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Cosa sono gli ultrasuoni?

  • Il suono è la propagazione di piccolissime variazioni di pressione e densità in un mezzo elastico (gas, liquidi o corpi solidi). Per esempio, un rumore si produce quando in un punto specifico l'aria viene compressa maggiormente rispetto alla zona circostante. Lo strato con la variazione di pressione si propaga quindi in modo sorprendentemente rapido in tutte le direzioni alla velocità del suono, ossia 343 m/s.


    Le frequenze acustiche comprese tra 16 kHz e 1 GHz sono chiamate “ultrasuoni”. L'uomo è in grado di udire le frequenze comprese tra 16 Hz e 20 kHz, il che significa che le frequenze più basse degli ultrasuoni industriali sono udibili, soprattutto se al tempo stesso vengono generate frequenze secondarie. Inoltre, gli ultrasuoni sono avvertibili al tatto toccando l'utensile di saldatura. Per la saldatura a ultrasuoni sono impiegate frequenze comprese tra 20 kHz e 70 kHz.

    Ulteriori campi di applicazione: gli ultrasuoni utilizzati per l'imaging diagnostico in campo medico hanno una frequenza compresa tra 1 e 40 MHz. Non sono udibili né avvertibili al tatto. Nel campo dei test dei materiali industriali vengono utilizzati ultrasuoni a frequenze comprese tra 0,25 e 10 MHz.

  • Classificazione dei campi di frequenza degli ultrasuoni
    Classificazione dei campi di frequenza degli ultrasuoni: il campo udibile all'orecchio umano costituisce solo una piccola frazione dell'intero intervallo
Rappresentazione termografica dell'aumento della temperatura durante la saldatura
Rappresentazione termografica dell'aumento della temperatura durante la saldatura

Come funzionano gli ultrasuoni?

Le vibrazioni ultrasoniche sono onde meccaniche longitudinali che

  • producono deformazione nei materiali plastici
  • generano attrito tra le molecole

 

Il calore da attrito che ne deriva produce una fusione che unisce le parti da giuntare a livello molecolare.

L'attrito si verifica per via di impedenze nel materiale, assorbimento e riflessione della vibrazione meccanica:

  • attrito interno nel legame molecolare = lavoro dissipativo
  • attrito esterno tra elementi da unire = attrito superficiale

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