अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण: प्रौद्योगिकी, फायदे और नुकसान

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

विकास के इस चरण में धातु उद्योग कठोरता की अलग-अलग डिग्री के वर्कपीस को काटने और ड्रिलिंग के जटिल कार्यों को हल करने में सक्षम है। यह सामग्री को प्रभावित करने के मौलिक रूप से नए तरीकों के विकास के कारण संभव हो गया, जिसमें इलेक्ट्रोमैकेनिकल विधियों का एक विस्तृत समूह शामिल है। इलेक्ट्रोकॉस्टिक विकिरण के सिद्धांतों पर आधारित इस प्रकार की सबसे प्रभावी तकनीकों में से एक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसिंग (UZO) है।

विमीय RCD के सिद्धांत

आयामी प्रसंस्करण के दौरान, सामान्य यांत्रिक कटर और अपघर्षक प्रभाव के प्रत्यक्ष उपकरण के रूप में कार्य करते हैं। इस पद्धति में मुख्य अंतर उस ऊर्जा स्रोत में निहित है जो उपकरण को शक्ति प्रदान करता है। इस क्षमता में, अल्ट्रासोनिक करंट जनरेटर 16-30 kHz की आवृत्तियों पर संचालित होता है। वह उकसाता हैअल्ट्रासोनिक आवृत्ति पर एक ही अपघर्षक अनाज का दोलन, जो प्रसंस्करण की विशेषता गुणवत्ता सुनिश्चित करता है। इसके अलावा, विभिन्न प्रकार की यांत्रिक क्रियाओं पर ध्यान देना आवश्यक है। यह न केवल सामान्य काटने और पीसने वाले तत्व हैं, बल्कि इसकी मात्रा बनाए रखते हुए संरचना की विकृति भी है। क्या अधिक है, अल्ट्रासोनिक आकार यह सुनिश्चित करता है कि काटने के दौरान भी वर्कपीस के कणों को न्यूनतम रखा जाए। सामग्री को प्रभावित करने वाले अनाज सूक्ष्म कणों को बिखेर देते हैं जो उत्पाद के डिजाइन को प्रभावित नहीं करते हैं। वास्तव में, नमूना लेने से संरचना का कोई विनाश नहीं होता है, हालांकि, दरारों का अनियंत्रित प्रसार हो सकता है।

प्लाज्मा तकनीक से अंतर

प्रसंस्करण गुणवत्ता के संदर्भ में, अल्ट्रासोनिक और प्लाज्मा विधियों में कई समान विशेषताएं हैं, जो उच्च-सटीक काटने की संभावना प्रदान करती हैं। लेकिन उनके बीच भी काम के सिद्धांत में एक महत्वपूर्ण अंतर है। इसलिए, यदि UZO में विद्युत तरंग जनरेटर के ऊर्जा समर्थन के साथ ट्रिमिंग टूल की ओर से अपघर्षक पाउडर पर तीव्र प्रभाव शामिल है, तो प्लाज्मा प्रसंस्करण विधि आयनों और इलेक्ट्रॉनों के साथ काम करने वाले माध्यम के रूप में आयनित गैस का उपयोग करती है। यही है, अल्ट्रासोनिक और प्लाज्मा प्रसंस्करण की प्रौद्योगिकियों को समान रूप से पर्याप्त शक्तिशाली ऊर्जा जनरेटर के समर्थन की आवश्यकता होती है। पहले मामले में, यह एक अल्ट्रासोनिक विद्युत उपकरण है, और दूसरे मामले में, उच्च तापमान वाली गैस या इज़ोटेर्मल इंस्टॉलेशन जो काम करने वाले माध्यम के तापमान शासन को 16,000 डिग्री सेल्सियस तक लाने में सक्षम हैं। प्लाज्मा उपचार का एक महत्वपूर्ण घटक इलेक्ट्रोड और प्लाज्मा का उपयोग हैपदार्थ जो कटर के निर्देशित चाप की उच्च शक्ति प्रदान करते हैं।

