Usinagem Ultrassônica:Definição, Peças, Princípio de Funcionamento, Vantagens, Aplicação

A usinagem ultrassônica é um processo de fabricação que remove o material da superfície através de vibrações de alta frequência e baixa amplitude de uma ferramenta contra a superfície do material, presença de partículas abrasivas finas.

Neste artigo, estudaremos a Definição, Construção ou Peças, Princípios de Trabalho, Vantagens, Desvantagens e Aplicação da Usinagem Ultrassônica em detalhes.

O que é processo de usinagem ultrassônica?

A usinagem ultrassônica é um processo de usinagem não convencional no qual os abrasivos atingem a peça de trabalho para remover o material. Este método de usinagem recorre à percussão ou martelamento de abrasivos contra a peça de trabalho com a ferramenta.

Então, nós temos uma ferramenta, ela não está impactando diretamente na peça de trabalho, mas existem algumas partículas abrasivas colocadas entre a peça e a ferramenta.

Essas partículas abrasivas são duras e podem manter sua forma, o que significa que são rígidas, portanto, podem causar erosão por impacto do material da peça ao trabalhar neste modo específico de percussão.

Assim, o martelamento é feito por um corpo que é conhecido como ferramenta. O material da ferramenta foi suficientemente dúctil para que por si só não sofra fratura frágil.

Construção ou peças do processo de usinagem ultrassônica:

A Usinagem Ultrassônica consiste nas seguintes partes principais:

• Fonte de alimentação
• Transformador de velocidade
• Ferramenta
• Pasta Abrasiva
• Transdutor eletromecânico
• Pistola abrasiva
• Peça de trabalho

Fonte de alimentação:

A fonte de alimentação também é chamada de gerador de alta frequência ou oscilador eletrônico. A principal função é converter uma alimentação elétrica normal que tenha uma faixa de frequência de 50-60 HZ para uma alimentação elétrica de alta frequência até a faixa de 20-40 kHZ, mas a amplitude da vibração será pequena até uma faixa de mícrons

Transformador de velocidade:

O transformador de velocidade também é chamado de design da buzina. A função da buzina é amplificar e focar a vibração do transdutor a uma intensidade adequada para acionar a ferramenta para cumprir a operação de corte.

Eles são feitos de aço duro, não magnético e facilmente usinável, com boa resistência à fadiga, como K-Monel, bronze metálico e aço macio.

As cornetas linearmente afiladas e exponencialmente gravadas têm comprimentos iguais a metade do comprimento de onda do som no metal de que são feitas.

Ferramenta:

A martelagem é feita por um corpo que é conhecido como ferramenta e o material da ferramenta foi suficientemente dúctil para que por si só não sofra fratura frágil.

No entanto, não podemos evitar a remoção de material da ferramenta paralelamente à peça de trabalho, portanto, o desgaste da ferramenta é de grau suficiente e também deve ser resistente à fadiga, pois para aumentar a taxa de remoção de material estamos aumentando a taxa de martelamento para frequências ultrassônicas .

Então, se for assim, haverá carga dinâmica no material da ferramenta. Portanto, deve ser resistente à fadiga. E a taxa de usinagem é proporcional a este martelar

Pasta Abrasiva:

Os abrasivos precisam ser aplicados no local de usinagem e precisam ser removidos junto com o material usinado da peça e do material da ferramenta, para que sejam transportados em uma pasta de e para o local de usinagem.

A ferramenta é pressionada contra a peça de trabalho para criar uma leve pressão, baixa o suficiente para não esmagar abrasivos e alta o suficiente para garantir a fratura do local de trabalho.

Os abrasivos têm maior resistência à fratura do que a peça de trabalho. em primeiro lugar, os abrasivos devem ser fornecidos.

Assim, eles são aplicados no local de usinagem sendo transportados em um meio aquoso geralmente e é chamado de pasta.

Transdutor eletromecânico:

O transdutor converte energia elétrica em vibração mecânica. O sinal elétrico de alta frequência é transmitido ao transdutor que o converte em alta frequência e possui vibração de baixa amplitude.

Existem dois tipos de transdutor usados:

• Transdutor piezoelétrico
• Transdutor magneto-restritivo.

Transdutor piezoelétrico:

Quando este transdutor é comprimido gera uma pequena corrente elétrica. e quando uma corrente elétrica passa por ele, ele se expande. Quando a corrente é removida, o cristal atinge seu tamanho e forma originais. estes transdutores estão disponíveis até 900 Watts.

Transdutor magnetostritivo:

Quando submetidos a um campo magnético, esses tipos de transdutores também mudam de forma. Esses transdutores são feitos de níquel e liga de níquel. A eficiência é de cerca de 20-30%. Esses transdutores estão disponíveis até 2000 Watts, a mudança máxima no comprimento é de cerca de 25 mícrons.

