초음파가공

목차

-요약

1.개요

2.초음파 가공의 원리

3.초음파 가공 설비장치

4.초음파 공정의 종류

5.초음파 공구

6.초음파 가공 가능 재료

7.초음파 가공 정밀도

8.기타 특이 사항

9.결론

10.참고문헌

본문내용

공작물의 화학적 또는 전기적 성질에 무관하게 적용이 가능하며, 비금속 재료, 텅스텐과 티타늄 카바이드와 같은 고경도 재질과 게르마늄, 실리콘, 페라이트, 유리, 석영과 특히, 세라믹과 같은 취성재료의 가공에 적합한 가공이다. 또한 국부적인 열을 가하여 재료를 녹여내는 방전가공이나 레이저 가공과는 달리 초음파 가공은 가공입자에 의한 기계적인 가공으로 재료 표면에 열 변형을 가하지 않으므로 더 좋은 가공 표면을 제공한다.
7. 초음파 가공 정밀도
초음파 가공은 기계적 가공으로 열을 가하지 않는 방식이 방전가공이나 레이저가공과는 차이점이다.
표면조도는 절삭조건, 공구 형상, 공구의 재종, 절삭 액의 유무, 피삭재의 종류에 따라 상당히 많은 차이를 나타내지만 공작기계의 강성에도 많은 영향을 받는다. 특히 초음파 가공은 공구와 가공물 사이의 가공입자가 가공물의 표면에 칩핑 현상을 일으켜서 재료를 가공하므로, 표면 조도는 가공입자의 크기에 따라 달라진다. 또한 연삭입자의 크기가 작아질수록 표면 거칠기는 좋아진다.
(a) Mesh No. 240 (b) Mesh No. 400 (c) Mesh No. 600
(mean size=58.5㎛) (mean size=35.0㎛) (mean size=25.8㎛)
Fig. 5 초음파 가공 표면 사진
Fig. 5는 연삭입자가 작아질수록 표면조도가 더 양호해지는 것을 보여주는 사진이다.
Fig. 6는 Co-Cr-Mo 합금에 대해 보통절삭과 속도비 30의 초음파타원진동절삭에 의한 경면 가공을 수행한 가공표면의 사진이다. 초음파타원진동 절삭이 일반적인 절삭보다 더 양호함을 알 수 있다.
Fig. 7은 WEDG(와이어 방전 연삭법)로 가공한 직경 300㎛의 초경공구를 회전시키면서 200㎛두께의 세라믹()판에 가공한 원형구멍의 사진이다.
8. 기타 특이사항
현재 초음파는 세라믹 분야에서 많이 이용되고 있는데 최근에는 강력 초음파를 이용하여 용액에 조사하여 생기는 공동현상을 이용한 표면의 정밀도를 높이는 기술이 개발 되었다. T.J. Mason에 의하면 이 공동현상 공동현상 : 유체 속에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물 속에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이는데, 이로 인해 물이 없는 빈공간이 생긴 것을 가리킨다.
에 의해 hot spot이 형성되어 국부적으로 고온, 고압과 함께 액상 제트류가 형성된다. 초음파에 의해 이온의 동적 활성도가 증가되어 화학반응을 촉진시키고 박막표면에 흡착된 입자를 액상 제트류로 제거하여 박막 표면의 질을 향상시킨다.
Fig 8은 일반 정현파와 초음파의 공동현상이 어떻게 나타나는지 알 수 있는 파형이다.
9. 결론
초음파 가공법은 아주 다양한 방면으로 현재 연구되고 있고 또한 개발되고 있다. 하수처리, 세라믹공정, 용접 등 다양하게 개발되어 사용되고 있다.
초음파 진동은 재료에 열을 가하지 않아 재료의 열 변형이 없는 것이 장점이지만 가공입자가 클수록 공구마모량이 증가하는 것이 문제점이다. 하지만 Co-Cr-Mo 합금가공에서 타원으로 돌면서 진동하여 공구 마모량을 줄이는 등 개발이 거듭되고 있다.
앞으로 초음파 진동 가공이 가공 깊이의 향상과 형상오차의 감소를 위해 많은 연구가 필요하다.
10. 참고 문헌
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3. 김종광, 서용위, “실험용 초음파 가공기의 제작 및 가공실험에 관한 연구”, 韓國情密工學會 2000年度 秋季學術大會論文集 pp.930~933.
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5. http://www.dync.co.kr 세라믹공정의 과정
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키워드

기계공작,   초음파 가공의 원리,   초음파 가공 설비장치