Яка рівномірність амплітуди перетворювача?
Ознайомити
Рівномірність амплітуди (як правило, просто "рівномірність") - це міра зміни амплітуди на заданій поверхні.
Потрібен єдиний важіль амплітуди
Наприклад, у нанесенні ультразвукового пластикового зварювання дві рівномірно товсті та дуже гнучкі смужки зварені разом. Для того, щоб зварювати рівномірно уздовж суглоба, до кожної точки вздовж зварного суглоба необхідно доставляти рівну кількість ультразвукової енергії. Оскільки передача енергії є функцією амплітуди амплітуди амплітудного стрижня, однакова передача енергії вимагає рівної амплітуди амплітудного стрижня в кожному положенні, де амплітудний стрижень контактує з смужкою. Якщо амплітуда поверхні амплітудного стрижня нерівна, деякі частини суглоба можуть мати недостатню звару, а інші можуть мати надмірні зварні шви. Тому рівномірність амплітуди на поверхні важіль амплітуди є важливим фактором у проектуванні важіль амплітуди. (Примітка. В даний час ця дискусія буде обмежена рівномірністю поверхні рогу. Однак рівномірність амплітуди поверхні гвинта також важлива і буде обговорена пізніше.)
Точні вимоги до рівномірності залежатимуть від програми. Жорсткі пластмаси можуть певною мірою терпіти нерівні амплітудні стрижні. Це пояснюється тим, що жорсткий пластик може передавати ультразвукову енергію до сусідніх областей суглобів, що призводить до більш рівномірного розподілу енергії вздовж стиків. Крім того, жорсткі пластмаси дозволяють підключити (енергетичні директори), іноді компенсуючи недостатню рівномірність амплітудного стрижня. Нарешті, багато пластикових зварювальних застосувань потребують лише певної середньої міцності на зварювання, що дозволяє перевищувати зварювання та зварювання вздовж з'єднання.
Коли потрібна висока рівномірність:
1. запечатано. Герметична ущільнення вимагає достатньої міцності на зв'язок по всій його периферії. Уніфікований ріг збільшує ймовірність успіху.
2. Програми тонких плівок. Коли зварювання тонких плівок (таких як тканини синтетичних волокон), плівка занадто гнучка, щоб передавати ультразвукову енергію на сусідні ділянки. Крім того, цей фільм не може бути розроблений у співпраці з енергетичним режисером. Тому повна відповідальність за належне зварювання покладається на зварювальну головку (якщо припустити, що кріплення було розроблено правильно).
3. Складений важіль амплітуди. Композитний амплітудний стрижень складається з амплітуди матері, підключеного до загостреного амплітудного стрижня. Якщо важіль амплітуди матері не має рівномірної амплітуди поверхні, важіль амплітуди наконечника зігнеться. Це може призвести до втоми відмови від амплітуди наконечника, задач зв’язку між наконечником та амплітудою матірів, згинами розлому перетворювача, помилковими резонансними проблемами та поганим зварюванням.
4. Роз'єм високої амплітуди. Коли суглоб працює з високою амплітудою, він може погіршитися через мікро рухи на контактному інтерфейсі. Це призведе до виробництва тепла та більшої втрати потужності; Якщо проблема сувора, суглоби можуть застрягти. Якщо суглоб має високу амплітуду, а рівномірність важіль амплітуди на суглобі є поганою, то ця проблема буде ще гіршою.
Причини нерівномірності
Нерівна амплітуда викликається зчепленням Пуассона, тому коли резонатор вібрує поздовжньо, він "дихає" збоку. Однак це дихання не є рівномірним по довжині резонатора - тобто кількість дихання найвища в точці найвищого деформації (стрес). Тому для неформаних резонаторів дихання буде найвищим на вузлах і найнижчим (майже нульовим) на вихідних та вхідних поверхнях. Цей нерівномірний розподіл дихання призводить до нерівної амплітуди обличчя. Цей ефект показаний на наступному малюнку.
Об'єм дихання залежить від трьох факторів
1. Співвідношення Пуассона. Матеріали з високим співвідношенням Пуассона дихають більше, що призводить до зниження рівномірності амплітуди.
2. Довжина хвилі тонкої лінії. Матеріали з короткими довжинами хвиль (низькі швидкості хвилі) мають більший штам при заданій амплітуді, що призводить до більшого дихання.
3. Горизонтальні розміри. Резонатор з більшою шириною, товщиною або діаметром дихає більше, ніж його тонший резонатор.
Перший фактор залежить лише від матеріалу. Другий фактор залежить від матеріалу (швидкості хвилі) та частоти. Третій коефіцієнт залежить від дизайну резонатора. Стонну форму резонатора можна визначити, поєднуючи другий та третій фактори.
Для неформованих резонаторів бічний вимір - діаметр. Тому, коли діаметр резонатора дорівнює половині довжини хвилі тонкої лінії, струнка довжина становить 1. 0.
Довжина хвилі обернено пропорційна частоті. Тому, якщо бічні розміри резонатора залишаються незмінними, резонатор може виглядати тонким на 20 кГц, але може здатися "міцним" на 40 кГц. (Не існує конкретного стрункого значення, яке слід врахувати надійним резонатором.)
Тому для зменшення дихання та покращення рівномірності --
1. Резонатор повинен бути струнким (довга довжина хвилі та невеликий бічний вимір).
2. Матеріал резонатора повинен мати низьке співвідношення Пуассона.
Наступна таблиця та діаграма показують ефекти неформованого Ø 125 мм рогу, виготовленого з типових акустичних матеріалів (алюміній, титановий та сталь) та двох цілком екстремальних матеріалів (алюмінієвий берилієвий композит та латунь).
Таблиця Примітка:
1. Важіль амплітуди не сформований і не має гвинтів.
2. Наступна таблиця містить додаткову інформацію з попередньої таблиці. Зверніть увагу, що універсальні властивості матеріалу використовуються для алюмінію, титану та сталі.
3. Розрахунок швидкості хвилі тонкої лінії є
4. Дана довжина настройки застосовується лише до неподаленого Ø 125 мм рогу.
5. Максимальна радіальна амплітуда відбувається на вузлі. Його значення пов'язане з осьовою амплітудою в центрі поверхні амплітудного стрижня.
