【正文】 向進(jìn)行探測(cè)，即焊縫上掃查。常用的是橫波探傷法，其原因是焊縫有一定的增強(qiáng)量，表面凹凸不平。小孔徑角焊縫的自動(dòng)超聲波探傷設(shè)備,是小尺寸接管內(nèi)孔探傷的有效手段,可取代手工探傷,并能完成手工探傷所不能完成的紀(jì)錄功能。(b)例如壓力容器接管角焊縫,焊接條件惡劣,易產(chǎn)生未焊透、條狀?yuàn)A渣等缺陷而接管角焊縫構(gòu)件復(fù)雜,結(jié)構(gòu)剛度大,容器運(yùn)行過(guò)程中所受的熱疲勞及損傷也較其他部位焊縫嚴(yán)重。用縱波可探測(cè)金屬鑄錠、坯料、中厚板、大型鍛件和形狀比較簡(jiǎn)單的制件中所存在的夾雜物、裂縫、縮管、白點(diǎn)、分層等缺陷；用橫波可探測(cè)；材中的周向和軸向裂縫、劃傷、焊縫中的氣孔、夾渣、裂縫、未焊透等缺陷；用表面波可探測(cè)形狀簡(jiǎn)單的制件上的表面缺陷；用板波可探測(cè)薄板中的缺陷。第五章 超聲波的其他應(yīng)用除了在機(jī)械加工中的應(yīng)用外，還在其它方面有很大的應(yīng)用，現(xiàn)在著重介紹超聲波在探傷和清洗方面的應(yīng)用。分層厚度越大，材料去除率越高，但是分層厚度與進(jìn)給速度兩者相互制約，通常增大分層厚度，就要適當(dāng)減小進(jìn)給速度，反之，減小分層厚度，可以增加進(jìn)給速度。當(dāng)考慮機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，工具端面下的磨粒就具有三種運(yùn)動(dòng)形式：隨工具的超聲波振動(dòng)、隨工具的轉(zhuǎn)動(dòng)、由于機(jī)床的進(jìn)給與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該公式的推導(dǎo)過(guò)程中只考慮了工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，假設(shè)工具、磨粒和工件三者接觸后，磨粒的轉(zhuǎn)速與工具轉(zhuǎn)速一致，而實(shí)際超聲波銑削加工中，由于磨料顆粒與工具問(wèn)并不是剛性連接，磨粒相對(duì)于工具存在滑動(dòng)和滾動(dòng)，該公式還應(yīng)乘以一個(gè)小于l的比例系數(shù)或減小比例系數(shù)才與實(shí)際加工過(guò)程比較符合。因此，由于工具的上下振動(dòng)，在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，僅部分時(shí)間內(nèi)工具、磨粒及工件發(fā)生接觸，使磨粒沖擊、刮擦工件表面。超聲波銑削加工中磨粒受力分析：在超聲波銑削加工中，工具上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于壓痕作用形成的橫向裂紋環(huán)被兩個(gè)環(huán)所包圍，從而造成切削區(qū)大量的刮擦，導(dǎo)致材料的去除。 國(guó)產(chǎn)CSJ一2型超聲加工機(jī)床 超聲波加工中，大量的自由磨粒在工具的超聲振動(dòng)下不斷的沖擊工件，每個(gè)磨?？梢钥醋饕粋€(gè)小壓頭。 超聲銑削機(jī)床超聲波加工時(shí)，工具與工件問(wèn)作用力很小，加工機(jī)床只需實(shí)現(xiàn)工具的工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及調(diào)整工具與工件間相對(duì)位置的運(yùn)動(dòng)，因此機(jī)床構(gòu)造較簡(jiǎn)單，一般包括支撐振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)架、工作臺(tái)面、進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及床身等部分。這就是硬脆材料銑削加工時(shí)切削生成和表面形成的基本過(guò)程。另一部分磨粒則在工件與工具之間發(fā)生滾動(dòng)，產(chǎn)生滾軋效果，使工件表面產(chǎn)生微裂紋，裂紋擴(kuò)展后使工件表面產(chǎn)生脆性崩碎形成切屑。第四章 超聲波銑削加工超聲波銑削是一種新興的超聲波加工工藝，它利用簡(jiǎn)單形狀工具，基于快速原型中分層制造思想，采用分層去除方法加工硬脆材料，具有工具制作簡(jiǎn)單，工具與工件問(wèn)宏觀作用力小，工具損耗能夠得到補(bǔ)償，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜三維輪廓的加工等特點(diǎn)，是具有開(kāi)發(fā)前景的超聲波加工技術(shù)。 加工效果圖這是由于在超聲振動(dòng)作用下，工具頭的內(nèi)空有一股很大的氣流往下流動(dòng)，能加強(qiáng)力aT時(shí)工具頭與工件間隙的磨料流動(dòng)。但濃度太高時(shí)，磨料在加工區(qū)域的循環(huán)運(yùn)動(dòng)和對(duì)工件的撞擊運(yùn)動(dòng)受到影響，又會(huì)導(dǎo)致加工速度的降低。 mm178。例如采用圓形實(shí)心工具在玻璃上加工小孔時(shí)，加工面積在513mm178。 