СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВНОГО ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК H04R31/00 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технологии изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего пьезокерамические активные элементы.

Известен способ изготовления составного пьезокерамического преобразователя [SU 627711], включающий нанесение на склеиваемые поверхности пьезоэлементов клеящего компаунда и сборку из указанных элементов пьезоблока. Недостатком указанного способа является недостаточная механическая прочность клеевого соединения.

Известен способ изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего в качестве активных элементов пьезокерамические элементы [SU 1757131], который выбран в качестве ближайшего аналога.

Рассматриваемый способ включает нанесение на торцевые поверхности пьезокерамических элементов клея, сборку из них пьезоблока путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями. Далее нагревают пьезоблок до отверждения клея при температуре, определяемой технологическим процессом отверждения применяемого клея.

При этом на пьезоблок одновременно воздействуют полем постоянного электрического потенциала с полярностью, совпадающей с полярностью пьезоэлементов.

Воздействие указанным полем обеспечивает повышение механической прочности преобразователя.

Недостатком рассматриваемого способа является его длительность, обусловленная тем, что отверждение клея происходит в течение длительного времени. Так, в рассматриваемом способе приведен пример использования эпоксидного клея марки ДМ5-65, отверждение которого осуществляется при температуре 75-95°С в течение 24 часов.

Задачей заявляемого изобретения является уменьшение длительности способа.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего в качестве активных элементов пьезокерамические элементы, включающем нанесение на торцевые поверхности пьезокерамических элементов клея, отверждающегося в результате полимеризации, сборку из них пьезоблока путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями, согласно изобретению воздействуют на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ в периодическом режиме с обеспечением суммарного времени указанного воздействия, соответствующего времени, требуемому для отверждения клея в клеевых соединениях.

Принципиально важным в заявляемом способе является то, что процесс отверждения клея в клеевых соединениях осуществляют под воздействием поля СВЧ, что, как показали эксперименты, приводит к очень быстрому (в течение нескольких минут) отверждению клея. При этом периодически прерывают процесс воздействия на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ с обеспечением суммарного времени указанного воздействия, соответствующего времени, требуемому для отверждения клея в клеевых соединениях. Благодаря периодическому прерыванию процесса нагрева полем СВЧ обеспечивается щадящий режим воздействия указанного поля на материал пьезокерамических элементов, при котором сохраняются все их электрофизические параметры.

Таким образом, в заявляемом способе значительно сокращается (в разы) время, требующееся для отверждения клея в клеевых соединениях по сравнению с временем отверждения клея по традиционной технологии, включающей его нагрев при рекомендуемой температуре отверждения используемого клея.

Как показали экспериментальные исследования, при изготовлении преобразователя по заявляемому способу с использованием широко применяемого в приборостроении клея на основе эпоксидной смолы процесс отверждения указанного клея в клеевых соединениях в поле СВЧ завершается через 3-10 мин.

Следует отметить, что длительность отверждения указанного клея при использовании традиционной технологии составляет около 24 часов.

Конкретное время воздействия электромагнитным полем СВЧ на собранный пьезоблок, требуемое для отверждения используемого клея в клеевых соединениях, предварительно определяют экспериментально для каждого конкретного вида клея.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого способа, является значительное сокращение длительности стадии отверждения клея в клеевых соединениях пьезоблока, что обусловливает уменьшение длительности способа в целом.

Способ реализуется следующим образом.

Торцевые поверхности пьезокерамических элементов подготавливают к склейке путем их механической очистки и обезжиривания.

Затем на склеиваемые поверхности наносят клей. При этом предпочтительным является использование клея, отверждающегося в процессе полимеризации его компонентов, что обеспечивает прочность клеевого соединения, в частности эпоксидного клея.

Пьезокерамические элементы собирают в пьезоблок путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями. Склеиваемые поверхности прижимают друг к другу с усилием, величина которого зависит от типа применяемого клея.

Затем пьезоблок устанавливают на подставку, выполненную из материала с высоким значением тангенса угла диэлектрических потерь, в частности из вспученного вермикулита. Установленный на подставке пьезоблок помещают в печь СВЧ и выдерживают его в электромагнитном поле СВЧ. При этом периодически прерывают процесс нагрева пьезоблока полем СВЧ с обеспечением суммарного времени воздействия указанным полем, соответствующего времени, требуемому для отверждения используемого клея. Указанное время воздействия полем СВЧ предварительно определяют экспериментально для используемого вида клея.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения

Пример 1.

