PROCESOS MECANICOS:MECANIZADO ULTRAZONICO

(USM):

Se trata de un proceso de eliminación mecánica de material, utilizado para erosionar material en forma de finos orificios y cavidades en piezas de trabajos duros o quebradizos.

Utiliza herramientas axialmente oscilante a frecuencias ultrasónicas (18 a 20 KHz).

El proceso de mecanizado ultrasónico (USM) es adecuado para el mecanizado de materiales frágiles tales como:

Vidrio, Cerámica y Semiconductores

Para las operaciones cada vez más complejas para proporcionar formas intrincadas y los perfiles de la pieza de trabajo.

El corte es efectuado por las partículas abrasivas que están suspendidas en la suspensión (líquido)

Mecanizado por ultrasonidos lleva a cabo la extracción de material a través de la acción de abrasión de la suspensión de grano cargado que se mantiene circular entre la herramienta y la pieza de trabajo

Pequeñas amplitudes y de alta frecuencia de las vibraciones se dan a la herramienta, típicamente en el intervalo de 20 micras de espesor en 20-40 KHz.

Las partículas abrasivas duras en la suspensión son aceleradas hacia la superficie de la pieza por la acción oscilante de la herramienta a través de impactos repetidos.

Diferentes mecanismos podrían ser atribuidos a este proceso de eliminación de material, tales como:

 1. martilleo que causa la fractura frágil del

material de trabajo.2. acción de impacto de los abrasivos.3. cavitaciones, y4. reacción química debido a la suspensión.

La forma de la pieza y la precisión dimensional es directamente dependiente de la geometría de la herramienta.

El esquema de proceso de eliminación de material por ultrasonidos.

Esquema de la máquina de ultrasonidos.

El desarrollo de mecanizado ultrasónico (USM) comenzó allá por 1927.

Esto fue descubierto accidentalmente durante la investigación de la molienda ultrasónica de polvos abrasivos

DESARROLLO HISTORIAL DE USM

En las industrias de la década de 1950 comenzó a darse cuenta de sus beneficios y la producción de máquinas ultrasónicas comenzó a partir de entonces.

Una amplia gama de materiales frágiles, incluyendo el vidrio, la cerámica y diamante se puede mecanizar con eficacia a través de este proceso.

Los granos abrasivos son impulsados por las alternancias de alta velocidad a través de la pequeña separación, entre la herramienta y la pieza de trabajo.

  Uniforme de la fuerza se utiliza para alimentar

gradualmente la herramienta.

El impacto de abrasivos es la fuente de energía que es la fuente principal de energía que es responsable principalmente en la eliminación de material

Aunque el proceso de USM se usa comercialmente desde hace muchas décadas los detalles exactos de mecanismo que conducen a la eliminación de materiales finos sin embargo, ha de entenderse bien.

Los principales mecanismos REPONSABLE para la eliminación de material en USM son los siguientes.

1. Abrasión mecánica: 2. Impacto:3. Erosión:4. química:

MECANISMO DE ELIMINACIÓN DE MATERIAL.

Materiales blandos como el plomo y plástico no son adecuados para el mecanizado por el proceso de USM, ya que tienden a absorber las partículas de abrasivo en lugar de a chip bajo su impacto.

El proceso USM consume mayor potencia y tiene tasas de remoción de material más bajos en comparación con los procesos de fabricación tradicionales.

En este proceso, la energía eléctrica de alta frecuencia se convierte en vibraciones mecánicas a través de un transductor.

DESVENTAJAS / LIMITACIONES DE USM

Las vibraciones de alta frecuencia son transmitidas a las partículas abrasivas en la suspensión a través de un dispositivo de enfocar la energía o la bocina / conjunto de herramienta.

  Los agujeros producidos en USM tienen una tendencia a

romperse a cabo en la parte inferior debido a la carga estática y amplitudes altas.

  Mientras que la producción de agujeros más profundos a

través del método USM, hay circulación suspensión ineficaz conduce a la presencia de un menor número de granos de activos bajo la cara de la herramienta.

  Debido a esto, las superficies inferiores de agujeros ciegos

tienden a ser ligeramente cóncava.

Una bomba de recirculación fuerzas abrasivas, suspendido en un medio líquido, entre la cara de la herramienta vibratoria y la pieza de trabajo.

La herramienta, en forma de la cavidad a ser producido, oscila con una amplitud de aproximadamente 0,013 a 0,062 mm en 19 a 40 años KHz (ciclos por segundo).

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO:

El equipo ultrasónico básico consta de los siguientes elementos.

1. un generador de oscilaciones de alta frecuencia (generador de ultrasonidos).

2. una cabeza acústica consiste transductor y el tronco (pierna).

3. herramienta y los elementos de suspensión abrasiva.

 Mecanizado por ultrasonidos:

La cabeza acústico:

Este es el "corazón" de todo el equipo y se compone de dos partes,

1. el transductor, que convierte la salida de frecuencia del generador de Altura en vibraciones lineales y

2. el tronco, que amplifica mecánicamente las vibraciones lineales.

Ultrasonidos:  Las vibraciones ultrasónicas se producen por un

transductor que está impulsado por el generador de señales que consigue alimentado aún más por un amplificador.

el transductor USM funciona en los siguientes principios:

 1. efecto piezo-eléctrico.2. efecto magneto-estrictive,3. efecto electro-restrictivo.

El tronco:

Es un eslabón crítico en el sistema de mecanizado por ultrasonidos.

Se le conoce por varios nombres, tales como mango, cuerno, concentrador y el amplificador.

El tronco amplifica y se centra vibraciones del transductor a la intensidad requerida suficiente necesario para la conducción de la herramienta.

 

La herramienta.  - La herramienta está diseñada para

proporcionar la máxima amplitud de la vibración en el extremo libre.

  - La selección del material de la herramienta es

muy importante ya que la punta de la herramienta se somete a vibraciones y no debe fallar debido al desgaste.

 

Propiedades de los materiales y la geometría de herramienta :

La forma de la herramienta (sólida o hueca), propiedades mecánicas de los materiales utilizados en la fabricación de herramientas son algunos de los otros parámetros que pueden afectar el rendimiento del proceso USM significativamente.

 Los componentes básicos de la acción de corte se

cree que son:  El martilleo directa del abrasivo en el trabajo por la

herramienta (factor importante).  El impacto de los abrasivos en el trabajo,  Cavitaciones indujeron la erosión, y.  La erosión química causada por suspensión.