Mecanizado Por Ultrasonido

   

    MECANIZADO POR ULTRA SONIDO

     Definiciones 

• Es un método en el que se emplea una herramienta y abrasivos sueltos. se hace vibrar la herramienta a una frecuencia ultrasonica y esta arrastra a los abrasivos generando un rutura frágil en la superficie de la pieza. la forma y dimensiones de la pieza están en función de la pieza.

• También llamado mecanizado ultrasonico abrasivo, este método remueve material de la pieza dejando una forma especifica en ella, por medio de vibraciones ultrasonicas. se hizo por la necesidad de maquinar de forma precisa diferentes tipos de materiales.

       

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL MECANIZADO POR ULTRASONIDO 

Generador: esta unidad convierte la baja frecuencia (60 Hz) en potencia eléctrica de alta frecuencia

Transductor: la señal eléctrica de lata frecuencia es transmitida por el transductor para convertirla en vibración de alta frecuencia pero de baja amplitud. es decir el transductor convierte la energía eléctrica en vibración mecánica.

Portaherramientas: es la unión este el transductor y la herramienta.

Herramienta: están hechas de materiales dúctiles y los mas comunes son: latón , acero dulces e inoxidables.

     TIPOS DE ABRASIVOS

Algunos materiales abrasivos mas utilizados durante el proceso de mecanizado son;

                                               DIAMANTE                                                  

•    material mas duro conocido
•    Densidad: 3.5- 3,53 g/cm3
•    Indice de refracción 2,4175- 2,4178
•    Enlace covalente y conductividad térmica elevados

HIDROCARBURO DE SILICIO

• Cristal incoloro
• Densidad: 3210 Kg/ m3 - 3.21 g/cm3
• punto de fusión: 2730 grados celcius (3003k)
• Indice de refracción: 2.55 
• Resistencia casi como el diamante

NITRURO DE BORO 

• Solido blanco
• Densidad: 3.5 - 3.53 g/cm3
• Indice de refracción 2,4175- 2,4178
• Enlace covalente y conductividad térmica elevados

OPERACIONES QUE SE PUEDEN REALIZAR

• Perforación
• escareado
• acabado de superficie 
• corte, limpieza
• recorte
• desbarbado

APLICACIONES 

1. Industria óptica
2. industria automotriz
3. industria de semiconductores 
4. procesamiento de materiales para reactores nucleares
5. perforado de material compuestos para la aviación.
6. en la medicina para el desarrollo de coronas dentales en materiales cerámicos varios como zirconio y aluminia 

    PROCESO

1.  Se utiliza una solución liquida, contenida en un recipiente, que es una mezcla de agua y partículas de nitrato y carburo de boro, oxido de aluminio, carburo de silicio y diamante con una concentración en el agua, la cual varia del 20 % al 60 % .
2. circula constantemente a lo largo del proceso de mecanizado, con el propósito de desprender el material y ademas retirar la viruta y restos del material producido durante el proceso.
3. dentro de este liquido abrasivo, se sumerge la pieza metálica a trabajar y una herramienta de trabajo  que tiene la forma de la cavidad a formar en el metal, elaborada en acero inoxidable o molibdeno, que vibra y se desplaza perpendicularmente sobre la pieza de trabajo, con una distancia de 0,1 mm, entre la herramienta y la superficie metálica.
4. El movimiento de la herramienta vibratoria, hace que las partículas abrasivas choquen con la pieza metálica lo que genera el desprendimiento del metal, gracias a las altas tensiones producidas por la vibración, y las partículas contenidas en el liquido abrasivo.
5. para controlar la cantidad de material removido, se regula la potencia de la maquina, que debe oscilar entre los 200 y 2400 w .

 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS PARA CONTROLAR SU CORRECTO DESARROLLO Y FUNCIONAMIENTO

• Amplitud de vibración  (25 a 100 micras)
• Frecuencia de vibración  (15 a 30 kHz)
• Fuerza de trabajo la cual se relaciona con las dimensiones de la herramienta.
• Presión de trabajo 
• Tipo y tamaño de abrasivo 
• Herramienta (material de herramienta, forma, amplitud de vibración, frecuencia, fuerza desarrollada en la herramienta).

          APLICACIONES

1. Es utilizado en procesos de tecnología electrónica.
2. Desarrollo de lentes cóncavos, convexos y espejos de zafiro, silicio y vidrio, para la industria óptica
3. La industria electromotriz la utiliza para que se desarrollen componentes como discos de freno, en nitruro de silicio y acero templado. 
4. Procesamiento de materiales para reactores nucleares.
5. Perforado de materiales compuestos para la aviación

         VENTAJAS 

• Perforación, Escariado, Acabado de la Superficie, Corte, Limpieza, Grabado, Recorte y Fresado.
• Reducción de esfuerzos de corte evita los defectos en los bordes de los componentes durante el proceso de mecanizado.
• Es apropiado para materiales blandos y duros de todo tipo, metales, no metales, cerámicos o compuestos.
• No se producen alteraciones químicas 

          DESVENTAJAS 

• cuando la profundidad de corte axial es muy baja, la rugosidad, no es significativa.
• este proceso es mas costoso que los procesos de mecanizados convencionales.

En los siguiente video observaremos mejor el funcionamiento de mecanizado por ultrasonido

     

Esperamos que después de entendido el tema desarrollemos el siguiente formulario de preguntas.