Mecanizado por ultrasóns e mecanizado por ultrasóns rotativos e moenda por impacto ultrasónico

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC MOIADO POR IMPACTO, onde o material é eliminado da superficie dunha peza de traballo mediante microchipping e erosión con partículas abrasivas mediante unha ferramenta vibrante que oscila a frecuencias ultrasónicas, axudada por unha suspensión abrasiva que flúe libremente entre a peza e a ferramenta. Diferénciase da maioría das outras operacións de mecanizado convencionais porque se produce moi pouca calor. A punta da ferramenta de mecanizado ultrasónico chámase "sonotrodo" que vibra a amplitudes de 0,05 a 0,125 mm e frecuencias de 20 kHz. As vibracións da punta transmiten altas velocidades a finos grans abrasivos entre a ferramenta e a superficie da peza. A ferramenta nunca entra en contacto coa peza de traballo e, polo tanto, a presión de moenda raramente supera os 2 libras. Este principio de funcionamento fai que esta operación sexa perfecta para mecanizar materiais extremadamente duros e fráxiles, como vidro, zafiro, rubí, diamante e cerámica. Os grans abrasivos sitúanse dentro dunha suspensión de auga cunha concentración entre o 20 e o 60% en volume. O purín tamén actúa como portador dos restos lonxe da rexión de corte/mecanizado. Usamos como grans abrasivos principalmente carburo de boro, óxido de aluminio e carburo de silicio con tamaños de grans que van desde 100 para procesos de desbaste ata 1000 para os nosos procesos de acabado. A técnica de mecanizado por ultrasóns (UM) é a máis adecuada para materiais duros e fráxiles como cerámica e vidro, carburos, pedras preciosas e aceiros endurecidos. O acabado superficial do mecanizado por ultrasóns depende da dureza da peza/ferramenta e do diámetro medio dos grans abrasivos utilizados. A punta da ferramenta é xeralmente un aceiro de baixo carbono, níquel e aceiros brandos unidos a un transdutor a través do portaferramentas. O proceso de mecanizado por ultrasóns utiliza a deformación plástica do metal para a ferramenta e a fraxilidade da peza. A ferramenta vibra e empurra cara abaixo a suspensión abrasiva que contén grans ata que os grans impactan na peza fráxil. Durante esta operación, a peza de traballo descompónse mentres a ferramenta se dobra lixeiramente. Usando abrasivos finos, podemos acadar tolerancias dimensionais de 0,0125 mm e aínda mellores co mecanizado por ultrasóns (UM). O tempo de mecanizado depende da frecuencia á que vibra a ferramenta, do tamaño e dureza do gran e da viscosidade do fluído. Canto menos viscoso sexa o fluído de purín, máis rápido pode levar o abrasivo usado. O tamaño do gran debe ser igual ou maior que a dureza da peza. Como exemplo podemos mecanizar múltiples buratos aliñados de 0,4 mm de diámetro nunha tira de vidro de 1,2 mm de ancho con mecanizado por ultrasóns.

 

 

 

Imos entrar un pouco na física do proceso de mecanizado por ultrasóns. O microchip no mecanizado ultrasónico é posible grazas ás altas tensións producidas polas partículas que golpean a superficie sólida. Os tempos de contacto entre partículas e superficies son moi curtos e da orde de 10 a 100 microsegundos. O tempo de contacto pódese expresar como:

 

a = 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

Aquí r é o raio da partícula esférica, Co é a velocidade da onda elástica na peza de traballo (Co = raíz cadrada E/d) e v é a velocidade coa que a partícula golpea a superficie.

 

A forza que exerce unha partícula sobre a superficie obtense da taxa de cambio de momento:

 

F = d(mv)/dt

 

Aquí m é a masa do gran. A forza media das partículas (grans) que golpean e rebotan na superficie é:

 

Favg = 2 mv/to

 

Aquí está a hora de contacto. Cando se conectan números a esta expresión, vemos que aínda que as pezas son moi pequenas, xa que a área de contacto tamén é moi pequena, as forzas e, polo tanto, as tensións exercidas son significativamente elevadas para provocar microchip e erosión.

 

 

 

MECANIZADO POR ULTRASONS ROTARY (RON): Este método é unha variación do mecanizado ultrasónico, onde substituímos a suspensión abrasiva por unha ferramenta que teña abrasivos de diamante unidos con metal que foron impregnados ou galvanizados na superficie da ferramenta. A ferramenta xira e vibra ultrasóns. Prememos a peza de traballo a presión constante contra a ferramenta xiratoria e vibratoria. O proceso de mecanizado por ultrasóns rotatorio ofrécenos capacidades como a produción de buratos profundos en materiais duros a altas taxas de eliminación de materiais.

 

 

 

Dado que implementamos unha serie de técnicas de fabricación convencionais e non convencionais, podemos axudarche sempre que teñas dúbidas sobre un produto en particular e a forma máis rápida e económica de fabricalo e fabricalo.