Was ist Ultraschallbearbeitung?
Die Ultraschallbearbeitung ist eine Schleifmethode, bei der eine abrasive Flüssigkeit anstelle eines direkten Werkzeugkontakts verwendet wird. Bei den meisten Schleifprozessen kommt ein Werkzeug zum Einsatz, das direkt mit einem Werkstück in Kontakt kommt, um Material zu entfernen. Bei der Ultraschallbearbeitung strömt eine mit abrasivem Material gefüllte Flüssigkeit über das Werkstück und das Arbeitswerkzeug vibriert gegen das abrasive Material. Die abrasiven Materialien beeinträchtigen das Werkstück und entfernen Material. Da das Werkzeug das Werkstück nicht direkt berührt, unterscheiden sich der Druck und die Werkzeugmaterialien, die bei der Ultraschallbearbeitung verwendet werden, häufig stark von denen, die bei allgemeineren Bearbeitungstechniken verwendet werden.
Der Schlüssel zu einem Ultraschallbearbeitungsprozess ist die abrasive Flüssigkeit. Dieses Material, Aufschlämmung genannt, ist eine Mischung aus einer frei fließenden Flüssigkeit und einer oder mehreren Arten von festen Schleifmitteln. Der flüssige Teil der Aufschlämmung ist im Allgemeinen Wasser. Für einige Arbeiten können stattdessen Benzol, Glycerin oder Öl verwendet werden. Eine Erhöhung der Viskosität der Flüssigkeit führt jedoch häufig zu einem langsameren Prozess.
Da das bei der Ultraschallbearbeitung verwendete Schleifmittel härter sein muss als das bearbeitete Material, ist eine breite Palette von Schleifmitteln üblich. Die Grundschleifmittel sind häufig Siliciumcarbid oder Borcarbid, hauptsächlich aufgrund ihrer Härte und geringen Kosten. Gelegentlich wird Diamantstaub verwendet, um die härtesten Materialien zu bearbeiten.
Das bei der Ultraschallbearbeitung verwendete Arbeitswerkzeug unterscheidet sich von denen, die in einem Standardprozess verwendet werden. Das Werkzeug besteht häufig aus einem weicheren Material mit einer hohen Plastizität. Auf diese Weise können die Schleifmittel auf das Werkzeug einwirken, es jedoch nicht wie das bearbeitete Material beschädigen. Diese Werkzeuge sind oft viel zu weich für Standardbearbeitungsaufgaben. Sie würden sich verformen, sobald sie das Werkstück berühren.
Der Prozess der Bearbeitung eines Teils mit Ultraschall ähnelt einem normalen Prozess, ist aber tatsächlich ganz anders. Die Gülle fließt über den Arbeitsbereich und stellt eine Verbindung zwischen Werkstück und Werkzeug her. Das Werkzeug vibriert, wodurch die Schleifmittel zwischen Werkstück und Werkzeug hin und her springen. Da sich das Werkzeug verformt, absorbiert es die Stöße der Schleifmittel, während das Werkstück kleine Risse entwickelt. Durch die Risse brechen schließlich kleine Teile ab, bis der bearbeitete Bereich des Werkstücks der Form des Werkzeugs entspricht.
Der häufigste Grund für die Ultraschallbearbeitung ist, wenn ein Werkstück sehr spröde ist. Bei einer spröden Substanz führt ein normaler maschineller Prozess dazu, dass das Material reißt und bricht. Dies führt im Allgemeinen zu einem ruinierten Endprodukt. Bei der Ultraschallbearbeitung werden Tausende winziger Stöße und sehr geringer Druck ausgeübt, um Material von einem Stoff zu entfernen. Dies führt selten zu einem Bruch, selbst bei sehr spröden Materialien.