O Ultrasom

Como funciona o Ultrasom e suas aplicações na união de Termoplásticos

Palestra feita no Senai Conde Alexandre Siciliano - 2005

Informações (19)98886.1900

O ultra-som é usado para solda de plasticos tipos: Pet Polipropileno Policarbonato Poliacetal Nylon Acrilico poliestileno poliestireno polietileno poliester pvc e muitos outros.

Nas soldadoras por ultra-som ondas ultra-sônicas são geradas pôr transdutores ultra-sônicos, também chamados simplesmente de transdutores.

De um modo geral, um transdutor é um dispositivo que converte um tipo de energia em outro.

Os transdutores ultra-sônicos convertem energia elétrica em energia mecânica e vice-versa, transdutores são feitos de materiais piezoelétricos que apresentam um fenômeno chamado efeito piezoelétrico.

O efeito piezoelétrico foi descoberto por Pierre e Jacques Curie em 1880 e consiste na variação das dimensões físicas de certos materiais sujeitos a campos elétricos.

O contrário também ocorre, ou seja, a aplicação de pressões, por exemplo, pressões acústicas que causam variações nas dimensões de materiais piezoelétricos provocam o aparecimento de campos elétricos neles.

Um outro método de gerar movimentos ultra-sônicos é pela passagem de eletricidade sobre metais especiais, criando vibrações e produzindo calor intenso durante o uso.

Ao se colocar um material piezoelétrico num campo elétrico, as cargas elétricas da rede cristalina interagem com o mesmo e produzem tensões mecânicas.

O quartzo e a turmalina, cristais naturais, são piezoelétricos, o cristal, para ser usado como transdutor, de forma que um campo elétrico alternado, quando nele aplicado, produza variações em sua espessura.

Dessa variação resulta um movimento nas faces do cristal, originando as ondas sonoras.

Cada transdutor possui uma freqüência de ressonância natural, tal que quanto menor a espessura do cristal, maior será a sua freqüência de vibração.

O mesmo transdutor que emite o sinal ultra-sônico pode funcionar como detector, pois os ecos que voltam a ele produzem vibração no cristal, fazendo variar suas dimensões físicas que, por sua vez, acarretam o aparecimento de um campo elétrico.

Esse campo gera sinais que podem ser amplificados e mostrados em um osciloscópio ou registrador.

A quantidade de energia aplicada ao termoplástico depende basicamente da velocidade de contato entre a peça e o sonotrodo, variando alternadamente de forma senoidal.

A velocidade na face do sonotrodo é proporcional ao produto: amplitude do deslocamento pela freqüência constante.

O deslocamento da face ou amplitude de face é normalmente em torno de 25 ou 0,0025 mm. (1 micron equivale a milésima parte de um milimetro / Formula 0,1 : 1000 = 0,0001).

A quantidade de energia mecânica (vibração), aplicada à peça é o produto da velocidade do sonotrodo pela força em reação ao movimento do sonotrodo produzida pela peça.

Dentro de certos limites essa força de reação é relacionada com a pressão exercida pela prensa pneumática sobre a peça e também função da área e do material a ser soldado.

O produto força-velocidade, determina o fluxo de energia mecânica sobre a peça, porém para obtermos um resultado ideal devemos considerar que cada aplicação requer uma relação específica de força e velocidade, ou seja, a seleção da pressão e amplitude apropriada, para cada aplicação.

Um sonotrodo vibrando livremente no ar requer pouquíssima energia, porém quando aplicamos uma carga mecânica ao sonotrodo, uma carga elétrica proporcional é aplicada na fonte geradora.

Usando freqüências ultra-sônicas podemos dosar grandes quantidades de energia em uma determinada carga sem necessitar de grandes deslocamentos ou forças, um kilowatt (1000W) de potência fornecida a um sonotrodo vibrando 20.000 vezes por segundo, a uma distância de 0.0125 mm equivale a, aproximadamente, 4.000 kg de força exercida por 1 segundo.

O uso do ultra som possibilita a dosagem de grandes quantidades de energia a uma peça termoplástica sem produzir deformações, rachaduras ou tensões no material.