Come ottenere un perfetto abbinamento tra tromba ultrasonica e trasduttore

Come ottenere un perfetto abbinamento tra tromba ultrasonica e trasduttore

 1. Principio del trasduttore a ultrasuoni e abbinamento del design (sistema di vibrazione a ultrasuoni).

Riassunto: La progettazione e il calcolo del sistema di trasduttori a ultrasuoni della saldatrice per plastica e l'uso del software tridimensionale PRO-E per disegnare un modello tridimensionale, seguito dall'analisi della frequenza, forniscono un metodo di progettazione utile per il sistema di trasduttori a ultrasuoni.

Parole chiave: trasduttore ultrasonico, vibratore ultrasonico, vibratore ultrasonico, sistema di vibrazione ultrasonica

Nella società contemporanea, vari prodotti in plastica sono penetrati in vari campi della vita quotidiana. La tradizionale tecnologia di lavorazione non è più in grado di soddisfare le esigenze di sviluppo della moderna industria delle materie plastiche. La saldatrice per plastica a ultrasuoni non necessita di aggiungere adesivi, riempitivi o solventi e non consuma una grande quantità di fonte di calore durante la saldatura di prodotti in plastica. Presenta i vantaggi di un funzionamento semplice, un'elevata velocità di saldatura, un'elevata resistenza alla saldatura e un'elevata efficienza produttiva. Pertanto, la tecnologia di saldatura a ultrasuoni sta diventando sempre più ampiamente utilizzata. I sistemi di trasduzione a ultrasuoni di solito includono trasduttori a ultrasuoni e trombe a ultrasuoni, che sono i componenti di base per la saldatura a ultrasuoni, e buoni trasduttori a ultrasuoni sono prerequisiti per la saldatura a ultrasuoni.

2.1 Progettazione del trasduttore ultrasonico

Quando la saldatrice per plastica ad ultrasuoni funziona, la lavorazione del pezzo di plastica richiede vibrazioni longitudinali ad alta frequenza, in modo che gli stampi superiore e inferiore del pezzo vibrino e fondano gli strati superiore e inferiore per ottenere l'effetto di saldatura. Pertanto, il tipo di trasduttore viene selezionato come trasduttore composito longitudinale, la struttura è semplice e il diagramma schematico è mostrato in FIG. 2 . I primi e gli ultimi due pezzi sono placche di copertura in metallo; la parte centrale è una pila di cristalli ceramici piezoelettrici, che è generalmente un foro rotondo polarizzato longitudinalmente o un tubo rotondo, o un tubo rotondo polarizzato radialmente; una vite di tensione stringe le tre parti ben premute.

Corno ad ultrasuoni

Diagramma della struttura del corno ad ultrasuoni

Testa di saldatura ad ultrasuoni

Stampo ad ultrasuoni a gradini

Utilizzando il software PRO-E per analizzare la frequenza del corno, in primo luogo, il modello 3D del corno viene disegnato dal software PRO-E 3D in base alle dimensioni del corno. In secondo luogo, lo strumento di analisi della frequenza viene utilizzato per analizzare la frequenza del corno. Il valore di bassa frequenza in ingresso è 20000 Hz, il materiale è 2A01 e il modulo elastico del materiale è 0,7×105 MPa, ovvero 0,3. Dopo che i risultati dell'analisi sono stati mostrati nella Figura 4, la frequenza di vibrazione all'uscita della tromba è 20544 Hz, che non è molto diversa dal valore di frequenza iniziale di 20 kHz, quindi può soddisfare i requisiti di progettazione.

2.3 Progettazione della testa di saldatura ad ultrasuoni

Quando la saldatrice per plastica ad ultrasuoni è in funzione, la forza esercitata sul pezzo dalla testa dell'utensile è di circa 30-50 N, quindi la forza non è grande ed è una condizione di lavoro di media resistenza, in modo che l'alluminio duro del modello 2A01 possa essere selezionato come materiale di produzione. . Affinché la testa dell'utensile funzioni correttamente, la parte della testa dell'utensile collegata all'uscita del clacson è abbinata. L'adattamento si riferisce all'adattamento dell'impedenza tra l'uscita del clacson e l'ingresso della testa dell'utensile. È quindi necessario che alla frequenza di risonanza sulle facce dei loro giunti, l'impedenza di uscita del corno sia uguale all'impedenza di ingresso della testa dell'utensile. Secondo le conoscenze sopra menzionate, l'eguale impedenza dei due richiede solo che le loro aree della sezione trasversale siano uguali.

Disegno della testa di saldatura ad ultrasuoni

Utilizzando il software PRO-E per analizzare la frequenza della testa di saldatura ad ultrasuoni, in primo luogo, il modello 3D della testa dell'utensile viene disegnato dal software PRO-E 3D in base alle dimensioni della testa di saldatura. Successivamente, la testa dell'utensile è stata analizzata per la frequenza. Il valore di bassa frequenza in ingresso era 20 kHz, il materiale era 2A01 e il modulo elastico del materiale era 0,7×105 MPa, 0,3. Grafico di analisi della frequenza

Ispezione della testa di saldatura ad ultrasuoni

Si può vedere che la piccola parte frontale della testa di saldatura è anche la frequenza di risonanza della parte superiore della figura è 20021 Hz, che non è molto diversa dalla frequenza della prima onda ultrasonica data di 20 kHz. Pertanto, il design della testa dell'utensile può soddisfare i requisiti di progettazione e l'orario di lavoro può essere La vibrazione trasmessa dal trasduttore attraverso il corno all'estremità di ingresso della testa del corno risuona.

