超声波焊接机换能器厂家和焊接换能器结构原理

#科技# #科普大作战# #社会科学# #科普一下# #每日科普# 关键词: 超声波换能器、超声波振动器、超声波振动系统在当代社会，各种塑料制品已经渗透到人们日常生活的各个领域。传统的加工技术已经不能满足现代塑料工业的发展需要。超声波塑料焊接机在焊接塑料制品时不添加任何粘合剂、填料或溶剂，也不消耗大量热源。它具有操作简单、焊接速度快、焊接强度高、生产效率高的优点。因此，超声波焊接技术得到了越来越广泛的应用。超声波换能器系统通常包括超声波换能器和超声波喇叭，它们是超声波焊接的基本组成部分，良好的超声波换能器是超声波焊接的先决条件。

#涨知识# #今日头条# #百度# #科普小知识# 压电晶体被放置在外部电场中。在电场的作用下，晶体内部正电荷和负电荷的重心移动。这种极化位移导致晶体变形。这被称为反向压电效应。超声波喇叭是超声波处理设备中超声波振动系统的重要部件之一。在超声振动系统的工作过程中，由于超声换能器辐射面产生的振动幅度较小，当工作频率在20 khz范围内时，超声波焊接中超声波换能器辐射表面的振幅只有几微米，所需振幅约为数十到数百微米。因此，有必要在喇叭的帮助下放大机械振动颗粒的位移和移动速度，并将超声波能量集中在较小的区域以产生能量收集效果。超声波喇叭也可以用作机械阻抗转换器，以桥接传感器和负载之间的阻抗匹配，从而能够更有效地将超声波从传感器传输到负载。2超声换能器系统设计超声波塑料焊接机换能器系统的设计主要包括三个部分: 超声波换能器、超声波喇叭和焊头，如图1所示。超声波换能器主要由前端组成后盖板由夹在其中的陶瓷晶体层压板组成。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。超声波换能器、超声波喇叭、喇叭和焊头通过双头螺柱连接在一起。在超声波塑料焊接机中，由传感器、焊头和超声波焊头连接的系统称为振动系统。通过将喇叭安装在喇叭的横截面上，整个振动系统固定在框架上。2.1个超声换能器的设计超声波塑料焊接机工作时，需要高频纵向振动来处理塑料工件，使工件的上下模具上下振动，焊接层熔化以达到焊接效果。因此，选择的传感器类型是具有简单结构的纵向复合传感器。示意图如图2所示。前两个是金属盖; 第二个是金属盖。中间是压电陶瓷晶体层压板，通常是带有圆孔的纵向偏振板或管，或具有径向极化的圆管。用压力螺钉拧紧这三个部分。

1.高强度应力杆

2.绝缘环

3.陶瓷板

4.后盖

5.电线

6.前盖压电陶瓷体超声波陶瓷板在传播速度c = 2418 m/s下的设计，陶瓷直径D = 60毫米陶瓷片数n = 2。计算前后盖板的长度和直径，利用振动方程的一般解条件，不难得到频率方程与前后振动速度之比。前盖的尺寸总是等于盖子下面相应的频率。为了分析在1/4的声波波长下的弹性波传播，前盖的长度为64毫米。后盖选用低碳钢，型号为45钢。为了使后盖板和换能器中的陶瓷晶体层压板具有更好的连接弹性，将后盖板和陶瓷晶体层压板的连接部分替换为硬铝。前盖由硬铝制成，型号为2A01，直径与陶瓷晶片相同。前盖和后盖的形状是圆柱形的，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个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; 根据振幅放大系数，波功率和振幅之间的关系，得到喇叭的尺寸，最后是喇叭的设计。计算传感器输出A的振幅 = 0.002 2 m，喇叭的输出振幅为0.02毫米，因此振幅放大系数为9.09，其中喇叭的输出ve振幅vf是喇叭的输出振幅。传感器。因此，选择阶梯式喇叭时放大系数不会很大，如图3所示。选择硬铝作为喇叭的材料。dura的模型是2A01。喇叭小端的直径是d6 = 20毫米。为了使喇叭输出的最大振幅和速度l5 = l6 = 64毫米，因此喇叭的长度为L = l5 + l6 = 128毫米。

