עיבוד קולי: טכנולוגיה, יתרונות וחסרונות

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

תעשיית עיבוד המתכת בשלב זה של פיתוח מסוגלת לפתור את המשימות המורכבות של חיתוך וקידוח חלקי עבודה בדרגות קשיות שונות. הדבר התאפשר עקב התפתחותן של דרכים חדשות ביסודו של השפעה על החומר, כולל קבוצה רחבה של שיטות אלקטרו-מכאניות. אחת הטכנולוגיות היעילות מסוג זה היא עיבוד קולי (UZO), המבוסס על עקרונות הקרינה האלקטרואקוסטית.

עקרונות של RCD ממדי

במהלך עיבוד ממדי, החותכים והחומרים המכניים הרגילים פועלים ככלי השפעה ישיר. ההבדל העיקרי בשיטה זו טמון במקור האנרגיה שמפעיל את הכלי. ביכולת זו, מחולל הזרם האולטראסוני פועל בתדרים של 16-30 קילו-הרץ. הוא מתגרהתנודות של אותם גרגרי שוחקים בתדר קולי, מה שמבטיח את איכות העיבוד האופיינית. יתר על כן, יש לשים לב למגוון סוגי הפעולה המכנית. זה לא רק רכיבי חיתוך וטחינה הרגילים, אלא גם דפורמציה של המבנה תוך שמירה על נפחו. יתרה מכך, גודל אולטראסוני מבטיח שחלקיקים של חומר העבודה נשמרים למינימום גם במהלך החיתוך. גרגירים המשפיעים על החומר מנוקדים מיקרו-חלקיקים שאינם משפיעים על עיצוב המוצר. למעשה, אין הרס של המבנה על ידי דגימה, אולם עלולה להתרחש התפשטות בלתי מבוקרת של סדקים.

הבדלים מטכנולוגיית פלזמה

מבחינת איכות העיבוד, לשיטות אולטרסאונד ופלזמה יש הרבה תכונות דומות, המספקות אפשרות לחיתוך דיוק גבוה. אבל גם ביניהם יש הבדל משמעותי בעיקרון העבודה. לכן, אם UZO כרוך בהשפעה אינטנסיבית על האבקה השוחקת מהצד של כלי החיתוך עם תמיכת אנרגיה של מחולל גלים חשמליים, אזי שיטת עיבוד הפלזמה משתמשת בגז מיונן טעון ביונים ובאלקטרונים כמדיום עבודה. כלומר, הטכנולוגיות של עיבוד קולי ופלזמה דורשות באותה מידה תמיכה של מחולל אנרגיה חזק מספיק. במקרה הראשון, מדובר במכשיר חשמלי קולי, ובמקרה השני, גז בטמפרטורה גבוהה או מתקנים איזותרמיים המסוגלים להביא את משטר הטמפרטורה של מדיום העבודה ל-16,000 מעלות צלזיוס. מרכיב חשוב בטיפול בפלזמה הוא השימוש באלקטרודות ובפלזמהחומרים המספקים כוח גבוה של הקשת המודרכת של החותך.

מכשירי טיפול אולטרה-סוני

כעת כדאי להתעכב ביתר פירוט על הציוד המשמש ביישום ה-RCD. בתעשיות גדולות, למטרות כאלה, משתמשים במכונות, המסופקות עם סט גנרטור להפקת זרם חילופין בתדר קולי. הזרם שנוצר מופנה לליפוף הממיר המגנטי, אשר בתורו יוצר שדה אלקטרומגנטי עבור גוף העבודה של המתקן. עיבוד אולטראסוני מתחיל בעובדה שהאגרוף של המכונה מתחיל לרטוט, בהיותו בשדה אלקטרומגנטי. התדרים של רטט זה נקבעים על ידי המחולל בהתבסס על הפרמטרים שנקבעו הנדרשים במקרה מסוים.

האגרוף עשוי מחומר מגנטוסטריקטי (סגסוגת של ברזל, ניקל וקובלט) שיכול להשתנות בממדים ליניאריים בפעולת מתמר מגנטי. ובשלב הקריטי האחרון, האגרוף פועל על האבקה השוחקת באמצעות תנודות המונחות לאורך מוליך-הגל. יתר על כן, קנה המידה והעוצמה של העיבוד יכולים להיות שונים. בציוד הנחשב מתבצעת עיבוד מתכת תעשייתי עם היווצרות מבנים מסיביים, אך ישנם גם מכשירים קומפקטיים בעלי עיקרון פעולה דומה, עליהם מתבצעת חריטה ברמת דיוק גבוהה.

