Ultraschallbearbeitung: Prinzipien, Prozess und zentrale Vorteile

Ultraschallbearbeitung verändert die Fertigungsindustrien durch ihre überlegene Leistung. Der Hauptgrund für ihren Einsatz: Sie erzeugt weniger Wärme im Prozess. Alle Operationen mit Ultraschallbearbeitung sind kosteneffektiv und liefern beste Ergebnisse. Ultraschallbearbeitung ist ein abrasives Verfahren, das jedes Material in harte und spröde Form überführen kann – mittels vibrierendem Werkzeug und indirektem Durchgang abrasiver Partikel zum Werkstück. Es handelt sich um ein Verfahren mit niedriger Materialabtragsrate.

Ultraschallbearbeitung

Auch bekannt als Ultraschall-Schleifen – ein Verfahren, bei dem ein vibrierendes Werkzeug im Ultraschallfrequenzbereich schwankt, um Material vom Werkstück abzutragen. Der Prozess nutzt eine abrasive Suspension (Schlämme) zwischen Werkzeug und Werkstück. Dadurch berühren sich Werkzeug und Werkstück nie direkt. Die Prozesskräfte überschreiten selten zwei Pfund (ca. 0,9 kg).

Ultraschallmaschinen für harte Materialien

Dieses Verfahren ist die beste Wahl für harte Materialien wie: Keramik-Matrix-Verbundwerkstoffe, Rubin, Piezo-Keramiken, Glas, Keramik, Quarz, Ferrit, Diamanten, technische Keramiken, Aluminiumoxid, PKD, Saphir, CVD-Siliziumkarbid und ähnliche.

Ultraschallbearbeitungsprozess

Das Schneidwerkzeug besteht aus weicherem Material als das Werkstück – typischerweise weiche Stähle oder Nickel. Bei Vibration wird abrasive Suspension (Flüssigkeit mit abrasiven Körnern/Partikeln) zugeführt. Die Suspension wird so lange zugegeben, bis das Werkstück mit den Körnern interagiert. Durch die Flüssigkeitspartikel wird die Sprödigkeit des Werkstücks an der Oberfläche abgetragen, während sich das Werkzeug allmählich verformt.

Funktionsprinzip der Ultraschallbearbeitung

Die Bearbeitungszeit hängt ab von der Schwingungsfrequenz des Werkzeugs. Ebenso von Korngröße der Suspension, Steifigkeit und Viskosität. Übliche Schleifkörner: Borcarbid oder Siliciumcarbid – härter als andere. Die benutzte Suspension lässt sich leicht abführen, wenn die Viskosität niedrig ist.

Vor- und Nachteile der Ultraschallbearbeitung

Vor- und Nachteile kennen, um die richtige Entscheidung zu treffen:

Vorteile

• Bearbeitung aller Arten harter Materialien
• Feine, strukturierte Oberflächen
• Geringe Wärmeeinbringung
• Verschiedene Lochformen durch vibrierende Werkzeugbewegung

Nachteile

• Erfordert hohe Integrität und Fachkenntnis
• Keine zertifizierte Röntgenaufzeichnung (Radiografie)
• Unnötig große Korngrößen verursachen Defekte
• Zusätzliche Nacharbeit möglich durch Spurious Signs und Missverständnisse des Prozesses

Ultraschallmaschinen sind die Zukunft der Bearbeitung, weltweit eingesetzt für harte und spröde Materialformen in industriellen Anwendungen. Viele Operationen lassen sich mit der Ultraschallmaschine durchführen, was Industrielle vielfältig nutzt. Die fortschrittliche Technologie schafft Lösungen, die Marktchancen eröffnen und Dinge vereinfachen.