Métodos avançados - Utra-som

Download Métodos avançados - Utra-som

Post on 29-Oct-2015

46 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>Mtodos avanadosde usinagem</p><p>Ultra-som</p></li><li><p>Mtodos tradicionais x mtodos avanadosNos processos tradicionais, o arranque de material se d por cisalhamento ou abraso. Esses mtodos apresentam limitaes para usinagem de materiais duros e de peas com formas complexas.Por outro lado, os novos processos de usinagem baseiam-se muito mais em princpios eletrofsicos do que nas propriedades mecnicas dos materiais.</p></li><li><p>Segundo esses novos mtodos, a usinabilidade dos materiais depende, predominantemente, de caractersticas como:</p><p> ponto de fuso; condutibilidade trmica; resistividade eltrica; peso atmico.</p></li><li><p>A miniaturizao de peas e componentes e a exatido requerida para atender s necessidades atuais so outros fatores que funcionam como obstculo aos mtodos convencionais de usinagem, mas no constituem problema para os mtodos avanados, que possibilitam a remoo de material molcula por molcula e at mesmo tomo a tomo.</p></li><li><p>Usinagem por ultra-somHertz (Hz): unidade de medida de freqncia. Um Hz corresponde a um ciclo por segundo. O kHz (quilohertz) um mltiplo do Hz e equivale a 1000 ciclos por segundo. As freqncias de sons audveis pelo ouvido humano esto na faixa de 20Hz a 20kHz.Os sons com freqncia abaixo de 20 Hz so chamados infra-sons sons. Os sons com freqncia acima de 20kHz so chamados ultra-sons.</p></li><li><p>A usinagem por ultra-som um processo que permite executar penetraes de formas variadas em materiais duros, frgeis e quebradios como o vidro, a cermica e o diamante, que dificilmente seriam obtidas pelos processos convencionais.Na usinagem por ultra-som, uma ferramenta posta para vibrar sobre uma pea mergulhada em um meio lquido com p abrasivo em suspenso,numa freqncia que pode variar de 20 kHz a 100 kHz.</p></li><li><p>O martelamento produzido pelas vibraes capaz de erodir o material, formando uma cavidade com a forma negativa da ferramenta. No h contato entre a ferramenta e a pea. A usinagem feita pelos gros finos e duros do material abrasivo, que atacam a superfcie da pea.</p></li><li><p>A ferramenta no precisa ser muito dura, podendo ser feita de material fcil de usinar, uma vez que no entra em contato com a pea. Uma variao desse processo de usinagem obtida com o uso de uma ferramenta rotativa, que aumenta a capacidade de remoo do material erodido. </p></li><li><p>Quando conjugado com uma mesa do tipo CNC, o equipamento com ferramenta rotativa possibilita a obteno de figuras complexas, por contorneamento. O processo de usinagem por ultra-som aproveita a energia de vibrao mecnica nica, comunicada aos gros de abrasivo, que vibram na mesma direo do sonotrodo.</p></li><li><p>O sonotrodo constitudo por uma barra metlica, na qual se ativam as vibraes ultra-sonoras, no sentido do seu eixo. Na ponta do sonotrodo fixada a ferramenta, com a forma inversa da que se deseja dar pea a ser usinada.</p></li><li><p>As vibraes mecnicas s se propagam atravs de um meio material, nunca no vazio. Essas vibraes transmitem-se por excitao das molculas, que oscilam ao redor de sua posio de repouso.</p></li><li><p>Um ponto em oscilao, partindo de uma posio extrema e voltando a esta posio, completa um ciclo e tem uma amplitude (A) determinada. O nmero de ciclos efetuados por unidade de tempo, ou freqncia das oscilaes, uma caracterstica essencial das vibraes. A amplitude dada pelo mximo afastamento do ponto em relao a sua posio de equilbrio.</p></li><li><p>O conjunto de vibraes locais e sua propagao formam uma onda de vibraes. As ondas se propagam atravs dos materiais a uma velocidadeconstante. Esta velocidade depende da natureza do material e do tipo de onda considerado. Para as aplicaes industriais, as ondas longitudinaisso as mais utilizadas</p></li><li><p>Gerao dos ultra-sonsA maior parte dos corpos materiais possui certas propriedades elsticas. Isto quer dizer que, se uma parte do corpo forada alm de sua posio natural, a reao do corpo tende a trazer esta parte de volta para o seu lugar. Produz-se, assim, um movimento de oscilao comparvel ao de um pndulo de mola.</p></li><li><p>Ondas longitudinais: as partculas vibram na mesma direo da propagao da onda, ou seja, oscilam em torno de sua posio de repouso, em uma direo paralela direo de propagao.