Kako odabrati ispravan materijal za ultrazvučnu glavu alata?

Ultrazvučna glava alata djeluje kao akustični valovod ili transformator, pojačavajući i fokusirajući ultrazvučne vibracije na obrađivač. Ultrazvučna glava alata proteže se i ugovara se u duljini poput opruge tijekom plastičnog zavarivanja. Na primjer, glava alata od 20 kHz obično je rezonantna šipka dugačke valne duljine, a molekule se neprestano šire i zarađuju 20000 puta u sekundi.

Zato je važno razmotriti materijale s dobrom kombinacijom akustičnih i mehaničkih svojstava prilikom izrade glave ultrazvučnih alata. Sljedeća tri materijala koriste se za izradu glave ultrazvučnih alata zbog svoje čvrstoće umora, akustičnih svojstava i površinske tvrdoće.

 

 

Titan:

 

Titanij je preferirani materijal za proizvodnju ultrazvučnih glava alata jer ima dobru čvrstoću umora, izvrsna akustična svojstva i dobru površinsku tvrdoću, a koristi se u plastičnom zavarivanju, metalnom zavarivanju i ambalaži hrane.

Glave alata od titana mogu se prebaciti na površinu titana ili obložene materijalima kao što su tvrde legure, nikl ili teflon. Prikladno za aplikacije koje zahtijevaju visoku amplitudu i tvrđe površine.

 

Aluminij:

 

Zbog relativno niskih troškova i lakoće obrade, aluminij je često preferirani izbor za ultrazvučne rezonatore s malim stresom i minimalnim utjecajem/habanjem/erozijom.

Aluminij ima izvrsna akustička svojstva, a velike glave alata obično su izrađene od aluminija.

Zbog relativno niskih troškova, lako je dobiti širok raspon veličina sirovina, što ga čini najboljim izborom za izradu prototipnih glava alata.

Brza i jednostavna obrada, smanjenje vremena isporuke i troškova rada.

Aluminij ima lošu površinsku tvrdoću i umjerenu čvrstoću umora, što ga čini neprikladnim za dugoročne aplikacije za proizvodnju visoke habanja. Međutim, glave aluminijskog alata mogu se obložiti ili elektroplatirati mekim niklom, mekim kromom i anodizirane kako bi se ublažila ta pitanja.

 

 

Čelični proizvodi:

 

Nakon toplinske obrade, čelik ima izvrsnu otpornost na habanje zbog prisutnosti velike količine karbida u mikrostrukturi i može se nanijeti na ultrazvučne metalne zavarivačke spojeve, plastične brtve za brtvljenje i brtve umetanja.

Zbog svoje tvrdoće, čelične glave alata su krhke i obično se koriste za aplikacije niske amplitude.