Lavorazione ad ultrasuoni e lavorazione ad ultrasuoni rotativa e rettifica ad ultrasuoni

Another popular NON-CONVENTIONAL MACHINING technique we frequently use is ULTRASONIC MACHINING (UM), also widely known as ULTRASONIC IMPACT GRINDING, in cui il materiale viene rimosso dalla superficie del pezzo mediante microscheggiatura ed erosione con particelle abrasive utilizzando un utensile vibrante che oscilla a frequenze ultrasoniche, aiutato da una sospensione abrasiva che scorre liberamente tra il pezzo e l'utensile. Si differenzia dalla maggior parte delle altre operazioni di lavorazione convenzionali perché viene prodotto pochissimo calore. La punta dell'utensile di lavorazione ad ultrasuoni è chiamata "sonotrodo" che vibra ad ampiezze comprese tra 0,05 e 0,125 mm e frequenze intorno a 20 kHz. Le vibrazioni della punta trasmettono velocità elevate a grani abrasivi fini tra l'utensile e la superficie del pezzo. L'utensile non viene mai a contatto con il pezzo e quindi la pressione di rettifica è raramente superiore a 2 libbre. Questo principio di funzionamento rende questa operazione perfetta per la lavorazione di materiali estremamente duri e fragili, come vetro, zaffiro, rubino, diamante e ceramica. I grani abrasivi si trovano all'interno di una sospensione d'acqua con una concentrazione compresa tra il 20 e il 60% in volume. L'impasto liquido funge anche da vettore dei detriti lontano dalla regione di taglio/lavorazione. Utilizziamo come grani abrasivi principalmente carburo di boro, ossido di alluminio e carburo di silicio con granulometrie che vanno da 100 per i processi di sgrossatura a 1000 per i nostri processi di finitura. La tecnica della lavorazione ad ultrasuoni (UM) è più adatta per materiali duri e fragili come ceramica e vetro, carburi, pietre preziose, acciai temprati. La finitura superficiale della lavorazione ad ultrasuoni dipende dalla durezza del pezzo/utensile e dal diametro medio dei grani abrasivi utilizzati. La punta dell'utensile è generalmente un acciaio a basso tenore di carbonio, nichel e acciai morbidi fissati a un trasduttore attraverso il portautensile. Il processo di lavorazione ad ultrasuoni utilizza la deformazione plastica del metallo per l'utensile e la fragilità del pezzo. L'utensile vibra e spinge verso il basso la sospensione abrasiva contenente i grani fino a quando i grani non colpiscono il pezzo fragile. Durante questa operazione, il pezzo viene scomposto mentre l'utensile si piega leggermente. Utilizzando abrasivi fini, possiamo ottenere tolleranze dimensionali di 0,0125 mm e anche migliori con la lavorazione ad ultrasuoni (UM). Il tempo di lavorazione dipende dalla frequenza alla quale l'utensile vibra, dalla granulometria e dalla durezza e dalla viscosità del liquido di impasto liquido. Meno viscoso è il liquido di impasto liquido, più velocemente può portare via l'abrasivo usato. La granulometria deve essere uguale o maggiore della durezza del pezzo. Ad esempio, possiamo lavorare più fori allineati di 0,4 mm di diametro su una striscia di vetro larga 1,2 mm con lavorazione ad ultrasuoni.

 

 

 

Entriamo un po' nella fisica del processo di lavorazione ad ultrasuoni. Il microchipping nella lavorazione ad ultrasuoni è possibile grazie alle elevate sollecitazioni prodotte dalle particelle che colpiscono la superficie solida. I tempi di contatto tra particelle e superfici sono molto brevi e dell'ordine da 10 a 100 microsecondi. Il tempo di contatto può essere espresso come:

 

a = 5r/Co x (Co/v) exp 1/5

 

Qui r è il raggio della particella sferica, Co è la velocità dell'onda elastica nel pezzo (Co = radice quadrata E/d) e v è la velocità con cui la particella colpisce la superficie.

 

La forza che una particella esercita sulla superficie si ottiene dalla velocità di variazione della quantità di moto:

 

F = d(mv)/dt

 

Qui m è la massa del grano. La forza media delle particelle (grani) che colpiscono e rimbalzano dalla superficie è:

 

Favg = 2mv / a

 

Ecco il tempo di contatto. Quando i numeri sono inseriti in questa espressione, vediamo che anche se le parti sono molto piccole, poiché anche l'area di contatto è molto piccola, le forze e quindi le sollecitazioni esercitate sono significativamente elevate per causare microchipping ed erosione.

 

 

 

LAVORAZIONE ROTANTE A ULTRASUONI (RUM): questo metodo è una variante della lavorazione a ultrasuoni, in cui sostituiamo la sospensione abrasiva con uno strumento che ha abrasivi diamantati legati con metallo che sono stati impregnati o galvanizzati sulla superficie dell'utensile. L'utensile viene ruotato e vibrato ad ultrasuoni. Premiamo il pezzo a pressione costante contro l'utensile rotante e vibrante. Il processo di lavorazione rotativa ad ultrasuoni ci offre capacità come la produzione di fori profondi in materiali duri con elevate velocità di rimozione del materiale.

 

 

 

Poiché utilizziamo una serie di tecniche di produzione convenzionali e non convenzionali, possiamo esserti d'aiuto ogni volta che hai domande su un particolare prodotto e sul modo più veloce ed economico di produrlo e fabbricarlo.