완벽한 초음파 혼과 변환기 매칭을 만드는 방법

완벽한 초음파 혼과 변환기 매칭을 만드는 방법

 1. 초음파 변환기 원리 및 설계(초음파 진동 시스템) 매칭

개요: 플라스틱 용접기의 초음파 변환기 시스템의 설계 및 계산, PRO-E 3차원 소프트웨어를 사용하여 3차원 모델을 그린 후 주파수 분석을 통해 초음파 변환기 시스템에 유용한 설계 방법을 제공합니다.

키워드: 초음파 변환기, 초음파 진동기, 초음파 진동기, 초음파 진동 시스템

현대사회에서는 다양한 플라스틱 제품이 일상생활의 다양한 분야에 침투하고 있습니다. 전통적인 가공 기술은 더 이상 현대 플라스틱 산업의 발전 요구를 충족시킬 수 없습니다. 초음파 플라스틱 용접기는 접착제, 충진재, 용제 등을 첨가할 필요가 없으며 플라스틱 제품을 용접할 때 많은 열원을 소모하지 않습니다. 그것은 간단한 조작, 빠른 용접 속도, 높은 용접 강도 및 높은 생산 효율성의 장점을 가지고 있습니다. 따라서 초음파 용접 기술이 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 초음파 변환 시스템에는 일반적으로 초음파 용접의 기본 구성 요소인 초음파 변환기와 초음파 혼이 포함되며, 좋은 초음파 변환기는 초음파 용접의 전제 조건입니다.

2.1 초음파 변환기 설계

초음파 플라스틱 용접기가 작동 중일 때 플라스틱 공작물을 가공하려면 고주파 세로 진동이 필요하므로 공작물의 상부 및 하부 금형이 진동하고 상부 및 하부 층을 녹여 용접 효과를 얻습니다. 따라서 변환기의 종류를 종방향 복합 변환기로 선택하고 구조가 간단하며 개략도를 도 1에 나타내었다. 2 . 첫 번째와 마지막 두 조각은 금속 덮개판입니다. 중간은 일반적으로 세로 방향으로 편광된 원형 구멍 또는 원형 튜브 또는 방사형으로 편광된 원형 튜브인 압전 세라믹 크리스탈 파일입니다. 스트레스 나사가 세 부분을 조입니다.

초음파 혼

초음파 혼 구조 다이어그램

초음파 용접 헤드

계단식 초음파 금형

PRO-E 소프트웨어를 사용하여 경적의 주파수를 분석합니다. 먼저 경적의 크기에 따라 경적의 3D 모델을 PRO-E 3D 소프트웨어로 그립니다. 둘째, 주파수 분석 도구는 혼의 주파수를 분석하는 데 사용됩니다. 입력된 저주파 값은 20000Hz, 재질은 2A01, 재질의 탄성계수는 0.7×105MPa, 즉 0.3이다. 해석 결과를 Figure 4에 나타내면 혼 출력부의 진동 주파수는 20544Hz로 초기 주파수 값인 20kHz와 크게 다르지 않아 설계 요구 사항을 충족할 수 있다.

2.3 초음파 용접 헤드 디자인

초음파 플라스틱 용접기가 작동 중일 때 공구 헤드가 공작물에 가하는 힘은 약 30 ~ 50N이므로 힘이 크지 않고 중간 강도의 작업 조건이므로 모델 2A01의 경질 알루미늄을 제조 재료로 선택할 수 있습니다. . 툴 헤드가 제대로 작동하려면 혼의 출력에 연결된 툴 헤드 부분이 일치해야 합니다. 매칭은 혼의 출력과 도구 헤드의 입력 사이의 임피던스 매칭을 의미합니다. 따라서 접합면의 공진 주파수에서 혼의 출력 임피던스는 도구 헤드의 입력 임피던스와 동일해야 합니다. 위에서 언급한 지식에 따르면 두 가지의 임피던스가 동일하려면 단면적이 동일해야 합니다.

초음파 용접 헤드 도면

PRO-E 소프트웨어를 사용하여 초음파 용접 헤드의 주파수를 분석하고, 먼저 용접 헤드의 크기에 따라 PRO-E 3D 소프트웨어로 도구 헤드의 3D 모델을 그립니다. 다음으로, 도구 헤드의 빈도를 분석했습니다. 입력된 저주파 값은 20kHz, 재질은 2A01, 재질의 탄성계수는 0.7×105MPa, 0.3이었다. 주파수 분석 차트

초음파 용접 헤드 검사

용접 헤드 헤드의 작은 단면 부분 역시 그림 상단의 공진 주파수가 20021Hz로 처음 주어진 초음파의 주파수인 20kHz와 크게 다르지 않음을 알 수 있다. 따라서 공구 헤드의 설계는 설계 요구 사항을 충족할 수 있으며 작업 시간은 변환기에 의해 혼을 통해 혼 헤드의 입력 끝으로 전달되는 진동이 공명합니다.