過(guò)大的振幅和過(guò)高的頻率會(huì)使工具和變幅桿承受很大的內(nèi)應(yīng)力，可能超過(guò)其疲勞強(qiáng)度而縮短使用壽命，而且聯(lián)接處的損耗也增大，～ mm，頻率為16～25kHz。磨料硬度越高，加工速度越快，但要考慮成本。這樣，不僅直接影響加工速度和加工精度，而且會(huì)破壞振動(dòng)系統(tǒng)的共振條件，降低加工效率。例如換能器長(zhǎng)度1/2處的中間截面上的任何點(diǎn)，即為靜止不動(dòng)的波節(jié)點(diǎn)，以后向兩端處振幅即逐漸增大，到換能器與變幅桿交界面上振幅為最大，稱(chēng)波腹點(diǎn)。整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)接部分應(yīng)緊密接觸，否則超聲波傳遞過(guò)程中將損失很大能量。超聲波的機(jī)械振動(dòng)經(jīng)變幅桿放大后傳給工具，使磨粒和工作液以一定的能量沖擊工件，并加工出一定的尺寸和形狀。鉆削加工微晶玻璃的刀具選用表面電鍍金剛石的硬質(zhì)合金鋼?？箯潖?qiáng)度通常是通過(guò)三點(diǎn)彎曲試樣的TRS值(邊際替代率)來(lái)評(píng)估的。因?yàn)樗幌翊髥谓饎偸菢釉诓煌嫔系膹?qiáng)度、硬度以及耐磨性有很大的差別；②具有特別高的強(qiáng)度，較高的抗沖強(qiáng)度，在沖擊較大的時(shí)候只會(huì)產(chǎn)生小晶粒破碎，而不會(huì)像單金剛石那樣大塊崩缺；③可制取大塊PCD刀具坯料，滿(mǎn)足大型加工刀具的需要。當(dāng)加工很深的小孔時(shí)，鉆頭長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于要求的孔深，因此會(huì)給鉆頭的制作增加困難。此外，工具縱、橫向磨損的不均勻性與磨料懸浮液供給和循環(huán)流動(dòng)的不均勻有很大關(guān)系。在加工過(guò)程中由于工藝的要求，需要通過(guò)控制主軸箱的Z軸的運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)恒定進(jìn)給力。主軸箱中的刀具運(yùn)動(dòng)是由兩部分的運(yùn)動(dòng)合成的：1. 主軸傳過(guò)來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；2. 聲加工系統(tǒng)產(chǎn)生的垂直方向的振動(dòng)。超聲波加工機(jī)主要運(yùn)動(dòng)是主軸箱的Z 軸運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)的X、Y 運(yùn)動(dòng)。超聲加工能在各種硬脆材料上打小孔，特別是適于在寶石，陶瓷，玻璃及各種半導(dǎo)體材料上加工小孔。幾十年來(lái), 國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)超聲振動(dòng)鉆削做了大量的理論與實(shí)驗(yàn)研究工作, 許多實(shí)驗(yàn)和研究結(jié)果都表明, 振動(dòng)鉆削可明顯提高入鉆的定位精度及孔的尺寸精度、表面質(zhì)量, 降低切削力和切削溫度, 延長(zhǎng)鉆頭壽命。振動(dòng)方式主要有3種： ①縱向振動(dòng)； ②扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；③縱扭復(fù)合。加工時(shí)，在工具6和工件7之間加入液體(水或煤油)和磨料混合的懸浮液1，并使工具以一定的壓力P壓在工件上。金屬和非金屬硬脆材料的使用越來(lái)越廣泛，尤其是陶瓷材料，具有高硬度、耐磨損、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、不易氧化、腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。由于小孔加工直徑很小，在很多情況下孔深與孔徑之比遠(yuǎn)大于10，所以小孔加工通常也是深孔加工。特別是對(duì)難加工材料的深孔鉆削來(lái)說(shuō)，會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。當(dāng)超聲能引入研磨界面后，加工界面的液膜在疏松相和壓縮相之間交替變化，在疏松相時(shí)液體內(nèi)壓急劇降低，產(chǎn)生大量蒸汽氣泡。由此可知，超聲研磨和超聲波加工及現(xiàn)有研磨方法有著本質(zhì)的區(qū)別，是一種新的超精密研磨方法。它可以消除工件表面前工序的加工痕跡，將表面殘余應(yīng)力由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，這對(duì)大多數(shù)零件的使用性能是有利的。磨粒的沖擊具有隨機(jī)性，但對(duì)微觀表面上凸起處沖擊到的機(jī)率應(yīng)高于凹下處，再因磨粒量大、粒小，對(duì)表面的加工是均勻而柔和的。當(dāng)工作臺(tái)作平面運(yùn)動(dòng)或曲面運(yùn)動(dòng)，即可對(duì)整個(gè)工件表面進(jìn)行加工.