טכניקת RCD מימדית

לאחר התקנת ציוד והכנהמחומר המטרה, הרחצה השוחקת מסופקת לאזור הפעולה - כלומר למרווח שבין פני המוצר לקצה המתנודד. אגב, סיליקון או בורון קרבידים משמשים בדרך כלל כחומר השוחק עצמו. בקווים אוטומטיים משתמשים במים לאספקת אבקה וקירור. עיבוד קולי ישיר של מתכות מורכב משתי פעולות:

• פגיעה בחדירה של חלקיקים שוחקים למשטח המיועד של חומר העבודה, וכתוצאה מכך נוצרת רשת של מיקרו-סדקים ונוקבים מיקרו-חלקיקים של המוצר.
• מחזור של חומר שוחק באזור העיבוד - דגנים משומשים מוחלפים בזרמים של חלקיקים חדשים.

תנאי חשוב לאפקטיביות של התהליך כולו הוא שמירה על קצב גבוה בשני ההליכים עד לסיום המחזור. אחרת, פרמטרי העיבוד משתנים ודיוק הכיוון השוחק פוחת.

מאפייני תהליך

פרמטרי עיבוד אופטימליים למשימה ספציפית מוגדרים מראש. הן התצורה של הפעולה המכנית והן המאפיינים של חומר העבודה נלקחים בחשבון. ניתן לייצג את המאפיינים הממוצעים של טיפול קולי באופן הבא:

• טווח התדרים של מחולל הזרם הוא בין 16 ל-30 קילו-הרץ.
• משרעת התנודה של האגרוף או כלי העבודה שלו - הספקטרום התחתון בתחילת הפעולה הוא מ-2 עד 10 מיקרון, והמפלס העליון יכול להגיע ל-60 מיקרון.
• רוויה של תרחיץ שוחק - מ-20 עד 100 אלף.גרגירים לכל קובייה של 1 ס"מ.
• קוטר של אלמנטים שוחקים - מ-50 עד 200 מיקרון.

שינוי בפרמטרים אלה מאפשר לא רק עיבוד ליניארי פרטני ברמת דיוק גבוהה, אלא גם היווצרות מדויקת של חריצים וחתכים מורכבים. במובנים רבים, העבודה עם גיאומטריות מורכבות הפכה לאפשרית בשל שלמות המאפיינים של האגרופים, שיכולה להשפיע על הרכב השוחקים בדגמים שונים בעלי מבנה-על דק.

Furling with RCD

פעולה זו מבוססת על עלייה בפעילות הקוויטציה והשחיקה של השדה האקוסטי כאשר חלקיקים קטנים במיוחד מ-1 מיקרון מוכנסים לזרימה השוחקת. גודל זה דומה לרדיוס ההשפעה של גל קול ההלם, המאפשר להרוס אזורים חלשים של קוצים. תהליך העבודה מאורגן בתווך נוזלי מיוחד עם תערובת גליצרין. ציוד מיוחד משמש גם כמיכל - פיטומיקסר, שבכוס שלו יש חומרי שוחקים שקולים וחלק עובד. ברגע שמופעל גל אקוסטי על המדיום העובד, מתחילה תנועה אקראית של חלקיקים שוחקים, הפועלים על פני חומר העבודה. גרגירים עדינים של סיליקון קרביד ואלקטרוקורונדום בתערובת של מים וגליצרין מספקים פיזור יעיל של עד 0.1 מ מ בגודל. כלומר, טיפול קולי מספק הסרה מדויקת ובדיוק גבוה של פגמים מיקרו שעלולים להישאר גם לאחר השחזה מכנית מסורתית. אם אנחנו מדברים על קוצים גדולים, אז הגיוני להגביר את עוצמת התהליך על ידי הוספת יסודות כימיים למיכלכמו ויטריול כחול.

ניקוי חלקים עם RCD

על המשטחים של חלקי מתכת עובדים, עשויים להיות סוגים שונים של ציפויים וזיהומים שאסור, מסיבה זו או אחרת, להסירם בניקוי שוחק מסורתי. במקרה זה, נעשה שימוש גם בטכנולוגיה של עיבוד אולטרא-סוני של cavitation במדיום נוזלי, אך עם מספר הבדלים מהשיטה הקודמת:

• טווח התדרים ישתנה בין 18 ל-35 קילו-הרץ.
• ממיסים אורגניים כמו פריאון ואתיל אלכוהול משמשים כמדיום נוזלי.
• כדי לשמור על תהליך קוויטציה יציב וקיבוע אמין של חומר העבודה, נדרש להגדיר את אופן פעולת התהודה של הפיטומיקסר, שעמודת הנוזל בו תתאים למחצית מאורך הגל האולטראסוני.

