超声加工技术的现状及发展趋势
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超声波无损检测技术的发展与应用目录一、内容概览 (1)1. 无损检测的重要性 (1)2. 超声波无损检测技术的定义及作用 (2)3. 本文目的与结构 (3)二、超声波无损检测技术概述 (4)1. 超声波无损检测技术的原理与特点 (5)2. 超声波无损检测技术的发展历程及现状 (6)3. 超声波无损检测技术的应用范围 (7)三、超声波无损检测技术的发展历程 (8)1. 初始阶段 (9)2. 发展阶段 (10)3. 现阶段 (11)四、超声波无损检测技术的分类与特点 (12)1. 脉冲反射法超声波检测技术及其特点 (13)2. 穿透法超声波检测技术及其特点等 (15)3. 各种技术的比较与分析等 (16)一、内容概览超声波无损检测技术概述:简要介绍超声波无损检测技术的定义、原理及特点,为后文的内容做铺垫。
技术发展历程:回顾超声波无损检测技术的发展过程,包括早期探索、技术成熟及广泛应用等阶段。
应用领域:详细介绍超声波无损检测技术在各个领域的具体应用案例,如石油化工、航空航天、建筑结构等。
技术优势与局限性:分析超声波无损检测技术的优势,如非破坏性检测、高灵敏度、实时监测等;同时探讨其局限性,如对某些材料或结构的检测能力有限等。
未来发展趋势:展望超声波无损检测技术在未来可能的发展方向,如智能化、集成化、环保型等。
1. 无损检测的重要性随着科学技术的不断发展,无损检测技术在各个领域的应用越来越广泛。
在众多无损检测技术中,超声波无损检测技术因其具有较高的灵敏度、穿透力和效率等优点而备受关注。
本文将重点介绍超声波无损检测技术的发展与应用,首先我们来探讨无损检测的重要性。
提高产品质量:通过无损检测技术,可以在不破坏产品的情况下,对其内部结构、性能和材质进行检测,从而确保产品质量符合要求。
这不仅提高了产品的可信度,还降低了因质量问题造成的经济损失。
保障安全生产:无损检测技术可以发现潜在的安全隐患,避免生产过程中发生事故。
内燃机与配件———————————————————————作者简介:柏广才(1971-),男,江苏淮安人,大专,普斐特油气工程(江苏)股份有限公司副总经理,主要从事石油机械产品加工工艺和工程技术的研发。
0引言传统钻削过程受钻削空间的限制,导致排屑和冷却困难,是钻削轴向力较大,同时过大的轴向力在钻头钻穿工件时使工件变形增大,造成钻削过程的飞边和毛刺;而切屑在顺着排屑槽排出时会与已加工表面划擦,造成钻削温度较高和孔表面质量变差[1]。
同时普通钻削过程,特别是小孔钻削过程,钻头的刚度较差,若工件表面不平经常出现钻头偏置,导致孔的位置精度较低。
针对传统钻削中存在的上述问题,学者通过研究提出了超声辅助钻削技术,即在传统钻削的过程中施加一个高频的振动,辅助钻削过程。
超声振动的引入是原有的钻削运动过程中引入另一个运动,形成新的刀具运动轨迹和形成新的切削动力学过程,通过合理的匹配振动的频率和振幅,优化传统的钻削过程。
高频振动的引入使钻削过程中刀具不断的与工件接触和分离,使原来的连续钻削过程转变为断续切削过程,促使切屑断裂和冷却液进入,降低切削刃的温度,减小磨损;同时高频振动不断的摩擦孔壁,降低孔的表面粗糙度,提升孔的加工质量。
1超声钻削技术分类与特点超声辅助钻削技术按不同振动的来源、形式和作用位置的不同可以划分成不同的类别。
①超声辅助钻削中依据振动来源的不同可分为自激振动和受迫振动辅助钻削。
自激振动中的振动来源于系统自身,如机床收到敲击后引起的自身的振动,通过将振动传递到工件,迫使工件振动,自激振动受系统阻尼的影响无法持续,同时振动的频率受系统结构的限制,无法调节,致使整个振动过程无法控制,因此一般不在实际钻削过程中使用。
强迫振动通过外部的驱动电路和结构产生有规律的振动并将振动传递到工件或者钻头,实现振动辅助加工,强迫振动的频率和振幅均有电路控制,可调节性强,因此被广泛使用。
目前采用的超声辅助钻削技术多为强迫辅助钻削。
90科学技术Science and technology金属材料超声表面强化技术的研究与应用进展徐 莉(酒钢集团榆中钢铁有限责任公司,甘肃 兰州 730104)摘 要:当前我国经济和科技都在不断进步,工业也随之发展。
