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說到超聲波加工，可能很多消費(fèi)者了解的不多，感覺超聲波加工離我們很遠(yuǎn)，其實(shí)現(xiàn)在很多產(chǎn)品都由超聲波加工而來。下面就隨小編來看看超聲波加工特點(diǎn)及運(yùn)用，以供大家參考。
超聲波加工特點(diǎn)
不受材料是否導(dǎo)電的限制；工具對工件的宏觀作用力小、熱影響小，因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或強(qiáng)度、韌性越大則越難加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度應(yīng)比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以與其他多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動(dòng)切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。
超聲加工主要用于各種硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的打孔(包括圓孔、異形孔和彎曲孔等)、切割、開槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面拋光和砂輪修整等方面。
超聲打孔的孔徑范圍是0.1～90毫米，加工深度可達(dá)100毫米以上，孔的精度可達(dá)0.02～0.05毫米。表面粗糙度在采用W40碳化硼磨料加工玻璃時(shí)可達(dá)1.25～0.63微米，加工硬質(zhì)合金時(shí)可達(dá)0.63～0.32微米。
超聲加工機(jī)一般由由電源(即超聲發(fā)生器)、振動(dòng)系統(tǒng)(包括超聲換能器和變幅桿)和機(jī)床本體三部分組成。
超聲發(fā)生器將交流電轉(zhuǎn)換為超聲頻電功率輸出，功率由數(shù)瓦至數(shù)千瓦，最大可達(dá)10千瓦。通常使用的超聲換能器有磁致伸縮的和電致伸縮的兩類。磁致伸縮換能器又有金屬的和鐵氧體的兩種，金屬的通常用于千瓦以上的大功率超聲加工機(jī)；鐵氧體的通常用于千瓦以下的小功率超聲加工機(jī)。電致伸縮換能器用壓電陶瓷制成，主要用于小功率超聲加工機(jī)。
變幅桿起著放大振幅和聚能的作用，按截面積變化規(guī)律有錐形、指數(shù)曲線形、懸鏈線形、階梯形等。機(jī)床本體一般有立式和臥式兩種類型，超聲振動(dòng)系統(tǒng)則相應(yīng)地垂直放置和水平放置。
超聲波加工運(yùn)用
1、成形加工
超聲波加工各種硬脆材料的圓孔、型孔、型腔、溝槽、異形貫通孔、彎曲孔、微細(xì)一孔、套料等。雖然其生產(chǎn)率不如電火花、電解加工，但加工精度及工件表面質(zhì)量則化于電火花、電解加工。例如，生產(chǎn)上用硬質(zhì)冶金代替合金工具鋼制造技 深模、拉絲模等模具，其耐用度可提高80-100 倍。采用電火花加工，工件表面常出現(xiàn)微裂紋，影響了模具表面質(zhì)量和使用壽命。而采用超聲加工則無此缺陷，且尺寸精度可控制在0.01-0.02mm 之內(nèi)、內(nèi)孔錐度可修整至8'。對硅等半導(dǎo)體硬脆材料進(jìn)行套料等加工，更顯示了超聲波加工的特色。例如，在 直徑90mm、厚25mm 的硅片上，可套料加工出176 個(gè)直徑僅為1mm 的元件， 時(shí)間只需1.5min，合格率高達(dá) 90％-95％，加工精度為正負(fù) 0.02mm。 此外，近年來，超聲加工已經(jīng)排除其通向微細(xì)加工領(lǐng)域的障礙。
2、切割加工
超聲精密切割半導(dǎo)體、鐵氧體、石英、寶石、陶瓷、金剛石等硬脆材料，比用金 剛石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。例如，超聲切割高7mm、寬15-20mm 的鍺晶片，可在3.5min 內(nèi)切割出厚0.08mm 的薄片；超聲切割單晶硅片一次可切割10-20 片。再如，在陶瓷厚膜集成電路用的元件中，加工8mm、厚0.6mm 的陶瓷片，1min 內(nèi)可加工4 片。
3、焊接加工
超聲焊接是利用超聲頻振動(dòng)作用，去除工件表面的氧化膜，使新的本體表面顯 出來，并在兩個(gè)被焊工件表面分子的高速振動(dòng)撞擊下，摩擦發(fā)熱。親和粘接在一起。其不僅可以焊接尼龍、塑料及表面易生成氧化股的鋁制品等，還可以在陶瓷等非金屬表面掛錫、掛銀、涂覆薄層。由于超聲焊接不需要外加熱和焊劑，焊接熱影響區(qū)很小，施加壓力微小，故可焊接直徑或厚度很小的（0.015-0.03）不同金屬材料，也可焊接塑料薄纖維及不規(guī)則形狀的硬熱塑料。目前，大規(guī)模集成電路引線連接等，已廣泛采用超聲焊接。
4、超聲清洗加工
主要用于幾何形狀復(fù)雜、清洗質(zhì)量要求高的中、小精密零件，特別是工件上的探小孔、微孔、彎孔、盲孔、溝槽、窄縫等部位的精清洗。采用其他清洗方法，效果差，甚至無法清洗，采用超聲清洗則效果好、生產(chǎn)率高。目前，在半導(dǎo)體和集成電路元件、儀表儀器零件、電真空器件、光學(xué)零件、精密機(jī)械零件、醫(yī)療器械、放射性污染等的清洗中應(yīng)用。 一般認(rèn)為，超聲清洗是由于清洗液（水基清洗劑、氯化烴類溶劑、石油熔劑等應(yīng) 超聲波作用下產(chǎn)生空化效應(yīng)的結(jié)果?？栈?yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊波，直接作用到被清洗部位上的污物等，并使之脫落下來；空化作用產(chǎn)生的空化氣泡滲透到污物與被清洗部位表面之間，促使污物脫落；在污物被清洗液溶解的情況下，空化效應(yīng)可加速溶解過程。超聲清洗時(shí)，應(yīng)合理選擇工作頻率和聲壓強(qiáng)度，以產(chǎn)生良好的空化效應(yīng)，提高清洗效果。此外，清洗液的溫度不可過高，以防空化效應(yīng)的減弱，影響清洗效果。
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