Upload
vasilica
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 1/75
PROIECTContribuţii privind utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin
aşchiere
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 2/75
Cuprins:
1. Introducere - necesitatea si oportunitatea problemei
2. Stadiul actual al cercetarilor3. Importanta si actualitatea problemei cercetate4. Cercetari priin utili!area ultrasunetelor laprelucrarea prin a"c#iere$. Posibilitati de utili!are%.Conclu!ii &enerale
'iblio&ra(e
1. Introducere - necesitatea si oportunitatea
problemei
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 3/75
Cercet)ri cu re!ultate semni(catie priind prelucrarea
materialelor cu a*utorul ultrasunetelor+ la noi ,n ar)+ ,n cadrul unor te!e de
doctorat+ au ost reali!ate de c)tre /icolae0tanasiu+ Oidiu r)&an 1$5+
Tudor Incl)n!an+ 1%5+ 6#. 0m!a+ Ioan 7ancu 185+ umitru amian
1825+ 7aleriu 'ote!atu 1835+ 6#. Paulescu 185+ 9aria /ea&u+
185+ 7iorel 9i#ai /ani 1%5+ Elena )c)tu"+ Ion Popescu 15+
9i#)i) Pept)naru 15 etc. ;erban /anu a reali!at o ampl) cercetare
priind sudarea prin presiune ,n c<mpultrasonor a tablelor din aluminiu
18$5. Conerine naionale de te#nolo&ii neconenionale+ ,n care s- au
pre!entat "i lucr)rire eritoare la prelucrarea cu a*utorul ultrasunetelor+ au
ost or&ani!ate ,n instituiile de,n))m<nt superior din Timi"oara+
'ucure"ti+ 'ra"o+ 6alai+ Ia"i+ Sibiu+ Suceaa etc.Te#nolo&iile
neconenionale oer) industriei posibilitatea de prelucrare a
unor materiale dure "i e=tradure+ ,n condiii de ma=im) e(cien) te#nico
-economic).
Prelucrarea cu ultrasunete are la ba!) transformarea energiei
electrice în energie mecanică de oscilatie a sculei.>n corp care
ibrea!) transmite o parte din ener&ia sade ibra?ie particulelor mediului
de contact. @ntr-un mediu elastic+ perturbatia se propa&) orm<nd undele
elastice, care iau+ alternati+ orma unei compresiuni sau a
uneie=pansiuni.
Ailosoul &rec Pita&ora este considerat ca (ind cel care+ prin e=perimentele
"i studiile sale asupra sunetelor emise de cor!ile ibrante + a pus ba!ele
acusticii ca "tiin). 0pro=imatidup) un mileniu+ (losoul rom<n 'oet#ius
introducea noiunea de recen). Studiul modernal undelor "i al acusticii
este iniiat de 6alileo 6alilei+ ,n secolul al B7II - lea acesta reali!ea!) un
studiu am)nunit asupra cor!ilor ibrante "i al le&)turii dintre
,n)limeasunetului "i recena sursei acustice.
Primele e=perimente ,n ederea obinerii ibraiilor ultrasonice au
ost reali!ate dec)tre Rudolp# Doeni&. Pentru a obine sunetul cel mai ,nalt
ce putea ( perceput de urec#ea uman)+ Doeni& a conceput mai multe
dispo!itie: diapa!oane+ tuburi de or&)+ bare din oelcu dierite lun&imi "i
orme ale seciunii+ care produceau ibraii cu recene ,ntre 4 "i FG!. @n
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 4/75
1+ 0lber& a reu"it s) m)soare unde ultrasonice propa&ate ,n aer cu
recene de p<n) la 3 FG!. Caracteristica principal) a procedeelor de prelucrare cu a*utorul
ultrasunetelor este pre!ena ibraiilor cu recen) ultrasonic) ,n !ona de
lucru. Prelucrarea cu ultrasunete esteindicat) ,n situaii ,n care se obine
un randament te#nico - economic superior celui re!ultat ,n urma aplic)rii altor prelucr)ri neconenionale sau clasice . 0t<t ,n ar)+
c<t "i peste#otare+ s- au acumulat multe cuno"tine priind prelucr)rile cu
ultrasunete.
UNDE ACUSTICE
Orice corp care ibrea!) transmite o parte din ener&ia sa de ibraie
particulelor mediului cu care se aH) ,n contact. se creea!) ,n acest el o
perturbaie. Consider<nd mediul elastic+ aceast) perturbaie nu r)m<ne
locali!at) datorit) interaciunii dintre particulele mediului+ ea
transmi<ndu-se din aproape ,n aproape+ orm<nd unde elastice care iau
alternati orma unei compresiuni sau a unei e=pansiuni. eoarece
modalitatea de a produce o perturbaie ,ntr-un mediu este oarte ariat)+
"i undele elastice pot ( oarte ariate.
Câmpul acustic. Tipurile de undă
>ndele acustice sunt o arietate de unde elastice. Priite din
punct de edere al recenei "i deci al sen!aiei pe care o produc asupra
or&anului auditi uman se deosebesc:
- undele infrasonore, care au recene inerioare recenei
sunetului celui mai &ra perceput de or&anul auditi al omului +$ 2
G!5
- undele sonore, care au recene care ac s) impresione!e
or&anul auditi al omului produc<nd sen!aia de au! 2 2 GJ5
- undele ultrasonore, care au recena ce dep)"esc recena
sunetului cel mai ,nalt perceput de or&anul auditi al unui om otolo&ic
normal. @n &eneral se consider) ultrasunete+ undele elastice cu recene
cuprinse ,ntre 1% G! "i 111 G!
- undele hipersonore, care au recene oarte ridicate "i nu se mai supun
le&ilor clasice ale mecanicii necesit<nd aplicarea le&ilor mecanicii
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 5/75
cuantice. omeniul lor ,ncepe de la apro=imati 11 G! "i se ,ntinde p<n)
la 114 G!+ acestor recene corespun!<ndu-le lun&imi de und)
comparabile cu distanele interatomice.
Re&iunea mediului elastic care se &)se"te ,n stare de ibraie "i care estesediul unor unde acustice se nume"te câmp acustic.
@n mi"carea ibratorie pe care o eectuea!)+ particulele mediului
pot aea dierite traiectorii+ cele mai simple "i cele mai recent ,nt<lnite
(ind traiectoriile liniare "i traiectoriile circulare.
>ndele ultrasonore+ la el ca "i undele elastice+ pot ( de dierse
tipuri ,n raport cu traiectoria pe care o pot aea particulele mediului "i cu
natura "i dimensiunile mediului prin care se propa&).
in acest punct de edere se deosebesc:
Comprimare Rare(ere
Direcţia de mişcareDirecţia de
a particulei
propa&are
K
Fig 1.1. Undele longitudinale: ! lungime de und"
- undele longitudinale, c<nd traiectoria undei este liniar) "i
deplasarea particulelor se produce ,n direcia propa&)rii undei Ai&. 1.1.5.
0ceste tipuri de unde iau na"tere "i se pot propa&a prin orice mediu
elastic+ &a!os+ lic#id+ solid sau plasm). Ele produc compresii "i rare(eri
succesie de-a lun&ul direciei de propa&are ,n Huide "i &a!e+ iar ,n solide
produc eorturi alternatie de ,ntindere "i comprimare. 9oleculele mediului
ibrea!) ,n *urul po!iiilor de ec#ilibru+ traiectoriile lor (ind drepte+ paralele
cu direcia de propa&are a rontului de und)+ ite!a de propa&are (ind
condiionat) de orele de interaciune dintre particulele mediului. ac)
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 6/75
dimensiunile mediului prin care se propa&) undele elastice nu pot (
considerate in(nite "i dein comparabile cu lun&imea undei acustice+
undele se numesc ,n acest ca! cvasilongitudinale#
- undele transversale, c<nd traiectoria undei este liniar)+ dar
deplasarea particulelor se ace dup) o direcie perpendicular) pe direciapropa&)rii undelor Ai&. 1.2.5. 0ceste unde se mai numesc "i unde de
alunecare "i se ormea!) numai ,n mediile solide+ deoarece au le&)turile
moleculare asi&urate.
K
irecia de mi"care ireciade
a particulei propa&are
K
Fig. 1.$. Undele transversale:
! lungimea de und"
Pentru propa&area acestor unde acustice este necesar ca (ecare
particul) s) e=ercite o or) de atracie asupra particulelor ,necinate
astel ,nc<t la mi"carea lor alternati) s) poat) aciona "i asupra celor
ecine.
e e=emplu+ c<nd rontul de und) a atins particulele m1 "i m2
care se mi"c) perpendicular pe direcia de propa&are a rontului de und)Ai&. 1.3.5 asupra particulei m3 aHat) ,n repaus or aciona "i orele care
s) e=ercite ,ntre m1 "i m3 "i cele care se e=ercit) ,ntre m2 "i m3.
m1
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 7/75
irecia de propa&are
m3
m2
Fig. 1.%. Undele transversale &n solid omogen in'nit: m1# m$# m% !
particule materiale
0ceste ore au componente lon&itudinale care se anulea!)
reciproc "i componente transersale care se adun) "i pun ,n mi"careparticula m2 tot ,n direcia de propa&are. 9odelul celor trei particule poate
( e=tins la un num)r in(nit de particule ce constituie corpul solid omo&en
"i nem)r&init
- undele de torsiune+ c<nd traiectoria particulei mediului este
circular) ,ntr-un plan perpendicular pe direcia de propa&are a rontului de
und)+ iar mediul are dimensiuni (nite. >ndele de torsiune apar ,n medii
solide de tipul barelor solicitate la torsiune.- undele (a)leigh, c<nd traiectoria particulei este un cerc a<nd
ca centru po!iia de repaus "i care este coninut ,ntr-un plan paralel cu
direcia de propa&are.
0cest tip special de unde apare pe supraaa liber) a unui corp
solid sau a unui mediu lic#id "i se mai numesc "i unde de suprafaţ". Sub
aciunea acestor unde de supraa) corpul a aea o mi"care lon&itudinal)
"i una transersal)+ moleculele e=ecut<nd o traiectorie eliptic) la trecerearontului. ac) se cercetea!) o seciune transersal) ,ntr-un mediu prin
care se propa&) unde RaLlie&#+ se constat) c) particulele e=ecut) mai
,nt<i o elips) de=tro&ir) ,n raport cu direcia de propa&are a undei "i ale
c)rei a=e se sc#imb) p<n) ce particulele ibrea!) numai ,n direcia
erticalei "i apoi o elips) leo&ir) care se atenuea!) p<n) la 1M din
amplitudinea de ibraie la o ad<ncime de o lun&ime de und) de supraa)
(&. 1. 4.5.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 8/75
9i"carea particulei
irecia de propa&are
Fig. 1.*. Undele (a)leigh
Particulele separate printr-o lun&ime de und) se or &)si ,n
acela"i moment ,n puncte identice pe elipsele ce le descriu+ elipsele a<nd
aceea"i orm) la dierse ad<ncimi de supraa). @n ansamblu+ undele
RaLlei&# sunt constituite dintr-un num)r de cicluri+ (ecare ciclu d<nd un
ront de und) de-a lu&ul c)ruia particulele se &)sesc ,n po!iii identice peelipse identice Ai&. 1.$.5.
0cest tip de unde se propa&) numai la supraa)+ practic pe o
ad<ncime de c<tea lun&imi de und). >ndele RaLlei&# sunt
bidimensionale "i se atenuea!) mult mai &reu dec<t undele lon&itudinale
"i transersale. >ndele de supraa) sunt &enerate "i de cutremurele de
p)m<nt "i se propa&) la distane mari.
eoarece ele se ormea!) numai la supraa) de separare a dou)medii dierite+ ca de e=emplu oel-aer+ sunt utili!ate ,n deectoscopia
nedistructi) ultrasonic) pentru punere ,n eiden) a deectelor de
supraa) a (surilor "i cr)p)turilor.
