, kretskort, filmer, kompositter, plast, alle typer papir, tekstiler, tepper, lær, mat (frossent kjøtt, godteri, brød, sjokolade, etc.), tynn film og materialer fra honeycomb, for rengjøring av fossiler, for fjerning av rust og maling, for metallgravering og utskjæring, for metallmerking.

Ultralydskjæring kan gjøres både i manuell modus og ved hjelp av automatiserte installasjoner og roboter, det finnes også modeller for 3-D skjæring av bimaterialer.