अल्ट्रासोनिक उपचार मशीनें

अब यह आरसीडी के कार्यान्वयन में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों पर अधिक विस्तार से रहने लायक है। बड़े उद्योगों में, ऐसे उद्देश्यों के लिए, मशीनों का उपयोग किया जाता है, जिसमें अल्ट्रासोनिक आवृत्ति की प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न करने के लिए एक जनरेटर सेट प्रदान किया जाता है। उत्पन्न करंट को चुंबकीय कनवर्टर की वाइंडिंग के लिए निर्देशित किया जाता है, जो बदले में, इंस्टॉलेशन के वर्किंग बॉडी के लिए एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड बनाता है। अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण इस तथ्य से शुरू होता है कि मशीन का पंच विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में होने के कारण कंपन करना शुरू कर देता है। इस कंपन की आवृत्तियों को जनरेटर द्वारा निर्धारित मापदंडों के आधार पर निर्धारित किया जाता है जो किसी विशेष मामले में आवश्यक होते हैं।

पंच एक मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री (लोहे, निकल और कोबाल्ट का एक मिश्र धातु) से बना होता है जो चुंबकीय ट्रांसड्यूसर की कार्रवाई के तहत रैखिक आयामों में बदल सकता है। और अंतिम महत्वपूर्ण चरण में, पंच वेवगाइड-कैपेसिटर के साथ निर्देशित दोलनों के माध्यम से अपघर्षक पाउडर पर कार्य करता है। इसके अलावा, प्रसंस्करण का पैमाना और शक्ति भिन्न हो सकती है। माना जाने वाले उपकरणों पर, औद्योगिक धातु का काम बड़े पैमाने पर संरचनाओं के निर्माण के साथ किया जाता है, लेकिन ऑपरेशन के समान सिद्धांत के साथ कॉम्पैक्ट डिवाइस भी होते हैं, जिन पर उच्च-सटीक उत्कीर्णन किया जाता है।

आयामी आरसीडी तकनीक

उपकरण लगाने और तैयारी करने के बादलक्ष्य सामग्री में, अपघर्षक घोल को ऑपरेशन के क्षेत्र में आपूर्ति की जाती है - अर्थात, उत्पाद की सतह और दोलन अंत के बीच की जगह को। वैसे, सिलिकॉन या बोरॉन कार्बाइड का उपयोग आमतौर पर अपघर्षक के रूप में ही किया जाता है। स्वचालित लाइनों में, पानी का उपयोग पाउडर वितरण और शीतलन के लिए किया जाता है। धातुओं के सीधे अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण में दो ऑपरेशन होते हैं:

• वर्कपीस की इच्छित सतह में अपघर्षक कणों का प्रभाव प्रवेश, जिसके परिणामस्वरूप माइक्रोक्रैक का एक नेटवर्क बनता है और उत्पाद के माइक्रोपार्टिकल्स पंचर हो जाते हैं।
• प्रसंस्करण क्षेत्र में अपघर्षक सामग्री का संचलन - प्रयुक्त अनाज को नए कणों की धाराओं द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

पूरी प्रक्रिया की प्रभावशीलता के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त चक्र के अंत तक दोनों प्रक्रियाओं में उच्च गति बनाए रखना है। अन्यथा, प्रसंस्करण पैरामीटर बदल जाते हैं और अपघर्षक दिशा सटीकता कम हो जाती है।

प्रक्रिया विशेषताएँ

किसी विशिष्ट कार्य के लिए इष्टतम प्रसंस्करण पैरामीटर पूर्व निर्धारित हैं। यांत्रिक क्रिया के विन्यास और वर्कपीस सामग्री के गुणों दोनों को ध्यान में रखा जाता है। अल्ट्रासोनिक उपचार की औसत विशेषताओं को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

• वर्तमान जनरेटर की आवृत्ति रेंज 16 से 30 kHz तक है।
• पंच या उसके काम करने वाले उपकरण का दोलन आयाम - ऑपरेशन की शुरुआत में निचला स्पेक्ट्रम 2 से 10 माइक्रोन तक होता है, और ऊपरी स्तर 60 माइक्रोन तक पहुंच सकता है।
• अपघर्षक घोल की संतृप्ति - 20 से 100 हजार तक।अनाज प्रति 1 सेमी घन।
• अपघर्षक तत्वों का व्यास - 50 से 200 माइक्रोन तक।

