چگونه از کیفیت مبدل اولتراسونیک مطلع شویم؟ چه پارامترهایی بر آن تأثیر می گذارد؟

مبدل اولتراسونیک

1. پارامترها

1) فرکانس رزونانس مکانیکی (Fs)

این به فرکانس عملکرد سیستم ارتعاش اشاره دارد که باید تا حد امکان به مقدار مورد انتظار در طراحی نزدیک باشد و باید با نقطه کار منبع تغذیه مطابقت داشته باشد.

2) مقاومت دینامیکی (R1)

مقاومت انشعاب سری ویبراتور پیزوالکتریک در همان شرایط پشتیبانی تا حد امکان کوچک است! برای تمیز کردن یا جوشکاری ویبراتور، معمولا بین 5 Ω تا 20 Ω است. اگر بیش از حد بزرگ باشد، ویبره یا سیستم ویبره در عملکرد دچار مشکلاتی مانند عدم تطابق مدار، راندمان تبدیل پایین، عمر کوتاه ویبراتور و غیره خواهد شد.

3) فاکتور کیفیت مکانیکی (Qm)

با روش منحنی رسانایی مشخص می شود که Qm=Fs/(F2-F1)، هر چه Qm بالاتر باشد، بهتر است، زیرا هر چه Qm بالاتر باشد، بازده ویبراتور نیز بیشتر است. با این حال، Qm باید با منبع تغذیه مطابقت داشته باشد. اگر مقدار Qm خیلی زیاد باشد، منبع تغذیه نمی تواند مطابقت داشته باشد. برای تمیز کردن ویبراتور، هر چه مقدار Qm بالاتر باشد، بهتر است. به طور کلی، Qm برای تمیز کردن ویبراتور باید 500-1000 باشد. اگر خیلی کم باشد، راندمان ویبراتور کم است. اگر خیلی زیاد باشد، منبع تغذیه نمی تواند مطابقت داشته باشد. برای جوشکاری یا پردازش اولتراسونیک، مقدار Qm خود ویبراتور معمولاً 50-1000 است و سیستم کلی 1500-3000 است. اگر خیلی کم باشد، راندمان ارتعاش کم است، اما نمی تواند خیلی زیاد باشد، زیرا هرچه Qm بیشتر باشد، پهنای باند کار باریکتر است و منبع تغذیه با مشکل مطابقت دارد، یعنی منبع تغذیه کار دشواری است. در نقطه فرکانس تشدید، و تجهیزات نمی توانند به طور عادی کار کنند.

4) خازن آزاد (CT)

مقدار خازن دستگاه پیزوالکتریک در فرکانس 1 کیلوهرتز با مقدار اندازه گیری شده توسط ظرفیت سنج دیجیتال مطابقت دارد. خازن دینامیکی C1 را از این مقدار کم کنید تا ظرفیت خازن استاتیک واقعی C0، C0=CT-C1 را بدست آورید. هنگام استفاده C0 باید با اندوکتانس متعادل شود. در طراحی مدار ماشین‌کاری اولتراسونیک، بالانس کردن مناسب C0 می‌تواند ضریب توان منبع تغذیه را بهبود بخشد. دو روش برای استفاده از تعادل القایی وجود دارد، تنظیم موازی و تنظیم سری.

5) فرکانس ضد تشدید (Fp)

فرکانس تشدید شاخه موازی ویبراتور پیزوالکتریک. در این فرکانس امپدانس Zmax ویبراتور پیزوالکتریک زیاد است. اگر امپدانس ضد رزونانس Zmax بسیار کم باشد، ویبراتور معیوب است.

مبدل اولتراسونیک

2. گرافیک

به طور کلی، عملکرد ارتعاش یا مبدل پیزوالکتریک سیستم ارتعاش را می توان مستقیماً از طریق نمودار مختصات لگاریتمی، که ساده و شهودی است، قضاوت کرد.

1) به طور معمول، دایره پذیرش یک دایره واحد است و نمودار مختصات لگاریتمی تنها دارای یک جفت مقدار حداقل و حداکثر است.

2) در شرایط غیرعادی، تعداد زیادی دایره کوچک انگلی روی نمودار دایره پذیرش وجود دارد، و تعداد زیادی جفت مینیمم و ماکزیمم در نمودار مختصات لگاریتمی وجود دارد.

در چه شرایطی دایره پذیرش و منحنی رسانایی سرامیک‌های پیزوالکتریک یا مبدل‌ها غیرعادی خواهد بود؟ عمدتاً شرایط زیر وجود دارد:

1) سرامیک های پیزوالکتریک مشکلات خاص خود را دارند مانند لایه برداری داخلی.

2) مبدل در هنگام مونتاژ ترک خورده است.

3) مشکلاتی در طراحی یا مونتاژ شاخ و قالب اولتراسونیک رخ داده است.

4) قطعات اطراف نوار تنش به دلیل تمرکز ضعیف مبدل با هم برخورد می کنند.