工业品的质量会受到工业品材料的影响。
当前在我国金属材料的用量较大,用途也较为广泛,很多相关科学家都在不断研究和探索关于增强金属强度和性能的方法。
本文针对金属材料超声表面强化技术的研究和应用进行进行深入分析和探索,供读者参考。
关键词:金属材料;超声表面强化技术;研究;应用中图分类号:TG668 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2020)11-0090-2 收稿日期:2020-06作者简介:徐莉,女,生于1989年,汉族,甘肃武威人,本科,助理工程师,研究方向:金属材料及热处理。
1 超声冲击处理技术众所周知,超声处理技术是我国目前应用较为广泛的技术,大功率的超声是这一技术中最关键的驱动能量。
超声处理技术能够有效进行电能与机械能之间的转化。
磁致伸缩转换能器和压电陶瓷是超声冲击处理技术能够顺利工作的关键因素,机械能会转化为变幅聚能,然后对焊件的表面造成冲击,使材料表面形成塑性形变,从而极大降低焊接操作过程中产生的残余应力,还能够有效提高抗疲劳性[1]。
超声冲击处理技术又称为超声表面强化技术。
超声冲击处理技术是由20世纪70年代前苏联的科学家发明的,1990年法国开始对超声冲击技术进行研究,美国于1995年开始了在桥梁结构上应用超声冲击处理进行研究,我国也是从20世纪90年代开始探索和研究冲击处理技术,冲击处理与焊接接头疲劳强度之间的关系是我国的主要研究领域。
经过我国相关科学家研究发现,工件的接头如果经过超声冲击后,那么其抗疲劳性就会大幅度提高[2]。
而且,这一研究成果目前已经在焊接行业当中广泛应用。
用超声冲击技术对焊接接头进行处理后,不仅能够提高焊接接头的抗疲劳性,还能够在很大程度上降低焊接以后工件上残留的应力。
超声波测距发展现状超声波测距技术是一种利用超声波传播速度与物体距离之间的关系,通过测量超声波传播时间来实现测距的技术。
超声波测距技术是一种广泛应用于工业控制、机器人导航、汽车驾驶辅助等领域的非接触式测量技术,其发展现状如下。
首先,超声波测距技术在工业领域的应用非常广泛。
在工业自动化控制系统中,超声波测距技术被广泛应用于物体检测、位置测量和液位测量等方面。
通过利用超声波测距传感器,可以实现对目标物体的精确定位和距离测量,提高生产过程的自动化程度和精度。
其次,超声波测距技术在汽车行业的应用也非常广泛。
目前,许多汽车都配备了超声波测距传感器,用于检测周围环境并实现自动泊车、防撞预警等功能。
超声波测距技术通过对汽车周围的障碍物进行检测和测距,可以及时发出警报并采取相应的措施,提高行车的安全性和舒适性。
此外,超声波测距技术在机器人导航和智能家居领域也有广泛的应用。
在机器人导航方面,超声波测距技术可以用于实现机器人对环境障碍物的识别和避障。
在智能家居方面,超声波测距技术可以用于实现智能灯光调节、智能门锁开关等功能,提高家居的智能化程度和便利性。
超声波测距技术发展现状中也存在一些挑战和问题。
一方面,由于超声波在空气中传播时会受到多种因素的影响,如温度、湿度等,因此测距误差较大。
另一方面,目前市面上的超声波测距传感器多为单点式传感器,无法实现对复杂场景的测量。
因此,如何提高超声波传感器的测距精度以及实现对复杂场景的测量成为今后需要解决的问题。
综上所述,超声波测距技术在工业控制、汽车行业和智能家居等领域的应用越来越广泛,并且取得了一定的发展。
然而,该技术仍面临一些挑战,需要进一步改进和发展。
预计随着科技的进步和对超声波测距技术的研究,超声波测距技术将实现更高的精度和更广泛的应用。
超声技术在集成电路晶圆制造设备中的应用研究随着科技的不断进步与发展,集成电路晶圆制造设备的技术也在不断革新与进化。
其中,超声技术作为一种非常重要的技术手段,广泛应用于集成电路晶圆制造设备中。
本文将探讨超声技术在该领域所涉及的相关应用,并讨论其在提高制造设备性能、改善产品质量和节省能源等方面的优势。
首先,超声技术在集成电路晶圆制造设备中的一个重要应用是晶圆清洗。
在集成电路的制造过程中,晶圆表面需要保持干净以确保电路的正常运行。
而采用传统的清洗方法(如喷洗、浸泡等)可能会对晶圆造成机械划伤或者水珠残留等问题。
而超声技术的应用则可以有效地解决这些问题。
