6.1 Методика ультразвукового сверления, используемое оборудование и материалы
В состав экспериментальной установки для исследований процессов ультразвуковой обработки хрупких твердых материалов входят:- Малогабаритная ультразвуковая колебательная система и узел вращения ультразвуковой колебательной системы с токосъемником для передачи электрических колебаний на электроды вращающегося пьезоэлектрического преобразователя;
- Ручная электрическая дрель модели BUR 102E фирмы Sparky, имеющая плавную регулировку скорости вращения от 0 до 3000 оборотов в минуту, для обеспечения вращения УЗ колебательной системы;
- Перестраиваемый генератор электрических колебаний ультразвуковой частоты;
- Различные рабочие инструменты, входящие в комплект экспериментальной установки:
- рабочий инструмент в виде полой металлической трубки, имеющей внешний диаметр 9 мм, а внутренний диаметр - 8 мм;
- рабочий инструмент в виде полой металлической трубки, имеющий внешний и внутренние диаметры 9 и 8 мм, соответственно, и паз вдоль цилиндрической поверхности глубиной 15 мм. Ширина паза 1 мм;
- рабочий инструмент в виде полой трубки с указанными выше параметрами и спиральной канавкой, выполненной на внешней поверхности металлической трубки;
- рабочий инструмент в виде полой металлической трубки, внешняя поверхность которой имеет форму обратного конуса, расширяющегося к торцевой рабочей поверхности с диаметра 7 мм до диаметра, равного 9 мм;
- рабочий инструмент в виде цилиндра диаметром 4 мм, длиной 6,2 мм, выполненный из алмазных зерен, связанных металлическим сплавом. Средний размер алмазных зерен составляет 70...100мкм. Процентное содержание алмаза (по объему) в материале инструмента не превышает 30%. Рабочий инструмент соединяется с ультразвуковой колебательной системой посредством металлического стержня диаметром 3 мм, длиной до 15 мм, припаиваемого к торцевой поверхности концентратора;
- Абразивная суспензия, состоящая из 30% абразивного порошка (по объему) карбида кремния и 70 % воды. Средний размер зерен абразива равен 70 мкм;
- Листы натриевого стекла стандартной различной толщины (3,4,5 мм) и многослойные композиции, состоящие из двух и трех слоев стекла толщиной 6 мм, соединенных полимерной эластичной связкой, толщиной 1 мм.
Проведение экспериментов на стекле обусловлено доступностью материала и тем, что параметры обработки всех других материалов нормируются относительно стекла (т.е., зная параметры обработки стекла по существующим тарировочным графикам легко определяются параметры обработки любых материалов) [34].
Для получения сравнительных характеристик эффективности различных вариантов ультразвукового сверления (не вращающимися и вращающимися алмазосодержащими и трубчатыми металлическими инструментами) использовались специально подобранные рабочие инструменты, позволяющие обеспечить одинаковое ультразвуковое воздействие на обрабатываемый материал.
Сравнение рассматриваемых вариантов ультразвукового сверления является достаточно корректным, т.к. использовавшиеся в экспериментах рабочие инструменты имели одинаковую площадь обработки стекла и совершали ультразвуковые колебания на одной частоте с одинаковой амплитудой.
