Ультразвуковая полировка металла

Ультразвуковая полировка металла

Современные механизмы работают при больших нагрузках, актуальна проблема повышения срока службы отдельных узлов. Достичь цели позволяет повышение качества поверхностей. Чтобы повысить показатели износостойкости и прочности, в машиностроении используется ультразвуковая полировка металла, дающая возможность сделать материал менее шероховатым и более твердым. Это снижает интенсивность износа при неблагоприятных воздействиях среды и интенсивных нагрузках.

Ультразвуком можно полировать наружные и внутренние поверхности деталей из стали, меди и других металлов. Поверхности могут быть плоские, шаровые, торцевые, цилиндрические, конические с радиусными или прямоугольными канавками. На металл воздействуют ультразвуковые колебания высокой частоты и большой силы, возникает напряжение, вызывающее пластические деформации, снижающие шероховатость.

Требуемое оборудование и химикаты

Полировка металла ультразвуком начинается с выбора абразивного (шлифовального) материала, характеризующегося различной степенью твердости. Они отличаются по составу и размерам зерна, которое может быть крупным, средним, тонким или очень тонким.

Чтобы поверхность стала действительно качественной, в процессе обработки абразивы меняются. Они деликатно снимают микрочастицы с поверхности материала без воздействия ударом. Высокую производительность обеспечивает большая амплитуда колебаний.

В промышленности используется оборудование для обработки плоских деталей, наружной и внутренней полировки цилиндрических узлов.

Основа ультразвукового инструмента – преобразователь, на котором меняются инденторы (насадки), отличающиеся по твердости.

Для изготовления насадок используется:

• электрокорунд (оксид алюминия);
• циркониевый корунд (сплав окиси циркония и окиси алюминия);
• карбид кремния или бора;
• кварц;
• мел.

Более простое оборудование для ультразвуковой шлифовки (полировки) металла внутри деталей.

Оно подходит только для узлов с определенными показателями диаметра и глубины прохода.

Плоские детали так же обрабатываются прямо на токарном станке.

Можно купить так же ручной аппарат ультразвуковой полировки металла, в корпус которого вмонтирован преобразователь, соединенный с генератором электродами.

Меняя насадки, можно сгладить острые углы, удалить град, устранить пазы и прорезы. Возможно использование для обработки не только плоских, но и круглых (полукруглых) поверхностей. Частота задается генератором в зависимости от вида абразива.

Пропорции создания

Часто перед окончательной обработкой поверхности необходимо чистить, особенно, если они хранились на складе и подверглись воздействию коррозии, на них наносилась смазка, образовались механические загрязнения. Используются химические составы, способные разрыхлить или растворить налет. Для активации этих жидкостей используется ультразвук.

Моющие средства (чаще всего 10-30-и процентный раствор сульфомалеинового ангидрида в воде с температурой 50-80 о С) наливаются в ванну, оснащенную волноводом, от которого исходят ультразвуковые колебания.

Важно! При использовании ультразвука для приготовления раствора можно использовать более дешевые химикаты: органические кислоты, фосфат цинка, азотокислый натрий.

Ультразвуковая очистка применяется в ситуациях, когда другие способы неэффективны. Наиболее распространен такой метод очистки в производстве деталей для приборов на полупроводниках, оборудования для энергетики и коммуникаций. Использование ванны позволяет очистить детали различных размеров и конфигураций. На больших машиностроительных предприятиях устанавливаются автоматизированные линии, почти полностью исключающие ручной труд. Автомастерские приобретают менее громоздкое оборудование для обработки отдельных небольших узлов, например, инжекторов, карбюраторов.

Область применения

Шлифовка и полировка ультразвуком применяется на предприятиях, производящих детали и узлы для:

• линейной промышленности (насосов, турбин, вентиляторов);
• строительства (детали интерьера и фасадов);
• кораблестроения;
• металлообрабатывающей промышленности;
• машиностроения;
• пищевой и фармацевтической промышленности.

Важно! Заказчик может определять желаемое качество поверхностей, соблюдение требуемых показателей шероховатости.