通过在晶圆表面传播超声波,超声技术能够在微观尺度上剥离和清除晶圆表面的污染物,从而达到高效且非侵入性的清洁效果。
其次,超声技术还可以应用于晶圆检测和分析。
在集成电路制造过程中,晶圆的质量检测和分析是至关重要的环节。
传统的检测方法可能需要繁琐的操作步骤,并且无法达到高精度的检测效果。
而超声技术的应用可以实现对晶圆内部结构和缺陷的快速、精确的检测和分析。
通过超声波的传播和反射,可以获取到晶圆内部结构的信息,并且能够检测到微小的缺陷或裂纹等表面和内部的故障,帮助制造商及时排除问题,提高产品质量。
此外,超声技术还可以应用于晶圆切割和切割工具的监测。
在集成电路制造过程中,晶圆需要被切割成多个芯片。
传统的切割方法可能会导致切割不均匀、切割缺陷或刀具磨损等问题,从而影响晶圆的整体质量。
而超声技术的应用可以在切割过程中实时监测刀具的磨损情况,并根据监测结果调整切割参数,确保切割的均匀性和质量。
同时,超声技术还可以通过控制超声波的频率和振幅实现对切割过程的精确控制,提高切割的效率和一致性。
最后,超声技术在集成电路晶圆制造设备中的应用还可以节省能源。
传统的制造设备在晶圆加工过程中可能需要大量的能源供应,而超声技术的应用可以降低能源的使用量。
通过超声波的传播和反射,晶圆加工设备可以更加高效地利用能量,并且可以实现更低的加工温度和更短的加工时间。
超声无损检测技术在金属焊接中的应用一、引言金属焊接是工程中常见的一种加工工艺,通过将金属工件加热至熔化,然后冷却固化的方法来实现不同工件的连接。
由于焊接的特殊性,焊接后可能会出现各种缺陷,如气孔、裂纹、夹杂等。
这些缺陷如果不及时发现并处理,将会对工件的使用性能和安全性产生严重影响。
如何及时、准确地检测焊接中的缺陷成为了焊接行业中的一个重要问题。
二、超声无损检测技术的原理及特点1. 超声无损检测技术的原理超声无损检测技术是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷和异物。
其原理是利用超声波在材料中传播时的声阻抗突变,当超声波遇到材料内部的缺陷或异物时,会发生反射或折射,从而形成回波信号。
通过接收和处理这些回波信号,可以得到材料内部的缺陷信息,实现对材料内部的无损检测。
2. 超声无损检测技术的特点超声无损检测技术具有以下几个主要特点:- 高灵敏度:能够检测微小的缺陷和异物;- 高分辨率:能够分辨出不同深度和大小的缺陷;- 实时性:可以实现实时检测和成像;- 非破坏性:对被测材料没有损伤;- 精度高:能够准确测量缺陷的大小和位置。
1. 超声无损检测技术在焊缝检测中的应用焊接过程中,往往会出现焊缝中的气孔、裂纹等缺陷,这些缺陷会严重影响焊接接头的强度和密封性。
采用超声无损检测技术可以有效地检测焊缝中的缺陷,对焊接质量进行实时监控和控制。
通过超声波的传播和回波信号的接收,可以清晰地获取焊缝中的缺陷信息,包括缺陷的大小、形状、位置等,为焊接工艺的优化和控制提供可靠的依据。
2. 超声无损检测技术在焊接接头强度评定中的应用焊接接头的强度是影响焊接质量的一个重要因素。
超声无损检测技术可以通过对焊接接头的超声波传播速度、回波信号强度等参数进行测量和分析,来评定焊接接头的强度和抗压性能。
这可以帮助工程师们更准确地评定焊接接头的质量,为其后续使用提供安全保障。
3. 超声无损检测技术在焊接工艺控制中的应用采用超声无损检测技术可以对焊接工艺进行实时监控和控制。
精密和超精密加工现状与发展趋势核心提示:当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米,乃至纳米,在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。
同时,精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。
一、精密和超精密加工的概念与范畴通常,按加工精度划分,机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
目前,精密加工是指加工精度为1~0.1μm,表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术,但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的,今天的精密加工可能就是明天的一般加工。
