การตัดวัสดุด้วยคลื่นเสียง

หลักการของการตัดแบบอัลตราโซนิกนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากเทคโนโลยีการตัดวัสดุแบบดั้งเดิม ในกรณีแรกเราใช้ พลังงานอัลตราโซนิกซึ่งไม่จำเป็นต้องลับคมตัดของเครื่องมือและใช้แรงมาก

การตัดแบบอัลตราโซนิกนั้นแตกต่างจากการตัดเชิงกล ไม่มีเศษ ไม่มีเสียงรบกวน ไม่มีขอบไหม้เหมือนเลเซอร์หรือการอบชุบด้วยความร้อนอื่นๆ ไม่มีควันหรือก๊าซ เมื่อเทียบกับการตัดด้วยพลังน้ำ ความชื้นจะไม่แทรกซึมเข้าไปในวัสดุ ในแง่ของต้นทุนการตัด การตัดแบบอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกแทนการตัดด้วยเลเซอร์และน้ำ

ปลายตัดสั่นแบบอัลตราโซนิก ซึ่งทำให้เกิดแรงเสียดทานน้อยมาก และวัสดุที่ใช้ตัดไม่ติด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่มีความหนืดและยืดหยุ่น อาหารแช่แข็ง ยาง และวัสดุอื่นๆ ที่ไม่สามารถตัดภายใต้แรงกดได้

มนุษย์ไม่สามารถได้ยินคลื่นอัลตราซาวนด์ได้ มีดตัดแบบอัลตราโซนิกสั่นด้วยแอมพลิจูด 10 — 70 µm ในทิศทางตามยาว การสั่นสะเทือนมีขนาดเล็กดังนั้นจึงไม่สามารถมองเห็นได้ การเคลื่อนไหวซ้ำ 20,000 — 40,000 ครั้งต่อวินาที (ความถี่ 20 — 40 kHz)

เครื่องอัลตราซาวนด์ที่มีความถี่ต่ำกว่าจะมีน้ำหนักมากกว่าและมีกำลังขับมากกว่า แอมพลิจูดที่สูงขึ้นสามารถทำได้ที่ความถี่ต่ำ เครื่องจักรที่มีความถี่ 20 kHz เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่หนาและแข็งแรง

ข้อเสียของอุปกรณ์ดังกล่าวคือความถี่อัลตราโซนิกอยู่ใกล้กับช่วงเสียง และอาจจำเป็นต้องใช้มาตรการลดเสียงรบกวนระหว่างการทำงาน

อุปกรณ์ 35 kHz เหมาะสำหรับวัสดุที่บางกว่า เช่น ฟอยล์ หนังเทียม และสิ่งทอ รวมถึงการประมวลผลที่มีรูปร่างซับซ้อน ในเวลาเดียวกัน เครื่องจักรจะทำงานอย่างเงียบเชียบ

ตัวอย่างการใช้งานสำหรับการตัดแบบอัลตราโซนิก

อุปกรณ์ตัดอัลตราโซนิกประกอบด้วยทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก ปลายดุม มีด และแหล่งจ่ายไฟ ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกใช้เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล (อัลตราโซนิก)

ในปัจจุบัน การจำกัดด้วยไฟฟ้าถูกนำมาใช้เกือบทั่วโลก — ผลที่ได้คือตรงกันข้าม เพียโซอิเล็กทริก… หมายความว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับถูกนำไปใช้กับทรานสดิวเซอร์บนแผ่นเซรามิกหรือควอตซ์ที่สร้างอัลตราซาวนด์ หัววัดเสียงจะเพิ่มแอมพลิจูดของการสั่นที่ออกมาในบริเวณการตัด

วัสดุถูกทำให้นิ่มและตัดด้วยพลังงานอัลตราโซนิก และใบมีดมีบทบาทในการกำหนดตำแหน่งการตัดและส่งออกพลังงานอัลตราโซนิก แรงตัดลดลงประมาณ 75% และผลผลิตของกระบวนการตัดเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับวิธีการตัดอื่นๆ

สามารถใช้สารกัดกร่อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตัดได้

เครื่องตัดอัลตราโซนิก

ความเร็วในการตัดขึ้นอยู่กับวัสดุที่กำลังดำเนินการ และโดยทั่วไปกำหนดโดยอัตราส่วน: V = 4 * X * e โดยที่ X คือแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนสูงสุด m, e คือความถี่อัลตราโซนิก, Hz

ดังนั้นด้วยความกว้าง 12 ไมครอนและความถี่ 35 kHz ความเร็วในการตัดจะเป็น: 4 * 0.000012 * 35000 = 1.68 m / s

ดังที่ทราบจากเทคโนโลยีอื่น ๆ (เช่น การตัดเชิงกล) เมื่อเพิ่มความเร็วตัด ไม่เพียงแต่แรงตัดเท่านั้น แต่ยังทำให้การสึกหรอของใบมีดของเครื่องมือตัดลดลงด้วย ดังนั้น แนะนำให้ใช้ใบมีดคาร์ไบด์สำหรับ ตัดอัลตราโซนิก ความทนทานของใบมีดโลหะคาร์ไบด์สามารถสูงถึง 20,000 ม. หรือมากกว่านั้น

เครื่องตัดอัลตราโซนิกแบบมือถือ

การตัดด้วยคลื่นเสียงเหมาะสำหรับวัสดุต่างๆ เช่น ยาง พีวีซี แผงวงจรพิมพ์ ฟิล์ม คอมโพสิต พลาสติก กระดาษทุกชนิด ผ้า พรม หนังสัตว์ อาหาร (เนื้อแช่แข็ง ลูกกวาด ขนมปัง ช็อกโกแลต ฯลฯ) แผ่นฟิล์มบาง และวัสดุจากรังผึ้ง, สำหรับทำความสะอาดฟอสซิล, สำหรับขจัดสนิมและสี, สำหรับแกะสลักและแกะสลักโลหะ, สำหรับทำเครื่องหมายบนโลหะ

การตัดด้วยคลื่นเสียงสามารถทำได้ทั้งในโหมดแมนนวลและด้วยความช่วยเหลือของการติดตั้งอัตโนมัติและหุ่นยนต์ นอกจากนี้ยังมีแบบจำลองสำหรับการตัดวัสดุผึ้ง 3 มิติ