Ультразвуковое гравирование

Опубликовано февраля 22, 2015 в Граверные работы

Ультразвуковое гравирование

Физические основы. По физической природе ультразвук представляет собой упругие волны высокой частоты. Одна из важнейших особенностей ультразвука — возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольшой амплитуде колебаний.

Для получения ультразвука используют электромагнитные, электродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические излучатели. Наиболее часто для обработки твердых хрупких материалов используются магнитострикционные излучатели, которые обычно состоят из двух основных частей: активной — собственно магнитостриктора и пассивной — акустического трансформатора упругих колебаний — концентратора.

Ультразвуковая обработка твердых материалов происходит под действием колеблющегося с ультразвуковой частотой инструмента в жидкой среде, содержащей абразивный порошок. При ультразвуковых колебаниях инструмент ударяет по частицам абразива, а те, в свою очередь, по обрабатываемому материалу с силой, превосходящей в несколько тысяч раз их силу тяжести Инструмент подается непрерывно в направлении колебаний с небольшим усилием. С обрабатываемого материала снимается слой мельчайших частичек, соответствующий форме инструмента. При этом происходят разрушения двух типов: выкрашивание размельченного материала непосредственно под частицей абразива и образование трещин, приводящих к выкалыванию частиц материала, имеющих размеры порядка размеров абразивных зерен. Съем материала увеличивается с увеличением амплитуды колебаний. Для увеличения амплитуды применяют концентраторы, концы которых выполнены в виде инструмента необходимой формы.

Производительность ультразвуковой обработки зависит от ряда факторов. Одни из них связаны с физическими свойствами обрабатываемого материала и геометрическими размерами рисунка, другие — с параметрами абразива (твердостью, плотностью, зернистостью), концентрацией суспензии и свойствами жидкости, третьи — с формой, размерами и материалами инструмента, а также режимами его работы (амплитудой и частотой колебаний, статическим давлением). Основное значение имеют твердость и хрупкость материала (способность к выкрашиванию мелких частиц под действием ударов абразива).

Выполнение обработки. На стекле с помощью ультразвука можно выполнить очень тонкие рельефы, аналогичные чеканным рельефам медалей. Рисунок наносят на плоскую и закругленную поверхности, что зависит от формы наконечника концентратора. Размер гравируемого на стекле рельефа — до 100 мм. Очень эффективно применение ультразвука при массовом производстве изделий со сложным рельефным рисунком, портретными изображениями; с помощью ультразвука можно достигать своеобразного декоративного эффекта — «стекло в стекле». Для этого в изделии высверливают отверстия ультразвуковой установкой и делают столбики соответствующего диаметра из цветного стекла. Столбики вставляют в отверстия и приклейвают бесцветным клеем, например эпоксидной смолой. Дальнейшую обработку выполняют различными способами, в частности абразивными кругами.

Оборудование. Принцип действия ультразвуковой головки заключается в следующем. Магнито-стрикционный вибратор соединен с несъемным коническим стержнем (переходником), к которому, в свою очередь, крепится концентратор с наконечником, на котором выгравирован определенный рисунок. Абразивная суспензия подается по шлангу. В процессе работы ультразвуковой головки выгравированный на наконечнике рисунок переносится на стекло.

Для ультразвуковой обработки массовых изделий, например стаканов, используют станок, который представляет собой автомат карусельного типа и работает следующим образом. Изделия с конвейера подачи стаканов подаются в зону обработки карусельным вакуумным устройством. В зоне обработки к изделию подводятся три ультразвуковые головки, расположенные под углом 120°. После окончания обработки и отвода головок изделия моют и переставляют карусельным устройством на конвейер обработанных стаканов. В комплект станка входит также шкаф с командоаппаратом и аппаратурой управления последовательностью работы и три ультразвуковых генератора для питания головок. Диапазон диаметров обрабатываемых изделий 30... 100 мм. Время работы наконечника — 48 ч, абразив — карбид бора зернистостью 120...180. С помощью станка можно наносить на изделия также сложные рисунки, например портретные изображения.

Яндекс.Метрика