Преимущества и недостатки

Основные особенности технологии: изменение микроструктуры поверхностей и большая скорость деформации. Меняются технические характеристики металла:

• повышается сопротивление к истиранию;
• увеличиваются показатели прочности (в том числе усталостной) до 150%;
• расширяются пределы текучести;
• лучше отражается свет;
• снижается магнитная, тепло- и электропроводность;
• повышается устойчивость к образованию ржавчины.

Важно! Ультразвук позволяет получить шероховатость 0,04-0,1 мкм, соответствующую 10-12 классу.

Единственный недостаток – необходимость тщательно следить за толщиной снимаемого с поверхности слоя. Деталь теряет качество, если слой слишком толстый.

В производстве не нужно использовать шлифовальные станки или ручную работу шлифовальщиков, детали не нужно перемещать. Существует оборудование, позволяющее одновременно резать и обрабатывать ультразвуком любую деталь. Отпадает необходимость в абразивном инструменте, притирочных пастах, войлоке. На крупных предприятиях процесс полностью автоматизируется.

Прибор ультразвуковой полировки ULTRAMAX 1200

Комплект поставки UM1200:

• основной блок прибора
• ручка ультразвуковая
• провод сетевой
• педаль управления
• подсётавка для ручки
• ключи и сменные держатели
• набор алмазных надфилей
• два керамических камня
• инструкция на русском языке
• упаковка картонная.

Срок поставки: под заказ от 14 дней

• 1 год с даты поставки при условии отсутствия
• повреждений прибора и ручки
• гарантируется качество изделия

Общий вид прибора в полной коплектации

Полировальное устройство ULTRAMAX 1200

Рекомендуется для выполнения мелких и точных работ, удаления следов прожига после ЭЭС, для полировки и доводки закален ных изделий и частей технологической оснастки при помощи керамических камней, алмазных надфилей и пасты. Пригоден для обработки глухих отверстий и канавок, где невозможен или ограничен доступ. Пригоден для точного и локального ремонта после подварки, например при ремонте оснастки.

Рабочим инструментом машины является ручка с держателем оправок или инструмента. Ручка имеет сердечник, совершающий 18 000 – 25 000 колебаний в секунду. Ход инструмента управляемый – 10 и 35 микрон. Столь малый ход достаточен для эффективной работы алмазной пасты и алмазного инструмента, размер зерна у которых не пре-вышает 3 – 9 микрон.

• Привод инструмента осуществляется продольно ручке, что удобно для понимания и четкого позиционирования инструмента
• Полировка (поверхности) осуществляется в направлении движения инструмента, что облегчает съем изделий
• Очень малый ход инструмента, как следствие – очень высокая точность работ, малый съем материала, отсутствие зарезов и брака при правильном движении инструмента – штрихообразном, без нажима в конечных точках
• Простота метода, очень быстрое самообучение в процессе работы
• Гибкость при подборе оснастки – все оправки для алмазной пасты изготавливаются из дерева и по размеру не больше скрепки
• Нет необходимости иметь вспомогательный, уникальный, либо заказной инструмент
• Невысокая стоимость прибора в полной комплектации, при сравнении с промышленными приборами, как ULTRAFORM 5600.

• Не пригоден для больших площадей ввиду малого размера инструмента
• Не пригоден для постоянной ежедневной работы в полностью нагруженном режиме.

Способ применения, рекомендации по технологии:

Прибор UM1200 поставляется в комплектации, пригодной для начала работы 1 рабочего места полировщика.

В качестве «тестовых» расходных материалов в комплект входят алмазные гальванизированные напильники, спеченные алмазные напильники и керамические камни. Они гарантированно пригодны для профессиональной работы. Для полировки алмазными пастами на ультразвуковом приборе необходимо помнить, что именно микроскопическое зерно пасты является режущим инструментом. Зерна пасты под небольшим прижимом оправки снимают тончайший слой металла, измеряемый долями микронов. На микросрезе поверхности образуется серия остроконечных выступов и впадин.

Некачественная паста, а так же неверная технология, оставляет неровные выступы на микросрезе, хаотично сминает микровыступы, образуя дефекты, такие как шагрень и эффект апельсиновой кожуры.