K
Fig. 1.+. Undele de suprafaţ"
! lungime de und"
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 9/75
- undele amb+ c<nd undele elastice sunt &enerate ,n pl)ci subiri+
sau ,n bare subiri caracteristicile de transmisie depin!<nd de lun&imea de
und) ultrascurt)+ de tipul solidului "i de dimensiunile pl)cii sau barei.
9i"carea particulei la astel de tipuri de unde este deosebit de comple=)+
(ind asem)n)toare cu cea a undelor transersale c<nd dimensiunilecorpului solid sunt comparabile cu lun&imea de und) a ultrasunetului sau
cu cea a undelor de supraa) c<nd &rosimea pl)cii este e&al) sau c#iar
mai mic) dec<t lun&imea de und) a ultrasunetului. >ndele amb pot (
simetrice Ai&. 1.%. a5 sau asimetrice Ai&. 1.%. b5+ ele pot ( e=citate "i prin
incidena oblic) a unor unde lon&itudinale pe supraaa unui corp.
0mplitudinea undei a ( ma=im) atunci c<nd ite!a undei lon&itudinale v l+
a ( e&al) cu ite!a de a!) a undei amb v s, adic) atuci c<nd estesatis)cut) condiia:
s s
l
vv
v γλ α ==sin
,n care - este un&#iul de inciden) al undelor lon&itudinale recena
undei lon&itudinale.
@n aar) de dependena de "i ale undei lon&itudinale+ lun&imea
de und) amb depinde "i de &rosimea pl)cii ,n care se produce.@n marea ma*oritate a ca!urilor de aplicaii te#nolo&ice ale undelor
ultrasonore+ datorit) mediilor (ne ,n care are loc propa&area "i a ormelor
&eometrice oarte ariate+ apar dierite cate&orii de unde+ cre<ndu-se de
cele mai multe ori mi"c)ri deosebit de comple=e.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 10/75
Fig. 1./. Undele amb
a ! simetrice# b 0 asimetriceUndele longitudinale plane
ac) perturbaia unui mediu este produs) de un punct material
aHat ,n stare de ibraie+ ronturile de unde sunt supraee serice a<nd
centrul ,ntr-un punct care coincide cu sursa "i care se propa&) cu aceea"i
ite!) ,n toate direciile d<nd na"tere undelor serice. ac) se consider)
supraeele serice la distane oarte mari ,n raport cu sursa care le-aprodus+ ronturile de und) pot ( asimilate cu unde plane+ perpendiculare
pe direcia de propa&are.
>ndele plane sunt deci cel mai simplu tip de unde+ caracteristica
lor principal) (ind aceea c) presiunile acustice "i deplas)rile particulelor
,ntr-un plan perpendicular pe direcia de propa&are au aceea"i a!) "i
aceea"i amplitudine.
Ecuaia undei elastice
Aenomenul propa&)rii undei acustice printr-un mediu poate (
oarte bine caracteri!at prin ecuaia undei. Pentru deducerea ecuaiei
undei se presupune c) unda acustic) se propa&) ,ntr-un mediu perect
elastic+ omo&en "i i!otrop. @n &eneral+ propa&area undei acustice se ace
dup) o direcie oarecare ,n raport cu un sistem de a=e rectan&ulare.
educerea ecuaiei &enerale a undei se poate ace lu<nd ,n considerarele&ea mi"c)rii+ le&ea continuit)ii "i propriet)ile termodinamice ale
&a!elor.
Perturbaia proocat) de punctul material ,n ibraie se propa&)
,n mediul elastic sub orm) de compresiuni "i rare(eri. eoarece
compresiunea se datore"te unei m)riri a presiunii+ iar rare(erea unei
mic"or)ri a presiunii+ propa&area unei unde acustice ,nseamn) o ariaie a
presiunii ,n timp "i spaiu. Prin urmare+ prin relaia care trebuie stabilit)
este cea dintre presiunea acustic) "i ariaia densit)ii mediului prin care
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 11/75
se propa&) unda. Se presupune c) sc#imb)rile de presiune "i de densitate
sunt at<t de rapide ,nc<t temperatura &a!ului r)m<ne constant) "i deci
este orba de un proces adiabatic.
.const V p k
t =⋅
,n care: pentru este presiunea total) 7 N olumul F cpc cp N c)lduraspeci(c) la presiune constant) c N c)ldura speci(c) la olum constant5.
Prin deriare lo&aritmic) relaia 1.25 deine:
V
dV
dv
dp χ −=
Qin<nd cont c) presiunea total) ,n orice moment este:
p p pt += 0
p N presiunea acustic)+ p N presiunea static)5 "i c) raportul
dintre densitatea la un moment dat "i densitatea iniial) + numit
condensare, este dat de relaia:
0
0
/
ρ
ρ ρ −= s
se &)se"te le&)tura dintre presiunea acustic) "i ariaia densit)iimediului o e=presie de orma:
t
pc
t
p
δ
δ
δ
δ /2=
unde:0
02
ρ χ
pc = este o constant) numit) viteza sunetului sau
ultrasunetului 2 N densitatea re!ultat) ,n urma perturbaiei.
Pentru a determina ecuaia corespun!)toare celei de a doua le&i
a lui /eton trebuie pornit de la orele e=terioare ce acionea!) asupra
elementului de olum (&. 1.5
J
' '
C C
A= A=
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 12/75
A A'
O O B
U
Fig. 1.3 Forţele e4terioare ce acţioneaz" asupra unui element de
volum &n cazul undelor longitudinale plane:
A= N ora care acionea!) pe aa O0'C
F'' x – reacţiunea ce acţionează pe faţa O'A''!'.
ac) perturbarea are loc la direcia a=ei O=+ ora care acionea!)pe aa O0'C este:
dydz p F t x =/
iar pe aa opus) O0'C+ acionea!) reaciunea A=+ de orma:
dydz dx
t
p p F t
t x
+−=′′
δ
δ
"i caut) s) accelere!e elementul de olum ,n sensul po!iti al a=ei O.
/ot<nd cu =+ L+ ! componentele ite!ei olumului elementar se poate
determina acceleraia a=+ cu relaia:
z
vv
y
vv
x
vv
t
v
dt
dx
x
v
t
vv
dx
d a x
z
x
y
x
x
x
yzt
x
xyz
x
x xδ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ
δ +++=+
+
==
eoarece termenii de orma x
vv x
xδ
δ sunt m)rimi de ordinul al
doilea+ pot ( ne&li*ai+ astel c) ora de accelerare diri*at) dup) a=a O=
este:
( ) dxdydz t
v
ma F x
xOxa δ
δ
ρ ′==
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 13/75
0plic<nd le&ea a doua a lui /eton re!ult):
t
v
x
p x
δ
δ ρ
δ
δ ′=− 1 le&ea mi"c)rii
@n ca!ul amplitudinilor mici+ c<nd se poate considera c) 0 ρ ρ =′ + "i
analoa&ele ei pe a=ele O= "i O! dein:
t
v
z
p
t
v
y
p
t
v
x
p z t yt xt
δ
δ ρ
δ
δ
δ
δ ρ
δ
δ
δ
δ ρ
δ
δ 000 ,, =−=−=−
Ecuaiile date mai sus repre!int) le&ea mi"c)rii.
Pentru determinarea ecuaiei undei trebuie inut cont "i de
principiul continuit)ii.
Conorm principiului continuit)ii+ dierena dintre cantitatea de
Huid intrat) ,n elementul de olum "i cantitatea de Huid ce se scur&e din
acest olum printr-o perec#e de ee delimitatoare este e&al) cu aloarea
cre"terii masei Huidului din acest olum. Cantitatea de Huid dVI+ care
p)trunde printr-o a) delimitatoare O0'C5 ,n elementul de olum
considerat+ ,ntr-un interal de timp dt+ este:
( )dydz dt vdQ xi ρ ′=
5relucrarea cu ultrasunete@n ca!ul acestei prelucr)ri+ prelearea materialului se ba!ea!) pe
transmiterea direct) a "ocurilor dinamice produse de scul)+ prinintermediul a&entului ero!i ,n spe) &ranulele abra!ie5 piesei
supraeei de prelucrat5 ca urmare a apariiei unei ore statice. Sub
aciunea acestor "ocuri+ &ranulele abra!ie+ ce au o duritate mai mare
dec<t materialul piesei+ creea!) ,n stratul super(cial al piesei micro(suri
ce aansea!) ,n ad<ncime+ produc<nd desprinderi de microparticule din
materialul de prelucrat. @n timpul prelucr)rii+ lic#idul a&entului ero!i
obi"nuit ap)5 este supus la compresiuni "i ,ntinderi. @n perioada de
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 14/75
,ntindere+ el e=ercit) asupra materialului piesei o solicitare de traciune
care desprinde buc)i din acesta.@n aceast) perioad)+ datorit) &a!elor di!olate ,n ap) "i a &ranulelor
abra!ie+ se ormea!) microbule caitaionale. @n timpul compresiunii+
microbulele sunt comprimate "i se distru& produc<nd "ocuri locale "i
presiuni asupra supraeei+ ce pot a*un&e p<n) la 1 da/cm2. Subaciunea undelor de "oc+ lic#idul p)trunde ,n (suri e=ercit<nd presiuni
asupra metalului "i prooc<nd dislocarea buc)ilor de material. Pentru cre"terea eectelor ultrasonice "i eliminarea produselor
erodate+ a&entul ero!i circul) prin spaiul de lucru. Supraaa prelucrat)
se &enerea!)+ ,n principal+ prin copierea ormei sculei. Printr-o cinematic)
bine aleas)+ se pot &enera "i supraee dierite de orma sculei. 6ranulele
abra!ie utili!ate au dimensiuni cuprinse ,ntre 3W1$5Xm "i sunt dindiamant+ carbur) de bor+ carbur) de siliciu "i carborund. ensitatea lor ,n
lic#id este de 3 W 15buccm3. @n timpul prelucr)rii+ ele ,"i
mic"orea!) dimensiunile "i muc#iile li se rotun*esc+ datorit) solicit)rilor la
care sunt supuse.Ca lic#id se olose"te+ cel mai adesea+ apa+ deoarece are propriet)i
de umectare bune+ densitate conenabil)+ conductibilitate termic)
su(cient)+ este mediu de r)cire bun+ nu este to=ic) "i este ietin).
Concentraia abra!iului ,n ea este de 2$ W 45M. Scula se e=ecut) din
materiale tenace pentru ca u!ura sa ,n timpul prelucr)rii s) (e minim). Ea
ibrea!) ,n perioada de prelucrare cu o recen) de 1% W 3$5FG! cu o
amplitudine de 1 W %45Xm+ ite!a medie de oscilaie+ numit) "i ite!a
principal)+ este de +%4 W 8+45ms. Ea are aceea"i direcie "i acela"i sens
cu procesul ero!i.Productiitatea prelucr)rii+ care este debitul olumic preleat+ este:
Vp7pYS Zmm3
min[unde: p este ite!a principal)+ mmminS N supraaa transersal) a sculei+ mm2
7ite!a principal) sau de prelucrare se calculea!) cu relaia: Z [ min7p#tp
unde: # este ad<ncimea de prelucrat+ mmtp N timpul de prelucrare+ min.7ite!a de prelucrare depinde de amplitudinea ibraiilor "i de
presiunea static).Preci!ia dimensional) a supraeelor prelucrate ultrasonic este de \
+12 mm+ iar ru&o!itatea de +3 W +45Xm.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 15/75
Prelucrabilitatea ultrasonic) a materialelor se aprecia!) dup)
caracterul ruperilor ra&ile sau plastice5 prin criteriul de ra&ilitate numit "i
coe(cient de prelucrabilitate Dpr + a c)rui aloare se calculea!) cu relaia:D prR Rm
unde: R
este re!istena de rupere la orecare+ da/cm2 Rm N re!istena de rupere la traciune+ da/cm2 9aterialele cu prelucrabilitate bun) Dpr]25 sunt sticla+ cuarul+
ceramica+ &ermaniul+ siliciul+ eritele+ etc.+ deci materiale cu ra&ilitate
mare "i duritate relati) mic).9aterialele cu prelucrabilitate medie Dpr 1 W 255 carburile metalice+
oeluri aliate+ alia*ele de titan.9aterialele &reu prelucrabile ultrasonic sunt materialele tenace precum
oelul moale+ cuprul+ aluminiu+ etc.Prelucrarea ultrasonic) se aplic) pentru:
-obinerea &)urilor str)punse sau ,nundate+ cu a=e drepte sau curbilinii +
pentru &raare+ (lete interioare "i e=terioare+ canale pro(late ,n piese din
sticl) "i mineraloceramice- prelucrarea pieselor simple "i cu con(&uraie comple=) din sticl)+ cuar+
Huorit)+ titanat de bariu+ ,n industria aparatelor optice "i mecanic) (n)+
materiale semiconductoare &ermaniu+ siliciu5 diamant te#nic+ erite "i alte
materiale mineraloceramice din industria electronic)+ electrote#nic) "i
aparatelor de m)sur) "i control ^ (nisarea (lierelor+ poansoanelor "i
matrielor din carburi metalice "i recondiionarea lor dup) u!ur)-prelucrarea pietrelor preioase "i semipreioase ,n industria bi*uteriilor+ a
pietrelor te#nice pentru industria mecanicii (ne "i aparatelor de m)sur).
