FAQ: Tengo una pregunta sobre el parámetro Qm. A pesar de toda la búsqueda que he realizado, todavía no entiendo qué es exactamente. Se llama Factor de calidad mecánico, pero ¿qué me muestra exactamente sobre el dispositivo que estoy probando? Incluso un dispositivo que tiene Qm = 500, ¿es peor o mejor que uno con Qm = 700? Sr. F.S. ¿Cómo se determina este valor de Qm? ¿Cuánto mayor es la diferencia de impedancia entre la resonancia y la antirresonáncia, mayor es el valor de Qm? Sr. K.T.Y.

La disminución de la vibración del sonotrodo después de que cesa la excitación es proporcional a Qm.

La disminución de la vibración del sonotrodo después de que cesa la excitación es proporcional a Qm.

Qm es un parámetro proporcional a la eficiencia de vibración del dispositivo bajo prueba, e inversamente proporcional a su amortiguación o pérdidas internas. Para aplicaciones de energía, cuanto mayor sea el Qm, mejor será el dispositivo. Se puede pensar en Qm como aproximadamente el número de veces que el dispositivo oscila sin carga después de que cesa la excitación. Para un automóvil, Qm sería aproximadamente la cantidad de metros que puede moverse en una carretera plana una vez que se acaba el combustible.

Todo lo que interfiera con la eficiencia del dispositivo en vibración afectará al Qm, por ejemplo, el estado de las juntas, el paralelismo mecánico, la aleación, la calidad de la cerámica piezoeléctrica y la coincidencia de frecuencia entre los elementos del conjunto acústico. Las grietas en cerámicas o masas metálicas reducen drásticamente Qm, lo que permite utilizar este parámetro para identificar estas fallas.

El conocimiento de Qm es muy útil para el mantenimiento y control de calidad de los elementos de ultrasonido de potencia porque es un parámetro absoluto y no depende de la frecuencia o potencia del elemento bajo prueba. Como regla general, los convertidores de soldadura por ultrasonidos en buen estado, y los transductores de ultrasonidos de limpieza en general, deberán tener Qm igual o superior a 250 independientemente de la potencia y frecuencia. Los criterios predeterminados del Software TRZ para el valor mínimo Qm del dispositivo de soldadura por ultrasonidos se muestran en la siguiente tabla.

Criterios predeterminados del Software TRZ® para dispositivos de soldadura por ultrasonidos. Valor mínimo de Qm.

Device under testQm minimum
Converter/Transducer250
Converter+Booster700
Converter+Booster+Horn1000

Para probar un dispositivo de ultrasonidos o elemento piezoeléctrico para Qm, debe estar en condición sin carga, y también debe estar apoyado en un punto nodal, como, por ejemplo, el centro de un disco para el modo radial, o en una línea nodal, como el diámetro externo en un booster de soldadura. Un anillo no es la geometría más adecuada para probar el valor de Qm de materiales piezoeléctricos.

Con respecto al cálculo de Qm mediante el Software TRZ®, su valor es igual a la media entre el factor de calidad (Q) del ramal piezoeléctrico del circuito BDV en la configuración en serie y en paralelo. El circuito BDV se calcula en la pestaña del Software “CIRCUITO EQUIVALENTE”. La fórmula para el factor Q de las ramas piezoeléctricas RLC es Q = 1 / R * √ (L / C). Cuanto mayor sea la delta de impedancia entre Fr y Fa, mayor será Qm. Además, cuanto menor sea el espacio entre Fr y Fa, mayor será Qm.

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