变幅杆的作用有两个,一是将换能器的振动位移放大或速度位移放大,或者把超声能量集中在较小的辐射面上起聚能作用。夹芯式压电陶瓷换能器在20kHz电激励信号作用下的伸缩变形很小,一般在4~5μm左右,不能直接传递到焊件,而变幅杆则可以将其放大到20~30μm,能更好地进行能量传递和焊接;二是作为机械阻抗变换器,在换能器和声负载之间进行阻抗匹配,使超声能量更有效地向负载传递。变幅杆的固有频率应与换能器的谐振频率一致,以获得**小的声阻抗,从而使轴向振幅比较大,提高能量转化效率。为此,在设计变幅杆时,其长度应为基波半波长或其整数倍,并通过数值模拟或有限元分析的方法进行模态分析,修正设计缺陷,保证其科学合理的谐振频率、谐振长度、放大系数和形状因数,从而在源头上保证变幅杆与换能器的匹配。图5为所设计变幅杆的结构示意图,I区、III区为定截面,II区为锥形变截面,R为过渡半径,II区将振幅逐渐放大。图6为变幅杆有限元模态分析效果图,当频率为接近于换能器频率的某一值时,变幅杆轴向振动比较好。另外,在机械加工中,充分保证设计几何尺寸,严格约束公差,保证变幅杆的加工精度,将加工制造带来的影响降到**小。 该频率范围内的清洗频率常常被用于清洗大型、重型零件或高密度材料的工件。江苏大功率超声波线束
磁致伸缩换能器和压电换能器都是利用材料的特殊性质来实现能量转换的技术,但它们的工作原理和应用有一些区别。首先,磁致伸缩换能器是利用磁致伸缩材料的磁伸缩效应来实现能量转换的。当给磁致伸缩材料一个交变磁场时,材料会发生周期性的伸展和收缩,这种伸展和收缩会产生声波,从而将电能转换成声能。而压电换能器则是利用压电材料的压电效应来实现能量转换的。当给压电材料一个压力时,材料会发生电荷的堆积和释放,这种电荷的堆积和释放会产生电信号,从而将机械能转换成电能。其次,磁致伸缩换能器和压电换能器的应用也有所不同。磁致伸缩换能器主要用于超声清洗、超声焊接、超声切割等方面。因为磁致伸缩换能器产生的声波频率较高,所以可以用来产生高能量的超声波。而压电换能器则主要用于超声成像、超声测距、超声测速等方面。因为压电换能器产生的声波频率较低,所以可以用来产生低能量的超声波。此外,磁致伸缩换能器和压电换能器的输出特性和工作条件也有所不同。磁致伸缩换能器的输出特性是声波的振幅和频率,而压电换能器的输出特性是电信号的电压和电流。此外,磁致伸缩换能器需要较大的磁场和较高的频率才能工作。 江苏大功率超声波提取不同的液体存在不同的空化临界点,故超声波能量必须超过该临界点才能达到清洗效果。
在选择超声波换能器中的压电陶瓷时,需要考虑以下因素:1.压电性能:压电陶瓷是超声波换能器的主要组成部分,其压电性能对超声波换能器的性能起着决定性的作用。因此,在选择压电陶瓷时,需要选择具有较高压电性能的陶瓷材料,如钨、锌、镁等。2.机械性能:压电陶瓷在超声波换能器中需要承受高频率和高度的机械振动。因此,在选择压电陶瓷时,需要选择具有较高机械强度的陶瓷材料,如钛酸钡、锆钛酸铅等。3.耐高温性能:在超声波焊接等应用场景中,压电陶瓷需要在高温环境下工作。因此,在选择压电陶瓷时,需要选择具有较高耐高温性能的陶瓷材料,如氧化铝、氮化硅等。4.稳定性:压电陶瓷的稳定性对超声波换能器的使用寿命和可靠性有着重要影响。因此,在选择压电陶瓷时,需要选择具有较高稳定性的陶瓷材料,如氧化镁、氧化锆等。5.环保性:在选择压电陶瓷时,还需要考虑其环保性。选择环保型的压电陶瓷可以减少对环境和人体的影响,如无铅的压电陶瓷材料。总之,在选择超声波换能器中的压电陶瓷时,需要根据具体的应用场景和需求进行选择。同时,需要考虑压电性能、机械性能、耐高温性能、稳定性和环保性等因素。
超声波设备的质量判定需要依据一系列标准,这些标准包括但不限于以下几个方面:频率范围:超声波的频率应在特定范围内。频率过高或过低都会影响其效果。一般工业应用的超声波频率在20kHz到2MHz之间。声强:超声波的声强也是判定设备质量的一个重要参数。对于不同的应用,需要的声强有所不同。例如,用于塑料焊接的超声波设备可能需要更高的声强。功率输出:超声波设备的功率输出应达到一定的标准。功率太低会影响效果,功率太高则可能对设备本身或周围环境造成损害。稳定性:超声波设备的稳定性也是评判其质量的重要标准。设备应在不同的环境和负载条件下保持稳定的性能。安全性:超声波设备的安全性也应被考虑。设备应设计为可以安全地在人类环境中使用,且应符合相关的安全标准。效果:也是重要的标准是超声波设备的效果。设备应能够有效地实现其预定的功能,例如,焊接、清洁、切割等。总的来说,超声波设备的判定标准是一个综合性的问题,它需要考虑设备的多个方面,包括技术参数、安全性、稳定性和效果等。只有全部地评估这些标准,才能准确判定超声波设备的质量。 虽然分类较多,但纵振、扭振和弯振变幅杆的设计都是从其相应的振动方程出发,设计过程及步骤都是一样的。
超声波系统自身稳定性对焊接效果的好坏产生直接影响,其稳定性的影响因素有很多,如电流、压力、机械安装、焊件材料等,但关键在于系统匹配性,即发生器、换能器、变幅杆要相互匹配,其振动频率匹配一致时,超声波系统才能达到比较好谐振状态,工作才**稳定,焊接效果才比较好。换能器是功率超声焊接系统的重要组成部分,其研发技术和设计水平直接决定了超声波焊接技术的发展及应用***程度,也必然对功率超声焊接系统的稳定性起到至关重要的作用。系统采用如图3所示的夹芯式压电陶瓷换能器,外形呈圆柱形,其压电陶瓷圆片的极化方向与换能器振动方向一致,压电陶瓷元件通过预应力螺杆或和**度胶与两端的金属块连接在一起,整个振子的厚度等于基波的半波长。 爆裂的空化泡会产生超过10,000 psi的压力和20,000 °F (11,000 °C) 的高温。深圳海尔曼超声波萃取
超声波变幅杆按照振动类型,可分为纵振、扭振、弯振以及复合振动(纵弯、纵扭、弯扭),四类。江苏大功率超声波线束
功率超声焊接系统在三角袋原茶包装机中的实践应用表明:(1)功率超声焊接系统总体工作稳定。(2)夹芯式压电陶瓷换能器与超声波发生器匹配良好,电声转换效率较高。(3)电流反馈式频率跟踪超声波发生器可以动态匹配换能器谐振频率,效果良好。(4)变幅杆位移振幅满足要求,焊接较好。(5)可实现PET纱、可降解玉米纤维、尼龙滤布、食品级无纺布等热塑性材料的无缝焊接。总之,功率超声焊接系统完全可以满足三角袋原茶包装设备的功能需求,必将推动超声焊接技术在茶叶、食品、药品及保健品包装行业以及相关领域的应用及推广。江苏大功率超声波线束