. Stadiul actual al cercetarilor
Intensi!carea procedeelor de prelucrare prin asc"iere #olosind
energia ultrasonora
$eneralitati
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 16/75
intre metodele ce pot contribui la cresterea e(cientei procedeelor
de prelucrare prin asc#iere+ introducerea in sistemul te#nolo&ic al
ibratiilor ultrasonore+ se remarca in ultima reme ca o solutie adoptata
din ce in ce mai des de dieriti cercetatori ai procesului de asc#iere care
incearca s aimbine procedeele clasice de prelucrare cu ultimele cuceriri alestiintei secolulu i nostru. 0stel a ost cercetata inHuenta ultrasunetelor
asupra unor procedee ca : strun*irea+ re!area+ &aurirea+ lar&irea+ ale!area+
(letarea+ brosarea+ recti(carea+ poli!area+ sleuirea+ #onuirea+ lepuirea+
ascutirea sculelor s.a.Ca principale aanta*e ale suprapunerii oscilatiilor cu recente in
domeniul ultrasonor peste ortele din sistemul clasic de asc#iere pot (
amintite :- permite prelucrarea economica a unor materiale dure si
e=tradure si &reu prelucrabile prin procedeele clasice - mareste considerabil durabilitatea sculelor asc#ietoare
uneori de 41M5- posibilitatea inlaturarii ibratiilor proprii ale sistemului
te#nolo&ic si obtinerea unei calitati oarte bune a
supraetei - reducerea campului termic si a tensiunilor remanente
- posibilitatea cresterii ite!ei de asc#iere si a unorproductiitati mult sporite
- micsorarea simtitoare a ortelor si momentelor de
asc#iere - inlaturarea arsurilor si micro(surilor si operatiile de (nisare - obtinerea unor proprietati unctionale net superioare ale
supraetei prelucrate - cresterea re!istentei la coro!iune a supraetelor prelucrate
Toata operatia constituie posibilitati reale de intensi(care are&imurilor de asc#iere ata de sistemul clasic de lucru aand eecte
economice dintre cele mai spectaculoase.
Clasi!carea sistemelor ultraacustice #olosite la prelucrarea prin
asc"iereSistemele ultraacustice sunt instalaii ,n care se produc "i se
transmit oscilaiile ultrasonore.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 17/75
Orice sistem ultraacustic+ ,n uncie de scopul propus+ poate lucra ,n
re&im de nere!onan) sau ,n re&im de re!onan) cu unde staionare sau
unde nestaionare. @n ma*oritatea domeniilor de utili!are a ultrasunetelor
se olosesc undele staionare+ care permit s) se obin): condiii optime de
lucru ale sistemului+ cre"terea e(cienei+ posibilitatea concentr)rii ener&ieiultrasonore+ simplitatea constructi)+ i!olarea acustic) bun)+ precum "i o
serie de aanta*e te#nolo&ice.
Ai&. 3.18%. Clasi(carea sistemelor ultraacustice.
Sistemele ultraacustice se calculea!) "i se e=ecut) ,n a"a el ,nc<t ,n
partea terminal) s) se e=cite oscilaii de un sin&ur tip+ deoarece ,n ca!
contrar apar mari di(cult)i ,n crearea re&imului de lucru la re!onan) "i ,n
Sistemeultraacustice
Deschise
Închise
După proprietăţile
acustice
Maximuleforturilor
unitare
Maximulamplitudiniioscilaţiilor
După proprietăţiletehnoloice
După loculde dispunerea focarului
După tipulundelor
!onitudinale
De "nco#oiere
$rans#ersale
De suprafaţă
%adiale
$orsionale
De placă
După tipurile mecanice dedeformaţii re&ultate prin aplicareaeforturilor unitare principale
După modul defixare a
ansam'luluiultraacustic
(om'inat
După modul de introducere aundelor "n focarul de
prelucrare
)rin lichidul
de răcire-unere
)rinsemifa'ricat
)rin sculă
*ixare pe concentrator
*ixare la suprafaţa deseparare a concentratorului +i
transductor
*ixare "ntre pastile
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 18/75
i!olarea acustic) a) de mediu. Pentru aceasta este necesar s) e=iste o
relaie bine de(nit) ,ntre &eometria dieritelor elemente ale sistemului "i
lun&imea de und) a ibraiilor e=citate ,n sistem. O clasi(care a sistemelor
ultraacustice cu lar&) aplicabilitate ,n practic)+ lu<nd ,n considerare
criteriile cele mai repre!entatie este pre!entat) ,n (&ura 3.18%.6ursa de energie. Ca surs) de ener&ie primar) se utili!ea!)
&eneratorul electronic de recen) ,nalt) care transorm) curentul electric
de recen) industrial) ,n curent de ,nalt) recen). Arecena
&eneratorului se stabile"te ,n uncie de destinaia instalaiei ultrasonore.
@n &eneral+ pentru prelucrarea mecanic) a materialelor solide+ cur)irea
pieselor+ sudarea materialelor "i alte aplicaii actie se olosesc
ultrasunetele cu receene de 24 FG!+ pentru deectoscopia
betoanelor 31 FG!+ pentru ormarea emulsiilor 48 FG!+ pentru
deectoscopia metalelor se utili!ea!) recene ,ntre1+$% 9G! etc.
Arecena &eneratorului este acordat) pe recena undamental) sau a
primei armonici a conertorului de ener&ie ultrasonor)+ numit) recen)
de re!onan).6isteme ultraacustic bloc+ ansamblu ultrasonor5 are rolul de a
transorma oscilaiile de recen) ultrasonor) ,n oscilaii mecanice
ampli(cate la o anumit) aloare care se transmit apoi mai departe sculeide prelucrare sau mediului actiat. Sistemul se compune de re&ul) din:
transductor+ concentrator "i scula de prelucrare.7ransductorul este elementul care transorm) cu un randament
impus ener&ia primar) electric)5 ,n ener&ie acustic). up) principiul de
transormare a ener&iei se ,nt<lnesc mai multe tipuri de transductoare+
dintre care cele mai r)sp<ndite sunt cele ma&netostrictie "i
pie!oelectrice.Concentratorul ultrasonor permite ca ener&ia acustic) s) (e
concentrat) ,ntr-un olum mai mic "i s) se obin) unde ultrasonore de
intensit)i ridicate ace le&)tura ,ntre transductor "i obiectul de transer
cu scopul de a m)ri amplitudinea de oscilaie "i de a asi&ura un acord de
impedan) ,ntre transductor "i sarcina din spatiul de lucru. Concentratorul
are orma unei bare cu seciunea transersal) ariabil) iar &eneratoarea
sa poate ( de orm) conic)+ cilindric) ,n trepte sau poate ( descris) de o
uncie matematic) ca: e=ponenial)+ catenoidal)+ cosinus #iperbolic etc.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 19/75
8lementul 9obiectul de transfer scula a"c#ietoare5 al ener&iei
acustice ormea!) le&)tura ,ntre concentrator "i supraeele de lucru+
constituind de multe ori scula eecti) de lucru+ urni!<nd amplitudinea
util)+ ,n condiiile unor pierderi minime de ener&ie "i a unei re!istene la
u!ur) "i oboseal) c<t mai bune.Pentru a reali!a unitatea "i stabilitatea unui sistem ultraacustic ,n
ederea ,ndeplinirii rolului uncional mai sunt necesare:- elemente de adaptare "i cupla* acustic care reali!ea!) o le&)tur)
e(cient) mecano-acustic) pentru un transer optim de ener&ie ,ntre
elementele instalaiei- sisteme de (=are mecanic) "i acustic) care se reer) la modalit)ile
de (=are a dieritelor elemente ale sistemului ultrasonor "i (=area acestuia
,n structura de re!isten). in considerente ener&etice "i de stabilitatedinamic) montarea lor se ace ,ntr-un nod de oscilaie al elementului de
adaptare acustic).
Sisteme ultraacustice care utili%ea%ă &ibra'ii longitudinale
>na din problemele cele mai importante ale procedeului de
prelucrare prin asc#iere in camp ultrasonor este modalitatea de intoarcere
a oscilatiilor ultrasonore in !ona de asc#iere. 0u ost incercate urmatoarelemodalitati de intoarcere a ener&iei ultrasonore in !ona de asc#iere : prin
scula prin piesa de prelucrat prin ambele. e asemenea au ost olosite
sisteme de prelucrare olosind dierite tipuri de unde ultrasonore (&.
3.188_5. Sistemele ultraacustice cu ibraii lon&itudinale pre!int) aanta*ul
unei construcii simple "i robuste+ lanul ultraacustic (ind ormat din
transductor+ concentrator "i scul) (&. 3.18 "i (&. 3.15. 0lte procedee
care olosesc ibraii lon&itudinale pot (: strun*irea (&. 3.11+ (&. 3.12 "i(&. 3.135+ danturarea (&. 3.15+ prelucrarea prin strun*ire a (letelor (&.
