Υπερηχητική κοπή υλικών
Η αρχή της κοπής με υπερήχους είναι εντελώς διαφορετική από τις παραδοσιακές τεχνολογίες κοπής υλικών. Στην πρώτη περίπτωση χρησιμοποιούμε υπερηχητική ενέργειαπου δεν απαιτεί ακόνισμα των κοπτικών άκρων του εργαλείου και εφαρμογή μεγάλων δυνάμεων.
Σε αντίθεση με τη μηχανική κοπή, η κοπή με υπερήχους δεν έχει τσιπ, χωρίς θόρυβο, καμένα άκρα όπως λέιζερ ή άλλη θερμική επεξεργασία, χωρίς αναθυμιάσεις ή αέρια. Σε σύγκριση με την κοπή με πίδακα νερού, δεν υπάρχει διείσδυση υγρασίας στο υλικό. Όσον αφορά το κόστος κοπής, η κοπή με υπερήχους είναι μια εναλλακτική λύση στην κοπή με λέιζερ και νερό.
Το άκρο κοπής δονείται με υπερήχους, γεγονός που προκαλεί πολύ μικρή τριβή και το υλικό κοπής δεν κολλάει, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για παχύρρευστα και ελαστικά υλικά, κατεψυγμένα τρόφιμα, καουτσούκ και άλλα υλικά που δεν μπορούν να κοπούν υπό πίεση.
Τα κύματα υπερήχων δεν μπορούν να ακουστούν από τον άνθρωπο. Το μαχαίρι κοπής υπερήχων δονείται με πλάτος 10 — 70 μm στη διαμήκη κατεύθυνση. Η δόνηση είναι μικροσκοπική, επομένως δεν είναι ορατή. Η κίνηση επαναλαμβάνεται 20.000 - 40.000 φορές το δευτερόλεπτο (συχνότητα 20 - 40 kHz).
Οι συσκευές υπερήχων με χαμηλότερη συχνότητα έχουν μεγαλύτερο βάρος και μεγαλύτερη απόδοση ισχύος. Μεγαλύτερα πλάτη μπορούν επίσης να επιτευχθούν σε χαμηλότερες συχνότητες. Οι μηχανές με συχνότητα 20 kHz είναι πιο κατάλληλες για κοπή χοντρού και ισχυρών υλικών.
Το μειονέκτημα τέτοιων συσκευών είναι ότι η συχνότητα υπερήχων είναι κοντά στο ακουστικό εύρος και ενδέχεται να απαιτούνται μέτρα μείωσης του θορύβου κατά τη λειτουργία.
Οι συσκευές 35 kHz είναι πιο κατάλληλες για λεπτότερα υλικά όπως αλουμινόχαρτο, απομίμηση δέρματος και υφάσματα, καθώς και για επεξεργασία πολύπλοκων σχημάτων. Ταυτόχρονα, τα μηχανήματα είναι αθόρυβα σε λειτουργία.
Παραδείγματα εφαρμογών για κοπή με υπερήχους
Οι συσκευές κοπής υπερήχων αποτελούνται από έναν μορφοτροπέα υπερήχων, ένα άκρο πλήμνης, ένα μαχαίρι και ένα τροφοδοτικό. Ένας μετατροπέας υπερήχων χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική (υπερηχητική) ενέργεια.
Επί του παρόντος, η ηλεκτροδιάσπαση χρησιμοποιείται σχεδόν παγκοσμίως - το αποτέλεσμα είναι το αντίθετο πιεζοηλεκτρικό… Αυτό σημαίνει ότι μια εναλλασσόμενη ηλεκτρική τάση εφαρμόζεται στον μορφοτροπέα σε μια κεραμική ή χαλαζιακή πλάκα που παράγει υπερήχους. Ο ακουστικός συμπυκνωτής αυξάνει το πλάτος των εξερχόμενων δονήσεων στην περιοχή κοπής.
Το υλικό μαλακώνει και κόβεται με υπερηχητική ενέργεια και η λεπίδα του μαχαιριού παίζει απλώς τον ρόλο της τοποθέτησης της κοπής και της παραγωγής ενέργειας υπερήχων. Οι δυνάμεις κοπής μειώνονται κατά 75% περίπου και η παραγωγικότητα της διαδικασίας κοπής αυξάνεται σημαντικά σε σύγκριση με άλλες μεθόδους κοπής.
Τα λειαντικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αύξηση της απόδοσης κοπής.
Κοπτικές μηχανές υπερήχων
Η ταχύτητα κοπής εξαρτάται από το υλικό που επεξεργάζεται και γενικά καθορίζεται από την αναλογία: V = 4 * X * e, όπου X είναι το μέγιστο εύρος δόνησης, m, e είναι η συχνότητα υπερήχων, Hz.
Έτσι, με πλάτος 12 microns και συχνότητα 35 kHz, η ταχύτητα κοπής θα είναι: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m / s.
Όπως είναι γνωστό από άλλες τεχνολογίες (για παράδειγμα, στη μηχανική κοπή), με την αύξηση της ταχύτητας κοπής, μειώνονται όχι μόνο οι δυνάμεις κοπής, αλλά και η φθορά της λεπίδας του κοπτικού εργαλείου. Επομένως, οι λεπίδες καρβιδίου συνιστώνται επίσης για υπερηχητική κοπή. Η αντοχή των μεταλλικών λεπίδων καρβιδίου μπορεί να είναι έως και 20.000 m ή περισσότερο.
Φορητή συσκευή κοπής υπερήχων
Η κοπή με υπερήχους είναι κατάλληλη για υλικά όπως καουτσούκ, PVC, πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, μεμβράνες, σύνθετα υλικά, πλαστικά, όλα τα είδη χαρτιού, υφάσματα, χαλιά, δέρμα, τρόφιμα (κατεψυγμένο κρέας, καραμέλα, ψωμί, σοκολάτα κ.λπ.), λεπτή μεμβράνη και υλικά από κηρήθρα, για καθαρισμό απολιθωμάτων, για αφαίρεση σκουριάς και βαφής, για χάραξη και σκάλισμα μετάλλων, για σήμανση μετάλλων.
Η κοπή με υπερήχους μπορεί να γίνει τόσο σε χειροκίνητη λειτουργία όσο και με τη βοήθεια αυτοματοποιημένων εγκαταστάσεων και ρομπότ, υπάρχουν επίσης μοντέλα για τρισδιάστατη κοπή υλικών μελισσών.