FAQ: Por mais que eu tenha procurado, não consegui entender o que exatamente é o Qm. É chamado de fator de qualidade mecânico, mas o que ele me mostra sobre o dispositivo testado? Um dispositivo com Qm igual a 500, é pior ou melhor do que um com Qm igual a 700? Sr. F.S. Como o Qm é determinado? Quanto maior a variação de impedância entre a ressonância e a antirressonância, maior o Qm? Sr. K.T.Y.

O decaimento da vibração de um sonotrodo após cessada a excitação é proporcional ao Qm.

O Qm é um parâmetro proporcional à eficiência do dispositivo em vibrar, e inversamente proporcional ao seu amortecimento ou perdas internas. Para aplicações de potência, quanto maior o Qm, melhor o dispositivo. Pode-se pensar no Qm como sendo aproximadamente o número de vezes que o dispositivo oscila na condição sem carga depois que de cessada a excitação, como ilustrado na figura. Para um carro, o Qm seria aproximadamente igual quantos metros este é capaz de se mover em uma estrada plana depois que o combustível acabou.

Tudo o que interfere na eficiência do dispositivo em vibrar afetará o Qm, por exemplo, a condição das interfaces, o paralelismo da usinagem, a liga, a qualidade da cerâmica piezoelétrica e o alinhamento de frequência entre os elementos do conjunto acústico. Trincas nas cerâmicas piezoelétricas ou nas massas metálicas reduzem drasticamente o Qm, o que permite utilizar este parâmetro para identificar esse tipo de falha.

O conhecimento de Qm é muito útil para a manutenção e o controle de qualidade de ultrassom de potência, por ser um parâmetro absoluto que não depende da frequência ou potência do elemento em teste. Como regra prática, conversores de solda por ultrassom em boas condições e transdutores ultrassônicos de potência devem ter Qm igual ou superior a 250, independentemente da potência e frequência. Os critérios padrão do Software TRZ para o valor mínimo de Qm de dispositivos de solda por ultrassom são mostrados na tabela abaixo.

Vale a pena mencionar que os critérios do Software TRZ são valores padrão baseados em nossa experiência de campo, pode ser necessário refiná-los dependendo do seu caso. Todos os outros resultados do teste que você enviou (Figura acima) parecem ok. Se o sonotrodo ou o conjunto acústico estiverem funcionando corretamente, você pode apenas ajustar os critérios de avaliação do Software TRZ para eliminar as falhas de Zr. Os critérios padrão do Software TRZ para o valor máximo de Zr estão mostrados na tabela abaixo.

Valores mínimos para o Qm dos critérios padrão do Software TRZ para dispositivos de solda por ultrassom.

Dispositivo em testeQm mínimo
Conversor250
Conversor + Booster700
Conversor + Booster + Sonotrodo1000

Para testar o Qm de um dispositivo ultrassônico ou elemento piezoelétrico, este deve estar na condição sem carga. Adicionalmente, o dispositivo deve ser apoiado em um ponto nodal (no centro, para o modo radial de um disco) ou em uma linha nodal (no diâmetro externo de um booster). Um anel não é uma geometria apropriada para testaro Qm de materiais piezoelétricos.

Com relação ao cálculo pelo Software TRZ, o Qm é igual à média entre o fator de qualidade (Q) do ramo piezoelétrico do circuito BDV na configuração em série e em paralelo. O circuito BDV é calculado na guia do software “EQUIVALENTE CIRCUIT”. A fórmula para o fator Q dos ramos piezoelétricos RLC é Q = 1 / R * √ (L / C). Quanto maior for a impedância delta entre Fr e Fr, maior será o Qm. Além disso, quanto menor o espaçamento entre Fr e Fa, maior será o Qm.

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