报告要求及范围

3.能量传递特性 超声波之所以在各个工业部门应用广泛， 主要在于具有强大的功率。在超声作用下物质中的分子产生 振动，振动频率与超声一样，分子振动频率决定了分子振动 速度，频率越高速度越大，物质分子获得的能量越大，因此 超声可以供给物质足够大的功率。 各种超声波应用中，都离不开这个特性。 4.声压特性 当声波通入某物体时，将使物质所受压力产生 变化。由声波振动引起的附加压力现象叫声压作用。液体中 的空化现象。 另外，超声波用起来很安静，人耳听不到它。
(2)切削温度大幅度降低 超声车削时，切屑的平均温度仅有 40º C（不烫手，无氧化变色），这是普通切削不可想象的。 这种变化在实际应用中有很大的价值，它改善了切削条件， 提高了加工质量和刀具耐用度，消除了由于切削温度高引起 的一系列问题，如热致损伤，由于切削热引起的工件表面残 余应力和工件的热变形等。尤其对需要热处理的零件，为减 少热处理的变形与裂纹创造了十分有利的条件。
六.检测超声的Leabharlann 用1.检测原理 根据检测原理不同分为两大类：超声传播检测法、超声振动 检测法。 超声传播检测法：利用超声波在介质中的传播特性。 超声振动检测法：利用超声波作用被检测物体的振动特性。 超声检测中的超声波属于小功率超声波，也称为低强度超声。 低强度超声波通过物质时不会引起物质特性发生永久性变化， 这也是无损检测的一个基本要求。 检测中所用的超声波频率都很高，典型的工作频率在兆赫兹 范围内，声功率一般在几十毫瓦以下。
超声波技术及其应用简介
一.产生超声波的条件：振动源和弹性介质
二.超声波特性
1.束射特性 由于超声波波长短，超声波射线可以和光线 一样，能够反射、折射、散射，也能聚焦，而且遵守几何 光学上的定律（折射律、反射律） 指向性，频率越高，指向性越强。这在诸如探伤和水下声 通讯等应用场合是主要的考虑因素。 反射、折射在检测中应用，探伤、测厚度、奶品质 聚焦：热医疗仪 超声波波长可以非常小（频率高达1×1012Hz），在尺寸很 小的测量应用中以及高分辨率的探伤应用中是非常重要的。
(5)切屑处理容易 随着切削加工技术不断向高效率、高精度、 自动化等方面发展，使原来不被重视的切屑处理问题逐步 转变为生产中必须解决的问题之一。 在超声加工中：切屑不缠绕工件，不会损伤已加工表面； 切削温度接近于室温，不会形成热源，使机床导轨产生热 变形；清除切屑容易，不会因为排屑不畅导致机床停车； 切屑不会到处飞散，影响操作者的安全 (6)提高了切屑液的使用效果 普通切削中，切屑总是压在刀 具前刀面上，形成一个高温、高压区。冷却液无法直接到 达该部位，只能在外围间接的起冷却作用。而分离型超声 切削，切削过程断续发生，刀具会与工件分离，冷却液直 接进入切削区，进行充分冷却和润滑。另外，由于超声的 空化作用，一方面使冷却液均匀乳化，另一方面冷却液更 容易渗透到材料的裂纹内，进一步提高了冷却效果。
4.超声加工的工艺效果 超声加工具有传统的机械加工不可比拟的优异工艺效果，这些 工艺效果可归为10类。 (1)切削力大幅度降低 超声加工是一个断续加工过程，切削力以 脉冲形式出现。刃口以极高的加速度撞击工件，又在极短的时 间内离开工件，这种撞击能量在时间上和空间上的高度集中， 使材料的破坏属性发生变化，不经过塑性变形，直接微观碎裂， 因而切削条件大大改善，摩擦系数大大降低，只有普通切削的 1/10左右，切削力下降到普通切削的1/3-1/10，对塑性较大的 材料，下降程度更大。
