Comment faire correspondre parfaitement le klaxon ultrasonique et le transducteur

Comment faire correspondre parfaitement le klaxon ultrasonique et le transducteur

 1. Correspondance du principe et de la conception du transducteur ultrasonique (système de vibration ultrasonique)

Résumé : La conception et le calcul du système de transducteur ultrasonique d'une machine à souder le plastique, ainsi que l'utilisation du logiciel tridimensionnel PRO-E pour dessiner un modèle tridimensionnel, suivis d'une analyse de fréquence, fournissent une méthode de conception utile pour le système de transducteur ultrasonique.

Mots clés : transducteur ultrasonique, vibrateur ultrasonique, vibrateur ultrasonique, système de vibration ultrasonique

Dans la société contemporaine, divers produits en plastique ont pénétré divers domaines de la vie quotidienne. La technologie de transformation traditionnelle ne peut plus répondre aux besoins de développement de l’industrie moderne des matières plastiques. La machine de soudage plastique par ultrasons n'a pas besoin d'ajouter d'adhésif, de charge ou de solvant et ne consomme pas une grande quantité de source de chaleur lors du soudage de produits en plastique. Il présente les avantages d'un fonctionnement simple, d'une vitesse de soudage rapide, d'une résistance de soudage élevée et d'une efficacité de production élevée. C’est pourquoi la technologie du soudage par ultrasons est de plus en plus utilisée. Les systèmes de transduction ultrasonique comprennent généralement des transducteurs ultrasoniques et des cornes ultrasoniques, qui sont les composants de base du soudage par ultrasons, et de bons transducteurs ultrasoniques sont des conditions préalables au soudage par ultrasons.

2.1 Conception du transducteur ultrasonique

Lorsque la machine de soudage plastique par ultrasons fonctionne, le traitement de la pièce en plastique nécessite une vibration longitudinale à haute fréquence, de sorte que les moules supérieur et inférieur de la pièce vibrent et font fondre les couches supérieure et inférieure pour obtenir l'effet de soudage. Par conséquent, le type de transducteur est sélectionné comme transducteur composite longitudinal, et la structure est simple, et le diagramme schématique est représenté sur la Fig. 2 . Les deux première et dernière pièces sont des plaques de recouvrement en métal ; le milieu est une pile de cristaux céramiques piézoélectriques, qui est généralement un trou rond ou un tube rond polarisé longitudinalement, ou un tube rond polarisé radialement ; une vis de contrainte serre les trois parties fermement enfoncées.

Corne à ultrasons

Schéma de structure du cornet à ultrasons

Tête de soudage par ultrasons

Moule à ultrasons étagé

En utilisant le logiciel PRO-E pour analyser la fréquence du cornet, dans un premier temps, le modèle 3D du cornet est dessiné par le logiciel PRO-E 3D en fonction de la taille du cornet. Deuxièmement, l’outil d’analyse de fréquence est utilisé pour analyser la fréquence du klaxon. La valeur basse fréquence d'entrée est de 20 000 Hz, le matériau est de 2A01 et le module d'élasticité du matériau est de 0,7 × 105 MPa, soit 0,3. Une fois les résultats de l'analyse présentés à la figure 4, la fréquence de vibration à la sortie du klaxon est de 20 544 Hz, ce qui n'est pas très différent de la valeur de fréquence initiale de 20 kHz, elle peut donc répondre aux exigences de conception.

2.3 Conception de la tête de soudage par ultrasons

Lorsque la machine de soudage plastique par ultrasons fonctionne, la force exercée sur la pièce par la tête de l'outil est d'environ 30 à 50 N, donc la force n'est pas grande et il s'agit d'une condition de travail de résistance moyenne, de sorte que l'aluminium dur du modèle 2A01 peut être sélectionné comme matériau de fabrication. . Pour que la tête d'outil fonctionne correctement, la partie de la tête d'outil qui est connectée à la sortie du klaxon est adaptée. L'adaptation fait référence à l'adaptation d'impédance entre la sortie du cornet et l'entrée de la tête de l'outil. Il faut donc qu'à la fréquence de résonance sur leurs faces de jointure, l'impédance de sortie du cornet soit égale à l'impédance d'entrée de la tête d'outil. D'après les connaissances mentionnées ci-dessus, l'égalité d'impédance des deux nécessite seulement que leurs sections transversales soient égales.

Dessin de la tête de soudage par ultrasons

En utilisant le logiciel PRO-E pour analyser la fréquence de la tête de soudage par ultrasons, tout d'abord, le modèle 3D de la tête de l'outil est dessiné par le logiciel PRO-E 3D en fonction de la taille de la tête de soudage. Ensuite, la tête de l’outil a été analysée pour en déterminer la fréquence. La valeur basse fréquence d'entrée était de 20 kHz, le matériau était de 2A01 et le module d'élasticité du matériau était de 0,7 × 105 MPa, 0,3. Graphique d'analyse de fréquence

Inspection de la tête de soudage par ultrasons

On peut voir que la petite partie de la face d'extrémité de la tête de soudage a également la fréquence de résonance de la partie supérieure de la figure qui est de 20021 Hz, ce qui n'est pas très différent de la fréquence de la première onde ultrasonore donnée de 20 kHz. Par conséquent, la conception de la tête d'outil peut répondre aux exigences de conception et le temps de travail peut être La vibration transmise par le transducteur à travers le cornet jusqu'à l'extrémité d'entrée de la tête de cornet résonne.

