Gli ultrasuoni: principio di funzionamento e frequenze

ULTRASUONI

Ultrasuoni:
•    principio di funzionamento
•    magnetostriptore e frequenza
•    trapano a ultrasuoni
•    dati di lavorazione
•    altri procedimenti a ultrasuoni

MAGNETOSTRIZIONE ULTRASUONI

Gli ultrasuoni sono generati da trasduttori magnetostriptori, il fenomeno della magnetostrizione consiste nella variazione di lunghezza, che un materiale subisce quando viene investito da un campo magnetico, questa variazione è sull’ordine di 10-6 mm.

Nel caso del nichel ( che è il materiale più usato per avere il fenomeno della magnetostrizione) alla temperatura di 350°C il fenomeno scompare ( per altri materiali scompare a 90°C), questo consegue la necessità di raffredare opportunamente. La variazione di lunghezza è proporzionale al campo magnetico.
Il magnetostrittore è formato da un pacco di lamierini dello spessore di 0,1-0,3mm (generalmente di nichel) annegati in bachelite, da un avvolgimento di magnetizzazione, da un magnete permanente( serve per creare un campo magnetico pulsante, senza di esso il campo sarebbe alternato, ciò comporterebbe un vibrazione doppia rispetto alla frequenza della corrente, perché il pacco di lamierini subisce accorciamenti sia con un campo magnetico positivo che negativo) e dalla superficie che emette gli ultrasuoni. La corrente che alimenta gli avvolgimenti deve avere( per avere il massimo rendimento) la frequenza uguale a quella naturale del pacco di lamierini, per cui si ottiene una condizione di risonanza.

Cosa sono le onde elettromagnetiche

TRAPANO AD ULTRASUONI

Nel trapano ad ultrasuoni le vibrazioni vengono trasmesse dal pacco di lamierini all’amplificatore, che può avere una forma bicilindrica( l’amplificazione è il rapporto tra le superfici dei due cilindri) o cilindrica con generatrice iperbolica( l’amplificazione è il rapporto tra i due diametri), che le trasmette alla testina dell’utensile( in acciaio al carbonio, in titanio, in ottone ecc). L’utensile trasmette le sue vibrazioni alle particelle abrasive, presenti nel liquido in cui avviene la lavorazione, queste particelle( di carburo di boro, di c di silicio, di allumina o di polvere di diamante) agiscono, asportando materiale, sul pezzo, contro il quale sono lanciate e premute( con un azione molto simile a quella di uno scalpello)
Il processo permette di lavorare materiali molto duri come acciai temprati, vetro, cerburi ecc. La velocità di esecuzione non dipende dalla forma della lavorazione ma dal volume di materiale da asportare, con utensile di 10-20cm2 il volume varia da 30 a 150mm3/min, la precisione di lavorazione e la rugosità delle parti finite dipendono dalla granulometria dell’abrasivo, le potenze assorbite sono modeste 0,5-1kW
L’apparecchiatura per la saldatura ad ultrasuoni è simile al trapano, solamente al posto dell’utensile c’è il sonotrodo che è l’organo, che materialmente compie il lavoro di saldatura. L’unione dei materiali metallici avviene per una specie di grippatura tra i cristalli dei pezzi in contatto, per le materie plastiche(termo plastiche) la temperatura prodotta porta il materiale allo stato pastoso favorendo l’unione dei due pezzi.