O PROCESSO DE USINAGEM POR ULTRASSOM

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.............................................................................................................4

2O PROCESSO DE USINAGEM POR ULTRASSOM...................................................4

2.1 SONOTRODO...........................................................................................................5

2.2 VIBRAÇÕES MECÂNICAS.......................................................................................6

2.3 GERAÇÃO DO ULTRASSOM...................................................................................6

3 TIPOS DE ABRASIVOS..............................................................................................7

3.1 APLICAÇÕES...........................................................................................................8

4 CARACTERÍSTICAS DO EQUIPAMENTO.................................................................8

5 VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA USINAGEM POR ULTRASSOM.......................9

6 DESVANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA USINAGEM POR ULTRASSOM...............9

REFERÊNCIAS...............................................................................................................9

4

1 INTRODUÇÃO

O processo de usinagem por ultrassom é considerado um processo alternativo

e sofisticado. Está inserido em um contexto em que as empresas visam maior

lucratividade, por meio da redução dos custos industriais.

Com este tipo de processo de usinagem, é possível realizar penetrações de

formas variadas em materiais duros, frágeis e quebradiços. Exemplos: vidro,

cerâmica e diamantes. Eles dificilmente poderiam ser usinados pelos

processos convencionais que conhecemos.

Esta técnica foi introduzida, de início, por Wood e Loomis (1927). Segundo

Snoyes (1986), a vantagem principal desta natureza de processo de fabricação

é a preservação da integridade da superfície do material usinado.

Conforme a escala de frequências, o ultrassom é uma frequência superior

àquela que o ouvido humano é capaz de perceber. A figura 1 apresenta a

escala mencionada anteriormente.

Figura 1 – Escala de frequências

Fonte: Internet

2O PROCESSO DE USINAGEM POR ULTRASSOM

Neste tipo de processo de fabricação, uma ferramenta é posta para vibrar

sobre uma peça mergulhada em um meio líquido com pó abrasivo em

suspensão (entre a peça e a ferramenta), numa frequência que pode variar de

20 kHz a 100 kHz (acima do que o ouvido humano é capaz de escutar).

5

Utiliza-se uma ferramenta vibratória (de aço carbono ou aço inoxidável) em

baixa amplitude e alta frequência. As amplitudes são aproximadamente de

0,075 mm (0,003 pol), e as frequências são 20.000 Hz, em média. A figura 2 a

seguir exemplifica o processo:

Figura 2 – Processo de usinagem por ultrassom

Fonte: Internet

O “martelamento” produzido pelas vibrações é capaz de erodir o material,

formando uma cavidade com a forma negativa da ferramenta. Não há contato

entre a ferramenta e a peça. A usinagem é feita pelos grãos finos e duros do

material abrasivo, que atacam a superfície da peça. O ferramental não precisa

ser muito duro, podendo ser elaborado de material fácil de usinar, uma vez que

não entra em contato com a peça que se deseja usinar.

O processo de usinagem por ultrassom aproveita a energia de vibração

mecânica, comunicada aos grãos de abrasivo, que vibram na mesma direção

do sonotrodo.

2.1 SONOTRODO

O sonotrodo é constituído por uma barra metálica, na qual se ativam as

vibrações ultrassonoras, no sentido do seu eixo. Em sua ponta, é fixada a

ferramenta, com a forma inversa da que se deseja dar à peça a ser usinada.

Isso deve ser levado em consideração.

As vibrações mecânicas só se propagam através de um meio material, nunca

no vazio. Elas sepropagam por excitação molecular, que oscilam ao redor de

sua posição de repouso.

6

2.2 VIBRAÇÕES MECÂNICAS

Um ponto em oscilação, partindo de uma posição extrema e voltando a ela,

completa um ciclo e ciclo tem uma amplitude (A) determinada. O número de

ciclos efetuados por unidade de tempo, ou frequência das oscilações, é uma

característica essencial das vibrações. A amplitude é dada pelo máximo

afastamento do ponto em relação a sua posição de equilíbrio.

O conjunto de vibrações locais e sua propagação formam uma onda de

vibrações. As ondas se propagam através dos materiais a uma velocidade

constante. Esta velocidade depende da natureza do material e do tipo de onda

considerado. A figura 3 exemplifica o texto:

2.3 GERAÇÃO DO ULTRASSOM

A maior parte dos corpos materiais possui certas propriedades elásticas. Isto

quer dizer que, se uma parte do corpo é forçada além de sua posição natural, a

reação do corpo tende a trazer esta parte de volta para o seu lugar. Em estudo

de resistência de materiais, isso se chama deformação do material. Produz-se,

assim, um movimento de oscilação comparável ao de um pêndulo de mola.

Cada corpo tem uma frequência própria de vibração. A produção dos

ultrassons utiliza essa capacidade de vibração que os corpos apresentam.

Na máquina de ultrassom para usinagem, a parte mais importante da cabeça

ultrassonora, que funciona segundo o princípio da magnetostrição, é

constituída por uma haste em liga de níquel, que é envolvida por uma bobina,

7

percorrida por uma corrente de alta frequência. O campo magnético gerado

pela passagem da corrente através da bobina provoca a vibração da haste

metálica, no sentido do eixo. Esta haste se encontra em um banho de óleo, que

é resfriado por uma serpentina em cobre, na qual circula água.

Figura 4 – Exemplificação da geração de Ultrassom