Что такое ультразвуковой волновод
Благодаря стремительному развитию технологий, в настоящее время ультразвуковые волноводы все больше внедряются в самых разных отраслях промышленности. Эти устройства, предназначенные для ультразвуковой сварки металла и пластика, широко применяются в автомобилестроении, самолетостроении, медицине, электронике, обрабатывающей и упаковочной промышленности других сферах деятельности.Сегодня редко какое крупное серийное производство обходится без ультразвуковой сварки.
Ультразвуковые волноводы приобрели такое значение за счет того, что они способны передавать ультразвуковые колебания на фиксированные расстояния. При этом потери энергии и частотные искажения сводятся к минимуму. Относительно низкая себестоимость этого устройства в сочетании с хорошей производительностью и высокой скоростью обработки позволили ультразвуковым волноводам получить широкое применение в тех сферах деятельности, где используется сварка пластиковых деталей. Волновод является частью сварочного устройства, которое состоит из нескольких компонентов. С помощью ультразвукового генератора происходит преобразования переменного напряжения в высокочастотное. Затем специальный преобразователь осуществляет конвертацию энергии в сверхбыструю механическую вибрацию.
В процессе работы волноводов энергия высокочастотных колебаний частично переходит в тепло. В результате этого участок сваривания нагревается, и материал точечно плавитсяв месте соединения двух деталей. В итоге получается соединение, характеризующееся герметичностью и прочностью, которая лишь немного уступает прочности самого материала и в несколько раз превосходит надежность соединений, осуществленных с помощью пайки или склейки.
Немаловажным преимуществом такой сварки является низкое энергопотребление волновода. Отсюда следует, что ни сварочные инструменты, ни сами детали, подвергнутые воздействию, практически не нагреваются. Соединенные сваркой изделия могут сразу же использоваться, а сами системы ультразвуковой сварки гораздо более безопасны и с легкостью могут быть автоматизированы.
Проектирование ультразвукового волновода
Процесс проектирования такого устройства, как ультразвуковой волновод, невозможен без определенной базы знаний. Нужно понимать, каким образом распространяются ультразвуковые волны, какое влияние оказывают характеристики материалов и какие нюансы скрываются в технологии изготовления. В первую очередь необходимо определиться с материалом и установить точные размеры и геометрические параметры волновода.
То, из какого материала будет изготовлен ультразвуковой волновод, определяется несколькими факторами: рабочая частота, мощность, а также условия, при которых устройство планируется эксплуатировать. Так, для высоких значений мощности и частоты применяются металлические волноводы, в то время как для работы с низкими показателями частоты и мощности больше подходит пластик.
Геометрические параметры ультразвукового волновода напрямую зависят от правильного расчета его акустических параметров – импеданс, коэффициент затухания и прочие. Главное понимать, что основной задачей является минимизация потерь мощности при передаче ультразвуковых колебаний, для чего приходится учитывать множество технических факторов, такие как значения длины волны, потерь на отражение и многое другое. Чем точнее будет произведена настройка параметров, тем лучшей производительности вы сможете достигнуть, и тем лучше будет качество сварки.