精密加工所要解决的问题,一是加工精度,包括形位公差、尺寸精度及表面状况;二是加工效率,有些加工可以取得较好的加工精度,却难以取得高的加工效率。
精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。
a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工,属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
b. 精密切削,也称金刚石刀具切削(SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工,主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工,如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。
c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动,加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm,最好可到Ra0.025μm,主要用来加工铸铁及钢,不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液,工件及研具作相互机械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。
精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度,被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μm加工变质层很小,表面质量高,精密研磨的设备简单,主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工,也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
超声波检测技术的应用与发展摘要:超声波检测技术是无损检测领域中的一种非常重要的方法。
本文简单介绍了超声检测的方法、基本原理及其应用领域。
对非接触超声检测方法进行了比较,对当前非线性超声无损检测技术的应用进行了总结,展望了今后的发展趋势与前景。
引言:利用超声波进行无损检测始于20世纪30年代。
1929年前苏联Sokolov 用超声波探查金属物体内部缺陷。
到了20世纪40年代美国的Firestone推出了脉冲回波式超声检测仪[1] 。
发展到60年代,超声检测技术已经成为有效面可靠的无损检测手段,并在工业探伤领域得到了广泛应用。
80年代末计算机和电子技术的发展带动了数字式检测仪的发展,使得检测数据更加形象具体。
有关资料表明,国外每年大约发表3000篇涉及无损检测的文献资料,其中有关超声无损检测的内容约占45%。
[2]随着工业自动化的提高,无损检测技术已经可以运用在生产的每一步中,能够实现在线检测。
成像技术、相控阵技术、人工智能、人工神经网络、相适应技术的逐步成熟促进了超声无损检测技术的应用发展。
1常规检测技术的介绍超声波是指频率大于20 kHz,并且能在连续介质中传播的机械波。
常用的超声波检测方法有共振法、穿透法、脉冲反射法等。
脉冲反射法是通过内部缺陷或者试件的底部反射回波的情况来对试件中缺陷的大小和位置进行评估。
[1]在金属板中缺陷的定位判断[3]、检测套管和腐蚀和缺陷[4]、人体血管壁超声传输特性研究[5]、钢管的厚度测量[6]、混凝土内部结[7]、引等领域都得到广泛的应用。
共振法是根据声波在试件中呈共振状态来测量试件厚度或判断有无缺陷的方法。
南京大学声学研究所研制的超声共振自动测试系统[10]列主要用于表面较光滑的工件的厚度检测[9]、金属焊接残余应力检测[8]等。
透法则是在试件的两侧放置探头,一个探头发射超声到试件中,而另外一个则接收穿透试件后的脉冲信号,根据信号强度和幅度的变化来判断内部缺陷情况。
