Mecanizado Por Ultrasonido

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO Tema: Mecanizado por Ultrasonido Curso: Quinto Industrial “A” INTEGRANTES: ALMEIDA KEVIN ESCOBAR SANTIAGO PAREDES JOSÉ TOAPANTA DANNY MULLO ALEJANDRO

Docente: Ing. Cristian Mariño

MECANIZADO POR ULTRASONIDO (USM)

• Es un método en el que se emplea una herramienta y abrasivos sueltos. Se hace vibrar la herramienta a una frecuencia ultrasónica y ésta arrastra a los abrasivos generando una rotura frágil en la superficie de la pieza. La forma y dimensiones de la pieza están en función de la herramienta. • Sirve para mecanizar materiales tan frágiles como el vidrio, los materiales cerámicos, el silicio ó el grafito, y prácticamente cualquier material duro.

PARTES USM

ABRASIVOS EMPLEADOS • Partículas microscópicas de diamante, nitruro de boro, carburo de boro. • Tamaño y forma homogéneos, no superiores a la amplitud de vibración.

Interacción entre una herramienta (sonotrodo) que vibra a frecuencias muy elevadas (en el rango de ultrasonidos, 20KHz) es decir una vibración de 20.000 veces por segundo, y una pasta de agua y abrasivo.

APLICACIONES Medicina

Articulaciones, coronas dentales en materiales cerámicos varios como Zirconio, Alúmina.

Semiconductores

Plaquitas (Wafer), elementos de refrigeración en materiales como Silicio, Cuarzo, Hialino.

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 además 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

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.

Para controlar la cantidad de material removido, se regula la potencia de la maquina, que debe oscilar entre los 200 y 2400 w .

•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

• 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.

• Perforación

• escareado • acabado de superficie

• corte, limpieza • recorte • desbarbado

+USM

RUM(ROTATO RY)

TIPOS DE MECANIZADO POR ULTRASONIDO

USM (ULTRA SONIC MACHINING) •

también conocido como rectificado por impacto ultrasónico, es un método en el que s e emplea una herramienta y abrasivos sueltos. Se hace vibrar l a herramienta a una frecuencia ultrasónica y ésta arrastra a los abrasivos generando una rotura frágil en la superficie de la pieza.

ABRASIVOS EMPLEADOS

• Partículas microscópicas de diamante, nitruro de boro, carburo de boro • Tamaño y forma homogéneos, no superiores a la amplitud de vibración.

PARAMETROS Y CARACTERISTICAS PARA CONTROLAR SU CORRECTO DESARROLLO Y FUNCIONAMIENTO

MECANIZADO POR ULTRASONIDOS RORATORIO (RUM) •

El proceso del mecanizado por ultrasonidos rotatorio es un avance tecnológico del clásico mecanizado por ultrasonidos Se basa en la eliminación de material mediante la combinación de giro y vibración en dirección axial de una herramienta, generalmente de diamante que, a su vez, se alimenta con una corriente interna-externa de fluido de corte.

APLICACIONES DE RUM ROTATORY • El ámbito de aplicación del RUM está dirigido fundamentalmente al mecanizado de materiales duros y frágiles como las cerámicas técnicas, los vidrios, metales endurecidos, Silicio, piedras preciosas.Todo ello aplicado a:

• Industria del automóvil: discos de freno, toberas de inyección, insertos de moldes de inyección…; en materiales como Nitruro de Silicio, Alúmina, metal duro, acero templado (55HRc)... • Industria de los semiconductores: plaquitas (Wafer), elementos de refrigeración…en materiales como Silicio, Cuarzo Hialino…

• Industria óptica: lentes cóncavas y convexas, espejos…; en materiales como Zafiro, Silicio, Zerodur y vidrios varios. • Industria médica: articulaciones, coronas dentales…; en materiales cerámicos varios como Zirconia, Alúmina… • Varios: guías antidesgaste, pirometría, boquillas de soldadura, aisladores térmicos…; también en materiales cerámicos.

TIPOS DE MAQUINAS

Maquinas de poca potencia

Maquinas de alta potencia

Maquinas portatiles

MÁQUINA DE CORTE POR ULTRASONIDOS PARA INDUSTRIA ALIMENTICIA

• PARA UN CORTE SHARP Rinco Ultrasonidos Ultrasonidos Presenta su Nuevo Kit para cortar losalimentos. El nuevo generador de FPG 20, certificado TUV, ha sido especialmente diseñado parala industria de alimentos OEM.

MÁQUINA DE SOLDADURA DE PLÁSTICO POR ULTRASONIDOS

• Máquinas de soldadura por ultrasonidos y sistemas especiales de calefacción y plastificación delas piezas moldeadas a través de los efectos de las ondas ultrasónicas, que se convierten envibraciones mecánicas en el área de la articulación, y que causan calentamiento por absorción yreflexión de las vibraciones, y el contacto de fricción superficial:

ACCESORIOS Y PRERIFERICOS • Un modelo del mecanizado por chorro abrasivo, está diseñada utilizando paquetes de CAD, como AutoCAD, CATIA, etc., teniendo en cuenta los componentes disp onibles en el mercado. Se hatenido cuidado de usar menos componentes fabricados en lugar de procurar directamente, ya que,la falta de precisión en los componentes fabricados daría lugar a una disminución del rendimientode la máquina

MECANIZADO POR ULTRASONIDOS ROTATORIO • Se usa para mejorar el trabajo del taladrado, corte, fresado o roscado de materiales que son difíciles con el mecanizado tradicional. • A diferencia del mecanizado ultrasónico, en el RUM se usan herramientas de diamante que tienen contacto directo con la pieza. No requiere sistema de recirculamiento del abrasivo.

Permite mecanizar materiales que con otros sistemas son prácticamente imposibles, es un proceso no convencional. Se basa en el empleo de herramientas de diamante que eliminan el material por la combinación de un giro y de una vibración ultrasónica en dirección axial.

La separación continua entre herramienta y pieza consigue que las fuerzas de corte se reduzcan y que el calor sea menor. Lo que conlleva una protección de la herramienta y de la pieza aumentando la productividad en hasta 5 veces y con unos acabados superficiales de 0,2 µm.

APLICACIONES • Industria del automóvil: discos de freno, toberas de inyección, insertos de moldes de inyección • Industria de los semiconductores: elementos de refrigeración

• Industria óptica: lentes cóncavas y convexas, espejos • Industria médica: articulaciones, coronas dentales

LAS VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA RUM: •

Reducción de los esfuerzos de corte, de la carga térmica a la pieza y desgaste de la herramienta. • La mezcla de rotación y giro, consigue mayores tasas de arranque que en los mecanizados tradicionales. • Gran acabado superficial que depende del tamaño del gránulo de abrasivo, siendo menor cuanto más fino sea éste. Ra obtiene unos valores comprendidos habitualmente entre 0.4 y 1.6 µm. • El movimiento ultrasónico junto con el refrigerante interno y externo crea un efecto de autolimpieza en la herramienta haciendo que esta no sufra de embotamiento • Aumenta la vida a fatiga. • Se pueden tratar materiales duros y frágiles llevando a cabo pequeñas operaciones de corte, desde 0.5 mm.