קידוח יהלום נתמך באולטרסאונד

השיטה כוללת שימוש בכלי יהלום מסתובב, המונע על ידי רעידות קוליות. עלויות האנרגיה עבור תהליך הטיפול עולות על נפח המשאבים הנדרשים בשיטות מסורתיות של פעולה מכנית, ומגיעות ל-2000 J/mm3. כוח זה מאפשר לקדוח בקוטר של עד 25 מ"מ במהירות של 0.5 מ"מ לדקה. כמו כן, עיבוד על-קולי של חומרים באמצעות קידוח מצריך שימוש בנוזל קירור בנפחים גדולים עד 5 ליטר לדקה. זרימות נוזלים גם שוטפות אבקה עדינה ממשטחי הכלים וחומר העבודה,נוצר במהלך הרס החומר השוחק.

שליטה בביצועי RCD

התהליך הטכנולוגי נמצא בשליטה של המפעיל, המנטר את הפרמטרים של הרעידות הפועלות. בפרט, זה חל על משרעת התנודות, מהירות הקול, כמו גם עוצמת אספקת הזרם. בעזרת נתונים אלו מובטחת השליטה בסביבת העבודה והשפעת החומר השוחק על חומר העבודה. תכונה זו חשובה במיוחד בעיבוד קולי של מכשירים, כאשר ניתן להשתמש במספר אופני פעולת ציוד בתהליך טכנולוגי אחד. שיטות הבקרה המתקדמות ביותר כוללות השתתפות של אמצעים אוטומטיים לשינוי פרמטרי עיבוד המבוססים על קריאות חיישנים המתעדים את הפרמטרים של המוצר.

היתרונות של טכנולוגיה קולית

השימוש בטכנולוגיית RCD מספק מספר יתרונות, המתבטאים בדרגות שונות בהתאם לשיטת היישום הספציפית שלה:

• הפרודוקטיביות של תהליך העיבוד גדלה מספר פעמים.
• בלאי הכלים האולטרה-סוני מופחת פי 8-10 בהשוואה לשיטות עיבוד שבבי קונבנציונליות.
• בעת קידוח, פרמטרי העיבוד גדלים בעומק ובקוטר.
• מגביר את הדיוק של פעולה מכנית.

פגמים של טכנולוגיה

יישום רחב של שיטה זו עדיין מפריע על ידי מספר חסרונות. הם קשורים בעיקר למורכבות הטכנולוגית של הארגון.תהליך. בנוסף, עיבוד חלקים על-קולי מצריך פעולות נוספות, לרבות אספקת חומר שוחק לאזור העבודה וחיבור ציוד לקירור מים. גורמים אלו יכולים גם לייקר את עלות העבודה. כאשר נותנים שירות לתהליכים תעשייתיים, עלויות האנרגיה גם עולות. משאבים נוספים נדרשים לא רק כדי להבטיח את תפקוד היחידות הראשיות, אלא גם להפעלת מערכות הגנה וקולטי זרם המשדרים אותות חשמליים.

מסקנה

הכנסת טכנולוגיית שוחקים קולית לתהליכי עיבוד מתכת נבעה מהמגבלות בשימוש בשיטות מסורתיות של חיתוך, קידוח, חריטה וכו'. בניגוד למחרטה קונבנציונלית, עיבוד מתכת קולי מסוגל להתמודד ביעילות עם חומרים בעלי קשיות מוגברת. השימוש בטכנולוגיה זו איפשר לבצע פעולות עיבוד בפלדה מוקשה, סגסוגות טיטניום-קרביד, מוצרים המכילים טונגסטן וכדומה. יחד עם זאת מובטח דיוק גבוה של פעולה מכנית תוך פגיעה מינימלית במבנה הממוקם בעבודה. אֵזוֹר. אבל, כמו במקרה של טכנולוגיות חדשניות אחרות כגון חיתוך פלזמה, עיבוד לייזר וזרימת מים, עדיין קיימות בעיות כלכליות וארגוניות בעת שימוש בשיטות עיבוד מתכות כאלה.