Apprenez la technologie ultrasonique et la connaissance des machines de soudage par ultrasons

Principe de détection des défauts par ultrasons à sonde ultrasonique et test et conception du capteur

Les transducteurs ultrasoniques, le pavillon et les manchons vocaux sont des dispositifs qui convertissent l'énergie électrique en vibration. Pour comprendre le principe de fonctionnement, une comparaison peut être faite entre une soudeuse à ultrasons et une voiture.

Le capteur effectue la conversion d'énergie (comme un moteur), le transformateur ajuste le rapport entre la force et la vitesse (comme une boîte de vitesses), et enfin le klaxon ultrasonique/ultrasonique dirige et applique cette énergie pour effectuer le travail requis (comme une roue).

Dans les automobiles, tous les composants du système mécanique doivent être conçus avec des harmoniques pour maximiser l’efficacité du transfert d’énergie. Il en va de même pour les systèmes à ultrasons, cependant, dans ce cas, le paramètre clé d'efficacité est la fréquence du composant qui doit être la plus proche possible (par exemple 20 kHz +/- 50 Hz).

 

(Une analogie entre le soudage acoustique par ultrasons et le système mécanique d'une voiture. )

Fonctionnement

Le capteur possède deux fréquences de fonctionnement facilement identifiables dans sa courbe d'impédance électrique. L'impédance maximale correspond à la fréquence anti-résonante (vitesse maximale). Le système de soudage par ultrasons fonctionne à une fréquence anti-résonante. L'impédance minimale correspond à la fréquence de résonance (force maximale). Le système de nettoyage par ultrasons fonctionne à une fréquence de résonance.

(La courbe d'impédance du capteur en fonction de la fréquence.)

Augmentez la fréquence des ultrasons/corne :

(Réduisez la longueur de l’électrode/corne ultrasonique pour augmenter la fréquence.)

Réduisez la fréquence des ultrasons/corne :

(L'étape de réduction de la fréquence des ultrasons/corne.)

Test du capteur

Pour fonctionner correctement, la fréquence et l'impédance du capteur doivent être dans les limites de tolérance. Par exemple, pour un système de soudage, la fréquence doit être supérieure de 2,5 % à la fréquence nominale de réglage acoustique avec une tolérance de +/- 0,25 %.

Les facteurs décisifs de fréquence et d'impédance sont la précision dimensionnelle de la pièce, l'étanchéité de l'application, la qualité de la céramique et le réglage (similaire au cas de la propagation des ultrasons).

(La fréquence et l'impédance du transducteur sont déterminées à l'aide d'un analyseur TRZ.)

Test acoustique

La fréquence et l'impédance du groupe acoustique doivent se situer dans une plage acceptable. Dans un système de soudage, la tolérance de fréquence est de ± 0,25 %, par exemple 20 kHz ± 50 Hz.

Les performances dépendent du réglage de la fréquence et de la cohérence entre les composants. Cela peut se produire lors de la combinaison de capteurs et de convertisseurs (un basse fréquence et l'autre haute fréquence), même lorsqu'ils fonctionnent à la bonne fréquence. Ce type de problème est détecté en mesurant l'impédance.

(Amplitude de vibration acoustique de soudage par ultrasons.)

Test céramique piézoélectrique

Les céramiques piézoélectriques constituent le cœur du capteur et ses composants clés. Pour les applications électriques, les PZT-8 et PZT-4 sont couramment utilisés.

Les microfissures de la céramique doivent être démontrées avant le remontage. Avec le logiciel TRZ, les fissures peuvent être facilement détectées par des pics anormaux dans la courbe d'impédance.

(Test des céramiques piézoélectriques avec le logiciel TRZ)

Maintenance prédictive

Grâce à la maintenance prédictive, les problèmes du système à ultrasons peuvent être facilement évités. En général, l'écart de fréquence représente l'usure et le problème de couplage est représenté en impédance. Ces problèmes sont résolus en resserrant et en polissant l'interface.

(Maintenance prédictive des systèmes utilisant TRZ pour le découpage et le soudage)