Analisi della frequenza della testa di saldatura ad ultrasuoni

Secondo l'equazione delle vibrazioni di qualsiasi sezione trasversale variabile, la soluzione generale dell'equazione delle vibrazioni viene risolta a condizione che siano note le coordinate e le condizioni al contorno di ciascuna parte del vibratore, quindi l'equazione della frequenza e la velocità di vibrazione vengono ottenute attorno alle condizioni al contorno della soluzione generale e del trasduttore ultrasonico. I trasduttori a ultrasuoni sono stati progettati con una serie di conoscenze sull'equazione di distribuzione delle sollecitazioni e sulle caratteristiche del materiale ceramico ad effetto piezoelettrico. In base alle condizioni di lavoro della saldatrice per plastica ad ultrasuoni, viene selezionato il tipo di corno; in base al fattore di amplificazione dell'ampiezza, rapporto tra la potenza dell'onda e l'ampiezza, si ottiene l'area della sezione trasversale della tromba; la soluzione generale secondo l'equazione della velocità di vibrazione e il clacson Condizioni convenienti, calcolare la distribuzione dello stress e della velocità di vibrazione di ciascuna parte del clacson. In base all'equazione della frequenza e alle condizioni di resistenza, è stata progettata la testa di saldatura della saldatrice per plastica ad ultrasuoni.

Test dei parametri del trasduttore ad ultrasuoni

Attraverso una serie di progettazione e calcolo della conoscenza, vengono determinate le dimensioni del trasduttore ultrasonico, del corno e della testa dell'utensile e l'analisi dello spettro viene eseguita dal software PRO-E per verificare che soddisfi i requisiti di progettazione. Pertanto, è completata la progettazione del sistema di vibrazione della saldatrice per plastica ad ultrasuoni, che fornisce fasi e metodi di progettazione utili per il sistema di vibrazione ad ultrasuoni.

2. Selezione dei trasduttori ad ultrasuoni:

Un trasduttore a ultrasuoni è un dispositivo di conversione dell'energia la cui funzione è convertire l'energia elettrica in ingresso in energia meccanica (cioè onde ultrasoniche) e quindi trasmetterla, consumando una piccola quantità di energia (meno del 10%). Pertanto, il problema da considerare quando si utilizza un trasduttore ad ultrasuoni è l'adattamento dei terminali di ingresso e di uscita, seguito dalle dimensioni di montaggio meccanico e accoppiamento. Esistono molti tipi di macchinari ad ultrasuoni sul mercato e i clienti devono fornire indicatori accurati e affidabili per garantire che i prodotti trasduttori ad ultrasuoni forniti dall'azienda possano essere ben abbinati alle macchine ad ultrasuoni della vostra azienda per ottenere buone prestazioni.

 

Trasduttore ultrasonico

I trasduttori ultrasonici e i vibratori ultrasonici dovrebbero prestare attenzione ai seguenti parametri:

1 Frequenza di risonanza: f, Unità: KHz

La frequenza si riferisce a una frequenza misurata mediante un metodo di linea di trasmissione utilizzando un generatore di frequenza, un millivoltmetro o simili, oppure una frequenza misurata da un analizzatore di impedenza o simili. Generalmente nota come frequenza del piccolo segnale. Di fronte si trova la frequenza superiore, che è la frequenza operativa effettiva misurata dal cliente quando il trasduttore è collegato all'alimentazione del convertitore tramite un cavo ed è scarico o caricato. Poiché i circuiti di adattamento dei clienti sono diversi, gli stessi trasduttori hanno una frequenza diversa con diverse fonti di alimentazione. Tali frequenze non possono essere utilizzate come base dell'ordine.

2 Capacità del trasduttore: CT, unità: PF

Cioè, la capacità libera del trasduttore può essere misurata mediante un ponte di condensatori ad una frequenza compresa tra 400 Hz e 1000 Hz e può essere utilizzato anche un analizzatore della caratteristica di impedenza. In parole povere, anche la misurazione con un generico capacimetro portatile può soddisfare i requisiti.

3 modalità di funzionamento del trasduttore

A causa dei diversi metodi e requisiti di lavorazione, la modalità di funzionamento del trasduttore può essere approssimativamente suddivisa in lavoro continuo (macchina per pizzi, macchina per set di CD, macchina per cerniere, saldatura di metalli, ecc.) e lavoro di tipo a impulsi (come saldatrice per plastica). Metodi di lavoro diversi I requisiti per il trasduttore sono diversi. In generale, il funzionamento continuo non ha quasi alcun tempo di pausa, ma la corrente operativa non è molto elevata, il funzionamento a impulsi è intermittente, c'è una pausa, ma la corrente istantanea è molto elevata. In media, il potere di entrambi gli stati è ampio.

4 tipi di trasduttore e alta potenza

Il produttore della macchina può avere specifiche diverse per la potenza nominale della macchina per scopi e scopi diversi. In altre parole, lo stesso trasduttore può avere potenze nominali diverse utilizzate su macchine diverse. Per evitare ambiguità, il cliente deve specificare la struttura del trasduttore, come il tipo di colonna, il tipo a tromba invertita, ecc., nonché il diametro e il numero di wafer ceramici piezoelettrici.

5 Dimensioni di installazione e accoppiamento

Esistono principalmente materiali per trombe ad ultrasuoni, metodi e forme di trattamento superficiale. Il trasduttore ad ultrasuoni è collegato al corno ad ultrasuoni, il corno ad ultrasuoni è collegato allo stampo ad ultrasuoni e il diametro, lo spessore, il numero di tacche o fori per vite e la posizione della flangia del corno ad ultrasuoni.