3.185+ &)urirea (&. 3.15+ (&. 3.1$5+ debitarea precum "i la unele
prelucr)ri de super(nisare (&. 3.24 "i (&. 3.2$5. Concentratorul se
proiectea!) in<nd seama de masa cuitului montat pe el conorm cu
metodica de calcul aerenta. @n ma*oritatea ca!urilor (=area cuitului pe
concentrator se reali!ea!) prin asamblarea conic) cu auto,mp)nare care+
conorm literaturii de specialitate+ pe l<n&) uncionarea cu pierderiener&etice minime oer) "i posibilitatea sc#imb)rii rapide "i comode. Pe
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 20/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 21/75
(. Importanta si actualitatea problemei cercetate
)portunitatea cercetării prelucrărilor cu a*utorul ultrasunetelor
Industria utili!ea!) un num)r mare de metode "i procedee
neconenionale precumsunt: ero!iunea electric)+ metodele de prelucrare
cu ad)u&are de material+ ".a.+ care potreali!a dierite prelucr)ri ,n
materiale+ indierent de propriet)ile lor (!ico-c#imice "imecanice.Reali!<nd o comparaie ,ntre prelucr)rile clasice "i cele
neconenionale+ din punctulde edere al consumului ener&etic+ acestea
din urm) necesit) o cantitate mai mare de ener&ie pentru o aceea"i
cantitate de material prelucrat)+ iar productiitatea obinut) este mai
mic).Ca aanta*e ce pledea!) ,n aoarea prelucr)rilor neconenionale+
pot ( menionatecalitatea supraeelor prelucrate+ respecti alori mai
bune ,n ceea ce prie"te ru&o!itatea+ad<ncimea stratului super(cial
inHuenat+ microduritatea+ micro(surile+ tensiunile re!iduale+ !ona aectat)
termic etc. atorit) acestui apt+ utili!area prelucr)rilor neconenionale
esteindicat) atunci c<nd aplicarea metodelor clasice este imposibil) sau
neeconomic) . @n ederea rele)rii importanei studierii prelucr)rilor cu a*utorul
ultrasunetelor s-a reali!at o anali!) comparati) a prelucr)rilor
neconenionale. Compararea te#nolo&iilor neconenionale s-a reali!at in<nd cont de
urm)toarele criterii:a5 parametrii (!ici de proces utili!ai b5ormele &eometrice care se pot obine c5 materialele ,n ca!ul c)rora pot ( aplicate d5 eectele asupra pieselor prelucratee5 metodele de abricare
a electro!ilor etc. Te#nolo&iile neconenionale alese ca repre!entatie pentru
comparare sunt: prelucrarea cu ultrasunete >S9 ultrasonic mac#inin&5
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 22/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 23/75
e=tinderea utili!)rii prelucr)rii cu a*utorul ultrasunetelor ,n ca!ul unor
noimateriale materiale compo!ite+ sticl)+ ceramic)+ materiale dure nou
ap)rute5 utili!area ,n cadrul model)rilor teoretice "i e=perimentale a unor
metodemoderne de anali!)- interpretare de e=emplu+ metoda elementului (nit+ metoda celor mai
mici p)trate+ metoda reelelor neurale5. @n domeniul prelucr)rilor cu a*utorul ultrasunetelor+ ca de altel "i ,n
alte domenii+ seurm)re"te modi(carea parametrilor te#nolo&ici+ ,n ederea
obinerii unor re!ultate semni(catie+ cu aplicabilitate ,n microte#nolo&ie.Instalaiile ultrasonice construite ,n ultima perioad) au urm)toarele
acilit)i:compensarea automat) a u!urii sculei+ ,n ederea asi&ur)rii preci!iei
impuse "i aunei e(ciene ridicate a prelucr)rii prelucrarea C/C pe mai multe a=econtrolul "i a("area ,n timp real a recenei de lucru+ pentru sesi!area
situaiilor ,n care nu se prelucrea!) ,n re&im de re!onan) ca urmare a
u!urii e=cesie a sculei sausarcinilor mari aplicate pe supraaa sculei5 controlul automat al ,ntre&ului ciclu de lucru al ma"inii. @n corelaie cu perormanele te#no N economice reali!ate pe plan
mondial ,n domeniul prelucr)rii cu ultrasunete+ pe ba!a anc#etelor eectuate de institutele de
specialitate+ se poteidenia urm)toarele conclu!ii cu priire la
perspectiele de e=tindere a acestor te#nolo&ii: 1. atorit) perormanelor te#nice ridicate obinute ,n ca!ul prelucr)rilor
cuultrasunete+ se preede e=tinderea acestui procedeu prin reali!area de noi
tipuri de utila*e+at<t uniersale+ c<t "i speciali!ate 2. Se remarc) o continu) preocupare pentru perecionarea utila*elor de
prelucrare cuultrasunete+ prin reali!area unor instalaii cu un ,nalt &rad de te#nicitate+
inclu!<nd noicuceriri ale te#nicii comanda pro&ram "i comanda adapti)
etc.5 3. Se maniest) preocupare pentru utili!area procedeelor combinate+ (e a
procedeelorneconenionale (e a procedeelor de prelucrare prin a"c#iere cu
ultrasunete
4. 0pare ,n mod pre&nant o preocupare tot mai intens) de perecionare ate#nolo&iilor
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 24/75
de prelucrare cu ultrasunete.@n ceea ce prie"te &)urirea cu a*utorul ultrasunetelor+ se urm)re"te
optimi!area parametrilor de proces "i a ec#ipamentelor ,n ederea
obinerii unor micro&)uri cu o calitatesuperioar) de prelucrare. a ora actual)+ cercet)rile se ,ndreapt) tot mai mult ,n direcia
m)ririi puterii de ie"ire a &eneratorului de recen) ultrasonic) "i cre"terii
randamentului ener&etic al instalaiei +concomitent cu reducerea
&abaritului acestora. Totodat)+ cercet)rile urm)resc utili!area denoi
materiale pentru construcia transductorilor ,n ederea m)ririi duratei lor
de e=ploatare.Abordarea sistemică a procesului de prelucrare cu a*utorul
ultrasunetelor@n ederea optimi!)rii unui sistem+ se impune stabilirea unui model
matematic+ ormatdintr-un anumit num)r de uncii obiecti care de(nesc unciile sistemului
luat ,n considerare din punct de edere matematic "i un sistem de relaii
restrictie+ prin care se limitea!) soluia optim) "i ,n acela"i timp se de(nesc relaii ,ntre
interaciunile dintre mediule=terior "i elementele sistemului. Prin anali!a sistemic) a unui proces de prelucrare se ,nele&e o abordare
de ansamblu a parametrilor speci(ci acel ei prelucr)ri+ at<t a celor dependeni+ c<t "i a
celor independeni.E=ploat<nd o astel de abordare+ se pot identi(ca
raporturi de inHuen) a unor parametri deintrare asupra unor parametri de
ie"ire. 0bordarea sistemic) a procesului de prelucrare cu a*utorul ultrasunetelor+
,ntr-orepre!entare sc#ematic) poate ( obserat) ,n (&ura 1.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 25/75
Figura 1 ;bordarea sistemic" a procesului de prelucrare cu a<utorulultrasunetelor
0nali!a sistemic) poate ( considerat) ca o nou) metod)+ ce ace
posibil) ,nsumarea "ior&ani!area cuno"tinelor+ ,n ederea sporirii
e(cienei unei aciuni ea permite o mai bun),nele&ere "i o mai bun)
descriere a sistemului comple=+ (ind considerat) ca o metod)
opus)abord)rii analitice. Ea include totalitatea elementelor sistemului+ dar
"i interaciunile "isauinterdependenele acestora. 0bordarea sistemic) acilitea!) optimi!area re!ultatelor unui proces+
dat) (ind tratareaacestuia drept sistem comple= "i nu ra&mentat+ pe
etape sau particulari!at+ doar pentruanumii parametri.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 26/75
+. Cercetari pri&in utili%area ultrasunetelor laprelucrarea prin a,c"iere
"trun#irea în c$mp ultrasonor
@n unele ca!uri pl)cua a"c#ietoare este bra!at) direct pe
concentrator. 0cestea pot ( utili!ate la strun*irea cilindric) e=terioar) (&.
3.188+ (&. 3.18 "i (&. 3.15.
1 2 -
.
f,a
f,a
1
2
.
/
-
Ai&. 3.18. Sistemultraacustic utili!at laprelucrarea prin strun*ireolosind ibraiilon&itudinale : 1 N piesa deprelucrat 2 N sculaa"c#ietoare3 N transductor pie!oceramic4 N concentrator$ N dia&rama de ariaia a
Ai&. 3.1. Sistemultraacustic utili!at laprelucrarea prin strun*ireolosind ibraiilon&itudinale : 1 N piesa deprelucrat 2 N transductorpie!oceramic3 N scula a"c#ietoare 4 Nconcentrator$ N sistemull de (=are al
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 27/75
amplitudinii. ansamblului ultraacustic.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 28/75
0i'raţii
Strunire
*re&areDanturare
ăurire
3le&are
4ro+are
*iletare
%a'otare,Morte&are
0i'raţii radiale0i'raţii
StrunireStrunire
*re&are*re&areDanturare
ăurireăurire
3le&are3le&are3le&are
4ro+are4ro+are(oriare
4ro+are
0i'raţii compuse0i'raţii torsionale
StrunireStrunire
*re&are*re&are
ăurireăurire!ărire
3le&areSe#eruire
4ro+are(oriare
0i'raţii axiale
Strunire
*re&are
ăurire
3le&are
4ro+are
5ntroducere a #i'raţiilor ultrasonore "n procesul de prelucrare prin a+chiere folosind
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 29/75
Ai&. 3.188_. Introducerea ibraiilor ultrasonore ,n procesul de prelucrare prin a"c#iere olosind dierite tipuri de unde.
6onuire,!epuire
%ectificare)ilire
*iletare*iletare*iletare*erestruire
*iletare
%a'otare,Morte&are
%a'otare,Morte&are
%a'otare,Morte&are
%a'otare,Morte&are
%ectificare%ectificare%ectificare%ectificare
6onuire,!epuire
6onuire,!epuire
6onuire,!epuire
6onuire,!epuire
*iletare
%a'otare,Morte&are
%ectificare3'ra&are
6onuire,!epuire
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 30/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 31/75
.
2
1
-
a
f,a
7s% s
b
Ai&. 3.14. Sc#ema de principiu olosit) la strun*irea
cilindric) e=terioar):
1 N piesa de prelucrat 2 N scula a"c#ietoare 3 Nconcentrator de ener&ie ultrasonora 4 N transductor.inisarea ale%a*elor n câmp ultrasonor
Principalele sisteme olosite la (nisarea ale!a*elor sunt pre!entate ,n
(&ura 3.24 "i (&ura 3.2$.
f,a
1
2
.
apa
-
/
8
2 - .
n
1
Ai&. 3.24. Sc#ema deprincipiu la prelucrarea de(nisare a ale!a*elor olosindibraiile ultrasonore:
1 N scula a"c#ietoare 2 Nconcentrator 3 N carcas)
Ai&. 3.2$. Sistem ultraacustic utili!at la
prelucrarea prin recti(care olosind ibraii
lon&itudinale:
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 32/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 33/75
1θ
2
-.
f,a
*9
*
*c
lichid deracire
- 2
:8
n p
1
; <
/ .
Ai&. 3.213. Sc#ema introducerii
ibraiilor ultrasonore ,n piatra de
recti(cat:
1 N pisa 2 N concentrator deener&ie ultrasonor) 3 N Han")nodal) 4 N traductor $ N i!olantacustic % N dia&rama de ariaiea amplitudinii ite!ei particulei N piatr) de recti(cat 8 N butuc N r)"in) epo=idic).
Ai&. 3.212. Sistem ultraacusticutili!at la prelucrarea prinrabotare olosind ibraiitransersale:
1 N piesa de prelucrat 2 N sculaa"c#ietoare 3 N concentrator 4 Ntransductor.
/ecti!carea n câmp ultrasonor #olosind unde trans&ersale
Sc#ema de principiu la recti(care plan) cu introducerea ibraiilor ,n
direcie transersal) se pre!int) ,n (&ura 3.213.
f,a
12 - .
Ai&. 3.214. Sc#ema de principiu larecti(carea plan).:
1 N direcia de oscilare 2 Nscula a"c#ietoare 3 Nconcentrator4 N transductor
a recti(carea cu ibraiiultrasonore+ mi"c)rii de rotaie apietrei i se suprapune mi"careaibratorie a piesei+ astel c) o&ranul) de abra!i descrie o curb)de mi"care cu dierite traiectorii. arecti(carea pe direcia aansului "irecti(carea pe direcia normal)cursa de recti(care este:
Rnav t v L L ⋅== 3.225 ,n care: n este lun&imea de
prelucrat N ite!a de prelucrare tR
N timpul necesar.@n (&ura 3.214 se pre!int)
introducerea ibraiilor transersalela recti(carea plan) a unei piese.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 34/75
Sisteme ultraacustice care utili%ea%ă &ibra'ii de torsiuneSistemele ultraacustice cu ibraii torsionale pot ( utili!ate la dierite
prelucr)ri ,n ederea orient)rii oscilaiilor dup) direcia orei F c ,n acest ca!
mi"carea <rului cuitului dup) un arc de cerc cu lun&imea de 12µm
este apro=imat) cu o mi"care rectilinie pe direcia orei Ac5. 0cestea pot (
acionate de transductoarele torsionale (&. 3.21% "i (&. 3.215+ de lanuri
acustice lon&itudinale ce acionea!) e=centric ,n punctele entrale ale unui
concentrator torsional sau de lanuri acustice torsionale ce acionea!) ,n
punctele nodale ale unui cuit c)ruia i se imprim) astel ibraii transersale
,n planul BOU. Sistemele ultraacustice torsionale oer) aanta*ul introducerii
ibraiilor ultrasonore dup) direcia orei Ac+ la unele prelucr)ri unde acestea
nu se pot reali!a prin alte construcii: ale!are+ &)urirea materialelor dure(&. 3.2185+ re!are etc.+ precum "i aanta*ul reali!)rii construciei ,n plan
ori!ontal ,n ca!ul strun*irii cilindrice e=terioare. Ca principale de!aanta*e se
poate meniona comple=itatea construciei acestor sisteme "i di(cult)ile
,nt<mpinate la acordarea lor pe recena de re!onan).
ps
2
1
- ns
a '
1 -2
ns
2
c
1
ns
ps
-
β
a
r max
t%
r min
3
Dn1000
af801000
cosβ
π
π
t
t %
# p#s
#r
#
1
' c
a
a
Ai&. 3.21$. Sc#ema introducerii ibraiilor ultrasonore ,n pies):
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 35/75
a N ,n direcia aansului b N ,n direcia tan&enial) c N ,n direcia normal) 1
N piesa de prelucrat 2 N concentrator de ultrasunete 3 N piatr) de recti(cat.
