בחדשות האחרונות, הוצעה ואומתה על ידי ניסויים שיטת עיצוב של ריתוך פלסטי לריתוך פלסטיק בגודל גדול בגודל גדול.ראשית, צופר ריתוך הרצועה מחולקת באופן סביר למספר יחידות כך שהעיצוב של צופר ריתוך מחורר עם מבנה מורכב הופך לעיצוב של יחידת צופר ריתוך פשוטה.ואז האלמנט המפרק מושווה עם מתנד חצי גל עם חתך שווה בהתחשב ברטט צימוד.משוואת התדר של המפרק מתקבלת על ידי שימוש בקונספט של עכבה מכנית שווה ערך.
לבסוף, השפעת מספר החריץ, רוחב החריץ ואורך החריץ על מאפייני הרטט של מפרקי ריתוך נחקרה באמצעות המשוואה.על פי שיטה זו תוכננו ועובדו מספר קבוצות של חריצי רצועות בגודל גדול.תוצאות הניסוי מראות שהערכים הנמדדים והתיאורטיים של תדירות התהודה של המפרקים המרותכים תואמים היטב.
כפי שמוצג באיור למטה.האורך, הרוחב והעובי של קרן הריתוך הם L, B ו-T בהתאמה.נניח שציר z ככיוון העירור של המתמר.בתדר העבודה, מפרק הריתוך המלבני יפיק רטט אורכי מסדר ראשון בכיוון Z.עבור חיבורי ריתוך רצועות, ניתן להשוות L≥2T, B ו-L, כך שניתן להתעלם מהרטט הרוחבי של חיבורי הריתוך בכיוון X.
מכיוון שלרטיטה הרוחבית בכיוון y יש השפעה רבה על הרטט האורכי, היא מדומה בדרך כלל על ידי חריץ.קרן הריתוך מחולקת ליחידות (n+1) על ידי פתיחה אחידה של n חריצים בכיוון Y.הרוחב והאורך של כל חריץ הם W ו-L2 בהתאמה, והחריצים מופרדים מקצוות הקלט והפלט של צופר הריתוך l1 ו-L3 בהתאמה.כדי להבטיח שכל יחידה שווה לחלוטין, יש לפתוח חריצים ברוחב W/2 בשני הקצוות של צופר הריתוך הרוחבי.לפיכך, כל יחידת תבנית ריתוך היא קרן טרפז מורכבת עם חתך מלבני.בהנחה שהרוחב בשני הקצוות ובאמצע כל יחידה הוא D1 ו-D2, ניתן לראות מהאמור לעיל: L= L1 + L2 +L3
בשל אותה תבנית בין האלמנטים, גם משרעת היציאה של הריתוך תרעיד את התבנית, ובשילוב, גם הצופר האולטראסוני יהיה בעל תבנית זו, כך שעיצוב התבנית האולטראסונית יפשט לעיצוב של כל אֵלֵמֶנט.בנוסף, הוא יחסית אחיד.על מנת לדכא ביעילות את הרטט הרוחבי ולהבטיח שלקרן הריתוך יש קשיחות קבועה, רוחב יחידת צופר הריתוך חלקי החריץ נמצא בדרך כלל!/ 8 ~!/ 4 (! האם אורך הגל של מצב הרטט האורך מסדר ראשון של קרן הריתוך), והרוחב האידיאלי של החריץ הוא בערך!/ 25 ~!/20[7], ניתן לקבוע את מספר החריצים של חיבורי הריתוך על פי הקריטריונים לעיל.מכיוון שהרוחב של יחידת צופר הריתוך בדרך כלל אינו חורג!PI /4, כך שניתן לנתח אותו בערך על ידי תיאוריה חד מימדית.כל יחידת ריתוך ביחידה 1 יכולה להיחשב כמורכבת משלושה סורגים מלבניים בשווי צורה.
