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超声加工技术发展概况(一)

来源: | 发布日期:2022-09-01

人耳可以听到的声波频率范围为16Hz~20kHz人们通常把频率低于16Hz的声波称为次声波,频率大 于 20kHz 的声波称为超声波,超声波频率的上限是 1014  Hz。人们还把频率在0.5×109Hz以上的波称为特超声或微波超声,见表1-1。人耳听不见的次声和超声,很多动物都能感受到,比如鲸鱼、海豚等可以用超声波来指路,蝙蝠能发出超声,再接收其回声,借以探路和捕食等。可见次声波和超声波也是客观存在的。


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由于人耳听不到超声,所以对它的研究比较晚,直到20世纪生产和科学有了相当发展,对超声的研究和应用有了可能和需要之后,超声学才发展起来。除遵循声波传播的基本规律外,超声波还有许多独特的性质和优点。例如,超声波传播的方向性较强;超声波传播过程中,介质质点振动的加速度非常大;在液体介质中,当超声波的强度达到一定值后便产生空化现象等。这些特点使得超声学得到了快速的发展,同时,其应用领域也非常广泛,并具有广阔的应用前景。超声加工技术是超声学的一个分支。

超声加工 (ultrasonic machining, USM)是利用超声振动的工具,在有磨料的液体介质或千磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料,或在工具或工件上沿一定方向施加超声频振动进行加工,或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工具有很强的工艺优势,切削力小、切削热低、工件表面质量高、 精度高、切屑易处理、刀具耐用高、加工稳定、生产率高,能很好地解决难加工材料、非金属材料、表面质量要求高的零件加工问题,作为新兴的特种加工技术受到了国内外专家和学者的广泛关注,是机械加工行业的一个重要发展方向之 一。

超声加工一词最早出现在文献上大约在 1940年。早在1927 年,美国物理学家伍德(R. W. Wood)和卢米斯(A. L. Loomis)最早做了超声加工试验,利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔,但当时并未应用在工业上。直到在文献上第一次出现超声加工。工艺技术描述以后,超声加工才吸引了大家的注感,并且逐渐融入 到其他工业领城。 1957年,美国的A.S科恩制造成第一台实用的超声加工机,并引起广泛关注,为超声加工技术的发展奠定了基础。



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