Ultrazvukové řezání materiálů

Princip řezání ultrazvukem je zcela odlišný od tradičních technologií řezání materiálu. V prvním případě použijeme ultrazvuková energiecož nevyžaduje ostření břitů nástroje a vyvíjení velkých sil.

Na rozdíl od mechanického řezání nemá ultrazvukové řezání žádné třísky, žádný hluk, žádné spálené hrany jako laser nebo jiné tepelné zpracování, žádné výpary nebo plyny. Oproti řezání vodním paprskem nedochází k pronikání vlhkosti do materiálu. Z hlediska nákladů na řezání je ultrazvukové řezání alternativou k řezání laserem a vodou.

Řezací hrot vibruje ultrazvukem, což způsobuje velmi malé tření a řezný materiál se nelepí, což je důležité zejména u viskózních a elastických materiálů, mražených potravin, pryže a dalších materiálů, které nelze řezat pod tlakem.

Ultrazvukové vlny lidé neslyší. Ultrazvukový řezací nůž vibruje s amplitudou 10 — 70 µm v podélném směru. Vibrace jsou mikroskopické, takže je nelze vidět. Pohyb se opakuje 20 000 — 40 000krát za sekundu (frekvence 20 — 40 kHz).

Ultrazvuková zařízení s nižší frekvencí mají větší hmotnost a větší výkon. Vyšší amplitudy lze dosáhnout také při nižších frekvencích. Pro řezání silných a pevných materiálů jsou vhodnější stroje s frekvencí 20 kHz.

Nevýhodou takových zařízení je, že ultrazvuková frekvence je blízká slyšitelnému rozsahu a během provozu mohou být nezbytná opatření ke snížení hluku.

Zařízení 35 kHz jsou vhodnější pro tenčí materiály, jako je fólie, imitace kůže a textilu, a také pro zpracování složitých tvarů. Stroje jsou přitom v provozu tiché.

Příklady použití pro řezání ultrazvukem

Ultrazvuková řezací zařízení se skládají z ultrazvukového měniče, hrotu náboje, nože a napájecího zdroje. K přeměně elektrické energie na mechanickou (ultrazvukovou) energii se používá ultrazvukový měnič.

V současné době se elektrostrikce používá téměř univerzálně — účinek je opačný piezoelektrický… To znamená, že na převodník na keramické nebo křemenné desce je přiváděno střídavé elektrické napětí, které generuje ultrazvuk. Akustický koncentrátor zvyšuje amplitudu vycházejících vibrací v oblasti řezání.

Materiál je změkčen a řezán ultrazvukovou energií a čepel nože jednoduše hraje roli při polohování řezu a vydávání ultrazvukové energie. Řezné síly se sníží asi o 75 % a výrazně se zvýší produktivita řezného procesu ve srovnání s jinými způsoby řezání.

Ke zvýšení účinnosti řezání lze použít brusiva.

Ultrazvukové řezací stroje

Řezná rychlost závisí na zpracovávaném materiálu a je obecně určena poměrem: V = 4 * X * e, kde X je maximální amplituda vibrací, m, e je ultrazvuková frekvence, Hz.

Takže s amplitudou 12 mikronů a frekvencí 35 kHz bude řezná rychlost: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Jak je známo z jiných technologií (např. u mechanického řezání), se zvyšováním řezné rychlosti klesají nejen řezné síly, ale i opotřebení ostří řezného nástroje. ultrazvukové řezání. Trvanlivost karbidových kovových břitů může být až 20 000 m nebo více.

Ruční ultrazvukové řezací zařízení

Ultrazvukové řezání je vhodné pro materiály jako je pryž, PVC, desky plošných spojů, fólie, kompozity, plasty, všechny druhy papíru, tkaniny, koberce, kůže, potraviny (mražené maso, cukroví, chléb, čokoláda atd.), tenké fólie a materiály z voštin, pro čištění zkamenělin, pro odstraňování rzi a barvy, pro rytí a vyřezávání kovů, pro značení kovů.

Ultrazvukové řezání lze provádět jak v ručním režimu, tak s pomocí automatizovaných instalací a robotů, existují i ​​modely pro 3-D řezání včelích materiálů.