Оправка – это опорное тело для пасты, обычно из латуни или твердых сортов неслоистого дерева, например, бука. Твердые сорта дерева рекомендуются для паст от 25 до 9 микрон, так как предполагают несколько бОльший съем материала. Выбор типа и твердости дерева для оправки обуславливается тем обстоятельством, что зерна алмаза частично погружаются в дерево, и чем тверже дерево, тем сильнее оно противостоит зерну. В латунные оправки зерно алмаза не проникает и съем металла увеличивается, поэтому работать с латунными оправками рекомендуется для подготовительных полировочных работ и с пастой от 9 микрон и выше.

Мягкие сорта дерева, такие как липа, рекомендуются для тонких и доводочных операций с пастой 6-1 микрона. Оправки из дерева изготавливаются самим полировщиком. Рекомендуется вырезанием требуемой формы ножом или скальпелем. Использовать абразив для формирования оправки не допустимо.

Каждая оправка должна использоваться только с одной зернистостью алмазной пасты. Это обстоятельство связано с тем, что не допускается, во избежание брака полировки, смешивать различные типы паст. Паста для этого имеет цветовую идентификацию, и по частичкам цветового маркера можно вычислить, с какой пастой работала та или иная оправка, тот или иной фетровый ин струмент. При потере цветового маркера полировка непроверенной оправкой не рекомендуется, либо оправку используют для заведомо самой грубой пасты.

Для достижения идеального результата рекомендуется однократное использование оправки, так как помимо следов вырабаты вания пасты и связующего, в тело оправки попадают частички полируемого металла. По завершению полировки при помощи прибора, окончательную полировку рекомендуется производить руками, при помощи фетровой полосы R095… и фетровых брусков FP1010. Так же можно использовать самую тонкую пасту на хлопковой салфетке, сложенной в несколько раз. Для этого паста наносится порцией с булавочную головку и растворяется денатурированным спир том или разбавителем FL25. Поверхность полируется без нажима, затем остатки пасты смываются уайт-спиритом и отполирован ное изделие смазывают чистым маслом.

Опция: педаль-выключатель для управления UF5600

– Керамические камни прекрасно работают по твердой поверхности ЭЭС;
– Профилируйте камни в зависимости от размера пазов и канавок;
– Ненажимайте на ручку сильно, Больший эффект достигается при слабом нажатии.

– Спеченные напильники;
– Гальванизированные напильники – заказываются в зависимости от поставленных задач, шифр напильника содержит зерно алмаза, сечение и длину;
– См. каталог D-M-E в разделе инструмент для ULTRAMAX1200.

– Дополнительные держатели для надфилей;
– Дополнительные зажимы для камней и оправок – заказываются в зависимости от поставленных задач;
– См. раздел инструмента для ULTRA MAX1200.

Прибор ультразвуковой полировки пресс-форм и штампов ULTRAFORM 1200 скачать листовку, (.pdf, 1,0 МБ)

Прибор ULTRAMAX 1200 (инструкция) скачать, (.pdf, 2,0 МБ)

Аппарат ультразвуковой полировки

Ультразвуковая полировка заключается в деликатном снятии материала, “слой за слоем пыли” (меньше сотых долей мм), без ударного воздействия (присутствующего при работе с возвратно-поступательными насадками) с помощью ультразвуковой частотой в продольном (осевом) направлении. Вероятность “задержаться” и снять лишнее сведена к минимуму!

Хорошая производительность процесса обеспечивается высокой амплитудой колебаний (7–45 µ).

Важнейшие преимущества:
– Нет ударного действия (ультразвук)
– Подлезает в пазы 0,5×10 мм
– Мобильный
– Профессиональный прибор для производства

Источник ультразвуковых колебаний, блок управления 2 , подключённый к розетке на 220V 1 передаёт на излучатель 3 колебания с амплитудой в диапазоне 7–45 µ. Керамический надфиль 4 (самый лучший абразив для ультразвуковой полировки) получив колебания, снимает поверхностный слой металла.

