طراحی و تحلیل عددی هورن اولتراسونیک به منظور کاربرد در فرآیند ماشین کاری فراصوتی

امواج اولتراسونیک، امواج صوتی با بسامد بالاتر از حد بالای شنوایی انسان میباشند. از جمله کاربردهای انرژی اولتراسونیک در صنایع میتوان به جوشکاری مواد غیر همجنس، عملیات ماشینکاری، کمک به عملیات شکلدهی، تنش زدایی، پلیسه زدایی، عملیات شستشو، کمک به فرآیندهای نوین تولید، آزمونهای غیرمخرب، صنعت پزشکی و کاربردهای فراوان دیگر اشاره کرد. برای تولید و انتقال ارتعاشات اولتراسونیک نیاز به اجزای سیستم اولتراسونیک شامل مولد، ترانسدیوسر و هورن (متمرکزکننده) میباشد. بخش مهمی از یک سیستم اولتراسونیک را هورن تشکیل میدهد که مهمترین وظیفه ی آن، انتقال ارتعاشات اولتراسونیک و تقویت دامنه ارتعاشات اولتراسونیک میباشد. فرکانس عملیاتی در فرآیند ماشینکاری، در محدوده 18 الی 20 کیلوهرتز میباشد. مطالعه رفتار ابزار در این محدوده فرکانس، یکی از مهمترین موضوعات تحقیقاتی در این فرآیند است. طول موج، دامنه ی موج و طول هورن از مهمترین پارامترهای موثر بر مکانیک فرآیند میباشد. در این مقاله، روند طراحی و بهینه سازی هندسه هورن به منظور کاربرد در فرآیند ماشین کاری اولتراسونیک ارایه شده است. در ادامه، نتایج حاصل از تحلیل مودال هورن با هندسه ترکیبی استوانهای/ نمایی/ استوانه ای از جنس فولاد زنگ نزن گرید 304 در نرم افزار المان محدود ارایه شده است. نتایج به دست آمده از تحلیل عددی نشان میدهد که در فرکانس 18/128 کیلوهرتز، هورن دارای مود طولی ارتعاش است که جهت کاربرد در فرآیند ماشین کاری اولتراسونیک، مناسب میباشد.

Keywords:

هورن , تحلیل مودال , فرکانس تشدید , ماشین کاری اولتراسونیک