2016年09月的文章

水晶超聲波打孔的原理

       由於水晶項鍊、手鍊、挂墜等需經過鑽孔或串連旨,方能佩戴。因此打孔工藝也是水晶加工工藝的一個重要組成部分。打孔工藝的選擇非常重要。根據水晶硬度大、性脆的性質,超聲波打孔是水晶打孔的最佳方法。


       超聲波打小孔的原理


       超聲波打小孔,乃是利用超聲頻振動的工具通過磨料加工材料的一種方法。它的作用原理:超聲波換能器產生的超聲頻振動,借助變幅桿放大後,驅動加工工具,在工具與加工件間的懸浮液中磨料,以很快速度不斷衝擊工作件表面使之粉碎而鑽孔。同時工具端部的超聲波振動,還會使懸浮液產生“空化現象”,由“空化現象”在工件表面形成的液體空腔,在閉合時會產生極強的脈衝液壓衝擊,也能使工件表面毀壞, 並促使懸浮液循環,磨料得以及時更新,工具逐漸伸人到材料中,工具形狀反複製到工件上,即有什麼樣形狀的工具,就有什麼形狀的小孔。


       超聲波打小孔的設備


      ①超聲頻發生器 超聲頻發生器,產生超聲波電流。其作用是將50Hz的交流電,變為超聲頻電功率輸出。其功率可大可小,對打小孔的水晶飾品,其功率一般為幾十瓦至一百瓦左右。其頻率一般為16—25KHz可調。


      ②超聲頻換能器 超聲頻換能器,是將超聲頻電磁振盪轉換成機械振動的一種設備。其換能器一般有兩種,一種為磁致伸縮換能器,一種為陶瓷壓電片。無論哪種換能器,都應使其尺寸(壓電片的厚度,或磁致伸捧的長度)為超聲波半波長的整數倍。


      ③變幅桿 換能器上超聲頻振幅,一般較小(0.005—0.01mm)難以打孔鑽進。因此就需要放擴大至加工所需振幅(0.01—0.1mm),這樣就需要通過變幅桿來實現。變幅桿的形狀有階梯狀、錐狀等形狀。其長度也應為超聲波半波長的整數倍。其材料一般用45號鋼或工具鋼。


      ④工具 工具即為打孔用的針頭。工具要緊密聯結在變幅桿上,對於打小孔用的工具,一般是焊接在變幅桿細端。其材料一般用的細鋼管或鋼絲。


      影響超聲打小孔的因素 影響超聲打孔的因素主要有三。


其一、工具振幅 與頻率:一般情況下,振幅和頻率與加工速度大致成 正比關係。但是太大後又有很多問題,因此工具振幅一般控制在0.02—0.08mm之間,頻率控制在16—25kHz之間。


其二,進給力,進給力即工具與工件間的 靜壓力,對應於最大加工速度,應該有一最佳的靜壓力,對於打小孔來說,一般約為4×105pa。


其三,磨料及懸浮液性質,一般磨料越硬加工速度越快,磨料越粗,加工速度越快,對於水晶打小孔,一般用100—160目之間的碳化矽。一般懸浮液濃度越大,其加工 速度越快,但如果太大了加工速度反而下降,一般推薦磨粒對水的重量比為0.1—1。


其四,工件性質:工件脆性越大則越容易加工,工件韌性越大則越不容易加工。



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