FAQ: Vocês podem me dar algumas dicas sobre como alterar as dimensões do sonotrodo e do booster para o ajuste de frequência? Sr. F.D.

Para aumentar a frequência de sonotrodos, reduza o comprimento. Para reduzir, avance o raio.

A frequência aumentará se você reduzir o comprimento da peça e reduzirá se você alargar os rasgos ou mover a posição do degrau/raio em sonotrodos com degrau, conforme ilustrado na imagem. Em ambos os casos, é necessário remover material, no entanto, as alterações de comprimento são fáceis de executar e a sensibilidade de frequência é muito mais alta. Para o ajuste de boosters, a coincidência da linha nodal e da região de fixação também deve ser verificada.

Normalmente, os sonotrodos novos são fabricados com 3% de sobremetal (consequentemente, com baixa frequência) e depois sintonizados por encurtamento progressivo até se atingir a frequência desejada. O percentual de sobremetal pode ser menor para a fabricação em série. A tabela abaixo mostra os valores típicos de sensibilidade da frequência, comprimento, e sobremetal para as frequências padrão. Esses valores são apenas para referência e variam com a geometria, razão de aspecto e material.

Sensibilidade de frequência, comprimento e sobremetal típicos para a sintonia de peças ultrassônicas de potência.

FrequênciaSensibilidade típica da frequência para mudanças no comprimentoComprimento típicoSobremetal típico (≈ 3 % do comprimento típico)
15.000 Hz 90 Hz/mm (≈ 2 Hz/mil) 170 mm (≈ 6” 3/4) 5,0 mm (≈ 200 mil)
20.000 Hz 160 Hz/mm (≈ 4 Hz/mil) 128 mm (≈ 5”) 4,0 mm (≈ 160 mil)
30.000 Hz 360 Hz/mm (≈ 9 Hz/mil) 85 mm (≈ 3” 3/8) 2,5 mm (≈ 100 mil)
35.000 Hz 480 Hz/mm (≈ 12 Hz/mil) 73 mm (≈ 2” 7/8) 2,2 mm (≈ 85 mil)
40.000 Hz 630 Hz/mm (≈ 16 Hz/mil) 64 mm (≈ 2” 1/2) 2,0 mm (≈ 80 mil)
Aviso: Valores apenas para referência, use por sua própria conta e risco. Estes valores podem variar muito dependendo da geometria da peça e da razão de aspecto. Pode-se empregar Análise por Elementos Finitos (FEA) para refiná-los.

Notas:

- O desgaste e o faceamento reduzem o comprimento do sonotrodo, causando aumento da frequência e, muitas vezes, colocando-a fora da faixa de tolerância. É possível reduzir a frequência até certo ponto alargando os rasgos e avançando a posição do degrau/raio.

- A mudança de comprimento afeta a frequência porque as peças ultrassônicas ressoam em múltiplos de meio comprimento de onda (λ/2). Quando se reduz o comprimento, também se reduz o comprimento de meia onda aumentando a frequência de ressonância. A frequência e o comprimento são inversamente proporcionais.

- As variações de temperatura afetam a velocidade do som do material e, consequentemente, a frequência.

- Deve-se ter cuidado extra ao ajustar boosters e conversores por causa da linha nodal. Nestes casos, além de garantir a frequência correta, também é necessário garantir o casamento da linha nodal e da região de fixação.

FAQ: Testei um dos seus conselhos para o ajuste de frequência, mas parece não estar funcionando. A frequência central do meu conjunto acústico (Conversor + Booster + Sonotrodo) era de 20,20 kHz e eu diminuí a espessura da parte mais grossa do sonotrodo de 43 mm para 41 mm. A frequência central aumentou para 20,23 kHz, mas eu esperava uma diminuição. O que aconteceu? Sr. F.D.

O procedimento que você descreveu está correto, a frequência deveria ter diminuído, não aumentado, a menos que outras mudanças tenham acontecido como um polimento de superfície ou você aplicou um torque de montagem mais alto. Uma vez que a sensibilidade de frequência às mudanças nas dimensões laterais é baixa (1-10 Hz / mm), uma possível explicação seria a sobreposição de um aumento de frequência causado por uma área de contato efetiva mais alta. O acoplamento melhora com polimento e torque de montagem e causa aumento de frequência.

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