(7)提高了已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性 超声切削时，在 加工表面形成细小刀痕如同花格式网状花纹，数量巨大的花纹 均匀密布在零件的表面上，工作时在零件的表面形成较强的油 膜，对提高滑动面耐磨性有着重要的作用。 (8)降低了工人培训费用 超声切削不需要太多的生产经验，易 实现自动化生产，对工人技术水平要求不高。 (9)节省能源，简化机床结构 超声切削的切削力和切削温度大 幅度降低，使用小功率的电动机就足以带动工件进行回转。 (10)解决了普通加工难以解决的问题 超声加工的一个非常重 要的工艺特点，是可以胜任对于普通加工来说是复杂的、困难 的甚至是无法解决的加工难题。如在薄壁上加工孔，变截面细 长杆的精密加工，硬脆材料如陶瓷、玻璃、石英、碳纤维复合 材料等的精密加工。
2.超声波探头 即压电换能器，用于发射或者接受超声波。
由于压电材料本身较脆，同时为了避免操作者受到电击（换 能器的激励电压高达几百伏），避免换能器发生机械损伤， 压电元件往往装在一定外壳中而构成通常所谓的探头。 探头根据结构不同分为：直探头（纵波）、斜探头（横波）、 表面波探头、可变角探头（纵波、横波、兰姆波）、双探头 （一个探头发射，另一个探头接收）、聚焦探头、水浸探头 以及其他专用探头等等。 以直探头为例说明各部分的功能。
以直探头为例说明各部分的功能: （1）压电晶片 多为圆板状，其两面敷有银层，作 为导电的极板，晶片底面接地线， 上面接导线引致电路上。 （2）保护膜 为了避免晶片与工件直接接触而磨 损晶片，在晶片下粘合一层保护膜。 保护膜有软性保护膜和硬性保护膜 两种。软性的可用薄塑料膜 （0.3mm）。硬性的可用不锈钢片或 者陶瓷片。
四.超声波缺点
1.测量：吸收特性，存在衰减，传播距离短，尤其是在空气 中。倒车雷达。 2.加工中：阻抗匹配，频率跟踪。 3.马达：磨损严重。
五.功率超声的应用
1.超声加工技术是功率超声应用的一个分支。超声加工是指给 工具或者工件沿一定方向施加超声振动进行振动加工的方法。 传统加工比如切削加工，是通过主轴的带动工件（刀具）挤压 刀具（工件），从而达到切削的目的。而超声切削主要是刀具 的振动切削，主轴的旋转只提供改变加工位臵的作用，不再承 受很大的切削力。 2.超声加工系统组成：超声波发生器、换能器、变幅杆、工具、 工艺装臵等组成。 发生器的作用是将交流电源转换成电振荡信号。 换能器的作用是将电振荡信号转换成机械振动。 变幅杆的作用是将机械振动振幅放大。
（2）检测超声 利用它来采集信息，特别是材料内部的信息， 即检测超声。 包括两方面内容：超声检验和超声测量。 超声检验是利用超声进行介质内部缺陷的探测，如金属、非 金属材料内部缺陷，粘接或焊接缺陷，地层内部缺陷。 超声测量是利用介质声学特性（声速、衰减、声阻抗）与介 质特性（密度、浓度、粘度、弹性、应力等）之间的关系， 通过测定声学特性来分析介质的特性。 超声检测在医学、材料、石油化工、水文地质、矿山勘测开 采等领域应用十分广泛。
在压电晶片背后加上阻尼块就起这种作用。 阻尼块要具备两个条件：一是其声阻抗最好与压电晶片的声 阻抗接近，才能使来自压电晶片方面的声波全部透入阻尼块 中。二是阻尼块的衰减系数要大，使得进入阻尼块的声波不 再有可能回至压电片。 为此阻尼块采用适当粒度的钨粉和环氧树脂按一定比例均匀 混合而成，这种混合材料具有强烈的散射衰减。 另外，阻尼块上表面一般做成20°左右的斜面，以进一步减 小声波在阻尼块上的反射，使杂波减少。