·综述·医用超声换能器的现状与发展前景彭友霖 周艳红 医学超声成像技术、X-C T、M R I及E C T是现代医学成像技术的四大医学影像技术,已广泛应用于心脏科、产科、眼科、肝、肾、胆囊及血管系统等。
超声成像技术与其他成像技术相比,具有实时性好、无电离辐射及低成本等独特优点,在临床得到广泛应用。
超声成像技术是利用超声换能器发出的超声波进入人体组织后,在人体不同声特性阻抗的分界处形成反射回声,而进行成像处理的技术。
作为医用超声发射和回声接受器件的换能器,始终是医学超声成像系统中最为关键的声学部件。
医学超声成像换能器的不断发展使超声图像更清晰,显示更直观。
本文主要论述对人体不同部位进行超声检查换能器的应用现状、新型压电复合材料换能器、压电单晶材料换能器、宽频带换能器、三维成像换能器的技术发展及其前景。
一、超声换能器的组成结构及其特性按制作材料的不同,超声换能器可以分为压电陶瓷换能器、压电薄膜换能器、压电单晶换能器、复合材料换能器、电容式微加工换能器等。
其工作频率在20 k H z~50M H z之间,一般来讲由压电薄膜和压电单晶材料制作的换能器工作频率比较高,压电陶瓷材料制作的换能器工作频率比较低。
现在应用最广泛的是压电陶瓷换能器,一般由压电陶瓷阵元、匹配层、聚焦件和背衬块构成。
压电陶瓷阵元是超声发射和回声接收器件,构成换能器阵元有单阵元,也有多阵元,多阵元换能器阵元排列有线阵、凸阵、环阵和两维阵等形式。
匹配层置于阵元与人体皮肤之间,用其过渡人体皮肤和阵元的声阻抗差异,使更多的超声能量进入人体,同时加入匹配层后能提高换能器的灵敏度和带宽。
聚焦件是使超声波束能有效聚焦,以提高换能器的侧向分辨力。
背衬块加在阵元的背面用来抑制不必要的振动和消除压电阵元背面声波的反射。
二、超声换能器的应用现状目前B型超声成像设备上用得最多的换能器是一维阵换能器,该换能器已被应用于体表、小组织、心脏、腹部、妇产科和眼科等部位的超声诊断中,根据人体不同部位及器官临床诊断的要求制成不同形状大小、不同阵元数和不同频率的一维阵换能器。
食品加工技术的最新研究进展随着人们对健康意识的提高,越来越多的人开始注重饮食健康。
食品加工技术作为食品产业的重要组成部分,一直在致力于提高食品品质和安全。
近年来,食品加工技术研究持续加强,涌现了许多新的成果。
本文将介绍一些食品加工技术的最新研究进展。
一、超高压处理技术超高压处理技术是一种利用高压力处理来杀死细菌的方法。
在这种方法中,食品不需要添加化学物质和热处理,因此可以保持食品的营养价值和口感。
最近的研究表明,超高压处理技术可以有效地杀死大肠杆菌、沙门氏菌等细菌,并延长食品的保鲜期。
因此,超高压技术可以成为食品加工行业的发展趋势。
二、薄膜分离技术薄膜分离技术是一种利用特殊薄膜对液体进行分离的方法。
这种技术可以去除食品中的杂质,使得食品更加纯净。
此外,薄膜分离技术还可以用于分离食品中的有用成分,使得食品更具营养价值。
最近的研究表明,薄膜分离技术可以用于制造高品质的果汁和乳制品,并且可以提高生产效率。
三、超声波处理技术超声波处理技术是一种利用超声波来改变物质性质的方法。
具体来说,超声波可以使得食品中的分子发生振动和摩擦,从而使食品的物理和化学性质发生变化。
最近的研究表明,超声波处理技术可以用于制造高品质的果酱、果泥等产品。
此外,超声波技术还可以用于去除食品中的杂质和微生物,从而提高食品的安全性。
四、电化学技术电化学技术是一种利用电化学反应来改变食品中的物质性质的方法。
最近的研究表明,电化学技术可以用于改进葡萄酒的味道和口感。
具体来说,通过电化学反应可以使红葡萄酒中的多酚物质在装瓶后继续发酵,从而使酒液更浓郁、更有层次感。
此外,电化学技术还可以用于制造高品质的乳制品和肉制品。
总之,随着科技的不断发展,食品加工技术也在不断进步。
超高压处理技术、薄膜分离技术、超声波处理技术和电化学技术是当前食品加工技术的最新研究进展。
这些技术的应用将极大地促进食品产业的发展,提高食品品质和食品安全。
肉品嫩化方法及超声波技术应用于肉品嫩化的研究进展肉品的嫩化是一种常见的食品加工技术,可以改善肉品的口感和风味。
在嫩化过程中,超声波技术已被广泛应用。
本文将介绍肉品嫩化的方法以及超声波技术在肉品嫩化中的研究进展。
