Ултразвукови металорежещи машини

Рязането на метал е трудоемък и потенциално опасен процес – не само за оператора, но и за самия материал и режещия инструмент. Поради високата твърдост на повечето метали те се поддават трудно на обработка: често се разкъсват или образуват неравности и задирки, което прави крайният резултат неособено прецизен. Именно тук на помощ идват ултразвуковите вибрации – те усъвършенстват режещия инструмент, осигурявайки по-гладко рязане и по-дълъг експлоатационен живот на острието.

Въртящи се метални триони

Традиционно повечето метали се режат с въртящо се острие, монтирано на тежка маса. Този тип трион е стандартен при обработката на тънки метали, използвани за облицовки, корпуси и други строителни приложения. Основният проблем е, че материалът на острието е сходен с този, който се реже, поради което то бързо се износва или поврежда. Прилагането на ултразвукови вибрации удължава живота на острието, тъй като вибрациите намаляват триенето и износването. Все пак трябва да се има предвид, че металът реагира на ултразвука по-слабо от други материали.

Триони с абразивни дискове

Някои металорежещи инструменти, като например ъглошлайфа, използват диск с минерална основа, който смила или прорязва метала. Такива дискове са подходящи за малки, некомерсиални проекти, докато по-големите се използват в промишлеността за бърза обработка на метал. Недостатъкът на този метод е, че дисковете са по-меки от метала и често изискват подмяна. С ултразвукови вибрации абразивните триони губят значително по-малко частици, което им позволява да служат по-дълго и да режат по-равномерно, без да се повреждат.

Диамантени дискове

Диамантът е едно от най-твърдите вещества на планетата, което го прави изключително подходящ като режещ материал. Неговата якост и издръжливост са достатъчни, за да устоят дори на най-твърдите стомани. Диамантът обаче се разпада до графит при около 400 градуса по Фаренхайт (приблизително 200°C), когато влиза в контакт с определени метали като титан, никел и кобалт. Това означава, че дори стандартен диамантен диск може да претърпи сериозно износване при рязане на стомана. Чрез ултразвукова вибрация върхът на диамантения инструмент се превръща в много по-ефективно и дълготрайно режещо средство. Ултразвуковите диамантени върхове са способни да обработват полирана и микрозакалена стомана, като същевременно запазват приемлива продължителност на живота на инструмента.

Как работи технологията

Ултразвуковата вибрация може да предизвика процес, известен като кавитация. В течна среда той се проявява чрез отделянето на газови мехурчета от веществото. Кавитацията настъпва, когато ултразвуковата вибрация понижи точката на кипене на материала и съответно неговата температура. При диамантен режещ инструмент кавитацията осигурява интензивно охлаждане на върха по време на рязане, като по този начин предотвратява графитизацията. Резултатът е по-чисто рязане, минимално износване и значително по-дълга експлоатация на скъпоструващите режещи глави.