Wat is de uniformiteit van transduceramplitude?

Introduceren

 

Amplitude -uniformiteit (meestal alleen "uniformiteit") is een maat voor de variatie van amplitude op een bepaald oppervlak.

 

Een uniforme amplitudehendel nodig

 

In een ultrasone plastic lassentoepassing worden bijvoorbeeld twee uniform dikke en zeer flexibele strips aan elkaar gelast. Om uniform langs het gewricht te lassen, moet een gelijke hoeveelheid ultrasone energie aan elk punt langs het gelaste gewricht worden geleverd. Aangezien energieoverdracht een functie is van de amplitude van de amplitude van de amplitudestang, vereist gelijke energieoverdracht een gelijke amplitude van de amplitudestang op elke positie waar de amplitudestang contact maakt met de strip. Als de amplitude van het oppervlak van de amplitude staaf ongelijk is, kunnen sommige delen van het gewricht onvoldoende lassen hebben, terwijl andere overmatige lassen kunnen hebben. Daarom is de uniformiteit van amplitude op het oppervlak van de amplitudehendel een belangrijke overweging bij het ontwerp van de amplitudehendel. (Opmerking: momenteel zal deze discussie beperkt zijn tot de uniformiteit van het hoornoppervlak. De amplitude -uniformiteit van het schroefoppervlak is echter ook belangrijk en zal later worden besproken.)

De precieze uniformiteitsvereisten zijn afhankelijk van de toepassing. Rigide kunststoffen kunnen tot op zekere hoogte ongelijke amplitudestangen verdragen. Dit komt omdat het harde plastic ultrasone energie kan overbrengen naar aangrenzende gewrichtsgebieden, wat resulteert in een meer uniforme verdeling van energie langs de gewrichten. Bovendien zorgen rigide kunststoffen aan verbindingen (energiedirecteuren), soms compenserend voor onvoldoende uniformiteit van de amplitudestang. Ten slotte vereisen veel plastic lastoepassingen alleen een bepaalde gemiddelde lassterkte, waardoor wat over lassen en onder lassen langs het gewricht mogelijk is.

 

 

Wanneer een hoge uniformiteit vereist is:

1. Verzegeld. De luchtdichte afdichting vereist voldoende bindingssterkte langs de gehele periferie. De verenigde hoorn verhoogt de kans op succes.

2. Dunne filmtoepassingen. Bij het lassen van dunne films (zoals synthetische vezelstoffen), is de film te flexibel om ultrasone energie over te dragen naar aangrenzende gebieden. Bovendien kan deze film niet worden ontworpen in samenwerking met een Energy Director. Daarom ligt de volledige verantwoordelijkheid voor het juiste lassen bij de laskop (ervan uitgaande dat het armatuur correct is ontworpen).

3. Composietamplitudehendel. De composietamplitudestang bestaat uit een moederamplitudestang aangesloten op een puntige amplitudestang. Als de hendel van de moederamplitude geen uniforme oppervlakteveramplitude heeft, zal de tipamplitudehendel buigen. Dit kan leiden tot vermoeidheidsfalen van de tipamplitudestang, verbindingsproblemen tussen de punt en de moederamplitudestang, buigfouten van de converter, valse resonantieproblemen en slecht lassen.

4. Hoge amplitude -connector. Wanneer het gewricht bij hoge amplitude werkt, kan deze verslechteren als gevolg van microbewegingen op de contactinterface. Dit zal resulteren in het genereren van warmte en hoger vermogensverlies; Als het probleem ernstig is, kunnen de gewrichten vastlopen. Als het gewricht een hoge amplitude heeft en de uniformiteit van de amplitudehendel op het gewricht slecht is, dan zal dit probleem nog erger zijn.

 

Redenen voor oneffenheden

Ongelijke amplitude wordt veroorzaakt door Poisson -koppeling, dus wanneer de resonator longitudinaal trilt, zal het lateraal "ademen". Deze ademhaling is echter niet uniform over de lengte van de resonator - dat wil zeggen, de hoeveelheid ademhaling is het hoogst op het punt van de hoogste spanning (stress). Daarom zal de ademhaling voor niet -gevormde resonatoren het hoogst zijn op de knooppunten en de laagste (bijna nul) op de uitgangs- en invoeroppervlakken. Deze ongelijke ademhalingsverdeling leidt tot ongelijke gezichtsamplitude. Dit effect wordt getoond in de volgende figuur.

 

 

Ademhalingsvolume hangt af van drie factoren

 

1. Poissons verhouding. Materialen met de verhouding van hoge Poisson ademen meer, wat resulteert in verminderde amplitude -uniformiteit.

2. Fijne lijngolflengte. Materialen met korte golflengten (lage golfsnelheden) hebben een grotere spanning bij een gegeven amplitude, wat resulteert in een grotere ademhaling.

3. Horizontale dimensies. Een resonator met een grotere breedte, dikte of diameter ademen meer dan zijn dunnere resonator.

De eerste factor hangt alleen af ​​van het materiaal. De tweede factor hangt af van het materiaal (golfsnelheid) en frequentie. De derde factor hangt af van het resonatorontwerp. De slanke vorm van een resonator kan worden bepaald door de tweede en derde factoren te combineren.

Voor niet -gevormde resonators is de laterale dimensie de diameter. Daarom, wanneer de diameter van de resonator gelijk is aan de helft van de golflengte van de dunne lijn, is de slanke lengte 1. 0.

Golflengte is omgekeerd evenredig met de frequentie. Daarom, als de laterale afmetingen van de resonator ongewijzigd blijven, kan de resonator op 20 kHz dun lijken, maar kan het "robuust" lijken bij 40 kHz. (Er is geen specifieke slanke waarde om een ​​resonator robuust te beschouwen.)

 

Daarom, om de ademhaling te verminderen en uniformiteit te verbeteren --

 

1. De resonator moet slank zijn (lange golflengte en kleine laterale dimensie).

2. Het resonatormateriaal moet een lage Poisson's ratio hebben.

De volgende tabel en grafiek tonen de effecten van een 20 kHz niet -gevormde Ø 125 mm hoorn gemaakt van typische akoestische materialen (aluminium, titanium en staal) en twee vrij extreme materialen (aluminium beryllium composiet en messing).

 

Tabel Opmerking:

 

1. De amplitudehendel is niet gevormd en heeft geen schroeven.

2. De volgende tabel biedt wat aanvullende informatie uit de vorige tabel. Houd er rekening mee dat de eigenschappen van het universele materiaal worden gebruikt voor aluminium, titanium en staal.

 

3. De berekening van de schrijvers van de fijne lijn is

4. De gegeven afstemmingslengte is alleen van toepassing op de 20 kHz ongekapte Ø 125 mm hoorn.

5. De maximale radiale amplitude treedt op bij het knooppunt. De waarde ervan is gerelateerd aan de axiale amplitude in het midden van het amplitudestangoppervlak.