Como fazer a harmonização ultra-sônica do chifre e do transdutor

Como fazer perfeita chifre ultra-sônico & correspondência de transdutor

1. Princípio do transdutor ultrassônico e combinação de design (sistema de vibração ultra-sônica)

Resumo: O projeto e o cálculo do sistema de transdutor ultrassônico de máquina de solda plástica e o uso do software tridimensional PRO-E para desenhar um modelo tridimensional, seguido de análise de freqüência, fornece um método de design útil para o sistema de transdutor ultrassônico .

Palavras-chave: transdutor ultra-sônico, vibrador ultra-sônico, vibrador ultra-sônico, sistema de vibração ultra-sônica

Na sociedade contemporânea, vários produtos plásticos penetraram em vários campos da vida cotidiana. A tecnologia de processamento tradicional não pode mais atender às necessidades de desenvolvimento da moderna indústria de plásticos. A máquina de solda plástica ultra-sônica não precisa adicionar qualquer adesivo, enchimento ou solvente, e não consome uma grande quantidade de fonte de calor ao soldar produtos de plástico. Tem as vantagens de operação simples, velocidade de soldagem rápida, alta força de soldagem e alta eficiência de produção. Portanto, a tecnologia de soldagem ultra-sônica está se tornando cada vez mais amplamente utilizada. Os sistemas de transdução ultrassônica geralmente incluem transdutores ultrassônicos e cornetas ultrassônicas, que são os componentes básicos para a soldagem ultrassônica, e os bons transdutores ultrassônicos são pré-requisitos para a soldagem ultrassônica.

2.1 Design de transdutor ultrassônico

Quando a máquina de solda plástica ultra-sônica está trabalhando, o processamento da peça de trabalho plástica requer vibração longitudinal de alta freqüência, de modo que os moldes superior e inferior da peça vibrem e derretam as camadas superior e inferior para obter o efeito de soldagem. Portanto, o tipo de transdutor é selecionado como um transdutor composto longitudinal, e a estrutura é simples, e o diagrama esquemático é mostrado na FIG. 2 A primeira e a última duas peças são placas de cobertura de metal; o meio é uma pilha de cristal cerâmico piezoeléctrico, que é geralmente um orifício redondo polarizado longitudinalmente ou um tubo redondo, ou um tubo redondo radialmente polarizado; um parafuso de tensão aperta as três partes Apertado firmemente.

Chifre ultra-sônico

Diagrama de estrutura de chifre ultra-sônico

Cabeça de solda ultra-sônica

Molde ultrassônico escalonado

Utilizando o software PRO-E para analisar a frequência da corneta, em primeiro lugar, o modelo 3D da corneta é desenhado pelo software PRO-E 3D de acordo com o tamanho da corneta. Em segundo lugar, a ferramenta de análise de freqüência é usada para analisar a freqüência do chifre. O valor de baixa frequência de entrada é 20000 Hz, o material é 2A01 e o módulo elástico do material é 0,7 × 105 MPa, que é 0,3. Após os resultados da análise serem mostrados na Figura 4, a frequência de vibração na saída da corneta é de 20544 Hz, o que não é muito diferente do valor da frequência inicial de 20 kHz, portanto, ela pode atender aos requisitos do projeto.

2.3 Design de cabeça de solda ultrassônica

Quando a máquina de solda plástica ultra-sônica está trabalhando, a força exercida sobre a peça pela cabeça da ferramenta é de cerca de 30 a 50 N, então a força não é grande, e é uma condição de trabalho de força média, de modo que o alumínio duro da o modelo 2A01 pode ser selecionado como material de fabricação. . Para o cabeçote da ferramenta funcionar corretamente, a parte da cabeça da ferramenta que está conectada à saída da buzina é correspondida. Correspondência refere-se à correspondência de impedância entre a saída da buzina e a entrada da cabeça da ferramenta. Portanto, é necessário que na frequência de ressonância em suas faces de junção, a impedância de saída da sirene seja igual à impedância de entrada da cabeça da ferramenta. De acordo com o conhecimento mencionado acima, a impedância igual dos dois requer apenas que suas áreas transversais sejam iguais.

Desenho cabeça de soldagem ultra-sônica

Utilizando o software PRO-E para analisar a frequência da cabeça de soldadura ultra-sónica, em primeiro lugar, o modelo 3D da cabeça da ferramenta é desenhado pelo software PRO-E 3D de acordo com o tamanho da cabeça de soldadura. Em seguida, a cabeça da ferramenta foi analisada quanto à frequência. O valor de baixa frequência de entrada foi de 20 kHz, o material foi 2A01 e o módulo de elasticidade do material foi de 0,7 × 105 MPa, 0,3. Gráfico de análise de freqüência

Inspeção de cabeça de solda ultra-sônica

Pode ser visto que a pequena parte da face de extremidade da cabeça da cabeça de soldadura é também a frequência de ressonância da parte superior da figura é de 20021 Hz, o que não é muito diferente da frequência da primeira onda ultra-sónica de 20 kHz. Portanto, o design do cabeçote da ferramenta pode atender aos requisitos de projeto, e o tempo de trabalho pode ser A vibração transmitida pelo transdutor através da buzina para a extremidade de entrada da cabeça da buzina ressoa.

