Produkcja i konserwacja form przetworników do czyszczenia ultradźwiękowego

Piezoelektryczny przetwornik ultradźwiękowy oznacza, że ​​częstotliwość drgań jest większa niż 20 kHz, a liczba drgań na sekundę (częstotliwość) jest bardzo duża, przekraczająca górną granicę ludzkiego ucha (20000 Hz). Ludzie nazywają tę niesłyszalną falę dźwiękową ultradźwiękową. Ultradźwięki i dźwięki słyszalne są zasadniczo identyczne. Mają wspólny punkt drgań mechanicznych, które zazwyczaj rozchodzą się w ośrodku sprężystym w postaci fali podłużnej. Jest to forma propagacji energii, a różnica polega na tym, że częstotliwość ultradźwiękowa jest wysoka. Długość fali jest krótka i ma dobrą zdolność emitowania światła i kierunkowość wzdłuż linii prostej w określonej odległości. W 2013 roku zakres częstotliwości stosowany w obrazowaniu USG jamy brzusznej wynosi od 2∽5MHz, najczęściej 3∽3,5MHz (jedna wibracja na sekundę), 1 Hz, 1 MHz = 10^6 Hz, czyli 1 milion drgań na sekundę, a częstotliwość fal słyszalnych wynosi od 16 do 20 000 Hz.

Dwa główne parametry ultradźwięków:

Dwa główne parametry pierścień piezoceramiczny : Częstotliwość: F ≥ 20 KHz; Gęstość mocy: p = moc nadawania (W) / powierzchnia emisji (cm2); Zwykle p ≥ 0,3w/cm2; Fale ultradźwiękowe rozchodzące się w cieczy mogą plamić powierzchnię przedmiotu. Zasadę „czyszczenia” można wytłumaczyć zjawiskiem „kawitacji”: gdy fala ultradźwiękowa rozchodzi się w cieczy do ciśnienia jednej atmosfery, gęstość mocy wynosi 0,35 w/cm2, a szczyt ciśnienia fali ultradźwiękowej może osiągnąć podciśnienie lub podciśnienie, ale w rzeczywistości nie istnieje podciśnienie, więc w cieczy generowane jest duże ciśnienie, które rozbija cząsteczki cieczy na puste przestrzenie i jądra kawitacyjne. Wnęka ta znajduje się bardzo blisko próżni, która pęka, gdy ciśnienie ultradźwiękowe zostanie odwrócone do maksimum, a silne uderzenie z powodu pęknięcia uderza w brud na powierzchni przedmiotu. 

To zjawisko fali uderzeniowej spowodowane pękaniem licznych małych pęcherzyków kawitacyjnych nazywane jest zjawiskiem „kawitacji”. Projektowanie i produkcja form ultradźwiękowych musi być bardzo proste. Nie dajcie się zwieść, użycie źle obsługiwanej lub niedostrojonej głowicy spawalniczej będzie Was kosztować dużo produkcji - zniszczy to efekt spawania, a co ważniejsze doprowadzi bezpośrednio do przetwornika lub spowoduje uszkodzenie urządzenia. Dlatego konstrukcja formy ultradźwiękowej nie jest tak prosta, jak jej kształt. Wręcz przeciwnie, wymaga dużej wiedzy i umiejętności zawodowych – jak zapewnić najbardziej ekonomiczną pracę ultradźwiękowa głowica przetwornika do zgrzewania tekstyliów ? Jak zapewnić, że głowica spawalnicza będzie skutecznie przetwarzać drgania mechaniczne przetwornika? Przenieś na obrabiany przedmiot, aby utworzyć konsekwentnie stabilną spoinę - forma ultradźwiękowa jest jednym z najbardziej zaawansowanych technicznie aspektów technologii ultradźwiękowej. Do różnych obiektów spawalniczych wymagane są różne głowice narzędziowe. Niezależnie od tego, czy jest to spawanie w polu bliskim, czy spawanie transmisyjne, tylko głowica narzędzia o połowie długości fali może osiągnąć maksymalną amplitudę powierzchni czołowej spawania. Głowica narzędziowa ma dwa rodzaje amplitudy i nie ma wzmocnienia amplitudy.

Głowica narzędzia systemu akustycznego do ultradźwiękowego przetwornika zgrzewania tworzyw sztucznych jest zwykle wykonana ze stopu aluminium. Powierzchnia czołowa jest pokryta twardym stopem. Gdy moc jest wysoka, jest ona również wykonana ze stopu tytanu. W tym przypadku wytrzymałość zmęczeniowa materiału jest ponad dwukrotnie większa niż w przypadku stopu aluminium. Ponieważ głowica zgrzewająca ultradźwiękowa pracuje w warunkach wibracji o wysokiej częstotliwości, powinna starać się zachować symetryczną konstrukcję, aby uniknąć niezrównoważonych naprężeń i wibracji bocznych spowodowanych asymetrią transmisji fali dźwiękowej. Niezrównoważone wibracje mogą powodować nagrzewanie się i łamanie włosów. Spawanie ultradźwiękowe jest stosowane w różnych gałęziach przemysłu i ma różne wymagania dotyczące precyzji przetwarzania. W przypadku szczególnie cienkich detali, takich jak bieguny akumulatorów litowo-jonowych i spawanie zakładek, powlekanie złotą folią itp., dokładność obróbki jest bardzo wysoka i wymagana jest duża precyzja. Sprzęt do przetwarzania jest przetwarzany tak, aby wyprodukowane formy spełniały wymagania użytkowe. Spawanie ultradźwiękowe wymaga, aby materiały metalowe miały dobrą elastyczność (niewielkie straty mechaniczne podczas transmisji dźwięku). Dlatego najczęściej stosowanymi materiałami są stopy aluminium i stopy tytanu, które są głównymi powodami zapewnienia trwałości form ultradźwiękowych w produktach spawalniczych. Po pierwsze, proces wykańczania formy jest skomplikowany. Dlatego też inżynier formy nie tylko projektuje materiał, ale także materiał, którego należy użyć w produkcie, aby uniknąć niezamierzonego wpływu na jego aktualność i jakość przetwornika czyszczenia wibracyjnego.