חיתוך אולטרסאונד של חומרים

העיקרון של חיתוך קולי שונה לחלוטין מטכנולוגיות חיתוך חומרים מסורתיות. במקרה הראשון אנו משתמשים אנרגיה קוליתמה שלא מצריך חידוד קצוות החיתוך של הכלי והפעלת כוחות גדולים.

בניגוד לחיתוך מכני, לחיתוך קולי אין שבבים, אין רעש, אין קצוות שרופים כמו לייזר או טיפול חום אחר, אין אדים או גזים. בהשוואה לחיתוך סילון מים, אין חדירת לחות לחומר. מבחינת חיתוך בעלויות, חיתוך קולי הוא חלופה לחיתוך לייזר ומים.

קצה החיתוך רוטט באולטרסאונד, מה שגורם לחיכוך קטן מאוד וחומר החיתוך אינו נדבק, מה שחשוב במיוחד לחומרים צמיגיים ואלסטיים, מזון קפוא, גומי וחומרים אחרים שלא ניתן לחתוך בלחץ.

גלי אולטרסאונד אינם יכולים להישמע על ידי בני אדם. סכין החיתוך האולטראסונית רוטטת עם משרעת של 10 - 70 מיקרומטר בכיוון האורך. הרטט הוא מיקרוסקופי, כך שלא ניתן לראותו. התנועה חוזרת על עצמה 20,000 - 40,000 פעמים בשנייה (תדר 20 - 40 קילו-הרץ).

למכשירי אולטרסאונד בתדירות נמוכה יותר יש משקל רב יותר והספק רב יותר. ניתן להשיג אמפליטודות גבוהות יותר גם בתדרים נמוכים יותר. מכונות בתדר של 20 קילו-הרץ מתאימות יותר לחיתוך חומרים עבים וחזקים.

החיסרון של מכשירים כאלה הוא שהתדר האולטראסוני קרוב לטווח הנשמע, וייתכן שיהיה צורך באמצעי הפחתת רעש במהלך הפעולה.

מכשירי 35 קילו-הרץ מתאימים יותר לחומרים דקים יותר כמו נייר כסף, חיקוי עור וטקסטיל, וכן לעיבוד צורות מורכבות. במקביל, המכונות שקטות בפעולה.

דוגמאות יישום לחיתוך קולי

מכשירי חיתוך קוליים מורכבים מתמר קולי, קצה רכזת, סכין וספק כוח. מתמר קולי משמש להמרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית (אולטרא-קולית).

נכון לעכשיו, נעשה שימוש כמעט אוניברסאלי בהיצרות החשמל - ההשפעה היא הפוכה פיזואלקטרי... משמעות הדבר היא שמתח חשמלי לסירוגין מופעל על המתמר על לוח קרמי או קוורץ שמייצר אולטרסאונד. הרכז האקוסטי מגדיל את משרעת הרעידות היוצאות באזור החיתוך.

החומר מרוכך ונחתך על ידי אנרגיה קולית, ולהב הסכין פשוט ממלא את התפקיד של מיקום החיתוך והפקת אנרגיה קולית. כוחות החיתוך מופחתים בכ-75% והפרודוקטיביות של תהליך החיתוך גדלה משמעותית בהשוואה לשיטות חיתוך אחרות.

ניתן להשתמש בחומרי שוחק כדי להגביר את יעילות החיתוך.

מכונות חיתוך אולטרסאונד

מהירות החיתוך תלויה בחומר המעובד והיא נקבעת בדרך כלל על ידי היחס: V = 4 * X * e, כאשר X הוא משרעת הרטט המקסימלית, m, e הוא התדר האולטראסוני, הרץ.

לפיכך, עם משרעת של 12 מיקרון ותדר של 35 קילו-הרץ, מהירות החיתוך תהיה: 4 * 0.000012 * 35000 = 1.68 מ' לשנייה.

כידוע מטכנולוגיות אחרות (למשל בחיתוך מכני), עם עלייה במהירות החיתוך יורדת לא רק כוחות החיתוך, אלא גם הבלאי של הלהב של כלי החיתוך, לכן מומלץ להבי קרביד גם עבור חיתוך קולי. העמידות של להבי מתכת קרביד יכולה להיות עד 20,000 מ' או יותר.

מכשיר חיתוך קולי כף יד

חיתוך אולטראסוני מתאים לחומרים כמו גומי, PVC, מעגלים מודפסים, סרטים, חומרים מרוכבים, פלסטיק, כל מיני סוגי נייר, בדים, שטיחים, עור, מזון (בשר קפוא, ממתקים, לחם, שוקולד וכו'), סרט דק. וחומרים מחרת דבש, לניקוי מאובנים, להסרת חלודה וצבע, לחריטה וגילוף מתכת, לסימון מתכת.

חיתוך אולטראסוני יכול להתבצע הן במצב ידני והן בעזרת התקנות אוטומטיות ורובוטים, ישנם גם דגמים לחיתוך תלת מימדי של חומרי דבורה.