INTRODUÇÃO:
De uma maneira objetiva serão apresentados os fundamentos teóricos que explicam o funcionamento dos transdutores piezelétricos, sonotrodos e dos geradores de ultra-som.
A – CRISTAIS PIEZELÉTRICOS
O cristal de Quartzo apresenta a propriedade piezelétrica naturalmente. No entanto, os homens também produzem cristais piezelétricos, para a utilização em diversas aplicações. A propriedade piezelétrica consiste na capacidade que um corpo tem de alterar a sua forma quando submetido a um campo elétrico. A recíproca também é verdadeira, ou seja, um corpo com propriedade piezelétrica, quando deformado, gera um campo elétrico. Resumidamente é possível dizer que a piezeletricidade é a conversão de energia elétrica em energia mecânica e vice-versa.
Os cristais piezelétricos são feitos de cerâmica. Um pó especial é diluído em solvente também especial, constituindo uma mistura que é colocada em uma forma. Esta mistura é levada para um forno e durante todo o processo de aquecimento a cerâmica é também prensada. Finalizado o processo que dá a forma, é iniciada a polarização, que amplifica a propriedade piezelétrica do cristal.
Existem diversos formatos e materiais que constituem os cristais. O Zirconato Titanato de Chumbo é utilizado na fabricação dos cristais com formato de anel utilizados nos equipamentos de solda.
B – TRANSDUTORES PIEZELÉTRICOS
Um transdutor piezelétrico é um objeto que converte energia elétrica em energia mecânica e vice-versa. O transdutor pode ser simplesmente um cristal piezelétrico, uma associação de cristais piezelétricos ou um dispositivo composto normalmente por uma massa metálica em contato com o cristal.
Os transdutores de potência utilizados em solda por ultra-som são compostos por uma associação de cristais prensados por massas metálicas que propagam a deformação durante o trabalho.
A massa metálica do transdutor é de material especial. A liga precisa ser capaz de suportar a propagação das deformações geradas pelos cristais sem comprometer a sua estrutura, ou seja, sem trincar.
O mais importante em um transdutor para solda é o fato de ele ser o componente responsável pela geração das deformações (energia mecânica) que serão transmitidas a um sonotrodo. O transdutor é a fonte da vibração mecânica utilizada para a solda.
C – SONOTRODOS
Há muitos produtos para serem processados por ultra-som.trabalho.
O sonotrodo é o componente de uma máquina de solda que direciona a energia mecânica vibracional do transdutor para o produto a ser processado.
Assim como a massa metálica de um transdutor, um sonotrodo deve ser constituído de material especial. De acordo com a aplicação pode ser utilizado Aço, Duralumínio e Titânio.
Um sonotrodo é dimensionado com base na necessidade da aplicação. A amplitude da vibração na face emissora e a freqüência de ressonância determinam um sonotrodo.
D – GERADORES
Sabendo que uma máquina de solda por ultra-som funciona baseada na piezeletricidade, é possível dizer que ela é obrigatoriamente composta de fonte geradora de energia elétrica, um transdutor e um sonotrodo. O gerador é o dispositivo que aplica o sinal elétrico no transdutor. Este sinal tem freqüência e tensão controladas a fim de garantir a correta excitação do transdutor.
Os equipamentos de solda trabalham em freqüências que vão desde 20kHz até 40kHz. O gerador converte o sinal da rede (220V/60Hz).
