SEMINARSKI RADOBRADA ULTRAZVUKOM*Sarajevo, 12. mart 2013.MAINSKI FAKULTET SARAJEVOStudent: Mufid PaljaninMentor: erzija Begi

*Sadraj: Uvod Vrste obrade ultrazvukom Dimenzionalna obrada USM Oscilatorni sistem Tehnoloke karakteristike Zakljuak Literatura

*UvodFrancuski fiziar Langevin ( Laneven) je dobio ultrazvune oscilacije na osnovu piezoelektrinog efekta. Koristei analogni efekat megnetostrikcije konstruisani su ee koriteni magnetnostrikcijski ultrazvuni vibratori.Sredinom 20 stoljea ameriki ininjer Belemut koristei mogunost usitnjavanja (drobljenja) abraziva ultrazvukom otkrio je dimenzionalnu ulrazvunu obradu.Obrada ultrazvukom USM (Ultrasonic Machining), je postupak veoma pogodan za obradu tvrdih i krtih materijala.

* Ultarzvuk se uspjeno koristi i kod klasinih obrada kao to su: rezanje, livenje, plastino deformisanje, zavarivanje, termika obrada itd. Ultrazvuk je periodino kretanje koje se u vidu talasa prostire u elastinoj sredini (gasu, tenosti ili vrstom tijelu) odreenom brzinom.USM obrada pogodna je za obradu: stakla, kvarca, porcelana, keramike, dijamanta, grafita, tvrdi metala, cementirani i nitrirani elika itd.

* Zavisno od veliine frekvencije mehanike oscilacije se dijele u 3 osnovne grupe:

Mehanike oscilacije

Infrazvune oscilaccijeFrekvencija < 20 HzZvune oscilacije Frekvencija ( 20-20000 Hz)Ultrazvune oscilacije Frekvencija >20000 Hz

*Vrste obrade ultrazvukomPraktinu primjenu nale su sljedee vrste obrade ultrazvukom:

Dimenzionalna obrada, Obrada abrazivom slobodnog kretanja, Ultrazvuna defektoskopija i kontrola materijala. Najiru primjenu danas ima dimenzionalna ultrazvuna obrada.

*

Slika 1. ema osnovnih vrsta obrade ultrazvukom [1]

*Dimenzionalna obrada ultrazvukom Na slici 2 data je principijelna ema dimenzionalne obrade ultrazvukom sa koje se vidi da alat vibrira u pravcu ose odreenom amplitudom i frekvencijom, zavisno od uslova koji se ostvaruju pri obradi. Ultarzvunom dimenzionalnom obradom mogu se obavljati razne operacije kao to su: bruenje, izrada gravura u kalupima, prosjecanje, odsjecanje i dr.

*

Slika 2. Principijelna ema dimenzionalne obrade ultrazvukom [1]

*

Slika 3. Osnovne operacije dimenzionalne obrade UZ [1]

*Na slici 3 prikazane su osnovne operacije dimenzionalne UZ obrade:

a) izrada gravura, b) i c) prosijecanje, d) i e) buenje, f) sjeenje materijala. Obrada se moe izvoditi i pojedinano ( primjer pod d), ali je odgovarajuim alatom mogua istovremena obrada i veeg broja istih oblika (primjer pod f).

* Prvi patent ultrazvune maine datira jo iz 1945 godine, prijavljen u Engleskoj. Na slici 4 prikazana je savremena numeriki upravljana univerzalna maina za dimenzionalnu obradu ultrazvukom, dok je na slici 5 prikazana ema instalacije za dimenzionalnu obradu ultrazvukom.

*Slika 4. Univerzalna CNC maina za dimenzionalnu obradu

*

Slika 5. Principijelna ema ultrazvune instalacije [2]

* Oscilatorni sistem ine: oscilator, meuelement, pojaiva, alat Podrazumijeva se da savremena visoko automatizovana ultrazvuna maina sadri osnovne elemente kao to su: postolje, radni sto sa ukrtenim klizaima, pozicione i stezne elemente za obradak, ureaj za pomono kretanje oscilatornog sistema, numeriko upravljanje i dr.

*

* Oscilatorni sistemOscilatorni sistem predstavlja najvaniji dio maine za obradu ultrazvukom.Sa slike 5 vidimo da oscilatorni sistem ini:Elektroakustini pretvara-oscilator, Meuelement, Pojaava ultrazvunih oscilacija-koncentrator, Alat,Obradak,VF-generator,Pumpa za suspenziju.

* Postoje dva tipa pretvaraa: magnetostrikcijski, piezoelektrini. Oblici pojaivaa koji se najee koriste u praksi su: stepenasti, eksponencijalni, katenoidni, konini.

