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水晶钻孔工艺的原理及影响因素

2013-06-23 20:54:57 邹艳丽

  水晶项链、手链、挂坠、耳坠等均需要钻孔成串后才能佩戴,因此水晶钻孔工艺也是水晶加工工艺的一个重要组成部分,选择何种钻孔工艺是非常重要的。由于水晶硬度大、性脆,因此超声波钻孔方法是水晶钻孔的最优方法。超声波钻孔的原理是:超声波振动借助变幅杆放大后驱动加工工具.工具与加工件问的悬浮液中磨粒,以很高的速度不断冲击工件表面使之粉碎而钻孔,同时工具端部的超声波还会使悬浮液产生“空化现象”,由于“空化现象”在工件表面形成的液体空腔(气泡),在闭合时会产生极强的脉冲液压冲击,也能使工件表面毁坏,并促使悬浮液循环,磨料得以及时更新,工具逐渐伸入到材料中,工具形状便复制到工件上,即有什么样的工具形状,就有什么样形状的小孔。

  超声波钻小孔的设备,包括四大组成部分,一部分是超声波发生器,一部分是超声波换能器,一部分是变幅杆,一部分是工具。超声波发生器将50Hz的交流电流变为超声频的电功率输出,其功率可大可小,对钻小孔的水晶饰品,其功率一般为100瓦左右即可,其频率一般为16~25KHz。超声波换能器是将超声频电磁振荡转换成机械振动的一种设备,其换能器一般有两种:一种为磁致伸缩换能器,另一种为陶瓷压电片。无论哪种换能器,都应该使其尺寸(压电片厚度或磁致伸缩棒的长度)为超声波半波长的整数倍。变幅杆的作用是将换能器上的超声波振幅(一般为0.005~0.O1mm)扩大到加工时所需振幅(0.01~0.1mm)的作用。变幅扦的形状有阶梯状、锥状、指数形状等等.其长度也应为超声波半波长的整数倍,其材料一般为45号钢或工具钢均可。工具即为打小孔的针头,其针头必须紧密联结在变幅杆上,对于打小孔的工具,一般是焊接在变幅杆的细端,其材料一般是钢管和钢丝。

  影响超声波钻小孔的因素是多方面的,分析起来大致有四:其一,工具的振幅频率:一般情况下,振幅和频率与加工速度是大致成正比关系,但是太大后又有很多问题,因此工具振幅一般控制在0.02~0.08 mm之间,频率控制在16~25KHz之间;其二,给进力:即工具与工件问的静压力,太大了不行,大小了也不行,应该是一个最佳的静压力,对于打小孔而言,一般约为4×105Pa;其三。磨料与悬浮液的性质:磨料越硬、粒度越粗,加工速度就越快,对水晶打小孔而言其磨料一般都是采用100—160目之间的碳化硅,其悬浮液的浓度越大,其加工速度越快,但如果太大了,则加工速度反而降低,一般推荐磨粒对水的重量之比为0.1—1间调制;其四,工件性质:工件脆性大则容易加工,工件韧性越大则越不易加工。

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(责任编辑:邹艳丽)

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