Análise de freqüência de cabeça de solda ultra-sônica

De acordo com a equação de vibração de qualquer seção transversal variável, a solução geral da equação de vibração é resolvida sob a condição de que as coordenadas e condições de contorno de cada parte do vibrador sejam conhecidas, e então a equação de freqüência e a velocidade de vibração são obtidas em torno de as condições de contorno da solução geral e do transdutor ultrassônico. Os transdutores ultra-sônicos foram projetados com uma série de conhecimentos sobre a equação de distribuição de tensão e as características do material cerâmico do efeito piezoelétrico. De acordo com a condição de trabalho da máquina de solda plástica ultra-sônica, o tipo de chifre é selecionado; de acordo com o fator de amplificação de amplitude, a relação entre a potência da onda e a amplitude, a área da seção transversal do chifre é obtida; a solução geral de acordo com a equação de velocidade de vibração e a buzina Condições convenientes, calcule a distribuição de tensão e velocidade de vibração de cada parte da buzina. De acordo com a equação de frequência e a condição de resistência, foi projetada a cabeça de soldagem da máquina de solda plástica ultra-sônica.

Teste de parâmetro de transdutor ultrassônico

Através de uma série de projetos e cálculos de conhecimento, as dimensões do transdutor ultrassônico, da buzina e da cabeça da ferramenta são determinadas, e a análise do espectro é realizada pelo software PRO-E para verificar se ele atende aos requisitos do projeto. Assim, o projeto do sistema de vibração da máquina de solda plástica ultra-sônica é concluído, o que fornece etapas e métodos de projeto úteis para o sistema de vibração ultra-sônica.

2. Seleção de transdutores ultra-sônicos:

Um transdutor ultrassônico é um dispositivo de conversão de energia, cuja função é converter a energia elétrica de entrada em energia mecânica (isto é, ondas ultrassônicas) e depois distribuí-la, enquanto consome uma pequena quantidade de energia (menos de 10%). Portanto, o problema a ser considerado ao usar um transdutor ultrassônico é a correspondência com os terminais de entrada e saída, seguidos pelas dimensões mecânicas de montagem e acoplamento. Existem muitos tipos de máquinas ultrassônicas no mercado, e os clientes devem fornecer indicadores precisos e confiáveis ​​para garantir que os produtos de transdutor ultrassônico fornecidos pela empresa possam ser bem adaptados às máquinas ultrassônicas de sua empresa para obter um bom desempenho.

Transdutor ultra-sônico

Transdutores ultra-sônicos e vibradores ultra-sônicos devem prestar atenção aos seguintes parâmetros:

1 frequência de ressonância: f, unidade: KHz

A frequência refere-se a uma frequência medida por um método de linha de transmissão utilizando um gerador de frequência, um milivoltímetro ou semelhante, ou uma frequência medida por um analisador de impedância ou semelhante. Geralmente conhecido como a pequena frequência do sinal. O oposto é a freqüência superior, que é a freqüência de operação real medida pelo cliente quando o transdutor é conectado à fonte de alimentação do inversor através de um cabo e é descarregado ou carregado. Como os circuitos correspondentes dos clientes são diferentes, os mesmos transdutores são diferentes em frequência com diferentes fontes de energia de acionamento. Tais freqüências não podem ser usadas como base de pedidos.

2 Capacitância do transdutor: CT, unidade: PF

Ou seja, a capacitância livre do transdutor pode ser medida por uma ponte de capacitor a uma freqüência de 400 Hz a 1000 Hz, e um analisador de característica de impedância também pode ser usado. Para ser simples, a medição com um medidor de capacitância portátil geral também pode atender aos requisitos.

3 modo de funcionamento do transdutor

Devido a diferentes métodos e requisitos de processamento, o modo de trabalho do transdutor pode ser dividido em trabalho contínuo (máquina de renda, máquina de CD, máquina de zíper, soldagem de metal, etc.) e trabalho tipo pulso (como máquina de solda de plástico). Diferentes métodos de trabalho Os requisitos para o transdutor são diferentes. Em geral, a operação contínua quase não tem tempo de pausa, mas a corrente de operação não é muito grande, a operação de pulso é intermitente, há uma pausa, mas a corrente instantânea é muito grande. Em média, o poder de ambos os estados é grande.

4 tipo de transdutor e alta potência

O fabricante da máquina pode ter especificações diferentes para a potência nominal da máquina para diferentes propósitos e finalidades. Em outras palavras, o mesmo transdutor pode ter diferentes potências nominais usadas em diferentes máquinas. Para evitar ambiguidades, o cliente deve especificar a estrutura do transdutor, como tipo de coluna, tipo de chifre invertido, etc., e o diâmetro e o número de bolachas de cerâmica piezelétricas.

5 Dimensões de instalação e acoplamento

Existem principalmente materiais de chifre ultra-sônico, métodos de tratamento de superfície e formas. O transdutor ultrassônico é conectado com a buzina ultrassônica, a buzina ultrassônica é conectada com o molde ultrassônico e o diâmetro, espessura, entalhe ou número do orifício do parafuso e posição do flange da buzina ultra-sônica.