20 كيلو هرتز 1000 واط أداة بالقطع بالموجات فوق الصوتية المواد الصلبة والهشة ثقب الحفر للطحن

على النقيض من ذلك، التصنيع بالموجات فوق الصوتية هو عملية تصنيع غير حرارية وغير كيميائية وغير كهربائية التي تترك التركيب الكيميائي،البنية الدقيقة للمادة والخصائص الفيزيائية للقطعة غير متغيرةفي بعض الأحيان يشار إليها باسم طحن الأثر بالموجات فوق الصوتية (UIG) أو قطع الاهتزاز ، يمكن استخدام عملية UM لتوليد مجموعة واسعة من الخصائص المعقدة في المواد المتقدمة.

UM هي عملية إزالة المواد الميكانيكية التي يمكن استخدامها في معالجة كل من المواد الموصلة وغير المعدنية بقسوة أكبر من 40 HRC (قسوة روكويل المقاسة في مقياس C). يمكن استخدام عملية UM لقطع الخصائص الدقيقة الدقيقة ، والثقوب المستديرة والغريبة ، والجوائز العمياء ، وميزات OD / ID. يمكن حفر العديد من الميزات في وقت واحد ،وغالبا ما يقلل من وقت التصنيع الكلي بشكل كبير.

يتم نقل طاقة عالية التردد منخفضة التردد إلى مجموعة الأدوات.في تركيبة مع السائل اللاصق، يزيل المادة بشكل متساوٍ ، تاركاً صورة عكسية دقيقة لشكل الأداة. الأداة لا تتلامس مع المادة ؛ تتلامس الحبيبات الخاشعة فقط إلى القطعة.

في عملية UM ، يتم تطبيق إشارة كهربائية منخفضة التردد على محول ، الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات ميكانيكية عالية التردد (~ 20 KHz) (انظر الشكل 2).يتم نقل هذه الطاقة الميكانيكية إلى مجموعة من القرن والأدوات وتؤدي إلى اهتزاز أحادي الاتجاه من الأداة في تردد الموجات فوق الصوتية مع نطاق معروفالنطاق القياسي لاهتزاز عادة ما يكون أقل من 0.002 بوصة. مستوى الطاقة لهذه العملية في نطاق 50 إلى 3000 واط. يتم تطبيق الضغط على الأداة في شكل حمولة ثابتة.

يمر تدفق مستمر من السماد اللاصق بين الأداة والقطعة المستخدمة. والمواد اللاصقة المستخدمة عادة ما تشمل الماس، كربيد البور، كربيد السيليكون والألومينا،ويتم تعليق الحبوب الهشة في الماء أو محلول كيميائي مناسبوبالإضافة إلى توفير الحبوب اللاصقة إلى منطقة القطع ، يتم استخدام السماد لسحب الحطام. أداة الاهتزاز ، جنبا إلى جنب مع السماد اللاصق ، يزيل المادة بشكل موحد ،ترك صورة عكسية دقيقة من شكل الأداة.

المعالجة بالموجات فوق الصوتية هي عملية معالجة طائشة للطلاء والتي تتطلب قوة منخفضة جداً تطبق على الحبوب اللاصقة.مما يؤدي إلى تخفيض متطلبات المواد والحد الأدنى من الأضرار على السطحيمكن تصنيف إزالة المواد أثناء عملية UM إلى ثلاث آليات: الكشط الميكانيكي عن طريق ضرب جسيمات الكشط المباشر في قطعة العملالتقطيع المجهري من خلال تأثير المواد الهشاشة التي تتحرك بحرية (غير مهم)، والتآكل الناجم عن التجويف والتأثير الكيميائي (غير كبير).²

تعتمد معدلات إزالة المواد وخامة السطح الناتجة على السطح المصنّع على خصائص المواد ومعلمات العملية.بما في ذلك نوع وحجم الحبوب المكشوفة المستخدمة ومدى الاهتزاز، فضلا عن مسامية المواد وصلابة وصلابة. بشكل عام، فإن معدل إزالة المواد سيكون أقل للمواد ذات صلابة المواد العالية (H) وصلابة الكسر (KIC).

على الرغم من أن تقنيات التصنيع متطورة جيداً للمواد مثل المعادن و سبائكهالا تزال هناك مشاكل كبيرة في تصنيع المواد الصلبة والهشة بما في ذلك السيراميك والزجاجخصائصها الفيزيائية والميكانيكية المتفوقة تؤدي إلى دورة معالجة طويلة وتكلفة إنتاج عالية.تعتبر المعالجة بالموجات فوق الصوتية (USM) باستخدام جسيمات مطحنة فضفاضة معلقة في سماد سائل لإزالة المواد طريقة فعالة لتصنيع هذه المواديعطي هذا العمل لمحة موجزة عن USM أولاً ثم يتناول بشكل رئيسي تطوير نموذج محاكاة لهذه العملية باستخدام تقنية رقمية خالية من الشبكة.الديناميكا المائية للجسيمات الممسحة (SPH)يتم دراسة تشكيل الشقوق على سطح العمل المتأثر بجسمتين من الجسيمات الهشاشة لفهم إزالة المواد وتفاعل الجسيمات الهشاشة في USM.كما يتم إجراء تجارب للتحقق من نتائج المحاكاةتم إثبات أن نموذج SPH مفيد لدراسة USM وقادر على التنبؤ بأداء التصنيع.