סגסוגת אלומיניום 7075 (מודול יאנג E=7.17*1010N/M2 צפיפות ρ=2820kg/m3, יחס פואסון V=0.34) נבחרה לצופר ריתוך.משוואות (1) ~ (3) ו- (6) שימשו כדי לחשב את המספר n, אורך L2 ורוחב W של חריצים שונים.כאשר אורך התהודה L של צופר ריתוך הרצועה משתנה עם רוחב B, אורך התהודה L של צופר ריתוך הרצועה משתנה עם רוחב B. תדר התהודה המחושב f=20kHz, L1=L3 למען הפשטות.כאשר אורך ורוחב החריץ קבועים, אורך התהודה משתנה עם רוחב צופר הריתוך כאשר מספר החריץ שונה.L2 = 60 מ"מ, W = 10 מ"מ.כפי שניתן לראות מאיור.2, עבור צופר הריתוך המחורר המוצג באיור.1, אורך התהודה מסדר ראשון קטן מזה של קרן הריתוך ללא חריצים המחושב על פי תיאוריה חד מימדית (126 מ"מ), ואורך התהודה של קרן הריתוך גדל עם הגדלת רוחב קרן הריתוך, אך עלייה יורדת בהדרגה.בנוסף, כאשר תדירות התהודה ורוחב הריתוך קבועים, אורך התהודה של הריתוך יורד עם עליית מספר החריץ.
בנוסף, שלושה חיבורים מרותכים בעובי שונה עובדו במכונה עם סגסוגת אלומיניום 7075 (אותו חומר כמו לעיל).ניתנו עובי T של שלושת המפרקים המרותכים ותדר הרטט ההרמוני הנמדד FM.כאשר עובי קרן הריתוך הוא פחות מרבע מאורך הגל (כאן הוא 63 מ"מ), הסטייה בין התדר הנמדד לתדר התכנון הוא פחות מ-2%, מה שיכול לעמוד בדרישות של יישומים הנדסיים.
מפרק ריתוך הפלסטיק האולטראסוני ברצועה ארוכה חולק באופן סביר למספר אלמנטים שווים ומשוואת התדר של אלמנט המפרק נגזרה בשיטת מטריצת העברה.במידה והרוחב וכמות וגודל החריץ ידועים, ניתן להשתמש במשוואה לעיצוב חיבור הרצועה בצורה נוחה ובכך לספק בסיס תיאורטי לתכנון חיבור הרצועה.מאמר זה מנתח גם את ההשפעה של מספר חריץ, רוחב חריץ ואורך חריץ על גודל מפרק הריתוך באמצעות דוגמאות.ניתן לראות שלשיטה זו יש השפעה מסוימת גם על תכנון האופטימיזציה של מפרק הריתוך
חריץ מפוצל לאחר ניתוח רטט של צופר ריתוך רצועה, ניתן לחלק את צופר הריתוך לגוף יחידת הקצה ולתא היחידה האמצעית, תוך שימוש בשיטת האלסטיות לכאורה והשפעת קו ההולכה, אורך ארבעת היחידות השונות ניתן בהתאמה. כיוון הדרגה הגבוהה של משוואת התדר, ניתן להשתמש במשוואת התדר לתכנון צופר ריתוך בר ארוך, אך תהליך התכנון הוא מסובך, הבחירה של כמה פרמטרים תלויה בניסיון ואינה נוחה ליישום הנדסי.במאמר זה, מפרק ריתוך הרצועה מחולק למספר אלמנטים שווים על ידי חריץ סביר, ומשוואת התדירות של אלמנט מפרק הריתוך מתקבלת בשיטת טרנספר מטריצת, המספקת בסיס תיאורטי לתכנון מפרק ריתוך הפס.לתכנון יש חישוב תיאורטי פשוט ומשמעות פיזיקלית ברורה, המספקת שיטה פשוטה וקלה לתכנון הנדסי של רצועה
מפרק ריתוך.
זמן פרסום: 17-3-2022