Mecanizado por ultrasonido

MAQUINADO POR ULTRASONIDO


INTRODUCCIÓN
El maquinado por ultrasonido USM este método remueve material de la pieza dejando una forma específica en ella, esto ocurre cuando la herramienta vibra a una baja amplitud (25-100 micras) y alta frecuencia (15-30 kHz), al penetrar la pieza a altas frecuencias en un medio abrasivo bajo condiciones controladas, el impacto de las partículas desarrollauna fuerza suficientemente concentrada para realizar operaciones como corte de pequeños orificios, ranuras o patrones intrincados en materiales metálicos y no metálicos muy duros o frágiles, y limpieza general de componentes con superficies irregulares.
OBJETIVO
Conocer, comprender, las nuevas tecnologías de maquinado no tradicional y la importancia en la industria del maquinado por ultrasonido,así como sus características, aplicaciones, parámetros y distribuidores de este tipo de maquinaria.
CARACTERISTICAS
La herramienta vibra a una baja amplitud de entre 25-50 micras pero hay equipos que pueden vibrar hasta 100 micras y a una alta frecuencia de entre 15 y 30 kHz dependiendo de la aplicación pero lo más común es a 20 kHz, la velocidad de los equipos de ultrasonido puede llegar a las42,000 rpm. Por lo general los herramentales se fabrican con acero, acero inoxidable 303 y molibdeno. La forma de la herramienta es importante para optimizar la vibración y evitar que la herramienta absorba energía. En cuanto a los materiales abrasivos se usan partículas extremadamente duras como diamante, nitruro cubico de boro, carburo de boro, carburo de silicio, y oxido de aluminio. Aunque elcarburo de boro es el más usado. La potencia de estos equipos fluctúa generalmente entre 200 y 2400 watts, la potencia influye sobre el área máxima de la herramienta a utilizar y por consecuencia en la cantidad de material removido.






ESQUEMA

LAS PARTES DEL MECANIZADO POR ULTRASONIDO.
1. Generador senoidal de alta frecuencia: esta unidad convierte la baja frecuencia (60 Hz) enpotencia eléctrica de alta frecuencia (20 kHz).
2. Transductor: la señal eléctrica de alta frecuencia es transmitida por el transductor para convertirla en vibración de alta frecuencia pero baja amplitud. Es decir, el transductor convierte la energía eléctrica en vibración mecánica.
3. Portaherramienta: es la unión entre el transductor y la herramienta. El portaherramienta transmite la energía peroen algunos casos también amplifica la amplitud de la vibración. Sus materiales presentan buenas propiedades acústicas y sobretodo resistencia a la fatiga. Los materiales más comunes para su fabricación son monel, titanio y acero inoxidable.
4. Herramienta: están hechas de materiales dúctiles y los más comunes son: latón, aceros dulces e inoxidables.
PARAMETROS DEL PROCESO.
1. Amplitud devibración (25-100 micras)
2. Frecuencia de vibración (15-30 kHz)
3. Fuerza de trabajo la cual se relaciona con la geometría de la herramienta.
4. Presión de trabajo
5. Tamaño del abrasivo
6. Material del abrasivo
7. Dureza del material
8. Dureza de la herramienta
9. Área de contacto de la herramienta
10. Concentración volumétrica de abrasivo en el flujo de refrigeración

LAS OPERACIONES QUE SEPUEDEN REALIZAR MEDIANTE MAQUINADO POR ULTRASONIDO (USM).
Perforación
Escareado
Acabado de la superficie
Corte, Limpieza
Desbarbado
Grabado
Recorte
Fresado
CAPACIDADES DEL PROCESO
Puede trabajar piezas con una dureza de entre 40HRC hasta 60 HRC, entre los que se encuentran carburos, cerámicos, y vidrio de tugsteno.
Su rango de tolerancia es de entre 7 y 25 micras.
Barrenos de 76micras de diámetro y profundidades de hasta 51mm se han realizado. Se han documentado barrenos de hasta 152 mmm de diámetro para aplicaciones especiales.
La relación diámetro de herramienta vs profundidad se ha alcanzado hasta en una relación 40:1.
Tiene una velocidad lineal de material removido de 0.025 a 25 mm/min.
Se tiene un acabado superficial de 0.25-0.75 micras.
APLICACIONES
Máquina de...