Aká je uniformita amplitúdy prevodníka?
Vložiť
Amplitúdová uniformita (zvyčajne iba „uniformita“) je miera variácie amplitúdy na danom povrchu.
Potrebujete zjednotenú amplitúdovú páku
Napríklad v ultrazvukovej aplikácii plastového zvárania sa zvárajú dva rovnomerne hrubé a veľmi flexibilné prúžky. Aby bolo možné zvariť rovnomerne pozdĺž kĺbu, musí sa do každého bodu pozdĺž zváraného kĺbu dodať rovnaké množstvo ultrazvukovej energie. Pretože prenos energie je funkciou amplitúdy amplitúdy amplitúdovej tyče, rovnaký prenos energie vyžaduje rovnakú amplitúdu amplitúdovej tyče v každej polohe, kde sa pruh amplitúdová tyč kontaktuje. Ak je amplitúda povrchu amplitúdy tyče nerovnomerná, niektoré časti kĺbu môžu mať nedostatočné zvary, zatiaľ čo iné môžu mať nadmerné zvary. Preto je rovnomernosť amplitúdy na povrchu páky amplitúdy dôležitým faktorom pri návrhu amplitúdovej páky. (Poznámka: V súčasnosti bude táto diskusia obmedzená na rovnomernosť povrchu rohu. Avšak amplitúdová uniformita povrchu skrutky je tiež dôležitá a bude diskutovaná neskôr.)
Požiadavky na presnú uniformitu budú závisieť od aplikácie. Pevné plasty môžu do istej miery tolerovať nerovnomerné amplitúdové tyče. Dôvodom je, že tvrdý plast môže vysielať ultrazvukovú energiu do susedných oblastí kĺbov, čo má za následok rovnomernejšie rozdelenie energie pozdĺž kĺbov. Okrem toho tuhé plasty umožňujú spojenia (energetickí riaditelia), niekedy kompenzujú nedostatočnú rovnomernosť amplitúdovej tyče. Nakoniec, mnoho plastových zváraných aplikácií vyžaduje iba určitú priemernú pevnosť zvárania, čo umožňuje niektorým nad zváraním a z zvárania pozdĺž kĺbu.
Ak je potrebná vysoká jednotnosť:
1 zapečatené. Vzduchové tesnenie si vyžaduje dostatočnú pevnosť viazania pozdĺž jeho periférie. Jednotný roh zvyšuje pravdepodobnosť úspechu.
2. Tenké filmové aplikácie. Pri zváraní tenkých filmov (ako sú tkaniny syntetických vlákien), je film príliš flexibilný na prenos ultrazvukovej energie do susedných oblastí. Okrem toho tento film nemožno navrhnúť v spolupráci s energetickým režisérom. Plná zodpovednosť za správne zváranie leží preto s zváracou hlavou (za predpokladu, že príslušenstvo bolo navrhnuté správne).
3. Kompozitná amplitúdová páka. Kompozitná amplitúdová tyč sa skladá z materskej amplitúdovej tyče pripojenej k špicatej amplitúdovej tyče. Ak páka amplitúdy matky nemá rovnomernú amplitúdu povrchu, páka amplitúdy hrotu sa ohýba. To môže viesť k únavovému zlyhaniu tyče amplitúdy hrotu, problémom s pripojením medzi špičkou a prútou amplitúdou matky, ohybom chybách prevodníka, problémami s falošnou rezonanciou a zlým zváraním.
4. Konektor vysokej amplitúdy. Keď kĺb pracuje pri vysokej amplitúde, môže sa zhoršiť v dôsledku mikro pohybu na kontaktnom rozhraní. Výsledkom bude generovanie tepla a vyššia strata energie; Ak je problém závažný, kĺby sa môžu zaseknúť. Ak má kĺb vysokú amplitúdu a rovnomernosť páky amplitúdy na kĺbe je zlá, potom bude tento problém ešte horší.
Dôvody nerovnosti
Nerovnomerná amplitúda je spôsobená spojením Poissona, takže keď rezonátor pozdĺžne vibruje, bude „dýchať“ laterálne. Toto dýchanie však nie je rovnomerné pozdĺž dĺžky rezonátora - to znamená, že množstvo dýchania je najvyššie v bode najvyššieho kmeňa (napätia). Preto pre neformované rezonátory bude dýchanie najvyššie v uzloch a najnižšia (takmer nula) na výstupných a vstupných povrchoch. Toto nerovnomerné rozloženie dýchania vedie k nerovnomernej amplitúde tváre. Tento účinok je znázornený na nasledujúcom obrázku.
Objem dýchania závisí od troch faktorov
1. Poissonov pomer. Materiály s vysokým Poissonovým pomerom dýchajú viac, čo vedie k zníženej amplitúdovej jednotnosti.
2. Jemná vlnová dĺžka. Materiály s krátkymi vlnovými dĺžkami (nízke rýchlosti vlny) majú pri danej amplitúde väčšie namáhanie, čo vedie k väčšiemu dýchaniu.
3. Vodorovné rozmery. Rezonátor s väčšou šírkou, hrúbkou alebo priemerom bude dýchať viac ako jeho tenší rezonátor.
Prvý faktor závisí iba od materiálu. Druhý faktor závisí od materiálu (rýchlosť vlny) a frekvencie. Tretí faktor závisí od návrhu rezonátora. Štíhly tvar rezonátora je možné definovať kombináciou druhého a tretieho faktorov.
Pre neformované rezonátory je bočná dimenzia priemerom. Preto, keď sa priemer rezonátora rovná polovici vlnovej dĺžky tenkej čiary, štíhla dĺžka je 1. 0.
Vlnová dĺžka je nepriamo úmerná frekvencii. Preto, ak bočné rozmery rezonátora zostanú nezmenené, rezonátor sa môže javiť ako tenký pri 20 kHz, ale môže sa javiť ako „robustný“ pri 40 kHz. (Neexistuje žiadna špecifická štíhla hodnota, ktorá by zvážila robustnú rezonátor.)
Preto s cieľom znížiť dýchanie a zlepšenie uniformity --
1. Rezonátor by mal byť štíhly (dlhá vlnová dĺžka a malý bočný rozmer).
2. Materiál rezonátora by mal mať nízky Poissonov pomer.
Nasledujúca tabuľka a graf ukazujú účinky 20 kHz netformovaného Ø 125 mm rohu vyrobeného z typických akustických materiálov (hliník, titán a oceľ) a dva extrémne materiály (hliník berylia kompozitný a mosadz).
Tabuľka Poznámka:
1. Páka amplitúdy je neformovaná a nemá skrutky.
2. Nasledujúca tabuľka poskytuje niektoré ďalšie informácie z predchádzajúcej tabuľky. Upozorňujeme, že vlastnosti univerzálneho materiálu sa používajú na hliník, titán a oceľ.
3. Výpočet rýchlosti vlny jemnej čiary je
4. Daná dĺžka ladenia sa vzťahuje iba na 20 kHz neostrihaný roh Ø 125 mm.
5. Maximálna radiálna amplitúda sa vyskytuje v uzle. Jeho hodnota súvisí s axiálnou amplitúdou v strede povrchu amplitúdy tyče.