肉品嫩化有多种方法,包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法包括机械嫩化、冻结嫩化和真空嫩化等。
机械嫩化通过肉品的切割和剁打来破坏肌原纤维和肌纤维的结构,使肉品更容易咀嚼。
冻结嫩化和真空嫩化通过冷冻和真空处理来改变肉品的结构,使其更容易分离。
化学方法则是通过添加化学嫩化剂,如牛磺酸和蛋白酶等,来改变肉品的组织结构。
生物方法是利用微生物和酶反应来分解肌原纤维和肌纤维,从而实现肉品嫩化。
超声波技术是一种非常有效的肉品嫩化方法。
超声波振动可以通过产生微小气泡和涡流来破坏肉品的组织结构。
这种破坏使得肌纤维和肌原纤维离解,从而促进肉品的嫩化过程。
超声波嫩化还可以改变肉品的PH值,增加其含水量,并提高肉品的质地和风味。
超声波技术在肉品嫩化中的应用已有多种研究进展。
研究表明,使用超声波技术可以显著提高肉品的嫩化效果。
超声波波长、功率和处理时间等参数对肉品嫩化效果有重要影响。
超声波技术还可以与其他嫩化方法结合使用,如真空和蛋白酶处理,以进一步提高肉品的嫩化效果。
虽然超声波技术在肉品嫩化中有许多研究进展,但一些问题仍需解决。
超声波嫩化的机制仍不完全清楚,需要进一步研究。
超声波嫩化过程中的温度变化对肉品的质量有一定影响,需要进一步优化超声波处理条件。
超声波嫩化的规模化应用仍面临一些挑战,如设备成本和操作技术等。
超声波电机的研究现状及应用前景摘要:超声波电机是一种通过摩擦传递弹性超声振动以获得功率的驱动机构。
压电陶瓷在高频替代电压作用下产生相反的压电效应,从而激发超声频段内弹性定子的微幅振动。
定子驱动的表面粒子的椭圆运动通过摩擦转换为转子的旋转(或线性)运动。
超声波电机具有低速大转矩、无噪声、停电后自燃、快速响应、无磁场干扰等特点。
关键词:超声波电机;压电效应;研究现状;应用前景;超声波电机是一种新型的微型专用电机。
其通过反向偶极子效应和超声振动获得动力的工作原理推翻了传统的发动机概念,吸引了国内外许多学者的广泛关注和研究。
目前,该技术仍处于科学前沿,应用前景广阔,因此具有重要的研究价值。
综述了超声波电机的研究现状及应用前景。
一、国外超声波电机的研究现状人类第一次尝试用弹性振动来获取权力始于钟表。
1961年,日本Bulova Watch公司开始出售一只手动手表,每月误差仅为1分钟,这创造了当时的世界纪录,给全世界学者留下了深刻的印象。
超声波马达的研究也已开始,许多研究人员对此进行了深入研究,并取得了丰硕成果。
提出并制造了一种驻波分电器超声波马达,该马达使用了一种波长为27.8 khz的朗格文激励器,输入功率为90瓦,机械输出功率为50瓦,输出扭矩为0.25n m,输出速度为0.25n m但是,由于振动板和发动机转子之间的接触固定在同一位置,接触表面仍存在严重的摩擦磨损问题。
为了解决摩擦磨损问题,提出并制造了另一种形式的超声波偶极电机。
这种发动机意识到转子是由行波而不是固定点和驻波力矩不断推动的。
从而大大减少定子与转子接触表面的摩擦磨损。
该发动机的工作机构是利用定子表面颗粒在圆周方向上的椭圆运动速度分量驱动转子通过摩擦转动。
佳能公司研制的环形行波超声电机已正式应用于EOS相机目标自动研制系统,标志着超声波电机开始进入实用阶段。
不难看出,上述所有超声波电机都属于接触式超声波电机,即功率是通过定子和转子之间的接触摩擦传递的。
______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 超声加工技术的现状及发展趋势 前言:超声波加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料,或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工,或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声波加工技术是一种涉及面广且更新快的机械加工技术。结合近年来超声加工技术的发展状况,综述了超声振动系统的研究进展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方面的最新应用,并阐述了超声加工技术的发展趋势。 