Care este uniformitatea amplitudinii traductorului?

Prezenta

 

Uniformitatea amplitudinii (de obicei doar „uniformitatea”) este o măsură a variației amplitudinii pe o suprafață dată.

 

Aveți nevoie de o pârghie de amplitudine unificată

 

De exemplu, într -o aplicație de sudare cu ultrasunete din plastic, două benzi uniforme groase și foarte flexibile sunt sudate împreună. Pentru a se suda uniform de -a lungul articulației, trebuie să fie livrată o cantitate egală de energie cu ultrasunete la fiecare punct de -a lungul articulației sudate. Deoarece transferul de energie este o funcție a amplitudinii amplitudinii tijei de amplitudine, transferul de energie egal necesită o amplitudine egală a tijei de amplitudine în fiecare poziție în care tija de amplitudine contactează banda. Dacă amplitudinea suprafeței tijei de amplitudine este inegală, unele părți ale articulației pot avea suduri insuficiente, în timp ce altele pot avea suduri excesive. Prin urmare, uniformitatea amplitudinii pe suprafața pârghiei de amplitudine este o considerație importantă în proiectarea pârghiei de amplitudine. (Notă: În prezent, această discuție se va limita la uniformitatea suprafeței cornului. Cu toate acestea, uniformitatea de amplitudine a suprafeței șurubului este, de asemenea, importantă și va fi discutată mai târziu.)

Cerințele precise de uniformitate vor depinde de aplicație. Materialele plastice rigide pot tolera într -o oarecare măsură tije de amplitudine inegală. Acest lucru se datorează faptului că plasticul dur poate transmite energie cu ultrasunete către zonele articulare adiacente, ceea ce duce la o distribuție mai uniformă a energiei de -a lungul articulațiilor. În plus, materialele plastice rigide permit conexiuni (directori energetici), uneori compensând uniformitatea insuficientă a tijei de amplitudine. În cele din urmă, multe aplicații de sudare din plastic necesită doar o anumită rezistență medie de sudare, permițând unele suduri peste și sub sudură de -a lungul articulației.

 

 

Când este necesară o uniformitate ridicată:

1.. Sigilat. Sigiliul etanș necesită o rezistență suficientă de legătură de -a lungul întregii sale periferii. Cornul unificat crește probabilitatea de succes.

2. Aplicații de film subțire. Atunci când sudarea filmelor subțiri (cum ar fi țesăturile cu fibre sintetice), filmul este prea flexibil pentru a transmite energie ultrasonică în zonele adiacente. Mai mult, acest film nu poate fi proiectat în colaborare cu un regizor energetic. Prin urmare, întreaga responsabilitate pentru sudare adecvată constă în capul de sudare (presupunând că aparatul a fost proiectat corect).

3. Maneta de amplitudine compusă. Tija de amplitudine compozită este compusă dintr -o tijă de amplitudine a mamei conectată la o tijă de amplitudine ascuțită. Dacă maneta de amplitudine a mamei nu are o amplitudine uniformă a suprafeței, maneta de amplitudine a vârfului se va îndoi. Acest lucru poate duce la eșecul de oboseală a tijei de amplitudine a vârfului, a problemelor de conectare între vârf și tija de amplitudine a mamei, defectele de îndoire ale convertorului, probleme de rezonanță falsă și sudare slabă.

4. Conector de mare amplitudine. Când articulația funcționează la o amplitudine mare, aceasta se poate deteriora din cauza micro -mișcărilor la interfața de contact. Acest lucru va duce la generarea de căldură și pierderea mai mare a puterii; Dacă problema este severă, articulațiile se pot bloca. Dacă articulația are o amplitudine mare și uniformitatea pârghiei de amplitudine pe articulație este slabă, atunci această problemă va fi și mai gravă.

 

Motive pentru inegalitate

Amplitudinea neuniformă este cauzată de cuplarea Poisson, așa că atunci când rezonatorul vibrează longitudinal, acesta va „respira” lateral. Cu toate acestea, această respirație nu este uniformă de -a lungul lungimii rezonatorului - adică cantitatea de respirație este cea mai mare în punctul de cea mai mare tulpină (stres). Prin urmare, pentru rezonatorii neformați, respirația va fi cea mai mare la noduri și cea mai mică (aproape zero) la suprafețele de ieșire și de intrare. Această distribuție neuniformă a respirației duce la o amplitudine facială inegală. Acest efect este prezentat în figura următoare.

 

 

Volumul respirației depinde de trei factori

 

1. Raportul lui Poisson. Materialele cu raportul Poisson ridicat respiră mai mult, ceea ce duce la o uniformitate a amplitudinii reduse.

2. Lungimea de undă a liniei fine. Materialele cu lungimi de undă scurte (viteze de undă mică) au o tulpină mai mare la o amplitudine dată, ceea ce duce la o respirație mai mare.

3. Dimensiuni orizontale. Un rezonator cu o lățime, grosime sau diametru mai mare va respira mai mult decât rezonatorul său mai subțire.

Primul factor depinde doar de material. Al doilea factor depinde de material (viteza undei) și de frecvență. Al treilea factor depinde de designul rezonatorului. Forma zveltă a unui rezonator poate fi definită prin combinarea celui de -al doilea și al treilea factor.

Pentru rezonatoarele neformate, dimensiunea laterală este diametrul. Prin urmare, atunci când diametrul rezonatorului este egal cu jumătate din lungimea de undă a liniei subțiri, lungimea zveltă este 1. 0.

Lungimea de undă este invers proporțională cu frecvența. Prin urmare, dacă dimensiunile laterale ale rezonatorului rămân neschimbate, rezonatorul poate apărea subțire la 20 kHz, dar poate părea „robust” la 40 kHz. (Nu există o valoare zveltă specifică pentru a considera un rezonator robust.)

 

Prin urmare, pentru a reduce respirația și a îmbunătăți uniformitatea --

 

1. Resonatorul trebuie să fie zvelt (lungime de undă lungă și dimensiune laterală mică).

2. Materialul de rezonator ar trebui să aibă un raport scăzut al lui Poisson.

Următorul tabel și diagramă arată efectele unui corn de 20 kHz neformat de Ø 125 mm obținut din materiale acustice tipice (aluminiu, titan și oțel) și două materiale destul de extreme (compus de beriliu și aluminiu din aluminiu).

 

Notă de masă:

 

1. Maneta de amplitudine nu este neformată și nu are șuruburi.

2. Tabelul următor oferă câteva informații suplimentare din tabelul anterior. Vă rugăm să rețineți că proprietățile materialelor universale sunt utilizate pentru aluminiu, titan și oțel.

 

3. Calculul vitezei de undă a liniei fine este

4. Lungimea de reglare dată se aplică numai la cornul de 125 mm de 20 kHz Ø 125 mm.

5. Amplitudinea radială maximă apare la nod. Valoarea sa este legată de amplitudinea axială din centrul suprafeței tijei de amplitudine.