(3)大幅度降低表面粗糙度和显著提高加工精度 超声车削破坏 了产生积屑瘤和鳞刺的条件，又由于大幅度降低切削力、切削 温度，使得工件表面粗糙度大幅度降低，加工精度大幅度提高。 超声切削不但可以达到、甚至超过各种切削加工所达到的最小 表面粗糙度值，而且可以用刀具切削达到磨削、甚至研磨所达 到的表面粗糙度。例如加工钛合金时，超声车削表面粗糙度从 普通车削的3μm降低到0.3μm以下，超声刨削可达到0.06μm。 (4)工具寿命大幅度提高 超声加工时，由于切削力小、切削温度 低、冷却充分，使工具寿命明显提高，一般可使工具寿命提高 几倍至几十倍，对难加工材料，其效果更好。刀具寿命的延长 不仅节约了刀具材料，减少了刀具刃磨和更换刀具所需的辅助 时间，降低了生产成本，而且有利于保证加工质量，提高生产 效率。
超声波技术及其应用报告要求
1.时间安排
4-9周，共7次报告。每次报告人数7人，每人不少于10分 钟。 前4次报告内容：超声波检测方面的内容 后3次报告内容：超声波加工方面的内容
超声波技术及其应用报告要求
2.报告要求
ppt：不少于10分钟 word：按照模板要求，整理打印出来。 如有雷同，没有成绩。 3次以上点名未到，没有成绩。
5.超声加工发展要求 (1)开发性能优良生产效率高的超声加工机床。 (2)研制频率稳定，阻抗易于匹配的超声波发生器。要使频率稳 定，采取石英晶体振荡器和频率自动跟踪系统。 (3)提高高效换能器的可靠性。目前应用的压电换能器能量转换 效率可达90%以上，但连续工作时间短，可靠性不高。 (4)开发新型工具及其连接技术。超声波振动系统要与工具连接， 才能实现超声加工。工具与振动系统的连接也很重要，连接不 好，会对超声振动共振频率和加工性能有很大影响。工具连接 基本要求：结构简单，连接可靠。不会松懈，不产生疲劳破坏。 易于更换。声能传递效率高，连接部位在连续工作时不发热或 发热较小。连接部位不发出噪声。
1-外壳 2-阻尼块
3-保护膜 4-压电晶片
（3）阻尼块 其作用是降低晶片的机械品质因数，吸收能量。 机械品质因数是衡量压电晶片的一个重要参数，它表示在振 动转换时材料内部能量消耗程度。机械品质因数越大，能量 损耗越小，压电晶片振动性质越好。 压电晶片的机械品质因数当然越大越好。但是在检测时，如 何没有阻尼块，电振动脉冲停止时，压电晶片因惯性作用， 仍继续振动，加长了超声波的脉冲宽度，使分辨率变差。特 别当探头即用来发射超声波又用来接收回波时，为了缩短盲 区（即接收信号淹没在发射信号之内，以致无法辨别的区 域），往往要求脉冲的持续时间越短越好，有时甚至要求能 有单个脉冲。
中国：我国超声加工的研究始于20世纪50年代末。60年代末哈 工大应用超声车削加工了一批飞机上的铝制细长轴，取得了 良好的切削效果。1976年以后，许多大学和工厂也开展超声 加工研究。1982年上海钢管厂、中国科学院声学研究所及上 海超声波仪器厂研制成功超声拉管设备。1985年机械电子工 业部第11研究所研制成功超声旋转加工机，在玻璃、陶瓷、 激光晶体等硬脆材料的钻孔、套料、端铣、内外圆磨削及螺 纹加工中取得了优异的工艺效果。1989年研制成功超声研磨 装臵，1991年研制成功变截面细长杆超声车削装臵，解决了 各种复杂形状变幅杆、等截面细长杆精密加工的重大技术难 题。