Параметр

Величина

Входное напряжение 220 В; 50 Гц Мощность 10Вт, 30кГц Амплитуда 5-20 мкм Габариты 200х140х80 мм Вес 2,6 кг

Laptron 35, мощность 15 Ватт

Параметр Величина Входное напряжение 220В 50Гц Мощность 15Вт, 22кГц Амплитуда 7-40 мкм Габариты 260х185х110 мм Вес 4,0 кг

Laptron 55/55R, мощность 45 Ватт

Параметр Величина Входное напряжение 220В; 50Гц Мощность 45Вт, 30кГц Амплитуда 11-45 мкм Габариты 285х175х175 мм Вес 5,6 кг

Laptron 75R, мощность 55 Ватт

Параметр Величина Входное напряжение 220 В; 50Гц Мощность 55Вт, 22кГц Амплитуда 7-45 мкм Габариты 285х210х145 мм Вес 5,6 кг

Модели 55R и 75Rотличает возможность подключения к блоку управления дополнительных насадок вращательного и возвратно-поступательного действия.

Ультразвуковая размерная обработка, шлифовка и полировка

Ультразвуковые колебания, подведенные особым образом к твёрдому материалу, позволяют производительно обрабатывать его, не подвергая термическому напряжению или химическому воздействию. Таким методом могут быть получены отверстия, углубления, пазы сложных форм, а также обработаны материалы не поддающиеся другим способам обработки (или для которых другие способы малотехнологичны и дороги).

Суть метода

Продольные механические колебания ультразвуковой частоты подаются на инструмент, закреплённый на пьезокерамическом преобразователе. В зазор между обрабатываемой деталью и вибрирующим инструментом подается абразив в виде суспензии. Инструмент прижимается к детали, и зёрна абразива начинают снимать с её поверхности мельчайшие частицы. Постепенно поверхность в месте контакта принимает форму, заданную инструментом, а неровности при этом сглаживаются.

В процессе обработки абразив изнашивается, его суспензия загрязняется частицами материала детали, поэтому в зону обработки периодически следует добавлять жидкость, несущую новые зёрна абразива и уносящую загрязнения.

Ультразвуковую обработку характеризуют большая производительность, чистота получаемой поверхности и точность обработки. При проектировании технологического процесса в каждом конкретном случае нужно учитывать твёрдость обрабатываемого материала и размер зёрен абразива [1] .

Шлифовка и полировка оптических материалов

Под шлифованием и полированием оптических материалов обычно понимают операции их абразивной обработки, предназначенные для окончательного формирования поверхности детали и обеспечения точности этих поверхностей. При шлифовании обычно получают окончательные размеры детали. Полирование же является завершающей стадией при изготовлении оптических изделий.

Качество получаемых поверхностей (при прочих одинаковых условиях) зависит от прочности обрабатываемого материала, крупности применяемых абразивных порошков, длительности обработки.

Прочность и твёрдость обрабатываемых оптических материалов означает, помимо прочего, большую трудоёмкость и длительность их обработки, а также вероятность получения грубых царапин на поверхности. Так, например, лейкосапфир (Аl₂О₃) по твердости (9 по шкале Мооса) уступает только алмазу, однако он сегодня широко применяется для производства высококачественной оптики, деталей точной механики, костных протезов и других ответственных деталей с высокими требованиями к качеству поверхности.

В 2012 году мы провели испытания способа ультразвуковой шлифовки совместно с производственной компанией «Электростекло» — крупным российским производителем оптических изделий, материалов и кристаллов. В ходе работ получены результаты, позволяющие судить об эффективности ультразвуковой обработки:

• практически на всех переходах шлифовки применение ультразвука приводило к 2—3 кратному сокращению времени, необходимого для съёма расчётной толщины заготовки;
• отмечалось уменьшение количества случайных царапин на поверхности заготовок;
• при работе с алмазным микропорошком отсутствовали царапины, образующиеся, как правило, от комкования микрочастиц.

Шлифовка волок

Создание отверстий в твёрдых деталях

Этот раздел нуждается в доработке.

При необходимости изготовления отверстий в твёрдых и хрупких материалах (например, в стекле, кристаллах или керамике) ультразвуковая обработка может быть единственным способом, позволяющим достичь необходимой точности размеров и чистоты поверхности. В отличие от механического сверления и развертывания способ позволяет избежать произвольного разрушения кромок отверстия и выкалывания кусков материала.

Примечания

1. ^ Физика и техника мощного ультразвука (Том III). Физические основы ультразвуковой технологии. Под ред. Л. Д. Розенберга. Наука, М., 1970.

Эта страница нуждается в доработке.