单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第7章 超声加工,7.1 超声加工的基本原理和特点,一、超声波及其特性,超声波的频率范围,超声波,16kHz,16Hz,次声波,可听声波,0,1000,2000 3000 4000 5000 6000,传递速度（m/s）,超声波为纵波，可在各种介质中传播,传递速度,c,=,f,，,-,波长，,f,-,频率,不同介质中传播速度不同：,c,空气,=331m/s,，,c,水,=1430m/s,，,c,铁,=5850m/s,可传递很强的能量,传播的能量密度,垂直于波的传播方向单位面积上的能量,J=,c(A,),2,/2,=2,f,(,rad/s,),A,振幅 （,mm,）,介质的密度,固体、液体的,和,c,大,J,大,通过不同介质时，波速突变,折射,反射,介质的波阻抗,c,之差越大，反射率越大,连接面间加入凡士林或机油,固体(液体),空气,反射率100%,在一定条件下，产生干涉和共振现象,距入射端距离为x的b点处：,入射波,反射波,合成波,共振的条件：,杆长为半波长的整数倍，L=k/2,波节M点处：不振动,A,B,M,二、超声加工的基本原理,加工原理,冲击(为主),抛磨,磨料冲击工件表面,空化作用,工作液进入裂缝,加快磨料更新速度,有助于排屑,三、超声加工的特点,适合加工各种硬脆材料,加工质量高，尺寸精度,0.010.02mm,，,Ra0.630.08m,，,无残余应力,宏观切削力小，切削热小，适合加工薄壁、窄缝、低刚度件,可加工复杂型面及型腔,加工效率低,工具有损耗,超声振动系统,超声换能器,作用,高频电振荡,机械能,换能器长度,=,k/2,种类,压电效应式,磁致伸缩式,变幅杆,作用：放大振幅,振幅放大原理,J=,c(A,),2,/2,振幅,A=,(2,J,/K,),1/2,其中，,K,=,c,2,S,1,S,2,J,1,S,1,=J,2,S,2,A=0.0050.01mm,A=0.010.1mm,变幅杆的形式,(510倍)(1020倍)(20倍),加工工具,工具材料：,45,钢等韧性材料,部件之间应连接紧密,螺纹连接处：涂凡士林油,支撑点应选在“驻波节点”处,机床,1,工作台；,2,工具；,3,变幅杆；,4,换能器；,5,标尺；,6,导轨；,7,支架；,8,平衡重锤,超声加工机床,加工压力调节：,声部的自重,-,平衡重,调压机构：杠杆、弹簧、气动、电磁铁,超声加工精度和表面质量,孔加工范围,0.190mm，深径比20,孔加工精度,0.050.02mm,表面粗糙度,Ra 10.08m,7.4 超声波的应用技术,超声切割加工,型孔、型腔加工,超声振动切削,超声清洗,超声波测距,超声波探伤,超声雾化,2 型孔、型腔加工,在超声波加工硬质合金、耐热合金等硬质金属材料时加工速度低，工具损耗大，为了,提高加工速度和降低工具损耗,，采用超声波、电解加工或电火花加工相结合来加工喷油嘴、喷丝板上的孔或窄缝，这样可,大大提高生产率和质量,。,在切削加工中引入超声波振动即超声振动切削（例如对耐热钢、不锈钢等硬韧材料进行车削、钻孔、攻螺纹时），经过几十年的发展，已经日趋成熟，作为一种精密加工和难切削材料加工中的新技术，可以,降低切削力，降低表面粗糙度值、延长刀具使用寿命及提高生产率,等。,目前，在国内应用较多的主要有：超声振动车削、超声振动磨削、超声振动加工深孔、小孔和攻丝、铰孔等。,（2）,超声波复合振动研磨,（3）超声电解复合抛光,（4）超声电解复合加工,（6）超声波清洗,7.无损检测,利用超声波定向发射、反射、穿透大多数材料特性，在测距、控制、监测及材料测量方面进行无损检测,。,探测金属内部缺陷,例如：探测材料内部和表面缺陷，评价物理、力学性质，锅炉、压力容器制造、运行中的检测。,5、超声波在生活中的应用,超声波除尘,只要在烟囱里装一个超声波除尘器，不消片刻，烟囱就冒着干净的白烟了。,超声波除尘装置,超声波促进植物生长,种子发芽需要水分、氧气和一定的温度。种子外面裹着一层严严实实的种皮，它虽然能保护种子不受伤害，但是它的透水性和透气性都不好，是种子“喝”不到足够的水分，“呼吸”也特别微弱，就像睡着了。因此，有了合适的条件也不易发芽。,超声波促进植物生长,当超声波射到浸泡在水里的种子时，激烈的超声振动会对种子产生一种类似摩擦的作用，因而使得种皮的透水性和透气性大大增强，并能使种子得到一定温度。这样,种子吸着水“发胖”，呼吸也加快了，种子就能提早发芽。,同时,超声波还能促使种子内贮存的淀粉、脂肪和蛋白质更好的溶解于水，变成易被种胚吸收的养料,，苗儿就使劲的长个儿。此外，超声波还具有,杀菌作用,，能杀死潜伏在种子身上的某些病菌和虫卵。,超声波侦察海底,超声波在水中能过按着一定的方向直线前进，它能传到几公里、几十公里，甚至几百公里以外。而且，它又能形成射束，聚成很狭的一束，向一个方向传播。当它中途遇到障碍物时，又会有一部分能量按原方向反射回来。因此，当,接收到回声讯号，经过放大送到显示器，就可以立刻显示出目标的距离和方位了。,超声波诊断疾病,医生会把发射超声波的探头放在病人体表的适当位置，让超声波在人体里面传播。当那个器官的了病，,反射的回升讯号与正常的情况不一样,，医生就可以诊断那部分脏器有了病变和分析病变的性质。比如像肿瘤、脑瘤、肝硬化、胃下垂、结石等等。,此外，有一种“超声波现象仪”，人们还可以在它的电视荧光拼上看到诸如跳动着的心脏、母亲腹内的胎儿等的活动“电影”。因此，超声波也是医生的好助手。,作业,1、超声加工时，变幅杆能扩大振幅的原理是什么？,2、试述超声波加工的原理及其应用。,3、超声波为什么能“强化”工艺过程？,