Sådan laver du perfekt matchning af ultralydshorn og transducer

Sådan laver du perfekt matchning af ultralydshorn og transducer

 1. Tilpasning af ultralydstransducerprincip og design (ultralydsvibrationssystem).

Abstrakt: Designet og beregningen af ​​ultralydstransducersystemet til plastsvejsemaskine og brugen af ​​PRO-E tredimensionel software til at tegne en tredimensionel model, efterfulgt af frekvensanalyse, giver en nyttig designmetode til ultralydstransducersystemet.

Nøgleord: ultralydstransducer, ultralydsvibrator, ultralydsvibrator, ultralydsvibrationssystem

I det moderne samfund er forskellige plastprodukter trængt ind i forskellige områder af dagligdagen. Den traditionelle forarbejdningsteknologi kan ikke længere opfylde den moderne plastindustris udviklingsbehov. Ultralydsplastsvejsemaskine behøver ikke at tilføje klæbemiddel, fyldstof eller opløsningsmiddel og bruger ikke en stor mængde varmekilde ved svejsning af plastprodukter. Det har fordelene ved enkel betjening, hurtig svejsehastighed, høj svejsestyrke og høj produktionseffektivitet. Derfor bliver ultralydssvejseteknologi mere og mere udbredt. Ultralydstransducersystemer omfatter normalt ultralydstransducere og ultralydshorn, som er de grundlæggende komponenter til ultralydssvejsning, og gode ultralydstransducere er forudsætninger for ultralydssvejsning.

2.1 Ultralydstransducerdesign

Når ultralydsplastsvejsemaskinen arbejder, kræver behandlingen af ​​plastemnet højfrekvent langsgående vibration, så de øvre og nedre forme af emnet vibrerer og smelter de øvre og nedre lag for at opnå svejseeffekten. Derfor er transducertypen valgt som en langsgående sammensat transducer, og strukturen er enkel, og det skematiske diagram er vist i fig. 2 . De første og sidste to stykker er metaldækplader; midten er en piezoelektrisk keramisk krystalstabel, som generelt er et langsgående polariseret rundt hul eller rundt rør, eller et radialt polariseret rundt rør; en spændingsskrue spænder de tre dele Tæt presset.

Ultralydshorn

Ultralyds horn strukturdiagram

Ultralydssvejsehoved

Trappet ultralydsform

Ved at bruge PRO-E-software til at analysere hornets frekvens, tegnes for det første 3D-modellen af ​​hornet af PRO-E 3D-software i henhold til hornets størrelse. For det andet bruges frekvensanalyseværktøjet til at analysere hornets frekvens. Indgangs-lavfrekvensværdien er 20000 Hz, materialet er 2A01 og materialets elasticitetsmodul er 0,7×105 MPa, hvilket er 0,3. Efter analyseresultaterne er vist i figur 4, er vibrationsfrekvensen ved udgangen af ​​hornet 20544 Hz, hvilket ikke er meget forskelligt fra den oprindelige frekvensværdi på 20 kHz, så det kan opfylde designkravene.

2.3 Ultralydssvejsehoveddesign

Når ultralydsplastsvejsemaskinen arbejder, er kraften, der udøves på emnet af værktøjshovedet, omkring 30 til 50 N, så kraften er ikke stor, og det er en middelstyrke arbejdstilstand, så det hårde aluminium af model 2A01 kan vælges som fremstillingsmateriale. . For at værktøjshovedet skal fungere korrekt, er den del af værktøjshovedet, der er forbundet til udgangen af ​​hornet, tilpasset. Matching refererer til impedanstilpasning mellem outputtet fra hornet og input fra værktøjshovedet. Det kræves derfor, at ved resonansfrekvensen på deres ledflader, er hornets udgangsimpedans lig med værktøjshovedets indgangsimpedans. Ifølge den viden, der er nævnt ovenfor, kræver den lige impedans af de to kun, at deres tværsnitsarealer er ens.

Ultralyds svejsehoved tegning

Ved at bruge PRO-E-software til at analysere frekvensen af ​​ultralydssvejsehovedet, tegnes for det første 3D-modellen af ​​værktøjshovedet af PRO-E 3D-software i henhold til størrelsen af ​​svejsehovedet. Dernæst blev værktøjshovedet analyseret for frekvens. Indgangsværdien for lav frekvens var 20 kHz, materialet var 2A01, og materialets elasticitetsmodul var 0,7×105 MPa, 0,3. Frekvensanalysediagram

Ultralydsinspektion af svejsehoved

Det kan ses, at den lille endeflade del af svejsehovedet også er resonansfrekvensen af ​​den øverste del af figuren er 20021 Hz, hvilket ikke er meget forskelligt fra frekvensen af ​​den første givne ultralydsbølge på 20 kHz. Derfor kan værktøjshovedets design opfylde designkravene, og arbejdstiden kan være. Vibrationen, der overføres af transduceren gennem hornet til indgangsenden af ​​hornhovedet, resonerer.