超聲研磨時(shí)，大量的磨料以與超聲振動(dòng)相同的頻率、脈動(dòng)式的沖擊被加工表面， 除去或改造工件表面原有的損傷層，并在其下面構(gòu)成新的損傷層，即表面加工層。主要有彈性發(fā)射加工（EEM）、浮動(dòng)研磨、磁力研磨等。加工過(guò)程中工具頭固定住，僅起發(fā)射超聲波的作用，含有磨粒的工作液在超聲波作用下，電解液中的磨粒脈沖式?jīng)_擊工件表面。研磨是利用涂敷或壓嵌游離磨粒與研磨劑的混合物, 在一定剛性的軟質(zhì)研具上, 研具與工件向磨粒施加一定壓力, 磨粒作滾動(dòng)與滑動(dòng), 從被研磨工件上去除極薄的余量, 以提高工件的精度和降低表面粗糙度的加工方法,。在超精密加工中，超精密切削、超精密磨削的實(shí)現(xiàn)是依賴(lài)于銳利的超硬切削工具、高精度高剛度的設(shè)備及其他周邊技術(shù)的支持。并且能將精密零件清洗干凈 ,檢查機(jī)械零件內(nèi)部的裂縫拐痕跡。超聲加工和處理技術(shù)是利用高強(qiáng)度超聲波來(lái)改變物質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)的技術(shù),如超聲鉆孔、清洗、焊接 、粉碎等。正因?yàn)槌暭庸ぴ谶@些方面的優(yōu)勢(shì)，使其在工程上的應(yīng)用非常廣泛?？梢酝茢?，超聲加工技術(shù)在世界汽車(chē)工業(yè)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出了超聲輔助分層去除微細(xì)電火花加工技術(shù)，電極軸向的小幅超聲振動(dòng)對(duì)活化極間狀態(tài)、拉大極間間隙、增加排屑能力、提高有效脈沖利用率和放電穩(wěn)定性等起到了極為重要的作用，因此該技術(shù)能改善微細(xì)電火花銑削時(shí)的放電狀態(tài)，提高加工效率。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術(shù)相比，既不依賴(lài)于材料的導(dǎo)電性又沒(méi)有南京航空航天大學(xué)進(jìn)行了工件激振式超聲復(fù)合電火花微細(xì)孔加工的研究，它跟以往的超聲電火花復(fù)合加工的不同之處在于，通過(guò)工件的微幅激振改善微細(xì)電火花加工工作液的循環(huán)，進(jìn)而提高微細(xì)電火花加工的脈沖利用率和微細(xì)孔加工的深徑比。粗加工提高10％，精加工提高400％，并使加工過(guò)程穩(wěn)定，特別是精加工時(shí)尤為突出，可使穩(wěn)定加工的面積增大。 超聲復(fù)合加工將超聲加工與其他加工工藝組合起來(lái)的加工模式，稱(chēng)為超聲復(fù)合加工。日本企業(yè)界如日立、多賀和Towa公司等已開(kāi)始這方面的實(shí)用化研究。通過(guò)模擬陶瓷材料超聲加工的力學(xué)特性對(duì)材料去除機(jī)制進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)，低沖擊力會(huì)引起陶瓷材料結(jié)構(gòu)的變化和晶粒的錯(cuò)位，而高沖擊力會(huì)導(dǎo)致中心裂紋和凹痕。山東大學(xué)對(duì)工程陶瓷的超聲振動(dòng)鉆削加工曾進(jìn)行過(guò)深入探索，探討了超聲振動(dòng)鉆削中各項(xiàng)工藝參數(shù)對(duì)加工效果的影響，并從理論上分析了超聲振動(dòng)鉆削時(shí)的材料去除機(jī)理。俄羅斯學(xué)院和英國(guó)拉伯運(yùn)大學(xué)對(duì)車(chē)削振動(dòng)加工的非線形過(guò)程進(jìn)行了深入地研究,利用流變模型對(duì)超聲震動(dòng)切削實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了理論解釋。 超聲振動(dòng)加工超聲振動(dòng)加工作為新型的特種加工技術(shù)，引起國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的廣泛關(guān)注。1． 支架，2平衡重錘，5．變幅桿，8標(biāo)尺超聲波加工時(shí)，工具與工件間的作用力很小，加工機(jī)床只需實(shí)現(xiàn)工具的工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及調(diào)整工具與工件間相對(duì)位置的運(yùn)動(dòng)，因此機(jī)床構(gòu)造較簡(jiǎn)單，一般包括支撐振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)架、工作臺(tái)面、進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及床身等部分。工具的磨損會(huì)使工具的形狀發(fā)生變化, 從而導(dǎo)致工件加工精度大大降低。超聲加工是利用超聲振動(dòng)的工具在有磨料的液體介質(zhì)或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕來(lái)去除材料, 或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動(dòng)進(jìn)行加工，或利用超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法。