</p></li><li><p>A maior parte dos corpos materiais possui certas propriedades elsticas. Isto quer dizer que, se uma parte do corpo forada alm de sua posio natural, a reao do corpo tende a trazer esta parte de volta para o seu lugar. Produz-se, assim, um movimento de oscilao comparvel ao de um pndulo de mola.</p></li><li><p>Cada corpo tem uma freqncia prpria de vibrao. A produo dos ultra-sons utiliza essa capacidade de vibrao que os corpos apresentam. Uma das formas possveis de produzir ultra-som vale-se do efeito Joule magntico, tambm conhecido como magnetostrio.</p></li><li><p>Efeito Joule (Mag): diminuio das dimenses de um slido quando submetido a um campo magntico. O efeito muito pequeno e tem algumas aplicaes prticas importantes como no sonar, em fongrafos etc.</p></li><li><p>Na mquina de ultra-som para usinagem, a parte mais importante da cabea ultra-sonora, que funciona segundo o princpio da magnetostrio, constituda por uma haste em liga de nquel, que envolvida por uma bobina, percorrida por uma corrente de alta freqncia. </p></li><li><p>O campo magntico gerado pela passagem da corrente atravs da bobina provoca a vibrao da haste metlica, no sentido do eixo.Esta haste encontra-se em um banho de leo, que resfriado por uma serpentina em cobre, na qual circula gua.</p></li><li><p>O efeito assim obtido muito pequeno, mas pode ser aumentado desde que se consiga produzir a vibrao em ressonncia com as vibraes prprias da barra.</p><p>Ressonncia: a igualdade entre a freqncia de uma fonte e a freqncia prpria de vibrao de um corpo. Nesse caso, a fonte cede, progressivamente, energia ao corpo, que passa a oscilar numa amplitude cada vez maior.</p></li><li><p>Caractersticas do equipamentoUma mquina de ultra-som para usinagem constituda, basicamente, pelos seguintes componentes:</p><p> um gerador de corrente de baixa freqncia;</p><p> um conversor eletroacstico que consiste de um transdutor eletroacstico, isto , um dispositivo que transforma as oscilaes eltricas em ondas ultrasonoras;</p></li><li><p>um amplificador , feito geralmente de titnio, que tem por funo transmitir e aumentar as amplitudes das vibraes do transdutor sobre o qual est fixado;</p><p>uma ferramenta de usinagem , facilmente intercambivel, que pode ser oca ou macia.</p></li><li><p>O conjunto montado sobre uma guia de preciso, que se desloca verticalmente, sem jogo nem atrito, e equilibrado por um sistema de contrapeso.O equipamento inclui um dispositivo de regulagem de presso sobre a pea a ser usinada, montado na parte exterior da mquina.</p></li><li><p>Nas mquinas mais antigas, um relgio comparador de leitura direta permitia controlar permanentemente a profundidade de penetrao da ferramenta. Atualmente, esse controle feito por sistemas eletrnicos.</p></li><li><p>A pea a ser usinada fixada sobre o tanque de abrasivo que pode ser adaptado a uma mesa de coordenadas, com movimentos comandados por um micrmetro. Este conjunto centralizado sob a ferramenta.Como abrasivo pode-se utilizar o carbeto de boro, de silcio, xido de alumina ou diamante em p, com tamanhos de gros variando entre 0,5 mm e 0,002 mm.</p></li><li><p>O material abrasivo deve ser, no mnimo, to duro quanto a pea usinada. Mesmo assim, parte do prprio abrasivo acaba sendo erodida durante a usinagem, de modo que a rea de usinagem deve ser continuamente alimentada por um suprimento adicional de gros. Este procedimento contribui para resfriar a suspenso durante a usinagem e facilita a remoo do material erodido.</p></li><li><p>Consideraes sobre a usinagem por ultra-somA usinagem por ultra-som permite cortes limpos, porque as vibraes ultra-snicas produzem a fuso do material e, ao mesmo tempo, soldam as pontas das fibras cortadas.</p></li><li><p>Embora furos, ranhuras e formas irregulares possam ser usinadas por ultra-som em qualquer material, pesquisadores sugerem que o processo seja aplicado, preferencialmente, em materiais duros e quebradios, envolvendo reas de superfcies inferiores a 1000 mm2, onde devem ser produzidas cavidades rasas e cortes.</p></li><li><p>Em outras palavras, a usinagem por ultra-som, assim como outros mtodos de usinagem, tambm tem suas limitaes e representa um vasto campo a ser pesquisado e aperfeioado.</p></li></ul>