Strun*irea n câmp ultrasonor cu &ibra'ii torsionaleSc#ema de principiu la strun*ire olosind ibraii de torsiune se pre!int)
,n (&urile 3.33 "i 3.34. 0anta*ele acestui mod de introducere a oscilaiilor ,l
pre!int) calitatea supraeei obinute.
1
n
2
-
.
1 2 - -=
.
f,a
n
Ai&. 3.21%. Sistem ultraacustic
utili!at la prelucrarea prin strun*ire
olosind ibraii torsionale:
1 N piesa de prelucrat 2 N sculaa"c#ietoare3 N concentrator 4 N transductor.
Ai&. 3.21. Sistem ultraacustic
utili!at la prelucrarea prin
strun*ire olosind ibraii
torsionale:
1 N piesa de prelucrat 2 N sculaa"c#ietoare 3_ N concentrator 4 Ntransductor.
InHuenaparametrilor mi"c)riioscilatorii este tratat) ,nlucr)rile lui /. Ionescu+ `.Dumabe "i 0. `. 9arFo.
Comparati cu aloareaobinut) la rabotareaconenional) aalumimului Rma= 4+$µm5+ ,n c<mp
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 36/75
ultrasonor ν18+4FG! a 1+2µm c +2mmm+ ap +$mmb 1+$mm cuit ,ncooietor cu γ 22°5
ru&o!itatea a ost maimic) (&.3.2$45.
Cre"terea calit)iisupraeei la cre"tereaamplitudinii ibraiilor aost pus) ,n eiden) demulti cercetatori lastrun*irea alummiului+oelului carbon "i a celuialiat.(&. 3.2$$5
Ai&. 3.2$3. ependena ru&o!it)iisupraeelor prelucrate deamplitudinea oscilaiilor.ap +1mm c 14+4$ mmin +% mmrot F $° r
1+$mm Fr 1$° ν 2 FG!.
Ai&. 3.2$4. ependenaru&o!it)ii+ orei "i abateriide la circularitate uncie deamplitudinea oscilaiilorpentru O 3. +%mmrot c 14+4$mmin F $° F1 1$° ap +1mm r 1+$mm ν 2FG!
Ai&. 3.2$$. ependenaru&o!it)ii+ orei "iabaterii de la circularitate
uncie de amplitudineaoscilaiilor.
0 2 . 8 ; 10
2
.
8
;
3 >µm?
%
>
µ m ?
m a x
Pentru toate cele treimateriale studiate+ ora dea"c#iere scade odat) cucre"terea amplitudiniioscilaiilor. O reducereaccentuat) are loc prinmodi(carea amplitudinii de la la $ µm. @n interalul $1$µm ora de a"c#iere
continu) s) scad) iar laamplitudini de peste 1$ µmreducerea ,n continuare aorei principale de a"c#iereeste nesemni(cati). S-alucrat ,n condiiile: +%mmrot c 14+4$mmin F $° F1 1$° ap +1mm r 1+$mm ν 2FG! (&. 3.2$%5
Ai&. 3.2$%. ependenaru&o!it)ii supraeeiprelucrate de amplitudineaibraiilor+ la rabotarea cuultrasunete a aluminiului.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 37/75
De!nirea găuririi cu a*utorul ultrasunetelor ,i #enomene
caracteristice acesteia6)urirea cu a*utorul ultrasunetelor este un procedeu care permite obinerea
unor ori(ciicu seciuni transersale dierse+ dar constante+ dup) traiectorii
rectilinii sau curbilinii+,n semiabricate din materiale metalice "i nemetalice.
Caracteri%area te"nologică a găuririi cu a*utorul ultrasunetelor @n urma cercet)rilor+ s-a a*uns la conclu!ia c) e=ist) urm)toarele modalit)i
prin care sereali!ea!) prelearea de material din semiabricat:datorit) antren)rii ,n mi"care ibratorie+ o parte din &ranulele su(cient de
ascuite"i aHate ,n apropierea supraeei semiabricatului or contribui la
,nl)turarea unor microa"c#ii+ reali!<ndu-se astel un proces de
microa"c#iere ap)sarea unor &ranule abra!ie pe supraaa semiabricatului de c)tre
pseudoscul)sau pur "i simplu loirea acestuia de c)tre &ranulele antrenate ,nmi"carea de ibraie se asolda+ mai ,nt<i+ cu enomene de micro(surare "i+
ulterior cu unirea unor astel de micro(suri+ ceea ce a determina
desprinderea unor mici poriuni din materialul semiabricatuluienomenele de caitaie pot determina desprinderea unor micro&ranule din
materialul semiabricatului.Aenomenul de caitaie se concreti!ea!)+ mai
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 38/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 39/75
eentuala aciune c#imic) a Huidului olosit. Principalele ariabile care inHuenea!)+ pe de o parte+ productiitatea
prelucr)rii+ iar pede alt) parte ru&o!itatea "i preci!ia supraeei prelucrate+
sunt: amplitudinea oscilaiei sculei ora de impact dimensiunile &ranulelor abra!ie.@n lucrarea >n?uenţa principalilor parametri asupra vitezei de avans
la prelucrarea cuunde ultrasonice folosind rotirea mesei+ pre!entat) de 6abriel 9)laimare o la conerina dela Timi"oara din anul
21+ acesta a aut ,n edere o metoda de anc#etare a unor speciali"tidin
domeniu. @n urma acestei anali!e+ acesta eidenia!) Z12[ urm)toarea
ierar#ie a parametrilor ce e=ercit) asupra procesului te#nolo&ic: Tensiunea de alimentare Turaia de antrenare a mesei Arecena de lucru Presiunea sculei asupra piesei6ranulaia abra!iului olosit uritatea materialului abra!i olosituritatea materialului sculeiAorma &eometric) a sculei.
@n cadrul e=perimentelor de!oltate de autoarea pre!entei lucr)ri ,n le&)tur)
&)urirea cua*utorul ultrasunetelor+ au ost luai ,n consideraie urm)torii
parametri de intrare: putereacaracteristicile semiabricatuluicaracteristicile concentratoruluicaracteristicile &ranulelor abra!iecaracteristicile soluiei abra!ie caracteristicile mi"c)rii relatie scul)- semiabricat
presiunea de contactrecirculaia &ranulelor recena interstiiul de lucru. @n timpul prelucr)rii+ pot ap)rea modi(c)ri ale alorilor amplitudinii+
&ranulaiaabra!iului poate sc)dea dac) recirculaia nu este reali!at)
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 40/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 41/75
u!ura &ranulelor abra!iecostul prelucr)rii impuri(carea soluiei abra!ie &rosimea stratului aectat de prelucrare termic+ mecanic5u!ura sculei.
@n (&ura poate ( obserat) o repre!entare &ra(c) ce include actorii speci(ciunei anali!e sistemice a procesului de &)urire cu a*utorul ultrasunetelor.
Sc"eme de prelucrare pentru găurire ultrasonică
Sc#ema de prelucrare din (&ura 2 corespunde reali!)rii unei &)uriri cua*utorulultrasunetelor. Partea de sistem ce asi&ur) reali!area mi"c)rii de lucru dec)tre semiabricat este similar) celei din (&ura 3.
Figura $.@ 6chema de prelucrare &n cazul g"uririi
Pe masa de lucru 13 este amplasat un recipient cu soluia ce conine ,n
suspensie&ranule abra!ie. eoarece se are in edere o micro&)urire+semiabricatul este amplasat peo "aib). in considerente economice+ pentru
(=area semiabricatului se olosesc acelea"i bride "i "uruburi ca "i ,n ca!ul
sc#emei din (&ura 2.. Semiabricatul este prins ,ntrerondeaua 1 "i dou)
piese dreptun&#iulare 18+ care asi&ur) contactul cu cele dou) bride.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 42/75
Soluia constructi) a ost breetat) iar autoarea pre!entei lucr)ri a
ost ,nscris) ,ncalitate de prim autor al breetului num)rul 122$2+
Aispozitiv pentru orientarea şi '4area semifabricatului la g"urirea cu
a<utorul ultrasunetelor . ispo!itiul a ost utili!at ,n
e=perimentele de &)urire cu a*utorul ultrasunetelor.Sistemul descris anterior poate ( olosit pentru toate microprelucr)rile+
dar "i pentru prelucr)ri ce necesit) ore mai mari dec<t cele speci(ce
microprelucr)rilor. @n cel de aldoilea ca!+ se recomand) ca bridele "i piesele
dreptun&#iulare s) constituie o sin&ur) pies)+ pentru a eita erorile de
prindere "i mai ales cele de (=are a semiabricatului ,n ederea prelucr)rii.
Contribu'ii e0perimentale pri&ind procesul degăurire cu a*utorul ultrasunetelor
Condi'ii de reali%are a e0perimentelor de găurire cu
a*utorulultrasunetelor ,i re%ultate preliminare E=perimentele de &)urire cu a*utorul ultrasunetelor au ost reali!ate ,n
cadrulaboratorului de Te#nolo&ii al Aacult)ii I9ST din >niersitatea
POITEG/IC0 'ucuresti.@n cadrul e=perimentelor preliminare+ s-au olosit dou) tipuri de material
abra!i+carbura de siliciu nea&r)-21C "i carbura de siliciu erde N 22+ la&ranulaii de 1+ 4 "i 8.Se menionea!) aptul c) num)rul ce indic) &ranulaia unui material
abra!icorespunde num)rului de oc#iuri pe un inc# p)trat al sitei cu care s-a
eectuat cernerea &ranulelor abra!ie: cu c<t acest num)r este mai mare+ cu
at<t &ranulele au dimensiuni mai mici. @n acest el+ dintre materialele
abra!ie utili!ate ,n cadrul ,ncerc)rilor e=perimentalecele cu o &ranulaie de
8 au &ranule cu dimensiuni mai mici dec<t cele
corespun!)toare&ranulaiilor de 1 sau 4. Carbura de siliciu neagră - 1Ceste un material abra!i oarte dur+ dar riabil+ cu coninut ridicat de SiC si
muc#ii ascuite. Se recomand) la prelucrarea materialelor metalice"i
nemetalice cu re!isten) la traciune sc)!ut)+ cum ar (: onta+ alama+ cuprul+
aluminiul+ porelanul etc.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 43/75
Carbura de siliciu &erde - Ceste un material abra!i oarte dur "i casant+ cu muc#iiascuite+ recomandat
,n mod deosebit la prelucrarea carburilor metalice+ a sticlei+ ceramicii "i
ontei. Concentraia soluiei abra!ie utili!ate a ost de 4M+ at<t ,n
cercet)rile e=perimentale preliminare+ c<t "i ,n cele (nale. @ncerc)rile e=perimentale priind &)urirea cu a*utorul ultrasunetelor s-
au eectuat peepruete din sticl) obi"nuit) "i respecti pe epruete din sticl) pLre= ,n
practica industrial)se ,nt<lnesc uneori situaii ,n care este necesar) e=ecutarea unor &)uri ,n
piese din asemeneamateriale "i prelucrarea cu a*utorul ultrasunetelor este
una dintre soluiile te#nolo&ice denatur) s) permit) reali!area prelucr)rii. Sticla obi"nuit) este considerat) a ( un amestec ,n stare amor) de
dio=id de siliciu "isilicai ai unor metale. O compo!iie apro=imati) a unei
asemenea sticle pe ba!) de sodiueste indicat) de ormula c#imic) %SiO 2
CaO/a 2O. Sticla obi"nuit) se caracteri!ea!) printransparen)+ ra&ilitate+
re!isten) mecanic) "i duritate mare+ "i respecti un coe(cient dedilatare
sc)!ut. uritatea sticlei este de circa 2+$2 &mm 3 + iar modulul lui Uoun& are+
,n ca!ul sticlei+ oaloare de 2 6Pa. Capacitatea caloric) a sticlei este de 4 `molF. Sticla
Pire= sau PLre=-ul a ost 81M SiO 2+ 12+$M ' 2 O 3 + 4M /a2O+ 2+2M 0l 2 O 3
++2CaO+ +%M F 2 O5 a ost produs) pentru prima oar) de c)tre Cornians
Incorporated+ ,n11$. @n esen)+ ea este reali!at) dintr - un borosilicat "i se
caracteri!ea!) ,n primul r<nd printr- o re!isten) ridicat) la "ocuri termice.
