Принцип действия преобразователей ультразвуковых колебаний

Принцип действия преобразователей ультразвуковых колебаний в механические основан на свойстве некоторых материалов под действием электрического тока изменять свои размеры. Преобразователи ультразвуковых колебаний, называемые иногда электромеханическими излучателями, подразделяют на три группы: электродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические.

Ультразвуковые электродинамические излучатели по устройству и действию сходны с хорошо известными громкоговорителями (динамиками). В производстве особенно широкое распространение получили магнитострикционные преобразователи, представляющие собой замкнутый магнитопровод, набранный из отдельных пластин никеля, пермаллоя или пермендюра, на продольные стержни которого намотано по одной обмотке возбуждения и подмагни-чивания. Магнитострикционные преобразователи применяются для излучения ультразвуковых колебаний частотой от 5 до 150 кГц. Кроме того, эти преобразователи изготавливают из специальных магнитострикционных ферритов. Пьезоэлектрические преобразователи представляют собой систему, состоящую из кристаллов кварца, титаната бария или цирконата титана, пьезокерамики и одной или двух металлических пластин, прочно соединенных (склеенных или спаянных) между собой, к которым подводится электрическое питание большого напряжения (100 В и более); они применяются для излучения ультразвуковых колебаний частотой 100 кГц и выше.

Концентратор (волновод) выполняют в виде стержня, поверхность которого обработана по экспоненте или имеет коническую, а иногда цилиндрическую форму, и служит для передачи колебаний с трансформацией амплитуды (кроме цилиндрического концентратора) и концентрацией (усилением). На толстом конце концентратора жестко (пайкой) крепится электромеханический излучатель, а на тонком — инструмент для ультразвуковой сварки. Форма концентратора существенно влияет на коэффициент концентрации ультразвуковых колебаний. Для изготовления концентраторов обычно используют хромистые стали (40Х, ЗОХГСА и др.).

Для пайки широко применяют ультразвуковые паяльники, состоящие из наконечника, на котором имеется магнитострикционный излучатель с обмоткой, соединенной с ультразвуковым генератором, а также спираль для нагревания наконечника. Применение ультразвукового паяльника значительно интенсифицирует процесс пайки, так как кавитационные пузырьки разрушают оксидную пленку обрабатываемой детали, а припой хорошо соединяется (смачивает) с очищенной поверхностью.