초음파 용접 헤드 주파수 분석

임의의 가변단면의 진동방정식에 따르면, 진동기의 각 부분의 좌표와 경계조건을 알고 있는 조건에서 진동방정식의 일반해를 구하고, 일반해와 초음파 변환기의 경계조건을 중심으로 주파수 방정식과 진동속도를 구한다. 초음파 변환기는 응력 분포 방정식과 압전 효과 세라믹 재료의 특성에 대한 일련의 지식을 바탕으로 설계되었습니다. 초음파 플라스틱 용접기의 작동 조건에 따라 경적의 유형이 선택됩니다. 진폭 증폭 계수에 따라 파동의 전력과 진폭 사이의 관계, 경적의 단면적을 얻습니다. 진동 속도 방정식과 혼에 따른 일반 해법 편리한 조건, 혼의 각 부분의 응력과 진동 속도 분포를 계산합니다. 주파수 방정식과 강도 조건에 따라 초음파 플라스틱 용접기의 용접 헤드를 설계했습니다.

초음파 변환기 매개변수 테스트

일련의 지식 설계 및 계산을 통해 초음파 변환기, 혼 및 도구 헤드의 치수가 결정되고 PRO-E 소프트웨어로 스펙트럼 분석을 수행하여 설계 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 이로써, 초음파 플라스틱 용접기의 진동 시스템 설계가 완료되었으며, 이는 초음파 진동 시스템에 유용한 설계 단계와 방법을 제공합니다.

2. 초음파 변환기 선택:

초음파 변환기(ultrasonic transducer)는 입력된 전력을 기계적 동력(즉, 초음파)으로 변환하여 내보내는 기능을 하는 에너지 변환 장치로, 적은 양(10% 미만)의 전력을 소모한다. 따라서 초음파 변환기를 사용할 때 고려해야 할 문제는 입력 및 출력 단자와의 일치, 이어서 기계적 장착 및 결합 치수입니다. 시장에는 다양한 유형의 초음파 기계가 있으며 고객은 회사에서 제공하는 초음파 변환기 제품이 회사의 초음파 기계와 잘 일치하여 좋은 성능을 얻을 수 있도록 정확하고 신뢰할 수 있는 표시기를 제공해야 합니다.

 

초음파 변환기

초음파 변환기 및 초음파 진동기는 다음 매개변수에 주의해야 합니다.

1 공진주파수: f, 단위: KHz

주파수란 주파수 발생기, 밀리볼트미터 등을 이용하여 전송선로 방식으로 측정한 주파수 또는 임피던스 분석기 등으로 측정한 주파수를 말한다. 일반적으로 소신호 주파수로 알려져 있습니다. 그 반대에는 변환기가 케이블을 통해 드라이브 전원 공급 장치에 연결되어 언로드되거나 로드될 때 고객이 측정한 실제 작동 주파수인 상위 주파수가 있습니다. 고객의 매칭 회로가 다르기 때문에 동일한 변환기라도 구동 전원이 다르면 주파수가 다릅니다. 이러한 주파수는 주문 기준으로 사용할 수 없습니다.

2 변환기 용량: CT, 단위: PF

즉, 트랜스듀서의 자유 정전용량은 400Hz~1000Hz의 주파수에서 커패시터 브리지를 통해 측정할 수 있으며, 임피던스 특성 분석기를 사용할 수도 있다. 간단하게 말하면 일반 휴대용 정전 용량 측정기를 사용한 측정도 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

3 변환기 작동 모드

처리 방법 및 요구 사항이 다르기 때문에 변환기의 작동 모드는 대략 연속 작업(레이스 기계, CD 세트 기계, 지퍼 기계, 금속 용접 등)과 펄스 유형 작업(예: 플라스틱 용접 기계)으로 나눌 수 있습니다. 다양한 작업 방법 변환기에 대한 요구 사항이 다릅니다. 일반적으로 연속동작은 휴지시간이 거의 없으나 동작전류는 그다지 크지 않고, 펄스동작은 간헐적이며 휴지시간은 있으나 순간전류는 매우 크다. 평균적으로 두 국가의 힘은 크다.

4변환기형과 고출력

기계 제조업체는 다양한 목적과 목적에 따라 기계의 정격 출력에 대해 서로 다른 사양을 가질 수 있습니다. 즉, 동일한 변환기가 다른 기계에서 사용되는 다른 공칭 전력을 가질 수 있습니다. 모호함을 피하기 위해 고객은 컬럼 유형, 역 혼 유형 등과 같은 변환기의 구조와 압전 세라믹 웨이퍼의 직경 및 수를 지정해야 합니다.

5 설치 및 결합 치수

주로 초음파 혼의 재료, 표면 처리 방법 및 모양이 있습니다. 초음파 변환기는 초음파 혼과 연결되고, 초음파 혼은 초음파 몰드와 연결되며, 초음파 혼 플랜지의 직경, 두께, 노치 또는 나사 구멍 수 및 위치.