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超声波振动熔接可以焊接陶瓷、复合材料吗?

返回列表 来源: 发布日期: 2021.10.18
超声波加工又称超声波振动熔接,是利用超声波振动工具在含有研磨材料或干研磨材料的液体中,对研磨材料冲击、研磨、液压冲击和空蚀,或者在一定方向上对工具或工件进行超声波振动,或利用超声波振动将工件组合起来的加工方法。
在硬脆材料清除领域,利用刀具的力量清除材料,刀具磨损严重,电加工性能受到工件材料导电性的限制。激光加工过程中产生的大量热量容易导致工件表面产生裂纹和氧化。超声波加工是非接触式加工,其加工性能不依赖于材料的导电性,加工过程中产生的切削热量小,是玻璃、工程陶瓷、硅晶体、石英晶体等硬脆材料最有效的加工方法。

超声波加工工艺的应用:一般耐火材料有高温合金、钛合金、高强钢、复合材料、陶瓷材料等,这些材料具有硬度高、强度高、不易磨损、不易氧化、耐热、耐腐蚀等优点,在机械制造、防卫、航空工业等领域得到越来越广泛的应用。

一、陶瓷。
陶瓷材料是典型的难加工材料,磨削一直是唯一的加工方法。随着技术的发展,人们试图用超声波、电火花加工、离子束、激光和复合加工方法加工陶瓷,取得了一些研究成果。超声波加工对陶瓷材料具有独特的优势。将超声波旋转加工应用于陶瓷的加工,确定了工艺参数对材料去除率的影响,促进了超声波旋转加工工艺在氧化锆陶瓷加工领域的应用。
超声波陶瓷加工
二、碳纤维。
碳纤维是由碳组成的特殊纤维,具有密度低、强度高的特点,广泛应用于防卫、军工、民间等。工业上使用往复式无磨电锯切割碳纤维材料,但加工效率低,电锯寿命短。通过对超声金刚石线锯复合加工碳纤维材料工件的对比试验,得出在超声辅助加工过程中,锯切力较小,表面粗糙度值较低,工件加工路径直线度和表面加工质量较好。

三、金刚石。
多晶钻石(PCD)是一种新材料。它具类似天然钻石的性质,应用前景十分广阔。但PCD具有较高的硬度和耐磨性,传统的加工方法很难有效地加工。利用电火花超声波复合加工技术对聚晶钻石进行了加工实验。实验证明,该方法是非常有效的,特别适用于金刚石等硬脆材料的磨削和抛光。
金刚石材料
四、其他应用程序。
对氧化铝陶瓷和氧化锆进行超声波冲击处理后,工件表面产生较高的残留压力,提高了陶瓷的耐裂性能。超声波刀是利用高强度聚焦超声波原理进行骨外科手术的医疗器械。骨组织切割效果好,手术精度高,对神经、血管等软组织保护好,术中出血少,视野清晰。

超声波加工工艺的特点和优点:
(1)光洁度好,精度高。
超声波加工材料依靠瞬时局部冲击磨料,宏观切削力小,相应的切削热也小,不会发生表面烧伤或变形,从而达到更好的加工和加工精度。
(2)适用于硬脆性材料的加工。
极限切削力是保证硬脆材料超声波磨削和钻削技术的首要条件。与普通加工相比,超声波加工的方式和原理大大降低了工件表面的切削力、切削热和工具负荷,显着提高了难加工材料的加工效率。为玻璃、陶瓷、蓝宝石、碳化硅等坚硬的脆性材料的加工提供了高效量的处理方法。
(3)微孔易于加工和抛光。
一般来说,常用的加工方法不容易去除小孔,刀具的切削精度低,但超声波加工效率高,频率超过每秒20000次,一次只去除少量材料,有效降低了刀具的切削力,保证了加工效率,提高了表面加工质量。
(4)无需改变机床结构。
随着超声波加工技术的不断发展,超声波系统可以实现小型化和模块化设计,适用于不同类型的加工机床,门槛低,可以快速部署。

  

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