关键词:超声波加工、超声振动、声复合加工 、 应用、发展、 正文: 1、超声振动系统的研究进展及其应用 超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成,是超声设备的核心部分。在传统应用中,超声振动系统大都采用一维纵向振动方式,并按“全调谐”方式工作。但近年来,随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要,对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。 日本研究成功一种半波长弯曲振动系统,其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端,该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形,上下各两片,组成上下两个半圆形压电换能器(压电振子),其特点是小型化,结构简单,刚性增强。日本还研制成一种新型“纵-弯”型______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 振动系统,并已在手持式超声复合振动研磨机上成功应用。该系统压电换能器也采用半圆形压电陶瓷片产生“纵-弯”型复合振动。日本金泽工业学院的研究人员研制了加工硬脆材料的超声低频振动组合钻孔系统。将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合,制造了一台组合振动钻孔设备,该设备能检测钻孔力的变化以及钻孔精度和孔的表面质量,并用该组合设备在不同的振动条件下进行了一系列实验。实验结果表明,将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合是加工硬脆材料的一种有效方法。 另一种超声扭转振动系统已在“加工中心”用超声扭转振动装置上应用。主要用作电火花加工后的模具异形(如三角形、多边形)孔和槽底部尖角研磨抛光,以及非导电材料异形孔加工。该振动系统的换能器采用按圆周方向极化的8块扇形压电陶瓷片构成,产生扭转振动。 2、 超声加工技术应用研究 2.1 深小孔加工 众所周知,在相同的要求及加工条件下,加工孔比加工轴要复杂得多。一般来说,孔加工工具的长度总是大于孔的直径,在切削力的作用下易产生变形,从而影响加工质量和加工效率。特别是对难加工材料的深孔钻削来说,会出现很多问题。例如,切削液很难进入切削区,造成切削温度高;刀刃磨损快,产生积屑瘤,使排屑困难,切削力增大等。其结果是加工效率、精度降低,表面粗糙度值增加,工具寿命短。采用超声加工则可有效解决上述问题。 ______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 兵器工业五二研究所研究了陶瓷深孔精密高效加工的新方法——超声振动磨削,进行了超声振动磨削和普通磨削陶瓷深孔的对比实验。结果表明,超声振动磨削可明显提高陶瓷加工效率,能有效地消除普通磨削产生的表面裂纹和凹坑,是陶瓷深孔精密高效加工的新方法。 2.2 拉丝模及型腔模具研磨抛光 聚晶金刚石拉丝模超声研磨抛光技术在国内外已获得广泛应用,新的超声研磨抛光方法和设备已出现。北京市电加工研究所提出的“超硬工具材料电火花超声波复合抛光方法”,其特点是:采用超声频信号调制高频电火花脉冲电源与超声加工复合进行聚晶金刚石拉丝模研磨抛光。该技术已获得国家专利,并在生产中获得应用。 2.3 难加工材料的超声加工 金属和非金属硬脆材料的使用越来越广泛,尤其是陶瓷材料,具有高硬度、耐磨损、耐高温、化学稳定性好、不易氧化、腐蚀等优点。然而,由于工程陶瓷等难加工材料具有极高的硬度和脆性,其成形加工十分困难,特别是成形孔的加工尤为困难,严重阻碍了应用推广。因此,国内外许多学者展开了对难加工材料加工方法的研究,其中以超声加工较多。 2.4 超声振动切削 超声振动切削作为新兴的特种加工技术,引起了国内外专家学者的广泛兴趣和极大关注。最早对振动切削进行比较系统的研究、可以称为振动切削理论与应用技术奠基人的是日本学者隈部淳一郎。他在______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 20世纪50~60年代发表了许多振动切削方面的论文,系统地提出了振动切削理论,并成功地实现了振动车削、振动铣削、振动镗削、振动刨削、振动磨削等。