Ứng dụng kỹ thuật rung siêu âm tích hợp với dụng cụ phẫu thuật được minh họa như hình 1.6. Năng lượng điện từ máy phát sẽ được chuyển thành sóng cơ học tại thân dao nhờ các đĩa sứ piezo-electric chuyển năng lượng điện thành chuyển động cơ học dọc theo chiều dài của dao và đạt tần số trên 55.000 lần/giây. Dụng cụ mổ phẫu thuật được tích hợp rung động siêu âm, giúp cắt các mô mềm, cứng, xương, … giảm thiểu chảy máu và tổn thương đến các phần lân cận. Thời gian phẫu thuật giảm, vết
Ngồi ra, cơng nghệ siêu âm còn được ứng dụng rất hiệu quả trong việc tổng hợp các loại vật liệu mới; giảm ma sát truyền động, nâng cao khả năng điền đầy kim loại lỏng cho quá trình đúc, ....
1.6! Rung động siêu âm trợ giúp gia công
Việc khai thác rung động siêu âm trong gia công đã được biết đến cách đây hơn 50 năm và tiếp tục được nghiên cứu phát triển ứng dụng cho đến tận ngày nay với thuật ngữ "gia công siêu âm" (Ultrasonic Machining).
Gần đây, rung động siêu âm đã được khai thác để trợ giúp cho các q trình gia cơng truyền thống (tiện, phay, khoan, mài, đánh bóng...), có nguyên tắc khác với "gia cơng siêu âm" nói trên. Kỹ thuật này được biết đến với thuật ngữ “siêu âm trợ giúp gia công” hay “gia cơng có rung động siêu âm trợ giúp” (UAM-Ultrasonic As- sisted Machining). Ở đây, một rung động cưỡng bức (tần số siêu âm) có điều khiển được bổ sung thêm vào q trình gia cơng cắt gọt kim loại. Trên thực tế nhiều các nghiên cứu khoa học đã chỉ ra rằng, việc áp dụng dao động siêu âm vào q trình cắt vật liệu cho nhiều ảnh hưởng tích cực như: lực cắt giảm đến 50% [10], giảm nhiệt cắt, giảm mài mòn dao, tăng tuổi thọ dao, cải thiện chất lượng bề mặt từ 25%-40% [9]. Ngoài ra nhờ sự cải thiện về lực cắt cho phép gia cơng các các vật liệu cứng, giịn tiêu biểu như Titan. Đây có thể xem là các đặc điểm cũng như ưu điểm nổi bật của phương pháp gia công hỗ trợ siêu âm.
Hầu hết các báo cáo công bố về lĩnh vực gia cơng có trợ giúp của rung động siêu âm liên quan tới quá trình tiện siêu âm (UAT – Ultrasonic Assisted Turning), khoan siêu âm (UAD - Ultrasonic Assisted Drilling), phay siêu âm (Ultrasonic As- sisted Milling) [3]. Hình 1.7. mơ tả các ứng dụng rung động siêu âm trong các quá trình gia cơng thơng dụng.
Hình 1. 7. Một số mơ hình gia cơng có rung động siêu âm trợ giúp [3]
Kết quả nghiên cứu về rung động trợ giúp một số lĩnh vực gia cơng sẽ được phân tích tổng quan trong các phần dưới đây.
1.5.1. Khoan có rung động siêu âm trợ giúp
Siêu âm trợ giúp khoan (UAD – Ultrasonic Assisted Drilling) là một trường hợp cụ thể của rung động trợ siêu âm trợ giúp gia công. Trong gia cơng khoan có rung động siêu âm trợ giúp, một rung động siêu âm được đưa vào chuyển động tương đối giữa mũi khoan và phôi. Thông thường q trình này được thực hiện dưới sự kích thích của rung động theo phương dọc trục hoặc rung động xoắn quanh trục mũi khoan hoặc dạng kết hợp. Các phương án bổ sung rung động cho quá trình khoan được mơ tả trong các sơ đồ như trên hình 1.8.