Trong lĩnh vực sản xuất chính xác, một số vật liệu đặt ra những thách thức ghê gớm cho các kỹ sư. Tungsten carbide, còn được gọi là carbide xi măng, nổi bật như một trong những "quả óc chó khó bẻ" như vậy. Hợp kim này bao gồm vonfram và carbide đã trở nên không thể thiếu cho các dụng cụ cắt và các bộ phận chịu mài mòn do độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ ổn định nhiệt đặc biệt của nó. Tuy nhiên, chính những đặc tính này lại tạo ra những khó khăn đáng kể trong gia công, trong đó các phương pháp thông thường tỏ ra không đủ trong khi các kỹ thuật chuyên biệt phải vật lộn với sự kém hiệu quả và mài mòn dụng cụ nhanh chóng.
Các đặc tính đặc biệt của tungsten carbide - cứng hơn thép từ 2-3 lần với độ cứng Mohs là 8,5-9 - làm cho nó vượt trội hơn hầu hết các vật liệu kim loại. Tính ổn định hóa học của nó vẫn không bị ảnh hưởng ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao và khắc nghiệt, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các dụng cụ cắt và các bộ phận có độ mài mòn cao trong các ứng dụng gia công kim loại, khai thác mỏ, tạo hình kim loại và lưỡi cưa.
Tuy nhiên, độ cứng cực cao này tạo ra những thách thức chưa từng có trong gia công. Các phương pháp tiện, phay và khoan truyền thống tỏ ra không hiệu quả. Mặc dù có thể sử dụng các dụng cụ kim cương đa tinh thể (PCD), boron nitride lập phương (CBN) hoặc gốm, nhưng chúng bị mài mòn nhanh chóng và mất độ sắc bén nhanh chóng.
Các phương pháp gia công chính hiện nay bao gồm mài bằng bánh xe kim cương hoặc gia công phóng điện (EDM). Mặc dù có chức năng, nhưng các phương pháp này lại gặp nhiều khó khăn trong việc đạt được kết quả chất lượng.
Các trở ngại trong gia công thể hiện ở ba lĩnh vực quan trọng:
Những tiến bộ gần đây trong công nghệ gia công siêu âm mang đến những giải pháp đầy hứa hẹn cho những thách thức dai dẳng này. Kỹ thuật sáng tạo này chồng lên rung động tần số cao (hơn 20.000 vi rung động mỗi giây) lên các quy trình gia công thông thường, tạo ra các rung động dụng cụ theo chiều dọc trong quá trình quay.
Những lợi ích của cơ chế vi rung này bao gồm:
Trường hợp 1: Mài hoàn thiện như gương
Một nhà sản xuất đã đạt được chất lượng bề mặt quang học (Ra < 0,002μm) trên phôi tungsten carbide 20x20mm bằng cách sử dụng bộ giữ dụng cụ HSKE40 siêu âm với CTS, ATC và tự động hóa CNC tích hợp. Quá trình một dụng cụ đã hoàn thành mọi thứ từ gia công thô đến hoàn thiện như gương cuối cùng, chứng minh đặc biệt có giá trị đối với khuôn mẫu chính xác, đục lỗ và các bộ phận van áp suất cao.
Trường hợp 2: Gia công ren
Một hoạt động khác đã gia công ren M10x1.5P và thực hiện mài dạng H trên phôi 50x70x10mm bằng bộ giữ siêu âm HSKA63. Thời gian hoàn thành 5 giờ thể hiện mức giảm 60% so với các phương pháp EDM truyền thống, đồng thời đạt được độ hoàn thiện bề mặt vượt trội (Ra 0,8μm).
Khả năng tương thích của dụng cụ: Các hệ thống siêu âm tự động quét các dụng cụ để tìm tần số cộng hưởng (thường là 20-32kHz) và có thể thích ứng với các yêu cầu cụ thể của dụng cụ, với hầu hết các dụng cụ tiêu chuẩn đều chứng minh khả năng tương thích sau khi xác nhận rộng rãi.
Tối ưu hóa thông số: Công nghệ này bao gồm hỗ trợ toàn diện để xác định tốc độ nạp liệu và biên độ tối ưu, đảm bảo người dùng đạt được lợi ích tối đa từ hệ thống.
Đối với các nhà sản xuất đang phải đối mặt với những thách thức trong gia công tungsten carbide, công nghệ siêu âm thể hiện một bước tiến đáng kể, mang lại hiệu quả, chất lượng và tuổi thọ dụng cụ được cải thiện so với các phương pháp thông thường.
