소개하다
진폭 균일 성 (보통 "균일 성")은 주어진 표면에서 진폭의 변화를 측정 한 것입니다.
통합 진폭 레버가 필요합니다
예를 들어, 초음파 플라스틱 용접 응용 프로그램에서, 두 개의 균일하고 두껍고 매우 유연한 스트립이 함께 용접됩니다. 관절을 따라 균일하게 용접하려면, 용접 조인트를 따라 각 지점으로 동일한 양의 초음파 에너지를 전달해야합니다. 에너지 전달은 진폭로드 진폭의 진폭의 함수이기 때문에, 동일한 에너지 전달은 진폭로드가 스트립에 닿는 각 위치에서 진폭로드의 동일한 진폭을 필요로한다. 진폭로드 표면의 진폭이 고르지 않으면 조인트의 일부는 용접이 충분하지 않을 수 있지만 다른 부분에는 과도한 용접이있을 수 있습니다. 따라서, 진폭 레버 표면의 진폭의 균일 성은 진폭 레버 설계에서 중요한 고려 사항이다. (참고 : 현재이 논의는 혼 표면의 균일 성으로 제한 될 것입니다. 그러나 나사 표면의 진폭 균일 성도 중요하며 나중에 논의 될 것입니다.)
정확한 균일 성 요구 사항은 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 강성 플라스틱은 어느 정도 고르지 않은 진폭 막대를 견딜 수 있습니다. 단단한 플라스틱은 초음파 에너지를 인접한 관절 영역으로 전달하여 관절을 따라보다 균일 한 에너지 분포를 초래하기 때문입니다. 또한, 강성 플라스틱은 연결 (에너지 디렉터)을 허용하며 때로는 진폭로드의 균일 성이 충분하지 않다는 것을 보상합니다. 마지막으로, 많은 플라스틱 용접 애플리케이션에는 특정 평균 용접 강도 만 필요하므로 관절을 따라 일부 과접 및 용접이 허용됩니다.
높은 균일 성이 필요한 경우 :
1. 봉인. 밀폐 씰은 전체 주변을 따라 충분한 결합 강도가 필요합니다. 통합 혼은 성공 가능성을 증가시킵니다.
2. 박막 응용. 박막 (예 : 합성 섬유 직물)을 용접 할 때, 필름은 초음파 에너지를 인접한 영역으로 전달하기에는 너무 유연합니다. 또한이 영화는 에너지 디렉터와 공동으로 설계 할 수 없습니다. 따라서 적절한 용접에 대한 모든 책임은 용접 헤드와 함께 있습니다 (고정물이 올바르게 설계되었다고 가정).
3. 복합 진폭 레버. 복합 진폭로드는 뾰족한 진폭로드에 연결된 모체 진폭로드로 구성됩니다. 마더 진폭 레버에 균일 한 표면 진폭이 없으면 팁 진폭 레버가 구부러집니다. 이로 인해 팁 진폭로드의 피로 실패, 팁과 모체 진폭로드 사이의 연결 문제, 컨버터의 굽힘 결함, 허위 공명 문제 및 용접 불량이 발생할 수 있습니다.
4. 높은 진폭 커넥터. 조인트가 높은 진폭에서 작동하면 접촉 인터페이스에서의 미세 이동으로 인해 악화 될 수 있습니다. 이로 인해 열 생성과 더 높은 전력 손실이 발생합니다. 문제가 심하면 관절이 갇힐 수 있습니다. 조인트의 진폭이 높고 관절의 진폭 레버의 균일 성이 열악한 경우이 문제는 더 나빠질 것입니다.
불균일 한 이유
고르지 못한 진폭은 포아송 커플 링에 의해 야기되므로 공진기가 종 방향으로 진동하면 측면으로 "호흡"하게됩니다. 그러나,이 호흡은 공진기의 길이를 따라 균일하지 않습니다. 즉, 호흡량은 가장 높은 변형률 (응력)에서 가장 높습니다. 따라서, 형성되지 않은 공진기의 경우, 호흡은 노드에서 가장 높고 출력 및 입력 표면에서 가장 낮은 (0). 이 고르지 않은 호흡 분포는 안면 진폭이 고르지 않습니다. 이 효과는 다음 그림에 나와 있습니다.
호흡량은 세 가지 요인에 따라 다릅니다
1. 포아송의 비율. Poisson의 비율이 높은 재료는 더 많이 호흡하여 진폭 균일 성을 감소시킵니다.
2. 미세한 라인 파장. 짧은 파장 (낮은 파동 속도)을 갖는 재료는 주어진 진폭에서 변형이 더 크기 때문에 호흡이 더 커집니다.
3. 수평 치수. 폭, 두께 또는 직경이 큰 공진기는 더 얇은 공진기보다 더 호흡합니다.
첫 번째 요소는 재료에만 의존합니다. 두 번째 요인은 재료 (파동 속도) 및 주파수에 따라 다릅니다. 세 번째 요소는 공진기 설계에 따라 다릅니다. 공진기의 가느 다란 모양은 두 번째 및 세 번째 요소를 결합하여 정의 할 수 있습니다.
형성되지 않은 공진기의 경우 측면 치수는 직경입니다. 따라서 공진기의 직경이 얇은 라인의 파장의 절반과 같을 때, 날씬한 길이는 1입니다. 0.
파장은 주파수에 반비례합니다. 따라서 공진기의 측면 치수가 변경되지 않은 상태로 유지되면, 공진기는 20 kHz에서 얇게 보일 수 있지만 40kHz에서 "강력한"것처럼 보일 수 있습니다. (공진기 강력한 고려해야 할 특정 가느 다란 값은 없습니다.)
따라서 호흡을 줄이고 균일 성을 향상시키기 위해 --
1. 공진기는 날씬해야합니다 (긴 파장과 작은 측면 치수).
2. 공진기 재료의 비율이 낮아야합니다.
다음 표와 차트는 전형적인 음향 재료 (알루미늄, 티타늄 및 강철)로 만든 20 kHz의 성형되지 않은 Ø 125 mm 혼의 효과와 두 개의 매우 극단적 인 재료 (알루미늄 베릴륨 복합 및 황동)의 효과를 보여줍니다.
표 참고 :
1. 진폭 레버는 형성되지 않았으며 나사가 없습니다.
2. 다음 표는 이전 표의 몇 가지 추가 정보를 제공합니다. 범용 재료 특성은 알루미늄, 티타늄 및 강철에 사용됩니다.
3. 미세 라인 파동 속도의 계산은 다음과 같습니다
4. 주어진 튜닝 길이는 20 kHz의 형태 Ø 125 mm 혼에만 적용됩니다.
5. 최대 방사형 진폭은 노드에서 발생합니다. 그 값은 진폭로드 표면의 중심에서 축 방향 진폭과 관련이 있습니다.