Для изготовления электроакустического преобразователя использовали пьезокерамические элементы, изготовленные из пьезокерамики ЦТССт-3, представляющей собой твердый раствор цирконата-титаната свинца-стронция, модифицированный добавками оксидов цинка, висмута, марганца и лантана, со структурой перовскита. Химический состав пьезокерамики соответствует формуле

Использовали поляризованные пьезокерамические элементы в форме дисков толщиной 4 мм и диаметром 26 мм.

Торцевые поверхности пьезокерамических элементов подготавливали к склейке путем их механической очистки и обезжиривания.

Затем на склеиваемые поверхности наносили эпоксидный клей марки ДМ5-65.

Из пьезокерамических элементов собирали пьезоблок.

Склеиваемые поверхности прижимали с усилием, создаваемым с помощью торцевых металлических накладок и груза.

Собранный пьезоблок устанавливали на подставку, выполненную из вспученного вермикулита.

Далее установленный на подставке пьезоблок помещали в СВЧ-печь, мощность которой составляла 900 Вт.

Выдерживали пьезоблок в СВЧ-печи в течение 5 минут, что явилось достаточным для отверждения клея в клеевых соединениях.

Указанное время воздействия полем СВЧ предварительно определяли экспериментально для используемого вида клея. Для этого помещали испытуемый клей в СВЧ-печь с указанной выше мощностью и выдерживали его в СВЧ-печи до отверждения.

Воздействие на пьезоблок полем СВЧ осуществляли в периодическом режиме. При этом каждые одну - две минуты пьезоблок извлекали из СВЧ-печи и охлаждали на воздухе в течение 10-15 минут, чтобы обеспечить более щадящий режим воздействия поля СВЧ на материал пьезокерамических элементов.

Пример 2.

Для изготовления электроакустического преобразователя использовали пьезокерамические элементы, изготовленные из пьезокерамики ЦТС-19, представляющей собой твердый раствор цирконата-титаната свинца, модифицированный добавкой пятиокиси ниобия. Химический состав пьезокерамики соответствует формуле

Использовали поляризованные пьезокерамические элементы в форме стержней сечением 20×15 мм и толщиной 24 мм.

Торцевые поверхности пьезокерамических элементов подготавливали к склейке путем их механической очистки и обезжиривания.

Затем на склеиваемые поверхности наносили эпоксидный клей марки ДМ5-65.

Из пьезокерамических элементов собирали пьезоблок. Склеиваемые поверхности прижимали с усилием, создаваемым с помощью торцевых металлических накладок и груза.

Собранный пьезоблок устанавливали на подставку, выполненную из вспученного вермикулита.

Далее установленный на подставке пьезоблок помещали в СВЧ-печь, мощность которой составляла 900 Вт.

Выдерживали пьезоблок в СВЧ-печи в течение 7 минут, что явилось достаточным для отверждения клея в клеевых соединениях.

Указанное время воздействия полем СВЧ предварительно определяли экспериментально для используемого вида клея. Для этого помещали испытуемый клей в СВЧ-печь с указанной выше мощностью и выдерживали его в СВЧ-печи до отверждения.

Воздействие на пьезоблок полем СВЧ осуществляли в периодическом режиме. При этом каждые одну - две минуты пьезоблок извлекали из СВЧ-печи и охлаждали на воздухе в течение 5-10 минут, чтобы обеспечить более щадящий режим воздействия поля СВЧ на материал пьезокерамических элементов.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технологии изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего пьезокерамические активные элементы. Способ изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего в качестве активных элементов пьезокерамические элементы, включающий нанесение на торцевые поверхности пьезокерамических элементов клея, отверждающегося в результате полимеризации, сборку из них пьезоблока путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями. Затем воздействуют на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ в течение времени, требуемого для отверждения клея в клеевых соединениях. Воздействие на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ осуществляют в периодическом режиме с обеспечением суммарного времени воздействия, соответствующего времени, требуемому для отверждения клея в клеевых соединениях. Технический результат - сокращение длительности сборки

Способ изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего в качестве активных элементов пьезокерамические элементы, включающий нанесение на торцевые поверхности пьезокерамических элементов клея, сборку из них пьезоблока путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями, отличающийся тем, что воздействуют на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ в периодическом режиме с обеспечением суммарного времени указанного воздействия, соответствующего времени, требуемому для отверждения клея в клеевых соединениях.