Ультразвуковая обработка металлов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 67.05

А. С. Рожков, к.т.н., зав. кафедрой механизации сельского хозяйства К. И. Леликов, преподаватель кафедры механизации сельского хозяйства Самсонова Е.А., студентка 3курса инженерно-технологического факультета Калининградский филиал ФГБОУВО СПбГАУ

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация. Обзорная статья о методах обработки металлов ультразвуком.

Ключевые слова: абразивные частицы, ультразвуковой процесс, нано структуры.

Annotation. Review article about the methods of processing of metals by ultrasound.

Keywords: abrasive particles, ultrasonic process, the nano structure.

Производительная наработка ультразвуковых процессов зависит от точности выполнения основных процессов, из которых складывается ультразвуковая обработка металлов. Первым интенсивным процессом является внедрение абразивных частиц под ударными нагрузками, которые обусловливают снятие тонкого слоя с поверхности обрабатываемого изделия. Вторым обязательным процессом выступает регулярная циркуляция и замена абразивного вещества, непосредственно в секторе обработки. Нарушение, снижение интенсивности выполнения одного из перечисленных процессов, приводит к уменьшению уровня эффективности всей обработки ультразвуком.

Ультразвуковая обработка металлов начала распространяться в металлообрабатывающей сфере в шестидесятых годах прошлого столетия. Благодаря внедрению в производственные процессы такого способа обработки материалов стало возможным облегчить технологический процесс производства изделий фасонного типа из хрупкого и твёрдого металла. Также

ультразвуковой процесс изготовления изделий значительно сокращает временной период на осуществление технических задач. Единственным недостатком данного метода работы с металлическими основами - снижение производительных показателей при увеличении толщины снимаемого с заготовки слоя.

Ультразвуковая обработка. Этот метод обработки основан на применении упругих колебаний сверхзвуковой частоты (16-20 тыс. колебаний в секунду). Ультразвуковые колебания получают чаще всего с помощью специальных устройств-излучателей. Для обработки металлов и твердых материалов обычно используют магнитострикционные излучатели. С помощью ультразвука можно сверлить, шлифовать, сваривать, паять, разрезать и выполнять многие другие работы.

Сегодня существует несколько уникальных технологий, в которых ультразвук является главным «двигателем» процесса. Так, существует технология финишной обработки металлических поверхностей. Затраты на осуществление такого процесса незначительны по сравнению с получаемым эффектом. К тому же качество поверхности получается гораздо лучше, чем при обработке другими методами. К примеру, чистовая токарная обработка и финишная обработка происходит последовательно, без снятия детали со станка. Обточили и тут же обработали финишно. По технологии ультразвуковой обработки можно обрабатывать не только сталь, но и чугуны, цветные металлы, сплавы (в том числе титановые). Форма заготовки не имеет значения. Обработать можно криволинейные, наружные, внутренние полости, различные выступы и канавки. Примечательно, что при использовании ультразвуковой обработки не требуется оставлять традиционный припуск под обработки. Как следствие - экономия материала. За один проход удаётся выйти на 10 класс шероховатости (чистовое точение даёт в лучшем случае 6-7 класс). Если же деталь предварительно обработана до 8 класса, то позволит получить поверхность чистотой 12-го класса. Отпадает надобность во внутрицеховых передвижениях детали с одного станка на другой, существенно снижается

общее время обработки детали [1, 2]. Ультразвук воздействует на поверхность своеобразными микро-ударами, что упрочняет поверхность в значительной степени. Более того, сама структура металла на глубине в 15-20 мм значительно изменяется. Возникают нано структуры (размер зерна 5-10 нм). Происходит трансформация остаточных напряжений в сжимающие. В итоге твёрдость поверхности повышается в среднем на 35%. Микро-твёрдость обработанного слоя, например, стали, увеличивается на 5-35%, повышается усталостная прочность, увеличивается до 90% опорная поверхность, остаточные напряжения трансформируются в сжимающие, некруглость геометрии детали после резца снижается на 25-30%, при условии твердого точения детали в размере использование ультразвуковой обработки исключает необходимость применения шлифовальных станков. Таким образом, становится реальной технология обработки деталей, не снимая с центров, за один "установ". Более того, возможна одновременная обработка детали резанием и ультразвуком; при этом технология освобождается от абразива, войлока, притирочных паст и грязной ручной работы.

Библиографический список

1. Зуев А.А. Технология машиностроения: 2-е изд., испр. и доп. - СПб.: Лань, 2003. - 496 с.

2. Галимов Э.Р., Галимов Э.Р., Тарасенко Л.В., Унчикова М.В., Абдулин А.Л. Материаловедение для транспортного машиностроения: учебное пособие. - СПб.: Лань, 2013. - 448 с.