ensitatea sticlei PLre= este de 2+23$ &cm 3 + (ind deci puin mai mare
dec<t cea a sticlei obi"nuite 9odulul lui Uoun& are o aloare de %$ 6Pa.a
reali!area e=perimentelor preliminare+ s-au olosit scule reali!ate din co!i de
bur&#ie cu diametre de +$+ +%+ ++ 1+3 "i 2 mm. S -a (letat cap)tul
concentratorului pentru a permite (=area bur&#iului cu o buc") elastic) "i o
piuli). Presiunea de lucru adoptat) a autalori cuprinse ,ntre +$ "i 1+$
/mm 2 .>tili!area
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 44/75
co!ilor de bur&#ie ,n calitate de scule pentru prelucrarea &)urilor cilindricecu
a*utorul ultrasunetelor+ a ost determinat) de aptul c)+ acestea sunt
reali!ate din materialecu o duritate ridicat) "i+ totodat)+ datorit) unei bune
preci!ii dimensionale "i de orm) dar "iru&o!it)ii sc)!ute a supraeelor
e=terioare a bur&#ielor obinute prin recti(care.
0si&urarea perpendicularit)ii supraeei rontale a sculei cilindrice pe a=a
acesteia a ost posibil) prinrecti(care rontal) cu un disc diamantat. S- au obinut alori mari ale ad<ncimii &)urilor+ at<t ,n epruetele din
sticl) obi"nuit)c<t "i ,n cele din pLre=+ pentru alori mici ale diametrelor
bur&#ielor+ la alori medii ale presiunii de lucru.@n timpul cercet)rilor
e=perimentale s-au constatat o serie de probleme. 0stel+ la o presiune de
1+$ /mm2 scula cu diametrul de +$ mm s-a rupt dup) 12 s. a aceea"i aloare a presiunii+ s-au sudat o serie de scule cu diametrul
de 1+3 mm de buc"a elastic) "i piuli). 6)urirea cu o scul) a<nd un diametru de 2 mm la
o presiune de 1+$ /mm2 a condus la ruperea concentratorului la limita
superioar) a !onei (letate Ima&ini cu aspectul corespun!)tor !onei
superioare a &)urilor+ prelucrate la re&imuri dierite+ sunt pre!entate ,n (&ura
4.4 aceste ima&ini ele au ost reali!ate cu microscopul IntelPlaL+ la o m)rire
de % de ori. 0stel+ ,n urma eectu)rii e=perimentelor preliminare "i a consult)rii
literaturii de specialitate+ s-a stabilit o aloare a presiunii de contact de
19Pa.S- a decis ca e=perimentele s) se reali!e!e cu scule a<nd diametre de
+%+ 1+3 "i 2 m. S-a utili!at o combinaie ,n procente e&ale a celor 2 materiale
abra!ie+ 21C "i 22C $M 21C $M 22C $C5+ la &ranulaii de 4
respecti 8.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 45/75
9i"carea de lucru este reali!at) de c)tre pies) cu a*utorul unui arc+ pe o
distan) relatimic). Pentru cunoa"terea orei de ap)sare e=ercitate de c)tre
arcul comprimat+ s-a recurs la ooperaie de etalonare ,nainte de eectuarea e=perimentelor.Ecuaia de re&resie 4.15 eidenia!) relaia de dependen) dintre ora
de lucru "icomprimarea arcului "i ea a ost obinut) prin prelucrarea datelor
din tabelul 4.2 cu a*utorulunui sotare speciali!at.@n ederea meninerii presiunii constante pentru cele trei alori ale
supraeelor de lucrucorespun!)toare celor trei diametre ale sculelor cilindrice s-a calculat ora
de lucru cu relaia
4.2.F Y0 ,n care+0 p este presiunea de lucru Z/mm2[0 ;0 aria supraeei de lucru Zmm2[
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 46/75
Tabelul 4.3 include alorile urm)torilor parametri: 0d N diametrul sculei0 ; N aria supraeei de lucru+ ,n ca!ul celor trei scule cilindrice cu diametre
dierite 0 p N presiunea de contact0 F N ora de lucru 0 Bl
Ncomprimarea arcului deplasarea mesei ,mpreun) cu semiabricatul+pentru aasi&urarea o presiune de aloare preci!at)5. @n urma calculelor eectuate+ s-au reali!at e=perimentele de &)urire
ultrasonic) dup)cum urmea!): pentru un diametru al sculei de +% mm+ s-a reali!at comprimarea arcului
cu 2 mm pentru asi&urarea orei de lucru de +28 / pentru un diametru al sculei de 1+3 mm+ s-a aplicat o ora de lucru de 1+32
/ printr
-ocomprimare a arcului de 1 mm pentru un diametru al sculei de 2mm+ arcul a ost comprimat cu 23 mm+
pentru ade!olta ,n !ona de lucru o ora 3+14 /. 0d<ncimea &)urilor a ost m)surat) cu a*utorul unei ti*e cilindrice a<nd
diametrul de+$ mm ata"ate unui comparator cu cadran.@n esen)+ iniial s-a
adus ti*a cilindric) a comparatorului ,n contact cu supraaasuperioar)
neted) a epruetei "i s-a recurs la re&larea la !ero a comparatorului +
ulterior+ prindeplasarea epruetei+ s-a introdus ti*a cilindric) a comparatorului ,n &aura prelucrat)+citindu-se pe comparator o aloare corespun!)toare
ad<ncimii &)urii prelucrate. Pentru eliminarea ,ntr-o m)sur) c<t mai mare a erorilor ce pot ap)rea at<t ,n
timpul e=perimentelor+ c<t "i ,n procesul de m)surare a ad<ncimi &)urilor s-
au eectuat un num)r detrei e=perimente pentru aceea"i combinaie a
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 47/75
alorilor parametrilor de lucru "i s-au luat ,n calcul la prelucrarea datelor
e=perimentale alorile medii obinute astel. S-au reali!at un num)r total de
2 de &)uri+ ,n epruete din pLre= "i sticl).
Anali%a ,i modelarea matematică cu a*utorul
programuluiDatait a datelor e0perimentale ob'inute prin găurire
ultrasonică a epru&etelor din pre0Condiiile de eectuare a ,ncerc)rilor e=perimentale "i ad<ncimilor &)urilor
obinute ,naceste condiii ,n epruete din pre!entate ,n tabelul
0"a cum se poate obsera+,ncerc)rile e=perimentale s-au eectuat
olosindu-se alori distincte ale ariabilelor independente luate ,n
considerare diametrul d al sculelor cilindrice &ranulaia g a a materialului
abra!i "i t timpul de lucru5.0d<ncimile &)urilor au ost determinate olosindu-se sc#ema de lucru pre!entat) ,n (&ura 4.$.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 48/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 49/75
de eri(care a semni(caiei parametrilor re&resiei. Se obser) c) aloarea calculata pentru F 2+1$%385 este
semni(cati) "i aloarea 5rob9F + corespun!)toare statisticii F este mic) +38 f +$5+ ceea ce
eidenia!) orelaie liniar) semni(cati) ,ntre ariabile.
In2uen'a parametrilor de lucru asupra adâncimii găurilor
prelucrate ultrasonic n epru&etele din pre0Pentru eidenierea inHuenei diametrului sculei asupra ad<ncimii
&)urii obinute + s-au aut ,n edere alori constante ale &ranulaiei "i
timpului de lucru.Conorm inormaiilor din (&ura 4.8+ la o cre"tere a diametrului sculei+
se a ,nre&istrasc)derea ad<ncimii &)urii. Repre!entarea &ra(c) a ostreali!at) pentru a acilita comparaia,ntre inHuena diametrului pentru
dierite alori ale parametrilor timp "i &ranulaie.Era de a"teptat ca la cre"terea diametrului sculei s) se reduc)
productiitatea procesuluide &)urire cu a*utorul ultrasunetelor+ ,n primul r<nd
datorit) unei p)trunderi mai di(cile a&ranulelor ,n !ona de lucru "i al unei
eacu)ri ,n&reunate a materialului metalic deta"at. a reali!area &ra(cului din (&ura 4. s-a aut ,n edere ilustrarea
inHuenei e=ercitatede c)tre &ranulaia materialului abra!i asupraproductiit)ii prelucr)rii+ prin luarea ,nconsiderarea a ad<ncimii &)urii
reali!ate ,ntr-un anumit interal de timp. Se eidenia!) c)ad<ncimi mari ale
&)urilor se ,nre&istrea!) la alori mici ale &ranulaiei N 4 ,n realitate+
ladimensiuni mai mari ale &ranulelor abra!ie5. Aaptul poate ( e=plicat prin
capacitatea mai ridicat) a &ranulelor abra!ie de dimensiuni mari de a
contribui la prelearea de material prin procese de microa"c#iere "i
micro(surare.0d<ncimea &)urii prelucrate cu a*utorul ultrasunetelor ,n epruete din
pLre= creste ,ncondiiile cre"terii timpului de lucru la meninerii constante a
alorilor diametrului "i&ranulaiei a"a cum se poate constata din dia&rama
pre!entat) ,n (&ura 4.1. Este posibil caodat) cu cre"terea ad<ncimii+ ite!a
de p)trundere a sculei ,n materialul semiabricatului s)se reduc)+ dar ,n
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 50/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 51/75
Se poate constata c) alorile ad<ncimii &)urii atin& cea mai mic) aloare la
undiametru al sculei de 2 mm "i o aloare mare a &ranulaiei - 8+ ,n
condiiile unei durate a prelucr)rii de 1$ s.