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 3D软件绘制喇叭的三维模型。其次，使用频率分析工具分析喇叭频率，输入最小频率值为20000Hz，材料为2A01，材料的弹性模量为0.7 × 105兆帕，0.3。最后，分析结果如图4所示。喇叭输出端的振动频率为20544Hz，与20 kHz的初始频率相差不大，因此可以满足设计要求。2.3个超声波焊头的设计超声波塑料焊接机工作时，刀头对工件的作用力约为30-50 N，所以力不大，属于中等强度的工作状态，所以你可以选择2A01硬铝作为制造材料。为了使刀头正常工作，连接到刀头输出端和喇叭的零件应该匹配。匹配是指喇叭输出和刀头输入之间的阻抗匹配。因此，在共振频率下，喇叭的输出阻抗需要等于工具头在其接合表面上的输入阻抗。根据以上知识，只有当它们的横截面面积相等时，两者的阻抗才相等。

超声波粘合头图使用PRO-E软件分析超声波焊头的频率，首先根据焊头的尺寸，使用PRO-E 3D软件绘制工具头的三维模型。其次，对刀头进行频率分析，输入的最小频率值为20 kHz，材料为2A01，材料的弹性模量为0.7 × 105 MPa，0.3。频率分析可以看出，焊头小端的共振频率，即图的上部为20021Hz，这与最初的20kHz超声波频率没有太大区别。因此，刀头的设计可以满足设计要求，并可以与之结合使用。从传感器通过焊头传递到焊头输入的振动将产生共振。超声波喇叭频率分析按照任何变截面的振动方程，在知道振动器各部分的坐标和边界条件的情况下，求解振动方程的一般解，最后，得到了一般解周围的频率方程以及振动速度超声换能器各部分的边界条件和应力分布方程，结合压电陶瓷材料的特性等一系列知识，设计了一种超声换能器。根据超声波塑料焊接机的工作条件，选择喇叭的类型; 根据振幅放大系数、波功率和振幅之间的关系，获得喇叭部分的尺寸。根据振动速度方程和喇叭的一般解，计算喇叭各部分的应力和振动速度分布是方便的。根据频率方程和强度条件，设计了超声波塑料焊接机的焊头。

超声换能器参数测试经过一系列知识设计和计算，最终确定超声换能器、喇叭和刀头的尺寸，并通过PRO-E软件分析光谱，为了验证它是否符合设计要求。这样，完成了超声波塑料焊接机振动系统的设计，为超声波振动系统提供了有用的设计步骤和方法。2.超声换能器的选择:超声换能器是一种能量转换设备，其功能是将输入的电能转换为机械能 (I.E.，超声波) 然后传输，它本身消耗很少的电能 (小于10%)。因此，使用超声波换能器时要考虑的最重要的问题是与输入和输出端子匹配，其次是机械安装和匹配尺寸。市场上有许多类型的超声波机械，客户必须提供准确可靠的指标，以确保公司提供的超声波换能器产品能够完美匹配您的超声波机械并实现最佳性能。超声波换能器超声波换能器和超声波振动器的选择应注意以下参数: 共振频率: f，单位: KHz频率是指使用阻抗特性分析仪等通过频率发生器、毫伏表等通过输电线路方法测量的频率。它通常被称为小信号频率。相反的是车载频率，也就是说，当客户通过电缆将传感器连接到逆变器电源并在通电后通电或清空时测量的实际工作频率。由于客户的匹配电路不同，具有不同驱动功率的同一换能器的频率也不同。这些频率不能作为订购的基础。 传感器电容: CT，单位: PF也就是说，传感器的自由电容通常可以由电容桥以400Hz-1000Hz的频率或阻抗特性来划分。分析仪类似于测量仪器。为了简单起见，使用普通便携式电容表进行测量也可以满足要求。传感器工作由于加工方法和要求不同，换能器的工作方法大致可分为连续工作 (花边机、CD套筒机、拉链机、金属焊接等) 和脉冲工作 (如塑料焊接机)。传感器有不同的要求。一般来说，连续操作几乎没有暂停时间，但工作电流不是很大。脉冲操作间歇停顿，但瞬时电流较大。平均来说，两个州的权力都很大。 传感器类型和最大功率出于不同的目的和目的，机器制造商可能对机器的标称功率有不同的规定。换句话说，不同机器上使用的相同传感器的标称功率可能不同。为了避免歧义，客户应指定换能器的结构类型，例如柱型、倒喇叭形状等，以及压电陶瓷晶片的直径和数量。 安装尺寸主要包括超声波喇叭材料、表面处理方法、形状。超声波换能器和超声波喇叭的连接螺纹，超声波喇叭和超声波模具的连接螺纹，直径，厚度，间隙或螺孔的数量和位置位于超声波喇叭的法兰上。