Ultrasuoni e Magnetostrizione

Generazione e Applicazioni degli Ultrasuoni mediante Magnetostrizione

Gli ultrasuoni sono onde sonore ad alta frequenza, superiori a 20 kHz, che non possono essere percepite dall'udito umano. Queste onde sono prodotte attraverso diversi metodi, tra cui la magnetostrizione, un fenomeno scoperto da James Prescott Joule nel 1842. La magnetostrizione si manifesta quando un materiale ferromagnetico, come il nichel o il ferro, cambia le sue dimensioni in risposta all'applicazione di un campo magnetico esterno. Questa variazione dimensionale può essere sfruttata per generare ultrasuoni: quando un materiale magnetostrittivo è sottoposto a un campo magnetico variabile, esso si espande e contrae rapidamente, producendo onde ultrasoniche. I trasduttori ultrasonici che utilizzano la magnetostrizione sono costituiti da un insieme di lamierini metallici che, eccitati da una corrente elettrica alternata, vibrano a frequenze ultrasoniche. La frequenza specifica di risonanza di questi trasduttori dipende dalle dimensioni fisiche e dalle proprietà magnetiche dei lamierini. Questi dispositivi trovano impiego in una vasta gamma di applicazioni, dalla pulizia industriale alla diagnostica medica, grazie alla loro capacità di generare onde ad alta frequenza con precisione e potenza.

Principi di Funzionamento del Trapano a Ultrasuoni

Il trapano a ultrasuoni è uno strumento che utilizza le vibrazioni ultrasoniche per eseguire operazioni di foratura con grande precisione e minimo sforzo. Il principio di funzionamento si basa sulla conversione dell'energia elettrica in energia meccanica ultrasonica attraverso un trasduttore, spesso basato sul fenomeno della magnetostrizione. Il trasduttore è collegato a una punta di foratura che, vibrando ad alta frequenza, permette di rimuovere materiale dalla superficie lavorata con un'azione di micro-martellamento. Questa tecnica è particolarmente utile per materiali fragili o duri, come il vetro o i metalli, poiché riduce il rischio di danneggiamento del pezzo lavorato. Inoltre, il trapano a ultrasuoni può essere utilizzato in campo medico, ad esempio in chirurgia ortopedica, per la rimozione precisa di tessuto osseo senza danneggiare i tessuti circostanti. La precisione e l'efficienza del trapano a ultrasuoni lo rendono uno strumento indispensabile in molteplici settori industriali e medici.