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*** 次数:51505 已用完,请联系开发者*** [超声波塑胶焊接机设备参数]超声波焊接机焊接系统——超声波换能器、变幅杆、焊头的选择

作者:八月      发布时间:2021-05-05      浏览量:0
超声波换能器(超声波振动系统)的原理与

超声波换能器(超声波振动系统)的原理与设计配合 #灵科超声波使用说明#

摘要:塑料焊接机超声换能器系统的设计与计算,并利用PRO-E 3D软件绘制三维模型,最后进行频率分析,为超声换能器系统提供了一种有用的设计方法。 。

关键字:超声换能器,超声振动器,超声振动器,超声振动系统

超声波焊接换能器

1.超声换能器的工作原理

超声换能器是将电能转换为机械振动并放大振幅的组件,主要包括超声换能器,超声变幅杆和超声焊接头。超声塑料焊接机上超声换能器的工作原理是利用压电陶瓷材料的逆压电效应产生振动。压电晶体被放置在外部电场中。在电场的作用下,晶体内部正负电荷的重心移动。这种极化位移导致晶体变形。这称为反向压电效应。

超声喇叭是超声处理设备中超声振动系统的重要组成部分之一。在超声振动系统的工作过程中,由于超声换能器的辐射面产生的振动幅度较小,当工作频率在20 kHz范围内时,超声换能器的辐射面的振幅为在超声波焊接中只有几微米,所需的振幅大约是几十到几百微米。因此,有必要借助变幅杆来放大机械振动颗粒的位移和移动速度,并将超声能量集中在较小的区域上以产生能量收集效果。超声变幅杆也可以用作机械阻抗转换器,以在换能器和负载之间架桥以进行阻抗匹配,从而使超声能更有效地从换能器传输到负载。

2超声换能器系统设计

超声塑料焊接机换能器系统的设计主要包括三个部分:超声换能器,超声变幅杆和焊接头,如图1所示。超声换能器主要由前后盖板和夹在中间的陶瓷晶体叠层组成。前后盖板。从图1可以看出,传感器的三个部分通过螺钉连接在一起。超声换能器和超声变幅杆以及变幅杆和焊接头通过双头螺柱连接在一起。在超声波塑料焊接机中,由换能器,焊头和超声波焊接头连接在一起的系统称为振动系统。整个振动系统通过将喇叭安装在变幅杆的横截面上而固定在框架上。

2.1超声换能器的设计

在超声波塑料焊接机工作时,需要高频纵向振动来加工塑料工件,使工件的上下模具上下振动,使焊接层熔化,达到焊接效果。因此,选择的换能器类型是具有简单结构的纵向复合换能器。示意图如图2所示。前两块是金属盖板;第二块是金属盖板。中间是压电陶瓷晶体叠层,通常是具有圆孔的纵向极化板或管,或者是具有径向极化的圆管。用压力螺丝拧紧这三个部分。

1.高强度应力棒2.绝缘环3.陶瓷板4.后盖5.导线6.前盖

设计压电陶瓷体,超声波在陶瓷片中的传播速度c = 2418 m / s,陶瓷片的直径为D = 60 mm,陶瓷片的数量n =2。计算长度和在前后盖板的直径方面,利用振动方程的一般解条件,不难得出频率方程与前后振动速度之比。前盖的尺寸始终等于在相应频率下在盖中传播的声波波长的1/4,因此前盖的长度为64 mm。选择低碳钢作为后盖板,型号为45钢。为了使换能器中的后盖板和陶瓷晶体叠层具有更好的连接弹性,将后盖板和陶瓷晶体叠层的连接部分用硬铝代替。前盖使用硬铝制成,型号为2A01,直径与陶瓷晶片相同。

并且前盖板和后盖板的形状是圆柱形的,并且直径与陶瓷晶片相同。后盖的总长度可以计算为48毫米。

2.2超声波喇叭的设计

根据超声波塑料焊接机的工作条件,选择喇叭的类型;根据幅度放大因子,波功率和幅度之间的关系,求得喇叭部分的大小,最后设计出喇叭。

计算换能器输出的振幅A = 0.002 2 m,喇叭的输出振幅为0.02 mm,因此振幅放大系数为9.09,其中喇叭的输出ve振幅和vf是喇叭的输出振幅。传感器。因此,选择阶梯状的号角时放大系数不会很大,如图3所示。选择了硬铝作为号角的材料。硬脑膜的模型是2A01。喇叭的小端直径为d6 = 20毫米。为了在喇叭的输出端获得最大振幅和振动速度,l5 = l6 = 64 mm,因此喇叭的长度为L = l5 + l6 = 128 mm。

超声波喇叭结构图

阶梯式超声波模具

使用PRO-E软件分析喇叭的频率,首先根据喇叭的大小,使用PRO-E三维软件绘制喇叭的三维模型。其次,使用频率分析工具对号角进行频率分析,输入最低频率值为20000 Hz,材料为2A01,材料的弹性模量为0.7×105 MPa,0.3。最后,分析结果如图4所示。号筒输出端的振动频率为20544 Hz,与初始频率20 kHz差别不大,因此可以满足设计要求。

2.3超声波焊头的设计

超声波塑料焊接机在工作时,工具头对工件的作用力约为30至50 N,因此该作用力不大,属于中等强度工作状态,因此可以选择2A01硬铝型作为制造材料。为了使工具头正常工作,连接到工具头输出端和喇叭的零件应匹配。匹配是指喇叭的输出与工具头的输入之间的阻抗匹配。因此,要求喇叭的输出阻抗在共振频率下等于工具头在其接合面上的输入阻抗。根据上述知识,两者的阻抗仅在它们的横截面积相等的情况下才相等。

超声波焊接头图

使用PRO-E软件分析超声波焊接头的频率,首先根据焊接头的尺寸,使用PRO-E三维软件绘制工具头的三维模型。其次,对刀头进行频率分析,输入最低频率值为20 kHz,材料为2A01,材料的弹性模量为0.7×105 MPa,0.3。频率分析图。

可以看出