इन मापदंडों को बदलने से न केवल व्यक्तिगत उच्च-सटीक रैखिक प्रसंस्करण की अनुमति मिलती है, बल्कि जटिल खांचे और कटआउट का सटीक गठन भी होता है। कई मायनों में, घूंसे की विशेषताओं की पूर्णता के कारण जटिल ज्यामिति के साथ काम करना संभव हो गया है, जो पतले अधिरचना के साथ विभिन्न मॉडलों में अपघर्षक संरचना को प्रभावित कर सकता है।

आरसीडी के साथ डिबगिंग

यह ऑपरेशन ध्वनिक क्षेत्र की गुहिकायन और कटाव गतिविधि में वृद्धि पर आधारित है जब 1 माइक्रोन से अल्ट्रा-छोटे कणों को अपघर्षक प्रवाह में पेश किया जाता है। यह आकार शॉक साउंड वेव के प्रभाव की त्रिज्या के बराबर है, जिससे गड़गड़ाहट के कमजोर क्षेत्रों को नष्ट करना संभव हो जाता है। काम करने की प्रक्रिया ग्लिसरीन मिश्रण के साथ एक विशेष तरल माध्यम में आयोजित की जाती है। एक विशेष उपकरण का उपयोग एक कंटेनर के रूप में भी किया जाता है - एक फाइटोमिक्सर, जिसके एक गिलास में तौला हुआ अपघर्षक और एक काम करने वाला हिस्सा होता है। जैसे ही एक ध्वनिक तरंग काम करने वाले माध्यम पर लागू होती है, अपघर्षक कणों की यादृच्छिक गति शुरू हो जाती है, जो वर्कपीस की सतह पर कार्य करती है। पानी और ग्लिसरीन के मिश्रण में सिलिकॉन कार्बाइड और इलेक्ट्रोकोरंडम के महीन दाने आकार में 0.1 मिमी तक प्रभावी डिबगिंग प्रदान करते हैं। यही है, अल्ट्रासोनिक उपचार सूक्ष्म दोषों को सटीक और उच्च-सटीक हटाने प्रदान करता है जो पारंपरिक यांत्रिक पीसने के बाद भी बना रह सकता है। यदि हम बड़े गड़गड़ाहट के बारे में बात कर रहे हैं, तो कंटेनर में रासायनिक तत्वों को जोड़कर प्रक्रिया की तीव्रता को बढ़ाना समझ में आता हैनीले विट्रियल की तरह।

आरसीडी से भागों की सफाई

काम कर रहे धातु के रिक्त स्थान की सतहों पर, विभिन्न प्रकार के कोटिंग्स और अशुद्धियां हो सकती हैं जिन्हें पारंपरिक घर्षण सफाई द्वारा किसी कारण या किसी अन्य कारण से हटाने की अनुमति नहीं है। इस मामले में, तरल माध्यम में गुहिकायन अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण की तकनीक का भी उपयोग किया जाता है, लेकिन पिछली विधि से कई अंतरों के साथ:

• आवृत्ति रेंज 18 से 35 kHz तक भिन्न होगी।
• फ्रीऑन और एथिल अल्कोहल जैसे कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग तरल माध्यम के रूप में किया जाता है।
• एक स्थिर गुहिकायन प्रक्रिया और वर्कपीस के विश्वसनीय निर्धारण को बनाए रखने के लिए, फाइटोमिक्सर के संचालन के गुंजयमान मोड को सेट करना आवश्यक है, तरल स्तंभ जिसमें अल्ट्रासोनिक तरंग की आधी लंबाई के अनुरूप होगा।

अल्ट्रासाउंड द्वारा समर्थित डायमंड ड्रिलिंग

विधि में एक घूर्णन हीरा उपकरण का उपयोग शामिल है, जो अल्ट्रासोनिक कंपन द्वारा संचालित होता है। उपचार प्रक्रिया के लिए ऊर्जा लागत यांत्रिक क्रिया के पारंपरिक तरीकों के साथ आवश्यक संसाधनों की मात्रा से अधिक है, 2000 J/mm3 तक पहुंच गई है। यह शक्ति आपको 0.5 मिमी / मिनट की गति से 25 मिमी तक के व्यास के साथ ड्रिल करने की अनुमति देती है। इसके अलावा, ड्रिलिंग द्वारा सामग्री के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के लिए 5 लीटर / मिनट तक बड़ी मात्रा में शीतलक के उपयोग की आवश्यकता होती है। द्रव प्रवाह टूलींग और वर्कपीस की सतहों से महीन पाउडर को भी धोता है,अपघर्षक के विनाश के दौरान गठित।

