Ultralydsskæring af materialer

Princippet om ultralydsskæring er helt anderledes end traditionelle materialeskæringsteknologier. I det første tilfælde bruger vi ultralydsenergihvilket ikke kræver slibning af værktøjets skær og påføring af store kræfter.

I modsætning til mekanisk skæring har ultralydsskæring ingen spåner, ingen støj, ingen brændte kanter som laser eller anden varmebehandling, ingen dampe eller gasser. Sammenlignet med vandstråleskæring er der ingen fugtindtrængning i materialet. Med hensyn til skæreomkostninger er ultralydsskæring et alternativ til laser- og vandskæring.

Skærespidsen vibrerer ultralyd, hvilket giver meget lidt friktion, og skærematerialet klæber ikke, hvilket især er vigtigt for tyktflydende og elastiske materialer, frosne fødevarer, gummi og andre materialer, der ikke kan skæres under tryk.

Ultralydsbølger kan ikke høres af mennesker. Ultralydskærekniven vibrerer med en amplitude på 10 - 70 µm i længderetningen. Vibrationen er mikroskopisk, så den kan ikke ses. Bevægelsen gentages 20.000 — 40.000 gange i sekundet (frekvens 20 — 40 kHz).

Ultralydsenheder med en lavere frekvens har mere vægt og mere effekt. Højere amplituder kan også opnås ved lavere frekvenser. Maskiner med en frekvens på 20 kHz er mere velegnede til at skære tykke og stærke materialer.

Ulempen ved sådanne enheder er, at ultralydsfrekvensen er tæt på det hørbare område, og støjreduktionsforanstaltninger kan være nødvendige under drift.

35 kHz enheder er mere velegnede til tyndere materialer som folie, imiteret læder og tekstiler samt til behandling af komplekse former. Samtidig er maskinerne lydløse i drift.

Anvendelseseksempler til ultralydsskæring

Ultralydsskæreudstyr består af en ultralydstransducer, en navspids, en kniv og en strømforsyning. En ultralydstransducer bruges til at omdanne elektrisk energi til mekanisk (ultralyd) energi.

I øjeblikket bruges elektrostriktion næsten universelt - effekten er den modsatte piezoelektrisk… Det betyder, at en elektrisk vekselspænding påføres transduceren på en keramisk eller kvartsplade, der genererer ultralyd. Den akustiske koncentrator øger amplituden af ​​de udgående vibrationer i skæreområdet.

Materialet blødgøres og skæres af ultralydsenergi, og knivbladet spiller simpelthen rollen som positionering af snittet og udsender ultralydsenergi. Skærekræfterne reduceres med omkring 75 %, og produktiviteten af ​​skæreprocessen er væsentligt øget sammenlignet med andre skæremetoder.

Slibemidler kan bruges til at øge skæreeffektiviteten.

Ultralydsskæremaskiner

Skærehastigheden afhænger af materialet, der behandles og bestemmes generelt af forholdet: V = 4 * X * e, hvor X er den maksimale vibrationsamplitude, m, e er ultralydsfrekvensen, Hz.

Med en amplitude på 12 mikron og en frekvens på 35 kHz vil skærehastigheden således være: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.

Som det kendes fra andre teknologier (f.eks. ved mekanisk skæring), med en stigning i skærehastigheden, mindskes ikke kun skærekræfterne, men også sliddet på skæreværktøjets klinge. Derfor anbefales også hårdmetalklinger vedr. ultralydsskæring. Holdbarheden af ​​hårdmetalblade kan være op til 20.000 m eller mere.

Håndholdt ultralydsskæreanordning

Ultralydsskæring er velegnet til materialer som gummi, PVC, printplader, film, kompositter, plast, alle former for papir, stoffer, tæpper, læder, mad (frosset kød, slik, brød, chokolade osv.), tynd film og materialer fra honeycomb, til rensning af fossiler, til fjernelse af rust og maling, til metalgravering og udskæring, til metalmærkning.

Ultralydsskæring kan udføres både i manuel tilstand og ved hjælp af automatiserede installationer og robotter, der findes også modeller til 3-D skæring af bimaterialer.