Ultralyds svejsehoved frekvensanalyse

Ifølge vibrationsligningen for ethvert variabelt tværsnit løses den generelle løsning af vibrationsligningen under den betingelse, at koordinaterne og grænsebetingelserne for hver del af vibratoren er kendt, og derefter opnås frekvensligningen og vibrationshastigheden omkring grænsebetingelserne for den generelle løsning og ultralydstransduceren. Ultralydstransducere blev designet med en række viden om spændingsfordelingsligningen og egenskaberne af det keramiske materiale med piezoelektrisk effekt. I henhold til arbejdstilstanden for ultralydsplastsvejsemaskinen vælges typen af ​​horn; ifølge amplitudeforstærkningsfaktoren opnås forholdet mellem bølgens kraft og amplituden, tværsnitsarealet af hornet; den generelle løsning i henhold til vibrationshastighedsligningen og hornet Bekvemme forhold, beregn stress- og vibrationshastighedsfordelingen for hver del af hornet. I henhold til frekvensligningen og styrketilstanden blev svejsehovedet til ultralydsplastsvejsemaskinen designet.

Ultralydstransducerparametertest

Gennem en række vidensdesign og -beregninger bestemmes dimensionerne af ultralydstransduceren, hornet og værktøjshovedet, og spektrumanalysen udføres af PRO-E software for at verificere, at den opfylder designkravene. Således er vibrationssystemets design af ultralydsplastsvejsemaskinen afsluttet, hvilket giver nyttige designtrin og metoder til ultralydsvibrationssystemet.

2. Valg af ultralydstransducere:

En ultralydstransducer er en energikonverteringsenhed, hvis funktion er at konvertere den elektriske input til mekanisk effekt (dvs. ultralydsbølger) og derefter sende den ud, mens den bruger en lille mængde strøm (mindre end 10%). Derfor er problemet, der skal tages i betragtning ved brug af en ultralydstransducer, tilpasningen til input- og outputterminalerne, efterfulgt af de mekaniske monterings- og sammenkoblingsdimensioner. Der er mange typer ultralydsmaskiner på markedet, og kunderne skal levere nøjagtige og pålidelige indikatorer for at sikre, at de ultralydstransducerprodukter, som virksomheden leverer, kan matches godt med din virksomheds ultralydsmaskiner for at opnå god ydeevne.

 

Ultralydstransducer

Ultralydstransducere og ultralydsvibratorer bør være opmærksomme på følgende parametre:

1 Resonansfrekvens: f, Enhed: KHz

Frekvensen refererer til en frekvens målt ved en transmissionslinjemetode ved hjælp af en frekvensgenerator, et millivoltmeter eller lignende, eller en frekvens målt af en impedansanalysator eller lignende. Generelt kendt som den lille signalfrekvens. Modsat den er den øvre frekvens, som er den faktiske driftsfrekvens målt af kunden, når transduceren er forbundet til drevets strømforsyning via et kabel og aflæses eller belastes. Fordi kundernes matchende kredsløb er forskellige, er de samme transducere forskellige i frekvens med forskellige drivende strømkilder. Sådanne frekvenser kan ikke bruges som ordregrundlag.

2 Transducer kapacitans: CT, enhed: PF

Det vil sige, at transducerens frie kapacitans kan måles af en kondensatorbro ved en frekvens på 400 Hz til 1000 Hz, og en impedanskarakteristisk analysator kan også bruges. For at være enkel kan målingen med en generel bærbar kapacitansmåler også opfylde kravene.

3 transducere arbejdstilstand

På grund af forskellige behandlingsmetoder og krav kan transducerens arbejdstilstand groft opdeles i kontinuerligt arbejde (knippemaskine, CD-sætmaskine, lynlåsmaskine, metalsvejsning osv.) og pulstypearbejde (såsom plastsvejsemaskine). Forskellige arbejdsmetoder Kravene til transduceren er forskellige. Generelt har kontinuerlig drift næsten ingen pausetid, men driftsstrømmen er ikke særlig stor, pulsoperationen er intermitterende, der er en pause, men den øjeblikkelige strøm er meget stor. I gennemsnit er begge staters magt stor.

4 transducer type og høj effekt

Maskinfabrikanten kan have forskellige specifikationer for maskinens nominelle effekt til forskellige formål og formål. Med andre ord kan den samme transducer have forskellige nominelle kræfter, der bruges på forskellige maskiner. For at undgå tvetydighed bør kunden specificere transducerens struktur, såsom søjletype, omvendt horntype osv., samt diameteren og antallet af piezoelektriske keramiske wafere.

5 Monterings- og sammenkoblingsmål

Der er hovedsageligt ultralydshornmaterialer, overfladebehandlingsmetoder og former. Ultralydstransduceren er forbundet med ultralydshornet, ultralydshornet er forbundet med ultralydsformen, og diameteren, tykkelsen, hakket eller skruehulsnummeret og placeringen af ​​ultralydshornflangen.