Figura. *.1% >n?uenţa variaţiei diametrului sculei şi a timpului de lucru
asupra adâncimii g"urii la o valoare constant" a granulaţiei, &n cazul epruvetelor din p)re4
Repre!ent)rile &ra(ce ,n trei dimensiuni con(rm) re!ultatele obinute
la studiulinHuenei e=ercitate separat de c)tre (ecare ariabil)
independent). atele e=perimentaleSunt ,n concordan) cu cele din literatura de specialitate+ pentru condiii de
lucru similare. Era normal ca o aloare mare a num)rului corespun!)tor &ranulaiei
s) conduc) la odiminuare a productiit)ii prelucr)rii+ prin reducereaad<ncimii &)urii obinute ,ntr-un anumit interal de timp+ ,n comparaie cu ad<ncimea &)urii care s-a
obinut la olosirea&ranulelor de dimensiuni mai mari+ ,n acela"i interal de
timp.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 52/75
7alorile ad<ncimii &)urilor obinute ,n urma prelucr)rii cu a*utorul
ultrasunetelor aEpruetel or din pLre= sunt mai mici la olosirea unui material abra!i cu o
&ranulaie de 8"i aptul ar putea ( *usti(cat prin propriet)ile (!ico -
mecanice oarecum dierite ale acestuimaterial ,n raport cu cele speci(ce sticlei obi"nuite.
atele ,nre&istrate la e=perimentele de &)urire cu a*utorul
ultrasunetelor au ost prelucrate cu a*utorul pro&ramului ataAit ,n ederea
anali!)rii inHuenei principalilor parametri de proces asupra productiit)ii "i
calit)ii &)uririi "i stabilirea unor re&imurioptime de prelucrare. 7eridicitatea
corelaiilor a ost eri(cat) cu pro&ramul SPSS prin reali!area anali!ei
actoriale a corespondengelor multiple.@n corelaie cu perormanele te#no N
economice reali!ate pe plan mondial ,n domeniul prelucr)rii cu ultrasunete+pe ba!a anc#etelor eectuate de institutele de specialitate+ se pot enumera
urm)toarele perspectie de e=tindere a cercet)rilor:1. Se preede reali!area de noi soluii constructie pentru ,mbun)t)irea
dispo!itielor "i ec#ipamentelor din cadrul aboratorului de
Te#nolo&ii /econenionale 2. Se maniest) preocupare pentru utili!area procedeelor combinate+ (e a
procedeelorneconenionale electroc#imice N ultrasunete+ electroero!iune
N ultrasunete+ laser Nultrasunete etc.5 (e a procedeelor de prelucrare clasice cu ultrasunete3. Se are ,n edere e=tinderea cercet)rilor e=perimentale de &)urire cu
a*utorul ultrasunetelor pe alte cate&orii de materiale
1. ACTI3A/EA CU U4T/ASUNETE A UN)/ 5/)CEDEE DE
5/E4UC/A/E 5/IN A6C7IE/E
a utili!area procedeelor te#nolo&ice de prelucrare mecanic) interin orede recare de alori mari care au+ ,n &eneral+ eecte ne&atie asupra preci!iei
de prelucrare+ u!urii sculelor+ consumului ener&etic+ costului prelucr)rii+ etc.
Reducerea acestor ore se reali!ea!) ,n condiii conenionale de lucru prin:
&eometria sculei+ mediul de lucru+ re&imul de prelucrare+ etc.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 53/75
>n procedeu neconenional de reducere a orelor de recare este acela de
actiare cu ultrasunete a cel puin uneia din componentele actie ale
sistemului te#nolo&ic. Strun*irea+ dar mai ales bur&#ierea "i (letarea cu
tarodul (liera sunt procedee de prelucrare mecanic) la care reducerea
momentului de a"c#iere este un de!iderat de oarte mare importan)+ ceea
ce a condus la canali!area cercet)rilor "i ,n direcia stabilirii eectelor
produse de actiarea ultrasonic) a sculei+ respecti semiabricatului ,n ca!ul
acestor procedee de prelucrare.
1.1. Cercet"ri privind activarea ultrasonic" a proceselor de 'letare
1.1.1. Concep'ia standului e0perimental pentru studiul acti&ării
ultrasonice n ca%ul !letării
@n (&ura 2.1 se pre!int)+ printr-o sc#em) principial)+ concepia standului
e=perimental destinat studiului proceselor de (letare cu tarodul(liera.
ispo!itiul de adaptare $ montat ,n e=tremitatea concentratorului ultrasonic
% permite urm)toarele:
• 9ontarea unui tarod+ ,n ca!ul (let)rii interioare
• 9ontarea unui semiabricat ,n ca!ul (let)rii e=terioare.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 54/75
igura .1.
Semiabricatul 2+ ,n ca!ul tarod)rii+ sau scula ,n ca!ul (let)rii cu (liera+ semontea!) cu a*utorul "urubului 1 ,n partea interioar) a tamburului pe care
este ,n)"urat cablul 8 prin intermediul c)ruia se ace antrenarea tamburului
,n mi"care de rotaie. Pentru a produce un moment de torsine elimin<nd
totodat) orele datorate tensiunii din cablu+ ora care acionea!)
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 55/75
dispo!itiul se aplic) ambelor capete ale cablului. @n acest scop unul din
capete este trecut peste rola 11 care are rolul de a sc#imba sensul tensiunii
pe una din ramurile cablului 8+ ceea ce a elimina solicitarea tamburului pe
direcia de aplicare a orei de acionare A. 9omentul de torsiune este
determinat de diametrul tamburului "i de ora de acionare A aplicat)
cablului cu a*utorul barei 1 "i m)surat) de dinamometrul .
Sistemul e=perimental mai cuprinde un &enerator de ultrasunete+ respecti
blocul ultrasonic ormat din transductor cu erit)+ concentrator ultrasonic "i
sonotrod adaptat mont)rii sculei+ respecti piesei5 olosit pentru actiarea
ultrasonic) a piesei "isau sculei. Sistemul permite actiarea ultrasonic) laurm)torii parametri:
• Puterea ma=im) a &eneratorului ultrasonic: 1 h
• Curentul de actiare ultrasonic): ... 2+$ 0
• Arecena re&labil) continuu ,ntre 18 ... 22 FG!.
1.1.2. Cercet"ri e4perimentale privind 'letarea cu tarodul &n condiţiile
activ"rii ultrasonice
6istemul e4perimental permite realizarea unui amplu program e4perimental
privind in?uenţa diferiţilor factori asupra procesului de 'letare
activat" ultrasonic". n cazul 'let"rii cu tarodul, principalii factori
luaţi &n considerare au fost:
- diametrul iniial al &)urii (letate+ in
- &rosimea semiabricatului+ &
- num)rul de spire (letate+ n
- materialul semiabricatului
- mediul de lucru
- puterea de actiare ultrasonic).
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 56/75
etermin)rile e=perimentale au i!at inHuena acestor actori asupra
momentului de torsiune necesar (let)rii+ 9.
@n (&ura 2.2 este pre!entat) ariaia momentului de torsiune 9 ,n uncie de
num)rul de spire (letate+ n. Se obser) e=istena unui ma=im 9ma=+ care
este speci(c pentru semiabricate de o anumit) &rosime &+ lucru eideniat
de (&ura 2.3. Condiiile de a"c#iere au ost: semiabricat din oel O3+ tarod
94 nr.1+ diametrul iniial al &)urii in3.2$ mm+ un&ere cu ulei mineral.
@n acelea"i condiii+ momentul de torsiune - "i ,n special cel ma=im - este
aectat semni(cati ,n ca!ul acti)rii ultrasonice a tarodului (&ura 2.45.
Condiiile de a"c#iere sunt cele menionate anterior+ cu meniunea c)
actiarea ultrasonic) s-a )cut cu o putere de 1$ h. 9omentul ma=im de
torsiune scade pe m)sur) ce puterea de actiare ultrasonic) cre"te (&ura
2.$5.
1 2 3 4 5 6 71
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
Ai&ura 2.2.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 57/75
4 4.5 5 5.5 62
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
Ai&ura 2.3.
1 2 3 4 5 6 70.5
1
1.5
2
2.5
3
igure .+. 8omentul de torsiune pentru9
: a,c"iere con&en'ionalăo a,c"iere acti&ată ultrasonic
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 58/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 59/75
o Cu=n(>: Al?? )4(@ Cu??.;
Cercet)ri similare s-au ,ntreprins "i pentru semiabricate din alte materiale:
aluminiu+ cupru "i alam). @n (&ura 2.% sunt pre!entate ariaiile momentului
de torsiune ,n uncie de diametrul iniial al &)urii de (letat la (letarea cu
tarodul 9$+ pentru dierite materiale prelucrate+ iar ,n (&ura 2. este
repre!entat) sintetic dependena &lobal) a momentului de torsiune pentru
dierite materiale prelucrate prin (letare cu tarodul 94+ utili!<nd dierse
medii de lucru. Se constat) aptul c) (letarea aluminiului "i a alamei se
reali!ea!) ,n condiii aorabile at<t cu ulei mineral+ c<t "i cu emulsie+ pe
c<nd (letarea cuprului utili!<nd un&erea cu ulei mineral necesit) momente
de torsiune mult mai ,nsemnate.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Al99 Cu99.5 CuZn30
Momentul de torsiune, M [Nm]
Emulsie Ulei mineral
igura .@.
Cercet)rile priind (letarea cu tarodul ,n condiiile acti)rii ultrasonice au
releat urm)toarele:
• 9omentul de torsiune este ariabil cu num)rul de spire "i pre!int) un
ma=im
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 60/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 61/75
pre!entate ariaiile momentului de torsiune cu diametrul iniial al ti*ei de
(letat ,n ca!ul oelului O3 "i alamei.
igura .?.
Ai&ura 2.1.
Ai&urile 2.1 "i 2.11 pre!int) sintetic inHuena acti)rii ultrasonice la (letarea
cu (liera a pieselor din oel O3 "i alam)+ ,n toate ca!urile eideniindu-se
eectul po!iti al acti)rii ultrasonice a piesei.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 62/75
Ai&ura 2.12 arat) modul ,n care momentul de torsiune necesar (let)rii scade
pe m)sur) ce se utili!ea!) cureni de actiare ultrasonic) tot mai mari+ iar
(&ura 2.13 pre!int) sintetic inHuena diametrului iniial al probei asupra
momentului de torsiune+ ,n condiiile utili!)rii a dierite medii de lucru.
Probele au ost conecionate din O3+ iar (liera a ost 94.
Ai&ura 2.11.
igure .1.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 63/75
igure .1(.
e asemenea+ actiarea ultrasonic) determin) "i o mic"orare a diametrului
e=terior al (letului comparati cu (letarea conenional) (&ura 2.145+ lucru
e=plicabil prin reducerea coe(cientului de recare.
Ai&ure 2.14.
Cercet)rile priind (letarea cu (liera ,n condiiile acti)rii ultrasonice au
releat urm)toarele:
• 0ctiarea ultrasonic) a piesei conduce la reducerea semni(cati) a
momentului de torsiune
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 64/75
• iametrul iniial al ti*ei de (letat inHuenea!) semni(cati momentul
de torsiune
• 9aterialul semiabricatului "i mediul de lucru inHuenea!) semni(cati
momentul de torsiune.
e asemenea+ cercet)rile ,ntreprinse au releat aptul c) sistemul
e=perimental a r)spuns a"tept)rilor ,n ceea ce prie"te m)surarea
momentului de torsiune la (letarea cu (liera "isau tarodul ,n dierite condiii
de lucru. 0stel+ pentru (ecare situaie se pot reali!a cu un eort minim
e=perimente ,n scopul optimi!)rii procesului de (letare "i cre"terii si&uranei
,n e=ploatare+ mai ales ,n ca!ul (let)rii cu tarodul.
@n ceea ce prie"te momentul de torsiune necesar (let)rii+ principalele
conclu!ii sunt urm)toarele:
Standul e=perimental permite m)surarea precis) a momentului de
torsiune
7aloarea momentului de torsiune depinde de toi actorii de inHuen)
anali!ai: diametrul nominal al (letului+ materialul semiabricatului+
mediul de lucru+ diametrul iniial al probelor+ nielul acti)rii
ultrasonice
0ctiarea ultrasonic) produce mic"orarea momentului de torsiune
necesar (let)rii
a (letarea cu tarodul+ cre"terea e=cesi) a puterii de actiare
ultrasonic) poate conduce la ruperea tarodului
a (letarea cu (liera actiarea ultrasonic) determin) o mic"orare a
diametrului e=terior al (letului comparati cu (letarea conenional).
1.2. Cercetări pri&ind acti&area cu ultrasunete a cu'itului la opera'ia
de strun*ire e0terioară
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 65/75
1.2.1. Concepţia standului e4perimental pentru studiul activ"rii cu
ultrasunete a cuţitului la operaţia de strun<ire e4terioar"
In ca!ul operatiilor de asc#iere interin ore de recare de alorisemni(catie care au+ ,n &eneral+ eecte ne&atie asupra preci!iei de
prelucrare+ u!urii sculelor+ consumului ener&etic+ costului prelucr)rii+ etc.
Reducerea orelor de recare se reali!ea!) ,n condiii conenionale de lucru
prin: &eometria sculei+ mediul de lucru+ re&imul de prelucrare+ etc.
