超聲加工的生產(chǎn)率雖然比電火花、電解加工等低,但其加工精度和表面粗糙度都比它們好,而且能加工半導(dǎo)體、非導(dǎo)體的脆硬材料如玻璃、石英、寶石、甚至金剛石等。 即使是電火花加工后的一些淬火鋼、硬質(zhì)合金沖模、拉絲模、塑料模具,最后還常用超 聲拋磨進(jìn)行光整加工。
超聲加工在工業(yè)上的應(yīng)用
(1)超聲成型加工
超聲加工主要應(yīng)用于對(duì)脆硬材料加工圓孔、型孔、型腔、溝槽、異性貫通孔、彎曲 孔、微細(xì)孔、套料等。雖然其生產(chǎn)率不如電火花、電解及激光等加工,但加工精度及工 件表面質(zhì)量?jī)?yōu)于前者。某些模具即使采用電火花、電解及激光加工后,也需要用超聲研 磨拋光以提高工件表面質(zhì)量。
(2)超聲切割加工
超聲加工適合切割普通機(jī)床難以切割的,如半導(dǎo)體材料、金剛石等硬脆材料。與用 金剛石刀具切割相比,具有切片薄、切口窄、精度高、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。
(3)超聲復(fù)合加工
將超聲加工與其它加工工藝組合起來(lái)的加工模式,稱為超聲復(fù)合加工。超聲復(fù)合加 工,強(qiáng)化了原加工過(guò)程,使加工速度明顯提高,加工質(zhì)量也得到一定程度的改善,實(shí)現(xiàn)了低耗高效的目標(biāo) 。
(4)超聲焊接加工
超聲焊接包括超聲金屬焊接和超聲塑料焊接。
超聲金屬焊接是在外界靜壓力作用下,在兩個(gè)相互緊壓在一起的金屬表面分界面 上,引入超聲振動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間就能把它們焊接起來(lái)。其特點(diǎn)有:可進(jìn)行點(diǎn)焊、連續(xù) 焊、焊接速度快;超聲焊接焊點(diǎn)強(qiáng)度高;金屬超聲焊接不需使用焊條,焊接區(qū)不通電, 不直接對(duì)被焊金屬加熱;易于實(shí)現(xiàn)信息化和自動(dòng)化。
超聲塑料焊接是將超聲能轉(zhuǎn)化為熱能,使塑料局部熔化粘接在一起的一種焊接方法。其特點(diǎn)有:焊接時(shí)間短;無(wú)表面損壞;熔接部分以外的區(qū)域不發(fā)熱;焊接前不需任何處理,焊接后能保證密封性;省電,工作場(chǎng)所基本無(wú)異味,對(duì)環(huán)境基本無(wú)污染 。
超聲技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
(1)超聲萃取
食品加工中會(huì)遇到從固體物料中提取有用成分,如速溶茶的浸提、香料的提取等。 可以利用超聲作用,超聲波空化可以產(chǎn)生微沖流,能有效地打破邊界層,是擴(kuò)散速度增加,使萃取或浸出速度提高2-10倍。
(2)超聲干燥
超聲能夠提高干燥速率的機(jī)理初步認(rèn)為是在超聲場(chǎng)內(nèi)水分的內(nèi)部擴(kuò)散增加,超聲波 振動(dòng)對(duì)毛細(xì)管水有泵吸作用,加快水分向外遷移;可使物料產(chǎn)生自熱,降低物料中水分的粘性;超聲波可引起空化作用,促使氣泡生成,這些氣泡吸收聲能擴(kuò)大,驅(qū)使水分從毛細(xì)管排出。
(3)超聲清洗
超聲清洗的特點(diǎn)是速度快、質(zhì)量高及易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其作用機(jī)理主要是超聲空化 作用,存在于液體中的微氣泡(空化核)在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng),當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí),氣泡迅速增長(zhǎng)然后突然閉合,在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生激波,在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力, 破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。超聲清洗在農(nóng)產(chǎn)品加工中主要應(yīng)用與一些果蔬 及糧食加工中的清洗作業(yè)。
(4)超聲殺菌
目前我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品加工大都是用高溫加熱方法進(jìn)行消毒殺菌,這往往會(huì)破壞食品中某些營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味,而采用超聲殺菌可保持食品的營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味。采用超聲和臭氧聯(lián)合凈化飲用水,可提高處理效果,超聲空化能使細(xì)菌團(tuán)分裂,使臭氧氣泡保持較小的狀態(tài),從而提供較大的氧化面積,大大提高殺菌能力。