Mecanizado ultrasónico:principio, funcionamiento, equipos, aplicación, ventajas y desventajas

Hoy aprenderemos sobre el mecanizado ultrasónico, el principio, el funcionamiento, los equipos, la aplicación, las ventajas y desventajas con su diagrama. El mecanizado ultrasónico es un proceso de mecanizado no tradicional que se utiliza para mecanizar materiales frágiles y duros. Este proceso de mecanizado surge en 1950 para el acabado de superficies EDM. Ahora, este proceso se usa en muchas industrias para eliminar metal debido a su menor costo, la ausencia de generación de calor y el mecanizado efectivo.

Mecanizado ultrasónico:

Principio:

Funciona según el mismo principio de la soldadura ultrasónica. Este mecanizado utiliza ondas ultrasónicas para producir una fuerza de alta frecuencia de baja amplitud, que actúa como fuerza impulsora del abrasivo. La máquina ultrasónica genera una onda vibratoria de alta frecuencia de una frecuencia de aproximadamente 20000 a 30000 Hz y una amplitud de aproximadamente 25-50 micras. Esta transferencia de vibraciones de alta frecuencia a las partículas abrasivas contiene la suspensión abrasiva. Esto lleva a la indentación de partículas abrasivas a la pieza de trabajo quebradiza y elimina el metal de la superficie de contacto.

Equipos:

Fuente de energía:

Como sabemos, este proceso de mecanizado requiere ondas ultrasónicas de alta frecuencia. Por lo tanto, se requiere una fuente de alimentación de alto voltaje y alta frecuencia para este proceso. Esta unidad convierte voltaje eléctrico de baja frecuencia (60 Hz) en voltaje eléctrico de alta frecuencia (20k Hz).

Transductor magnetoestrictivo:

Como sabemos, el transductor es un dispositivo que convierte la vibración eléctrica simple en mecánica. En el mecanizado ultrasónico, se utiliza un transductor de tipo magnetoestrictivo para generar vibraciones mecánicas. Este transductor está hecho de níquel o aleación de níquel.

Amplificador:

La vibración mecánica generada por el transductor pasa a través de un amplificador que la amplifica y la alimenta a la bocina.

Herramienta:

La herramienta utilizada en el mecanizado ultrasónico debe ser tal que la indentación por partículas abrasivas no provoque una fractura frágil de la misma. Por lo tanto, la herramienta está fabricada con materiales duros, fuertes y dúctiles como acero, acero inoxidable, etc.

Portaherramientas o bocina:

Como su nombre lo indica, esta unidad conecta la herramienta al transductor. Transfiere la vibración amplificada del refuerzo a la herramienta. Debe tener un alto límite de resistencia.

Lechada abrasiva:

Una suspensión acuosa de partículas abrasivas que se utiliza como suspensión abrasiva en el mecanizado ultrasónico. El carburo de silicio, el óxido de aluminio y el carburo de boro se utilizan como partículas abrasivas en esta suspensión. En USM también se utiliza un mecanismo de entrega y retorno de lodos.

Proceso de trabajo:

Ahora conocemos la parte básica y la idea del mecanizado ultrasónico. En este mecanizado, el material se elimina mediante la indentación de partículas abrasivas en la pieza de trabajo. Funciona de la siguiente manera.

Diagrama de la máquina ultrasónica

• Primero, la corriente eléctrica de baja frecuencia pasa a través del suministro eléctrico. Esta corriente de baja frecuencia se convierte en corriente de alta frecuencia a través de algunos equipos eléctricos.
• Esta corriente de alta frecuencia pasa a través del transductor. El transductor convierte este solo eléctrico de alta frecuencia en vibración mecánica de alta frecuencia.
• Esta vibración mecánica pasa a través del refuerzo. El amplificador amplifica esta vibración de alta frecuencia y la envía a la bocina.
• La bocina, también conocida como portaherramientas, transfiere esta vibración amplificada a la herramienta, lo que la hace vibrar a una frecuencia ultrasónica.
• A medida que la herramienta vibra, hace que las partículas abrasivas vibren a esta alta frecuencia. Esta partícula abrasiva golpea la pieza de trabajo y elimina el metal de ella.

Este es todo el proceso de trabajo del mecanizado ultrasónico.

Aplicación:

• Este mecanizado se utiliza para mecanizar materiales duros y quebradizos como carburo, cerámica, vidrio, etc.
• Esto se utiliza en el mecanizado de troqueles y herramientas de taladro, trefiladoras, etc.
• Se utiliza en la fabricación de álabes de turbina de nitrito de silicio.
• Se utiliza para cortar diamantes en la forma deseada.
• Se utiliza el mecanizado de material duro no conductor que no puede ser mecanizado por ECM o EDM debido a la mala conductividad.

Ventajas y desventajas:

Ventajas:

• El material duro se puede mecanizar fácilmente con este método.
• No se genera calor en el trabajo, por lo que no hay problema de endurecimiento por trabajo o cambio en la estructura de la pieza de trabajo.
• Los metales no conductores o no metales, que no pueden ser mecanizados por ECM o EDM, pueden ser mecanizados por este.
• No forma virutas de tamaño significativo.

Desventajas:

• Es bastante más lento que otros procesos mecánicos.
• El desgaste de la herramienta es elevado porque las partículas abrasivas afectan tanto a la pieza de trabajo como a la herramienta.
• Solo puede mecanizar material duro. El metal dúctil no se puede mecanizar con este método.
• No se puede usar para perforar agujeros profundos.

Se trata del principio de mecanizado ultrasónico, el funcionamiento, los equipos, la aplicación, las ventajas y las desventajas. Si tiene alguna consulta sobre este artículo, pregunte comentando. Si te ha gustado este artículo, no olvides compartirlo en tus redes sociales. Suscríbete a nuestro sitio web para más artículos interesantes. Gracias por leerlo.