आरसीडी प्रदर्शन का नियंत्रण

प्रौद्योगिकी प्रक्रिया ऑपरेटर के नियंत्रण में है, जो अभिनय कंपन के मापदंडों की निगरानी करता है। विशेष रूप से, यह दोलनों के आयाम, ध्वनि की गति, साथ ही वर्तमान आपूर्ति की तीव्रता पर लागू होता है। इस डेटा की मदद से काम के माहौल का नियंत्रण और वर्कपीस पर अपघर्षक सामग्री के प्रभाव को सुनिश्चित किया जाता है। उपकरणों के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण में यह सुविधा विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जब एक तकनीकी प्रक्रिया में उपकरण संचालन के कई तरीकों का उपयोग किया जा सकता है। नियंत्रण के सबसे प्रगतिशील तरीकों में उत्पाद के मापदंडों को रिकॉर्ड करने वाले सेंसर की रीडिंग के आधार पर प्रसंस्करण मापदंडों को बदलने के स्वचालित साधनों की भागीदारी शामिल है।

अल्ट्रासोनिक तकनीक के लाभ

आरसीडी तकनीक का उपयोग कई लाभ प्रदान करता है, जो इसके कार्यान्वयन की विशिष्ट विधि के आधार पर अलग-अलग डिग्री में प्रकट होता है:

• मशीनिंग प्रक्रिया की उत्पादकता कई गुना बढ़ जाती है।
• पारंपरिक मशीनिंग विधियों की तुलना में अल्ट्रासोनिक उपकरण पहनने में 8-10 गुना कमी आती है।
• ड्रिलिंग करते समय, प्रोसेसिंग पैरामीटर गहराई और व्यास में बढ़ जाते हैं।
• यांत्रिक क्रिया की सटीकता को बढ़ाता है।

प्रौद्योगिकी की खामियां

इस पद्धति का व्यापक अनुप्रयोग अभी भी कई कमियों के कारण बाधित है। वे मुख्य रूप से संगठन की तकनीकी जटिलता से संबंधित हैं।प्रक्रिया। इसके अलावा, भागों के अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के लिए अतिरिक्त संचालन की आवश्यकता होती है, जिसमें कार्य क्षेत्र में अपघर्षक सामग्री की डिलीवरी और पानी को ठंडा करने के लिए उपकरणों का कनेक्शन शामिल है। ये कारक काम की लागत को भी बढ़ा सकते हैं। औद्योगिक प्रक्रियाओं की सेवा करते समय, ऊर्जा लागत भी बढ़ जाती है। न केवल मुख्य इकाइयों के कार्य को सुनिश्चित करने के लिए, बल्कि विद्युत संकेतों को संचारित करने वाले सुरक्षा प्रणालियों और वर्तमान संग्राहकों के संचालन के लिए अतिरिक्त संसाधनों की आवश्यकता होती है।

निष्कर्ष

धातु प्रक्रियाओं में अल्ट्रासोनिक अपघर्षक प्रौद्योगिकी की शुरूआत काटने, ड्रिलिंग, मोड़, आदि के पारंपरिक तरीकों के उपयोग में सीमाओं के कारण हुई थी। एक पारंपरिक खराद के विपरीत, अल्ट्रासोनिक धातु का काम बढ़ी हुई कठोरता की सामग्री से प्रभावी ढंग से निपटने में सक्षम है।. इस तकनीक के उपयोग ने कठोर स्टील, टाइटेनियम-कार्बाइड मिश्र धातुओं, टंगस्टन युक्त उत्पादों आदि पर मशीनिंग संचालन करना संभव बना दिया। साथ ही, यांत्रिक क्रिया की उच्च सटीकता की गारंटी है कि काम में स्थित संरचना को न्यूनतम नुकसान हो। क्षेत्र। लेकिन, जैसा कि प्लाज्मा कटिंग, लेजर और वॉटरजेट प्रसंस्करण जैसी अन्य नवीन तकनीकों के मामले में है, धातु प्रसंस्करण विधियों का उपयोग करते समय अभी भी आर्थिक और संगठनात्मक समस्याएं हैं।