*Slika 6. ema pojaavanja amplitude oscilovanja1 - oscilator, 2 - pojaiva, 3 pojaiva i dra alata,K- oscilatorni vor

*Slika 7. eme oblika pojaivaa

*Najvanija karakteristika pojaivaa je koeficijent pojaavanja Kp koji pokazuje koliko puta je vea izlazna amplitudaprenesena na alat 1 od ulazne dobijene od oscilatora 0 tj. Kp= 1 / 0 . Koeficijent pojaanja zavisi od oblika pojaivaa i odnosa njegovog ulaznog prenika D0 i izlaznog D1 tj. N= D0/D1.

U sljedeoj tabeli data je ema habanja alata pri obradi UZ stakla i tvrdog metala.

*

Visokofrekvetni generator predstavlja elektrini ureaj koji nisko frekventnu elektrinu energiju iz mree od 50Hz pretvara u visoko frekventnu elektrinu energiju. Osnovne karakteristika VF-generatora su: instalisana snaga 0,05 10 kW, izlazna frekvencija 15 30 kHz i stepen iskoritenja koji se nalazi u intervalu od 65 do 95 %.

*

Sistem za cirkulaciju abrazivne suspenzije slui za intenziviranje kretanja abrazivnih zrna ispod alata i zamjenu zatupljenih zrna sa novim, kao i za odvoenje produkata obrade iz radnog prostora. Kao abraziv se koristi materijali koji se odlikuju sa visokom tvrdoom i vrstoom, otrim reznim ivicama, otpornou na udarna optereenja itd. Najee se koriste: zrnca dijamanta, B4C, SiC, Al2O3.

*

Tehnoloke karakteristike

Proizvodnost Proizvodnost UZ obrade najee se izraava brzinom kretanja prodiranja alata v (mm/min) ili zapreminom skinutog materijala obratka Q (mm/min). Izmeu ova dva mjerila proizvodnosti postoji veza preko povrine koja se obrauje A (mm) odnosno:

Q=vA.*

Proizvodnost UZ obrade uglavnom zavisi od sljedeih parametara:

amplitude i frekvencije alata, vrste i veliine abrazivnih zrna, vrste tenosti, koncentracije abraziva u suspenziji, sile pritiska alata, povrine koja se obrauje, naina dovoenja abrazivne suspenzije, materijala obrtaka i alata i dr.*

U sljedeoj tabeli data je zavisnost brzine obrade od vrste tenosti [3].

*

Kada govorimo o uticaju abrazivne suspenzije na proizvodnost pri obradi najbolje se moe uoiti pri prodiranju alata u obratak. Nain dovoenja moe biti:

polivanjem, pod pritiskom, i usisavanjem.*

*Slika 8. Naini dovoenja abrazivne suspenzije

Tanost obrade Tanost obrade UZ zavisi od dvije osnovne grupe faktora:

Opti faktori ( krutost OS maina-alata-obradak, tanost pozicioniranja alata-obratka, tanost izrade elemenata oscilatornog sistema, tanost izrade alata. Faktori druge grupe su: veliina abrazivnih zrna, konstantnost radnog zazora izmeu alata i obratka, habanje alata, pojava poprenih oscilacija alata.*

*Vaan pokazatelj tanosti obrade UZ je stepen konstantnosti bonog zazora izmeu alata i obratka.ab= 0,8-1,2 odnosno 1,1 -1,8.Tanost UZ obrade koja se postieu proizvodnim uslovima iznosi 0,02-0,05

Slika 9. Promjena oblika i dimenzija otvora pri UZ obradi

Kvalitet obraene povrine Hrapavost UZ obrade uglavnom zavisi od: veliine abrazivnih zrna, svojstava materijala obratka, amplitude oscilovanja alata, vrste tenosti itd.*

*Slika 10. Zavisnost hrapavosti obraene povrineOd veliine abrazivnih zrna i vrste materijala obratka [2]

Zakljuak Kao to je ve naglaeno obrada UZ je veoma pogodna za obradu veoma tvrdih i krtih materijala. Obrada UZ je svoju primjenu nala u industriji alata, motora i turbina, poreciznoj mehanici, optikoj i elektro industiji itd. Takoe obrada UZ je primjenu nala i za izradu poluprovodniki materijala kao to su: germanijum, silicijum, galijum itd.*

Obrada UZ kada su u pitanju nemetalni materijali najveu primjenu ima keramika, gdje se izdvajaju sljedei tipovi keramike: silikatna, oksidna, neoksidna i dr. Primjena UZ takoe se primjenjuje i kod tehnologija livenja, zavarivanja, termike obrade, defektoskopije itd. Dejstvo UZ se veoma uspjeno koristi za skidanje raznih mehanikih neistoa, masnoa mineralnog ili biljnog porijekla, produkata korozije, lakova i dr.

*

* Literatura[1] Nekonvencionalni postupci obrade, Dragoje Miliki, Novi Sad 2002. [2] Primjena i tehnoloke karakteristike na nekonvencionalne naine obrade,Trajkovski S., Ohrid 1997. [3] Projektovanje oblika i dimenzija pojaivaa UZ oscilacija Markov A.I., Moskva 1980.

*HVALA NA PANJI !!!

*