Pistola abrasiva:

Os abrasivos são aplicados no local de usinagem por serem transportados em um meio de água geralmente e é chamado de pasta.

Vamos colocar volume/volume digamos 20 partes de abrasivos em 100 partes de água e deixá-lo ser aplicado por um bico ou por uma pistola abrasiva ou seja, por um jato no local de usinagem para que o local da máquina receba abrasivos frescos o tempo todo sob uma pressão definida e os detritos de usinagem:ou seja, remover abrasivos quebrados de material, todas essas coisas são removidas apenas por esse jato de água e abrasivos.

Peça de trabalho:

Materiais frágeis não condutores, como cerâmicas de engenharia, são usinados por processo de usinagem ultrassônica.

Não danifica termicamente a peça de trabalho e não introduz tensões residuais na peça de trabalho. Formas 3-D podem ser intrincadas a partir deste processo na peça de trabalho.

Princípio de funcionamento do processo de usinagem ultrassônica:

O funcionamento da Usinagem Ultrassônica é:há uma folga entre a ferramenta e a peça de trabalho de cerca de 0,25 mm. A ferramenta é feita de material dúctil. Entre a ferramenta e a peça de trabalho, há uma pasta de abrasivo.

O abrasivo fica embutido na ferramenta e durante a jornada descendente da ferramenta, abrasivos martelam a peça de trabalho, removendo o material.

Este material será removido da área de usinagem pelo fluxo da ferramenta de polpa que é levemente afunilada para produzir furos retos.

Ao aumentar a viscosidade do fluido transportador, a taxa de remoção do material diminui devido à dificuldade na lavagem. Ao aumentar a frequência, o MRR aumentará porque o número de impactos por unidade de tempo aumentará.

Ao aumentar a amplitude, o MRR aumentará devido ao aumento do momento dos abrasivos.

A amplitude da vibração pode variar de 5 a 75 µm e a frequência pode variar de 19 a 25 kHz.

Ao aumentar a concentração de abrasivos, o impacto estará presente em mais locais o que aumenta o MRR (Taxa de Remoção de Material).

Mas quando a concentração aumenta além de um determinado valor, devido à colisão entre os abrasivos o momento é perdido, diminuindo o MRR.

Ao aumentar o tamanho do abrasivo, um impacto aparecerá na área maior. Mas quando o tamanho aumenta além de um determinado valor, o impulso dos abrasivos diminui.

Deve-se notar que:MRR:ECM> EDM> USM

Vídeo de trabalho de usinagem ultrassônica:

Vantagens da Usinagem Ultrassônica:

As seguintes vantagens do Ultrasonic são:

• A usinagem ultrassônica pode ser usada para máquinas quebradiças, materiais não condutores, materiais duros e frágeis
• O calor não é gerado neste processo de usinagem, portanto, há pouca ou insignificante mudança física na peça de trabalho.
• Não metal que não pode ser usinado por EDM e ECM devido à baixa condutividade elétrica, mas pode muito bem ser usinado por Usinagem Ultrassônica.
• Processos com menos rebarbas e menos distorção.
• Pode ser adotado em conjunto com outras novas tecnologias, como EDM, ECG, ECM.
• A operação é silenciosa.
• Os equipamentos usados ​​aqui nesta usinagem podem ser usados ​​por operadores qualificados e não qualificados.
• Um bom acabamento superficial e alta precisão podem ser alcançados.
• Todo material pode ser usinado independentemente de sua condutividade.

Desvantagens da usinagem ultrassônica:

As seguintes desvantagens da usinagem ultrassônica são:

• A taxa de remoção de material é baixa.
• A necessidade de energia para o corte é alta.
• O material mais macio é difícil de usinar
• É difícil fazer furos profundos na Usinagem Ultrassônica, pois há restrição de movimento da pasta.
• Alta taxa de desgaste da ferramenta devido ao movimento de partículas abrasivas.

Aplicação de Usinagem Ultrassônica:

Os seguintes aplicativos de usinagem ultrassônica são:

• A usinagem ultrassônica é usada para a usinagem de cerâmicas não condutoras.
• Material com alta taxa de refugo significa que material frágil pode ser usinado por esse processo de forma muito eficaz.
• Usinagem de matrizes para operações de trefilação, puncionamento e estampagem.
• Permite que um dentista faça um furo de qualquer formato nos dentes sem dor.
• Usado para moer quartzo, vidro, cerâmica.
• Usado para lapidar diamantes industriais.
• Também usado para fazer moldes.