Мозаичный ультразвуковой преобразователь Советский патент 1978 года по МПК B06B1/06 

Изобретение относится к ультразвуко вой технике и может найти применение в ультразвуковой микросварке. Известны ультразвуковые преобразов лв, соцержашве пьезоэлектрический или магнитострикционный преобразователь, концентратор, деформирующий инструмен н акустические развязки Jl} , , . Наиболее близким по технической сущности к прецложенному является мозаичный преобразователь, содержащий концентратор с п оехоаным стержнем в форме многогранника, на боковых гранях которого закреплены пьезокорамические излучатели, и аёформируюший инструмент з . Недостатком этого преобразователя является узкая полоса пропускания по в хооному механическому параметру. Это приводит к уменьшению амплитуды механического параметра при «зменении резонансных свойств ультразвукового пр образователя при различных режимах эксплуата1гаи ультразвукового микросваро.чного оборудования. Цель изобретения - расширение полосы пропускания и получение равномерной амплитудно-частотной характеристики по механическому выходу. Для этого в предлагаемом устройстве пьезокерамические излучатели выполнены в виде пьезопластин с переменной толщиной, меняющейся в направлении излучения по линейному или синусоидальному закону, при этом любые пары пьезопластнн, размещенных на смежных гранях переходного стержня, выполнены с противоположным по знаку изменением толщины. На фиг, 1 представлен преобразователь с синусоидальным изменением толщины пьезопластин; на фиг. 2 - то же, с линейным изменением толщины nbe30tпластин. Преобразователь содержит переходный стержень правильной формы в виде многогранника 1, на каждую грань которого приклеены пьезоэпементы 2 и 3, концентратор 4, деформирующий инструмент 5.6- технологическая среда (например зона микро-варкн).

Преобразоватепь работает следующим. образом.

При подвепении высокочастотного переменного напряжения на пьезоэлементы 2 и 3 в последних за счет обратного пьезоэлектрического эффекта возбуждаются упругие механические колебания, которые распространяются в переходном стержне 1, концентраторе 4 и через деформирующий инструмент 5 вводятся в зону микросварки б. За счет волнообразной (см. фиг. 1) или трапецеидальной (см, фиг. 2) формы излучающих пьезопластнн ширина полосы пропускания рас111иряе1ся.

Для пьеэопластин на излучающем торпе по его длине должно укладьпзаться h 3 периодов синусоиды, а амплитуде синусоиды равна

;л

. Аналогично, в клине высоT -f-TTcr

та одной грани больше другой на величину ( -длина волны, Q -механическая добротность пьезопластины). Такое вьтолиение излучателе позволяет получить широкую полосу частот без провалов.

Однако амплитудно-частотная характе.ристика от действия только одного пьезоизлучателя будет пологой. Применение сдвинутых по фазе на синусоидальных пьезойзлучателей, расположенных на противоположных гранях, или закрепление пьезопластен на противоположных гранях с противоположным направлением сторон излучения трапе, ции позволяет получить равномерную амплятулнр-частотную характеристику п механическому выходу за счет получё ния одинаковой амплитуды суммарного широкополосного спектра возбуждения по длине переходного стержня. Пьезопластины на четных и нечетных гранях могут иметь и различные частотные диапазоны, что позволяет еще рбольше расширить

общую полосу пропускания преобразователя.

Ультразвуковые преобразователи с широкой полосой пропускания частот по механическому выходу могут быть использог.ань в маломошных прецизионных установках, Hanpns ep для ультразвуковой микросварки элементов полупроводниковых приборов, интегральньХ и гибридных схем. При этом значительно упрощается технология настройки ультразвуковых установок для сварки, а качество получаемых сварнь х соединений повь шается.

Формула изобретения

Мозаичный ультразвуковой преобразователь, содержащий концентратор с переходным стержнем в форме многогранника, на боковых гранях которого. закре плены пьезокерамические излучатели, , я деформирующий инструмент, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы пропускания и получения равномерной амплитудно-частотной характеристики по механическому выходу, пьезокерамические излучатели выполнены в виде пьезопластин с переменной толщиной, мен$пошейся в направлении излучения по линейному или синусоидальному зако.-:/, при этом любые пары пьезопластин, размещенных на смежных гранях переходного стержня, вьшолнены с противополож-. ным по знаку изменением толщины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство N 233313, кл. В Об В 1/06, 1967.

2.Авторское свидетельство № 459264, кл. В 06 В 1/06, 1972.

3. Гурский л. И., Колешко В. М. и Сунка В, Я., Мозаичный преобразователь для ультразвуковой микросварки, Автоматическая сварка, 1974, № 7.

I

:г

А- А

П-К

ш

ххх/х

фие.1

222222«/

6- S

фие.2