Tehnologii de Prelucrare cu Ajutorul Ultrasunetelor

1.Istoric

Unul dintre cei care au intrevazut printre primii posibilitatile de utilizare a vibratiilor sonice in cadrul unor procedee de prelucrare a sticlei a fost inginerul, inventatorul si omul de stiinta roman George(Gogu) Constantinescu (1881-1965) ; se cosidera ca el a contribuit decisiv la aparitia disciplinei tehnico-stiintifice numite sonicitate, disciplina axata pe studilu posibilitatilor de transmitere a energiei mecanice prin intermediul vibratiilor si aundelor elastice in lichide.

Aspecte privind rectificarea asistata de ultrasunete au fost comunicate de catre Colwell, in 1956 ; cercetari in aceasta directie aveau sa fie dezvoltate, uterior, in S.U.A., Japonia, U.R.S.S., R.F. a Germaniei.

Modificarile suportate de un monocristal de zinc in cursul unei incercari la tractiune, asistate de ultrasunete au constituit obiective ale cercetarilor initiate in 1955 de catre F.Blaha si B. Langenecker, au fost relveate, atunci, fenomenele de inmuiere acustica (efect Blaha) si respectiv de durifiacre acustica.

2.Definire

Tehnologiile de prelucrare cu ajutorul ultrsunetelor exploateaza efectele generate prin prezenta, la nivelul zonei de lucru, a unor vibratii cu frecvente f mai mari de 20kHz.

Undele acustice cu frecvente mai mari de 20kHz au fost numite ultrsunete, pentur frecvente f=10 -10 Hz, se utilizeaza denumirile de microundesau de hipersunete, iar pt frecvente mai mici de 16 Hz, avem de-a face cu infrasunete, sunetelor proriu-zise corespunzandu-le, deci frecvente cuprinse intre 16-20000 Hz.

3.Obtinerea vibratiilor utrasonice necesare diverselor categorii de prelucrari

Obtinerea ultrasunetelor. Dispozitivul care permite conversia energiei dintr-o forma in alta se numeste traductor, in cazul nostru interesandu-ne trecerea de la enrgiea elctrica la energia acustica, vom avea de-a face cu un traductor acustic. Pentru prelucrarea materialelor, sunt utilizate, de obicei, traductoarele piezoelectrice si cele magnetostrictive(fig.1).

Efectul piezoelectric consta in modificare dimenisiunilor unui cristal, atunci cand acesta este supus actiuii unui camp electric. Deformatia specifica longitudinala a cristalului sub actiunea unui camp electric E , va fi: x= (1), d=grosimea cristalului, U=diferenta de potential aplicata pe suprafetele opuse ale cristalului.

Frecventa de rezonanta va fi:

f = (2), in care =viteza undelor longitudinale, =modulul de elasticitate dupa directia axei Ox, =densitate cristalului.

Efectul de elctrostrictiune consta in modifcarea dimensiunilor unei piese din anumite materiale izolatoare, atunci cand piesa in cauza se afla intr-un camp elctric variabil. Desi, in general, deformarea prin elctrostrictiune este mai mica decat cea prin efect piezoelctric, unele materiale ceramice suprta un efect magnetostrictiv insemnat, ceea ce a facut ca traductoarele construite din asemenea matreiale sa fie considerate traductoare piezoelectrice. Asemenea materiale sunt titanatul de bariu (BaTiO ), niobatul de plumb(PbNb O ).