Corte ultrasónico de materiales.

El principio del corte ultrasónico es completamente diferente de las tecnologías tradicionales de corte de materiales. En el primer caso usamos energía ultrasónicaque no requiere afilar los filos de corte de la herramienta y aplicar grandes fuerzas.

A diferencia del corte mecánico, el corte ultrasónico no tiene virutas, ni ruido, ni bordes quemados como el láser u otro tratamiento térmico, ni humos ni gases. En comparación con el corte por chorro de agua, no hay penetración de humedad en el material. En términos de reducción de costes, el corte por ultrasonidos es una alternativa al corte por láser y por agua.

La punta de corte vibra ultrasónicamente, lo que provoca muy poca fricción y el material de corte no se pega, lo que es especialmente importante para materiales viscosos y elásticos, alimentos congelados, caucho y otros materiales que no se pueden cortar bajo presión.

Los humanos no pueden escuchar las ondas de ultrasonido. El cuchillo de corte ultrasónico vibra con una amplitud de 10 — 70 µm en dirección longitudinal. La vibración es microscópica, por lo que no se puede ver. El movimiento se repite 20 000 — 40 000 veces por segundo (frecuencia 20 — 40 kHz).

Los dispositivos de ultrasonido con una frecuencia más baja tienen más peso y más potencia de salida. También se pueden lograr amplitudes más altas a frecuencias más bajas. Las máquinas con una frecuencia de 20 kHz son más adecuadas para cortar materiales gruesos y resistentes.

La desventaja de tales dispositivos es que la frecuencia ultrasónica está cerca del rango audible y pueden ser necesarias medidas de reducción de ruido durante la operación.

Los dispositivos de 35 kHz son más adecuados para materiales más delgados como láminas, cuero de imitación y textiles, así como para el procesamiento de formas complejas. Al mismo tiempo, las máquinas son silenciosas en funcionamiento.

Ejemplos de aplicación para corte ultrasónico

Los dispositivos de corte ultrasónico consisten en un transductor ultrasónico, una punta central, un cuchillo y una fuente de alimentación. Se utiliza un transductor ultrasónico para convertir la energía eléctrica en energía mecánica (ultrasónica).

Actualmente, la electroestricción se usa casi universalmente; el efecto es el contrario. piezoeléctrico… Esto significa que se aplica un voltaje eléctrico alterno al transductor en una placa de cerámica o cuarzo que genera ultrasonido. El concentrador acústico aumenta la amplitud de las vibraciones salientes en la zona de corte.

El material se ablanda y se corta con energía ultrasónica, y la hoja del cuchillo simplemente desempeña el papel de posicionar el corte y generar energía ultrasónica. Las fuerzas de corte se reducen en aproximadamente un 75 % y la productividad del proceso de corte aumenta significativamente en comparación con otros métodos de corte.

Se pueden usar abrasivos para aumentar la eficiencia de corte.

Máquinas de corte por ultrasonidos

La velocidad de corte depende del material que se esté procesando y generalmente está determinada por la relación: V = 4 * X * e, donde X es la amplitud máxima de vibración, m, e es la frecuencia ultrasónica, Hz.

Así, con una amplitud de 12 micras y una frecuencia de 35 kHz, la velocidad de corte será: 4 * 0,000012 * 35000 = 1,68 m/s.

Como se sabe de otras tecnologías (por ejemplo, en el corte mecánico), al aumentar la velocidad de corte, no solo disminuyen las fuerzas de corte, sino también el desgaste de la cuchilla de la herramienta de corte, por lo que las cuchillas de carburo también se recomiendan para corte por ultrasonidos. La durabilidad de las hojas de metal duro puede ser de hasta 20 000 mo más.

Dispositivo de corte ultrasónico de mano

El corte por ultrasonidos es adecuado para materiales como caucho, PVC, placas de circuito impreso, películas, compuestos, plásticos, todo tipo de papel, telas, alfombras, cuero, alimentos (carne congelada, dulces, pan, chocolate, etc.), película delgada y materiales de nido de abeja, para limpiar fósiles, para quitar óxido y pintura, para grabar y tallar metales, para marcar metales.

El corte por ultrasonidos se puede realizar tanto en modo manual como con la ayuda de instalaciones automatizadas y robots, también existen modelos para el corte en 3D de materiales apícolas.