Analyse de fréquence de la tête de soudage par ultrasons

Selon l'équation de vibration de n'importe quelle section transversale variable, la solution générale de l'équation de vibration est résolue à condition que les coordonnées et les conditions aux limites de chaque partie du vibrateur soient connues, puis l'équation de fréquence et la vitesse de vibration sont obtenues autour des conditions aux limites de la solution générale et du transducteur ultrasonique. Les transducteurs ultrasoniques ont été conçus avec une série de connaissances sur l’équation de distribution des contraintes et les caractéristiques du matériau céramique à effet piézoélectrique. Selon les conditions de fonctionnement de la machine à souder le plastique par ultrasons, le type de klaxon est sélectionné ; selon le facteur d'amplification d'amplitude, la relation entre la puissance de l'onde et l'amplitude, la surface de la section transversale du cornet est obtenue ; la solution générale selon l'équation de la vitesse de vibration et le klaxon Conditions pratiques, calculez la répartition des contraintes et de la vitesse de vibration de chaque partie du klaxon. Selon l'équation de fréquence et les conditions de résistance, la tête de soudage de la machine de soudage plastique par ultrasons a été conçue.

Test des paramètres du transducteur ultrasonique

Grâce à une série de connaissances de conception et de calcul, les dimensions du transducteur ultrasonique, du cornet et de la tête d'outil sont déterminées, et l'analyse spectrale est effectuée par le logiciel PRO-E pour vérifier qu'il répond aux exigences de conception. Ainsi, la conception du système de vibration de la machine de soudage plastique par ultrasons est terminée, ce qui fournit des étapes et des procédés de conception utiles pour le système de vibration par ultrasons.

2. Sélection de transducteurs ultrasoniques :

Un transducteur ultrasonique est un dispositif de conversion d'énergie dont la fonction est de convertir la puissance électrique d'entrée en puissance mécanique (c'est-à-dire des ondes ultrasonores) puis de la restituer, tout en consommant une petite quantité d'énergie (moins de 10 %). Par conséquent, le problème à considérer lors de l’utilisation d’un transducteur ultrasonique est l’adaptation des bornes d’entrée et de sortie, suivie du montage mécanique et des dimensions d’accouplement. Il existe de nombreux types de machines à ultrasons sur le marché et les clients doivent fournir des indicateurs précis et fiables pour garantir que les produits de transducteur à ultrasons fournis par l'entreprise peuvent être bien adaptés aux machines à ultrasons de votre entreprise pour obtenir de bonnes performances.

 

Transducteur ultrasonique

Les transducteurs ultrasoniques et les vibrateurs ultrasoniques doivent prêter attention aux paramètres suivants :

1 Fréquence de résonance : f, Unité : KHz

La fréquence fait référence à une fréquence mesurée par une méthode de ligne de transmission utilisant un générateur de fréquence, un millivoltmètre ou similaire, ou une fréquence mesurée par un analyseur d'impédance ou similaire. Généralement connue sous le nom de fréquence des petits signaux. En face se trouve la fréquence supérieure, qui est la fréquence de fonctionnement réelle mesurée par le client lorsque le transducteur est connecté à l'alimentation du variateur via un câble et est déchargé ou chargé. Étant donné que les circuits d'adaptation des clients sont différents, les mêmes transducteurs ont une fréquence différente avec différentes sources d'énergie motrice. Ces fréquences ne peuvent pas être utilisées comme base de commande.

2 Capacité du transducteur : CT, unité : PF

Autrement dit, la capacité libre du transducteur peut être mesurée par un pont de condensateurs à une fréquence de 400 Hz à 1 000 Hz, et un analyseur de caractéristiques d'impédance peut également être utilisé. Pour être simple, la mesure avec un capacimètre portable général peut également répondre aux exigences.

3 modes de fonctionnement du transducteur

En raison des différentes méthodes et exigences de traitement, le mode de fonctionnement du transducteur peut être grossièrement divisé en travail continu (machine à dentelle, machine à jeu de CD, machine à fermeture éclair, soudage des métaux, etc.) et travail de type impulsionnel (tel que la machine à souder le plastique). Différentes méthodes de travail Les exigences relatives au transducteur sont différentes. En général, le fonctionnement continu n'a presque pas de temps de pause, mais le courant de fonctionnement n'est pas très important, le fonctionnement par impulsions est intermittent, il y a une pause, mais le courant instantané est très important. En moyenne, le pouvoir des deux États est important.

4 types de transducteurs et haute puissance

Le fabricant de la machine peut avoir des spécifications différentes concernant la puissance nominale de la machine pour différents usages et objectifs. En d’autres termes, un même transducteur peut avoir des puissances nominales différentes utilisées sur différentes machines. Afin d'éviter toute ambiguïté, le client doit spécifier la structure du transducteur, telle que le type de colonne, le type de cornet inversé, etc., ainsi que le diamètre et le nombre de plaquettes en céramique piézoélectriques.

5 Dimensions d'installation et de raccordement

Il existe principalement des matériaux pour cornet ultrasonique, des méthodes et des formes de traitement de surface. Le transducteur ultrasonique est connecté au cornet ultrasonique, le cornet ultrasonique est connecté au moule ultrasonique, ainsi que le diamètre, l'épaisseur, le numéro d'encoche ou de trou de vis et la position de la bride du cornet ultrasonique.