>n procedeu neconenional de reducere a orelor de recare la asc#iere
este acela de actiare cu ultrasunete a cel puin uneia din componenteleactie ale sistemului te#nolo&ic semiabricatul sau scula5. In ca!ul strun*irii
actiarea ultrasonica este e!abila prin ibrarea cutitului. Pre!enta cercetare
s-a a=at pe studiul inHuentei re&imului de actiare ultrasonica la operatiile de
strun*ire e=terioara a supraetelor cilindrice. 0ctiarea ultrasonica a operatiei
de strun*ire este insa posibila si la operatiile de strun*ire interioara+ respecti
a supraetelor rontale sau pro(lare.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 66/75
ig. .1;.
@n (&ura 2.1$ se pre!int) standul e=perimental reali!at in ederea studiului
actiarii ultrasonice a procesului de strun*ire e=terioara. ispo!itiul de
adaptare montat ,n e=tremitatea concentratorului ultrasonic permite:
• 9ontarea unui cutit care sa e=ecute oscilatii ultrasonice in plan
ori!ontal N asa-numita actiare radiala N ca! in care blocul ultrasonic
este montat in po!itie ori!ontala+ perpendicular pe planul de lucru
• 9ontarea unui cutit care sa e=ecute oscilatii ultrasonice in plan ertical
N asa-numita actiare tan&entiala N ca! in care blocul ultrasonic este
montat in po!itie irticala+ parale cu planul de lucru.
Strun&ul utili!at este destinat prelucrarilor pieselor de dimensiuni mici.
Re&larea turatiei se ace continuu+ iar aansul este re&lat in trepte. Pentru
actiarea ultrasonica a sculei s-a utili!at un bloc ultrasonic cu transductor tip
erita+ alimentat de la un &enerator cu puterea ma=ima 1 h+ cu recenta
re&labila continuu intre 18...22 FG!.
1.2.2. Cercetari e4perimentale privind in?uenta puterii de activare asupra
puterii de aschiere si a rugozitatii suprafetei prelucrate
6istemul e4perimental permite realizarea unui amplu program e4perimental
privind in?uenţa diferiţilor factori asupra puterii si implicit a
fortelor de aschiere la strun<irea activat" ultrasonic. ; fost
evidentiata, utilizind un pro'lometru electronic, si in?uenta
activarii ultrasonice asupra rugozitatii suprafetei prelucrate.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 67/75
5rincipalii factori luaţi &n considerare au fost:
• Re&imul de asc#iere:
o 0dincimea de asc#iere
o 0ansul lon&itudinal
o 7ite!a de asc#iere
• Re&imul de actiare ultrasonica:
o Putere de actiare
o 0*ustare recenta
S-a constatat ca cea mai pre&nanta inHuenta se obtine la actiarea
tan&entiala a cutitului. Cutitul de strun& utili!at a ost din otel rapid Rp$+
aind urmatoarele un&#iuri constructie:
• >n&#iul de atac principal: 4$j
• >n&#iul de atac secundar: _4$j
• >n&#iul de ase!are: k8j
• >n&#iul de de&a*are: j
In (&ura 2.1% este pre!entat) ariaia ortei de asc#iere cu puterea de
actiare ultrasonica la prelucrarea unor semiabricate din 0l+$ si
CuJn3Pb2+ cu urmatorul re&imul de asc#iere:
• 0dincimea de asc#iere: t +4 mm
• 0ansul lon&itudinal: s +1 mmrot
• 7ite!a de asc#iere: 3 mmin
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 68/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 69/75
In (&ura 2.1 este pre!entata inHuenta puterii de actiare asupra ru&o!itatii
supraetei prelucrate+ masurata cu un ru&o!imetru Dr üel E <aer /1G$, in
aceleasi conditii de lucru.
Cercet)rile priind inHuena dieriilor actori asupra ortelor de asc#iere si
ru&o!itatii supraetei prelucrate la strun*irea actiat) ultrasonic au releat
urm)toarele:
• Aortele de asc#iere scad cu cca. $M la puteri de actiare de peste 2$-
3 h+ obserindu-se totodata o tendinta de aplati!are pentru puteri de
actiare de peste 4 h
• Ru&o!itatea supraetei prelucrate este ariabila mult cu puterea de
actiare "i pre!int) un ma=im pentru puteri de actiare de cca. 1 h in
ca!ul strun*irii semiabricatelor din aluminiu+ respecti 2$ h in ca!ul
strun*irii semiabricatelor din alama.
1.3. Cercetări pri&ind acti&area cu ultrasunete a procesului deburg"iere
1.%.1. Concepţia standului e4perimental pentru studiul activ"rii cu
ultrasunete a burghiului elicoidal
@n (&ura 2.18 se pre!int)+ printr-o sc#em) principial)+ concepia standului
e=perimental destinat studiului actiarii ultrasonice a procesului de bur&#iere
actiata ultrasonica. Semni(caţia notaţiilor olosite "n (&ură este următoarea:
1. &enerator de ultrasunete 6>S 15
2. strun& pentru mecanică (nă
3. manetă pentru cuplarea motorului electric
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 70/75
4. comutator pentru sc#imbarea sensului rotaţiei arborelui principal
$. p@r&#ie pentru cuplarea mi+cării de aans
%. uniersal
. obiectul prelucrării
8. bur&#iu elicoidal
. păpu+ă mobilă
1. concentrator ultrasonic
11. suport de adaptare pe strun& a blocului ultrasonic
12. transductor tip erită
13. ariator electronic pentru re&larea tensiunii de alimentare
14. comutator &eneral
1$. comutator pentru treapta tensiunii de alimentare.
igura .1B
'ur&#iul olosit este de tip elicoidal +i este (=at "n concentrator prin lipire "ntr-o
portsculă de construcţie adecată. 6eneratorul de ultrasunete 6>S 1permite re&larea continuă a curentului de actiare "n domeniul ...20. e
asemenea+ &eneratorul permite +i re&larea continuă a recenţei tensiunii
debitate pe "n ă+urarea transductorului "n domeniul 18...22 FG!. Sistemul
pre!entat permite determinarea puterii consumate de către motorul acţionării
principale "n ederea estimării puterii de a+c#iere la bur&#ierea actiată
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 71/75
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 72/75
• proba 2 a ost prelucrată ără actiare pe ad@ncimea de + mm se
măsoară curentul consumat "n sarcină de motor pe (ecare porţiune de
1mm
• proba 3 a ost prelucrată cu actiare la I AU! = 2 pe o ad@ncime de +
mm
• se calculea!ă puterile de a+c#iere corespun!ătoare probelor 1 +i 2
• se măsoară ru&o!ităţile obţinute la prelucrarea probelor 2 +i 3.
0ceste date sunt pre!entate sintetic "n tabelul 1.
Tabelul .1. Acti&area US la burg"ierea semi#abricatelor din otel
)4(@.
9aterial probă: O3 >2+$7 I61+40Proba #Zmm[ I>SZ0[ ISZ0[ P0Zh[ RaZµm[1 1 2+ 2+3 +38
2 1+$ 2+4 8+43 1+ 2+%1 11+%84 +$ 2+ 12+$$ 2+$ 13+12
2 1 2+$$ 2+$2 2+%3 2+%$4 2+$ 2+2
3 $ 2+ 1+2$
În (&ura 2.1 este pre!entată curba de ariaţie a puterii de a+c#iere la
&ăurirea oţelului "n uncţie de intensitatea curentului de actiare ultrasonică.
Re&imul de a+c#iere olosit pentru toate prelucrările eectuate a ost
următorul: t L 1,3+ mm s L G,GG+ mmIrot n L 1G%G rotImin.
Celelalte seturi de determinări e=perimentale au i!at stabilirea inHuenţei
actiării ultrasonice asupra puterii de a+c#iere +i ru&o!ităţii supraeţei
prelucrate "n ca!ul &ăuririi unor probe din ;l@@,+, CuKn%G +i Cu@@,+.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 73/75
ig. .1?
Cercetările eectuate priind actiarea ultrasonica a procesului de bur&#iere
au permis ormularea următoarelor conclu!ii:
• "n ca!ul bur&#ierii materialelor J%3+ ;@@,+ +i CuKn%G s-a constatat o
scădere semni(catiă a puterii de a+c#iere
• pentru toate cele patru materiale prelucrate s-a constatat "mbunătăţirea
ru&o!ităţii "n ca!ul prelucrărilor cu actiare ultrasonică.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 74/75
C)NC4U=II $ENE/A4E
Cercet)rile priind 'letarea cu tarodul ,n condiiile acti)rii ultrasonice au
releat aptul c) actiarea ultrasonic) a tarodului conduce la reducerea
semni(cati) a momentului de torsiune+ dar puterea de actiare trebuiecorelat) cu dimensiunile tarodului ,n scopul eit)rii ruperii acestuia.
Cercet)rile priind (letarea cu (liera ,n condiiile acti)rii ultrasonice au
releat aptul c) actiarea ultrasonic) a piesei conduce la reducerea
semni(cati) a momentului de torsiune. @n ca!ul (let)rii+ ,n &eneral+ s-a
remarcat "i aptul c) materialul semiabricatului "i mediul de lucru
inHuenea!) semni(cati momentul de torsiune. eci+ se recomand)
actiarea ultrasonic) a operaiilor de (letare cu tarodul sau (liera ,n ca!ul
(let)rii unor piese din materiale care produc ore de a"c#iere mari.
Cercet)rile priind inHuena acti)rii ultrasonice la strun<ire au releat
reducerea cu cca. $M a orelor de a"c#iere la puteri de actiare ultrasonic)
de peste 2$-3 h+ c<t "i aptul c) ru&o!itatea supraetei prelucrate este
ariabil) mult cu puterea de actiare ultrasonic) "i pre!int) un ma=im pentru
puteri de actiare de cca. 1 h in ca!ul strun*irii semiabricatelor din
aluminiu+ respecti 2$ h in ca!ul strun*irii semiabricatelor din alam).
Cercetările priind actiarea ultrasonic) a procesului de burghiere aueideniat o scădere semni(catiă a puterii de a+c#iere+ respecti o
"mbunătăţire a ru&o!ităţii "n ca!ul prelucrărilor cu actiare ultrasonică.
Re!ultatele cercet)rilor e=perimentale or permite perecionarea
procedeelor te#nolo&ice de (letare+ bur&#iere+ strun*ire ,n scopul
imbun)t)irii calit)ii supraeelor prelucrate+ al reducerii consumului
ener&etic "i al u!urii sculelor+respecti al cre"terii productiit)ii ca urmare a reducerii orelor din
procesele te#nolo&ice studiate.
8/15/2019 Utilizarea ultrasunetelor la prelucrarea prin aschiere.doc
http://slidepdf.com/reader/full/utilizarea-ultrasunetelor-la-prelucrarea-prin-aschieredoc 75/75
D>D>JM(;F>81.Creu+ 6#.+ Dazel e cercet"rii e4perimentale . Curs. Editura >niersit)ii Te#nice
6#. 2.0sac#i+Aacultatea de Construcii de ma"ini+ Catedra de Te#nolo&ia Construciilor
de 9a"ini+ 18
3.7isan S+ 6#ica C+ Panduru 7 Te#nolo&ii industriale + Editura 0SE+'ucuresti 24.Co#al+ 7.+ 8chipamente electrice pentru sisteme tehnologice
neconvenţionale + Editura Te#nica-Ino+ 21
$.Ultrasonic Arilling Nomepage + disponibil la adresa: .ndeaa.*pl.nasa.&onasa-
ndeusdcusdc+accesat ,n iunie 28
%. YYY 0sociaia Rom<n) pentru Te#nolo&ii /econenionale+ 7ratat de 7ehnologii
Oeconvenţionale
.7ol. 7III. Prelucrarea prin ero!iune cu unde ultrasonice+ coordonator /iculae Ion
9arinescu+ 'ucure"ti:
Editura 'ren+ 24
. YYY Ultrasonic =etal Pelding .5rinciples and applications of high0grade bonding
technolog) + +disponibil la adresa: .ultrasonicmac#inin&.com+8. YYY >nstitutul Oational de Cercetare 0 Aezvoltare &n 6udur" şi ncerc"ri de =ateriale,isponibil laadresa: #ttp:.isim.roisimro.#tm1
. YYY 6566 1% Users Muide + disponibil la .spss.com+ accesat ,n mai 21