超声波加工特点超声波加工运用 | 搭配知识

说到超声波加工，可能很多消费者了解的不多，感觉超声波加工离我们很远，其实现在很多产品都由超声波加工而来。下面就随小编来看看超声波加工特点及运用，以供大家参考。

超声波加工特点

不受材料是否导电的限制；工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。

超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆孔、异形孔和弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。

超声打孔的孔径范围是0.1～90毫米，加工深度可达100毫米以上，孔的精度可达0.02～0.05毫米。表面粗糙度在采用W40碳化硼磨料加工玻璃时可达1.25～0.63微米，加工硬质合金时可达0.63～0.32微米。

超声加工机一般由由电源(即超声发生器)、振动系统(包括超声换能器和变幅杆)和机床本体三部分组成。

超声发生器将交流电转换为超声频电功率输出，功率由数瓦至数千瓦，最大可达10千瓦。通常使用的超声换能器有磁致伸缩的和电致伸缩的两类。磁致伸缩换能器又有金属的和铁氧体的两种，金属的通常用于千瓦以上的大功率超声加工机；铁氧体的通常用于千瓦以下的小功率超声加工机。电致伸缩换能器用压电陶瓷制成，主要用于小功率超声加工机。

变幅杆起着放大振幅和聚能的作用，按截面积变化规律有锥形、指数曲线形、悬链线形、阶梯形等。机床本体一般有立式和卧式两种类型，超声振动系统则相应地垂直放置和水平放置。

超声波加工运用

1、成形加工

超声波加工各种硬脆材料的圆孔、型孔、型腔、沟槽、异形贯通孔、弯曲孔、微细一孔、套料等。虽然其生产率不如电火花、电解加工，但加工精度及工件表面质量则化于电火花、电解加工。例如，生产上用硬质冶金代替合金工具钢制造技深模、拉丝模等模具，其耐用度可提高80-100 倍。采用电火花加工，工件表面常出现微裂纹，影响了模具表面质量和使用寿命。而采用超声加工则无此缺陷，且尺寸精度可控制在0.01-0.02mm 之内、内孔锥度可修整至8'。对硅等半导体硬脆材料进行套料等加工，更显示了超声波加工的特色。例如，在直径90mm、厚25mm 的硅片上，可套料加工出176 个直径仅为1mm 的元件，时间只需1.5min，合格率高达 90％-95％，加工精度为正负 0.02mm。此外，近年来，超声加工已经排除其通向微细加工领域的障碍。

2、切割加工

超声精密切割半导体、铁氧体、石英、宝石、陶瓷、金刚石等硬脆材料，比用金刚石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生产率高、经济性好的优点。例如，超声切割高7mm、宽15-20mm 的锗晶片，可在3.5min 内切割出厚0.08mm 的薄片；超声切割单晶硅片一次可切割10-20 片。再如，在陶瓷厚膜集成电路用的元件中，加工8mm、厚0.6mm 的陶瓷片，1min 内可加工4 片。

3、焊接加工

超声焊接是利用超声频振动作用，去除工件表面的氧化膜，使新的本体表面显出来，并在两个被焊工件表面分子的高速振动撞击下，摩擦发热。亲和粘接在一起。其不仅可以焊接尼龙、塑料及表面易生成氧化股的铝制品等，还可以在陶瓷等非金属表面挂锡、挂银、涂覆薄层。由于超声焊接不需要外加热和焊剂，焊接热影响区很小，施加压力微小，故可焊接直径或厚度很小的（0.015-0.03）不同金属材料，也可焊接塑料薄纤维及不规则形状的硬热塑料。目前，大规模集成电路引线连接等，已广泛采用超声焊接。

4、超声清洗加工

主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高的中、小精密零件，特别是工件上的探小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗。采用其他清洗方法，效果差，甚至无法清洗，采用超声清洗则效果好、生产率高。目前，在半导体和集成电路元件、仪表仪器零件、电真空器件、光学零件、精密机械零件、医疗器械、放射性污染等的清洗中应用。一般认为，超声清洗是由于清洗液（水基清洗剂、氯化烃类溶剂、石油熔剂等应超声波作用下产生空化效应的结果。空化效应产生的强烈冲击波，直接作用到被清洗部位上的污物等，并使之脱落下来；空化作用产生的空化气泡渗透到污物与被清洗部位表面之间，促使污物脱落；在污物被清洗液溶解的情况下，空化效应可加速溶解过程。超声清洗时，应合理选择工作频率和声压强度，以产生良好的空化效应，提高清洗效果。此外，清洗液的温度不可过高，以防空化效应的减弱，影响清洗效果。