1956年第二屆國(guó)際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上已有許多論文發(fā)表，超聲治療進(jìn)入了實(shí)用成熟階段。目前，超聲技術(shù)正在深入到許多科學(xué)領(lǐng)域和生產(chǎn)部門(mén)，并且在不斷發(fā)展，解決了很多日常生活中和生產(chǎn)技術(shù)中的難題。最常用的頻率范圍是從幾千赫到幾十千赫，而功率由幾瓦到幾十千瓦。80年代中期，隨著電火花線切割的成功進(jìn)展，減少了超聲波加工硬質(zhì)合金的市場(chǎng)，超聲波加工的主要應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)榍懈畈Ａ?、石英、陶瓷和硅板等低?dǎo)電性的硬脆材料。由于當(dāng)時(shí)超聲加工技術(shù)還很不成熟，包括聲振系統(tǒng)、換能器的設(shè)計(jì)制造和質(zhì)量都較差，美國(guó)的研究工作曾經(jīng)停頓了10年。到60年代，可以看到各種類(lèi)型和尺寸的加工工具，一些機(jī)型開(kāi)始進(jìn)入有規(guī)律的生產(chǎn)，此階段超聲波加工的快速進(jìn)展。自此，超聲波加工才引起了人們極大的關(guān)注，并在工業(yè)中有了較大范圍的應(yīng)用。超聲波的特點(diǎn)：(一)超聲波在傳播時(shí)，方向性強(qiáng)，能量易于集中；(二)超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離；(三)超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息（診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應(yīng)）。超聲波的兩個(gè)主要參數(shù)：頻率：F≥20KHz（在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)樾Ч嗨?，通常把F≥15K的聲波也稱(chēng)為超聲波）；功率密度：p=發(fā)射功率(W)/發(fā)射面積(cm2)，通常p≥， 在液體中傳播的超聲波能對(duì)物體表面的污物進(jìn)行清洗，其原理可用“空化”現(xiàn)象來(lái)解釋?zhuān)撼暡ㄕ駝?dòng)在液體中傳播的音波壓強(qiáng)達(dá)到一個(gè)大氣壓時(shí)，這時(shí)超聲波的音波壓強(qiáng)峰值就可達(dá)到真空或負(fù)壓，但實(shí)際上無(wú)負(fù)壓存在，因此在液體中產(chǎn)生一個(gè)很大的壓力，將液體分子拉裂成空洞—空化核。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)模式，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會(huì)傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點(diǎn)是超聲波頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成象所用的頻率范圍在 2～5兆Hz之間，常用為3～（每秒振動(dòng)1次為1Hz，1兆Hz=10^6Hz,即每 超聲波的產(chǎn)生聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)（或能量）的傳播形式。 科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為聲音的頻率，它的單位是赫茲。其次，對(duì)超聲波加工技術(shù)再機(jī)械加工中的應(yīng)用做出研究，通過(guò)實(shí)例分別探討其在研磨、洗削加工、深小孔加工中的應(yīng)用，并與常規(guī)加工手段進(jìn)行對(duì)比。襄 樊 學(xué) 院 理 工 學(xué) 院畢業(yè)論文 題 目超聲波加工技術(shù)研究專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)制方向）班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師職 稱(chēng)┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 襄樊學(xué)院理工學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）報(bào)告紙超聲波加工技術(shù)研究摘要：超聲波加工技術(shù)因?yàn)槠涮赜械募庸ぬ匦员粡V泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其在機(jī)械加工中，比如研磨、深小孔加工探傷，清洗等。首先，對(duì)超聲波加工的原理和產(chǎn)生機(jī)理做出了解，超聲