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,而且能加工半導體、非導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 聲拋磨進行光整加工。
超聲加工在工業(yè)上的應用
(1)超聲成型加工
超聲加工主要應用于對脆硬材料加工圓孔、型孔、型腔、溝槽、異性貫通孔、彎曲 孔、微細孔、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)量優(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床難以切割的,如半導體材料、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)濟性好等優(yōu)點。
(3)超聲復合加工
將超聲加工與其它加工工藝組合起來的加工模式,稱為超聲復合加工。超聲復合加 工,強化了原加工過程,使加工速度明顯提高,加工質(zhì)量也得到一定程度的改善,實現(xiàn)了低耗高效的目標 。
(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,在兩個相互緊壓在一起的金屬表面分界面 上,引入超聲振動,經(jīng)過一段時間就能把它們焊接起來。其特點有:可進行點焊、連續(xù) 焊、焊接速度快;超聲焊接焊點強度高;金屬超聲焊接不需使用焊條,焊接區(qū)不通電, 不直接對被焊金屬加熱;易于實現(xiàn)信息化和自動化。
超聲塑料焊接是將超聲能轉化為熱能,使塑料局部熔化粘接在一起的一種焊接方法。其特點有:焊接時間短;無表面損壞;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,工作場所基本無異味,對環(huán)境基本無污染 。
超聲技術在食品工業(yè)中的應用
(1)超聲萃取
食品加工中會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理初步認為是在超聲場內(nèi)水分的內(nèi)部擴散增加,超聲波 振動對毛細管水有泵吸作用,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大,驅(qū)使水分從毛細管排出。
(3)超聲清洗
超聲清洗的特點是速度快、質(zhì)量高及易于實現(xiàn)自動化。其作用機理主要是超聲空化 作用,存在于液體中的微氣泡(空化核)在聲場的作用下振動,當聲壓達到一定值時,氣泡迅速增長然后突然閉合,在氣泡閉合時產(chǎn)生激波,在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓力, 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
目前我國的農(nóng)產(chǎn)品加工大都是用高溫加熱方法進行消毒殺菌,這往往會破壞食品中某些營養(yǎng)成分和風味,而采用超聲殺菌可保持食品的營養(yǎng)與風味。采用超聲和臭氧聯(lián)合凈化飲用水,可提高處理效果,超聲空化能使細菌團分裂,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。