Zavedenie ultrazvukového prístroja na meranie amplitúdy
Ultrazvuková amplitúda sa zvyčajne vzťahuje na amplitúdu ultrazvukového zváracieho zariadenia. Obtiažnosť merania spočíva vo vysokej frekvencii a malej amplitúde. Frekvencia je zvyčajne medzi 10 kHz a 60 kHz a amplitúda je medzi 1 μm a 100 μm. Kvôli vysokej frekvencii prekračuje frekvenčný rozsah väčšiny meracích prístrojov. Malá amplitúda kladie vysoké požiadavky na presnosť merania. Bežne používané testovacie metódy sú pre ňu bezmocné, takže je ťažké ju zmerať. Spravidla sa na meranie dá použiť iba laserový vibrometer a dajú sa dosiahnuť dobré výsledky. Laserové zariadenie na meranie vibrácií je však nákladné a jeho prevádzka je komplikovaná. Nehovoriac o všeobecných výrobných jednotkách, dokonca aj jednotky profesionálneho výskumu a dizajnu sú zriedka vybavené a je nemožné, aby boli široko používané.
Ako všetci vieme, pre každé ultrazvukové zváranie, či už sa jedná o ultrazvukové zváranie plastov alebo ultrazvukové zváranie kovov, možno opísať štyri parametre. Inými slovami, účinok ultrazvukového zvárania závisí iba od štyroch parametrov, a to od frekvencie, času, tlaku a amplitúdy. Medzi nimi sú prvé tri parametre ľahko ovládateľné, nastaviteľné a zobrazené. Výrobcovia zariadení aj používatelia zariadení im rozumejú a venujú im dostatočnú pozornosť. Sú to tiež parametre úpravy v každodennej prevádzke zariadení. Amplitúda (posunutie) ultrazvukových vibrácií je kľúčovým indikátorom ultrazvukového zariadenia a je to tiež fyzikálna veličina, ktorú je * ťažké zmerať a * ťažko pochopiť. Okrem odborníkov a vedcov, nehovoriac o používateľoch zariadení, sa o to ani väčšina výrobcov zariadení nestará. Spočítali sme väčšinu manuálov k ultrazvukovým náhodným zariadeniam a existuje len veľmi malý opis ultrazvukovej amplitúdy, vrátane fyzikálneho významu amplitúdy, riadenia a nastavenia amplitúdy a vzťahu medzi amplitúdou a kvalitou zvárania.
Amplitúda ultrazvukových vibrácií priamo predstavuje veľkosť výstupnej energie ultrazvuku a súvisí tiež s pevnosťou príbuzných materiálov a životnosťou celého stroja. Či už ide o výrobcov ultrazvukových zariadení alebo používateľov, ktorí používajú ultrazvukové zariadenia, ich význam nemožno príliš zdôrazniť.
Pre ultrazvukový vibračný systém sa z hľadiska prenosu energie hlavný indikátor nazýva intenzita ultrazvukového zvuku I. Vzťahuje sa na energiu prenášanú na štvorcový centimeter za sekundu v smere kolmom na smer šírenia pohybujúcej sa vlny, konkrétne
I=1/2ρcω2ξ2
Medzi nimi: ρ je hustota materiálu; c je rýchlosť šírenia ultrazvuku v materiáli;
ω je uhlová frekvencia;
ξ je ultrazvuková amplitúda;
Je zrejmé, že s nárastom ultrazvukovej amplitúdy sa ultrazvuková energia zvyšuje exponenciálne v štvorcovom vzťahu.
Ak je v procese ultrazvukového zvárania príliš malá amplitúda, energia zvárania nestačí a miesto zvárania nebude zvárané pevne. Aj keď sa zvýši tlak alebo sa predĺži čas zvárania, nedôjde k dobrému účinku. Ak je amplitúda príliš veľká, spôsobí to nadmerné zváranie, tok lepidla alebo zváranie. Podobne má malý účinok zníženie tlaku alebo skrátenie času. Ak je návrh formy nerozumný a rozloženie amplitúdy je nerovnomerné, zváranie bude nerovnomerné a kvalita sa výrazne zníži.
Ak je v návrhu a výrobnom procese ultrazvukového zariadenia návrh amplitúdy vibračného systému príliš veľký, je vnútorné napätie materiálu zodpovedajúcim spôsobom príliš veľké a presahuje pevnosť v ťahu a únavovú pevnosť samotného materiálu a výsledkom je forma, klaksón alebo materiál snímača Popraskané. Všeobecne povedané, zákazníkom odporúčame pri návrhu ultrazvukového systému kontrolovať amplitúdové parametre zodpovedajúcich komponentov v rozumnom rozmedzí, aby sa zabezpečilo, že ultrazvukový systém bude môcť pracovať bezpečne a spoľahlivo.