随后美国也对振动切削进行研究,到20世纪70年代中叶,振动车削、振动钻孔、振动磨削、光整加工等均已达到实用阶段,超声加工在难加工材料和高精度零件的加工方面显示了很大的优越性,取得了一系列研究成果,并在生产中得到推广应用。 我国对振动切削的研究起步稍晚。研究内容从振动切削实验到实际工艺应用,从振动切削实验系统设计到对振动切削机理,范围较广泛,内容较深入。 2.5 超声复合加工 将超声加工与其他加工工艺组合起来的加工模式,称为超声复合加工。超声复合加工,强化了原加工过程,使加工的速度明显提高,加工质量也得到不同程度的改善,实现了低耗高效的目标。 电极的超声振动能改善加工过程的主要原因是:① 电极表面的高频振动加速了工作液的循环,使间隙充分消电离;② 间隙间很大的压力变化导致更有效的放电,这样就能从弧坑中去除更多融化的金属,使热影响层减小,热残余应力降低,微裂纹减小 三、超声加工技术的发展趋势和未来展望 1 、超声振动切削技术 随着传统加工技术和高新技术的发展,超声振动切削技术的应用日益广泛,振动切削研究日趋深入,主要表现在以下几个方面。 (1) 研制和采用新的刀具材料 ______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 在现代制造业中,钛合金、纯钨、镍基高温合金等难加工材料所使用的范围越来越大,对机械零件加工质量的要求越来越高。为了更好地发挥刀具的效能,除了选用合适的刀具几何参数外,在振动切削中,人们将更多的注意力转为对刀具材料的开发与研究上,其中天然金刚石、人造金刚石和超细晶粒的硬质合金材料的研究和应用为主要方向。 (2) 研制和采用高效的振动切削系统 现有的实验及实用振动切削加工系统输出功率尚小、能耗高,因此,期待实用的大功率振动切削系统早日问世。到目前为止,输出能量为4 kW的振动切削系统已研制出来并投产使用。在日本,超声振动切削装置通常可输出功率1 kW,切削深度为0.01~0.06 mm。 (3) 对振动切削机理深入研究 当前和今后一个时期对振动切削机理的研究将主要集中以下几个方面:① 在振动切削状态下工件材料是如何与工件分离并形成屑的。 ② 振动切削中刀具与工件相互作用的力学分析。 ③ 振动切削机理的微观研究及数学描述。 (4) 超声椭圆振动切削的研究与推广 超声波椭圆振动切削已受到国际学术界和企业界的重视。美国、英国、德国和新加波等国的大学以及国内的北京航空航天大学和上海交通大学已开始这方面的研究工作。日本企业界如日立、多贺公司等已开始这方面的实用化研究。但是,超声波椭圆振动切削在理论和应用方面还有许多工作要做。尤其是对硬脆性材料的超精密切削加工、______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 微细部位和微细模具的超精密切削加工等方面还需要进一步研究。 (5) 超声铣削加工技术 工程陶瓷的应用日益广泛,但其成形加工十分困难。尤其是具有三维复杂型面的工程陶瓷零件至今尚无有效的加工手段,严重影响了工程陶瓷材料的推广应用。大连理工大学提出了基于分层去除技术的超声铣削加工方法,研制了超声数控铣削机床,开辟了利用超声加工技术数控加工工程陶瓷零件的途径。基于分层去除思想的超声铣削加工技术,解决了传统超声加工中工具损耗严重且不能在线补偿的难题,使加工带有尖角和锐边的三维复杂型面工程陶瓷零件成为可能,为工程陶瓷的广泛应用提供了有力的技术支持。 2 、超声复合加工技术 目前,超声波、电火花、机械三元复合加工技术的研究较快的发展。哈尔滨工业大学利用超声波、电火花、磨料复合加工技术对不锈钢进行加工,解决了电火花小孔加工中生产率和表面质量不能兼顾的矛盾,具有较好的应用前景。 在现代工业生产中,模具的应用越来越广泛,对模具精度和表面质量的要求也越来越高。在模具制造过程中,光整加工工序对模具质量影响很大,但目前该工序在很大程度上仍依赖手工完成,严重制约了模具加工技术的发展,是一个亟待解决的关键技术问题。超声电解磨粒复合加工技术是一项新的复合加工技术,能较好地适用于形状复杂的模具型腔光整加工。但尚有许多方面的内容有待进一步研究,特别是各主要加工因素对加工表面粗糙度的影响以及表面金属的去除