材料の超音波切断

超音波切断の原理は、従来の材料切断技術とはまったく異なります。最初のケースで使用するのは、 超音波エネルギー工具の刃先を研いだり、大きな力を加えたりする必要はありません。

機械的な切断とは異なり、超音波切断には切りくず、騒音、レーザーやその他の熱処理のようなエッジの焼けがなく、ヒュームやガスも発生しません。ウォータージェット切断に比べ、素材への水分の浸透がありません。コスト削減の観点からは、超音波切断はレーザーや水による切断に代わるものです。

刃先が超音波で振動するため、摩擦が非常に少なく、被削材がくっつきません。これは、粘性や弾性のある材料、冷凍食品、ゴムなど、圧力がかかると切断できない材料の場合に特に重要です。

超音波は人間には聞こえません。超音波カッターナイフは長手方向に振幅10～70μmで振動します。振動は微小なものなので目には見えません。この動きは 1 秒あたり 20,000 ～ 40,000 回繰り返されます (周波数 20 ～ 40 kHz)。

周波数が低い超音波装置は重量が重くなり、出力も大きくなります。より高い振幅は、より低い周波数でも達成できます。周波数 20 kHz の機械は、厚くて強い材料の切断に適しています。

このような装置の欠点は、超音波周波数が可聴範囲に近いため、動作中に騒音低減対策が必要になる場合があることです。

35 kHz デバイスは、箔、模造皮革、繊維などの薄い素材や、複雑な形状の加工に適しています。同時に、機械は静かに動作します。

超音波切断の応用例

超音波切断装置は、超音波トランスデューサ、ハブチップ、ナイフ、電源で構成されています。超音波トランスデューサは、電気エネルギーを機械 (超音波) エネルギーに変換するために使用されます。

現在、電歪はほぼ普遍的に使用されていますが、その効果は逆です。 圧電… これは、超音波を生成するセラミックまたは石英プレート上のトランスデューサーに交流電圧が印加されることを意味します。音響コンセントレーターは、切断領域に発信される振動の振幅を増加させます。

超音波エネルギーによって材料を柔らかくして切断しますが、ナイフの刃は切断位置を決めて超音波エネルギーを出力するだけの役割を果たします。他の切削方法と比較して、切削抵抗が約 75% 低減され、切削プロセスの生産性が大幅に向上します。

研磨剤を使用すると、切断効率を高めることができます。

超音波切断機

切断速度は加工される材料に依存し、一般に次の比率によって決まります: V = 4 * X * e。ここで、X は最大振動振幅、m、e は超音波周波数 Hz です。

したがって、振幅 12 ミクロン、周波数 35 kHz の場合、切断速度は 4 * 0.000012 * 35000 = 1.68 m/s となります。

他の技術（機械切削など）からも分かるように、切削速度が上がると切削抵抗が減少するだけでなく、切削工具の刃の摩耗も減少するため、超硬刃は以下の用途にも推奨されます。超音波切断。超硬金属ブレードの耐久性は最大 20,000 m 以上です。

手持ち式超音波切断装置

超音波切断は、ゴム、PVC、プリント基板、フィルム、複合材料、プラスチック、あらゆる種類の紙、布地、カーペット、皮革、食品（冷凍肉、キャンディー、パン、チョコレートなど）、薄膜などの材料に適しています。化石の洗浄、錆や塗料の除去、金属の彫刻や彫刻、金属のマーキングなどに使用されるハニカム素材。

超音波切断は手動モードでも自動化設備やロボットの助けを借りて行うことができ、ミツバチ素材の 3D 切断用のモデルもあります。