关于超声波振幅的一点说明

作为一种专门用于超声波振幅测量的设备，测量仪随着需求的增加，得到了大众的一致认可。

那么，究竟是什么原因，使得其如此深受欢迎呢？为了解开这个疑惑，我们就来看看到底好在哪里吧。

作为超声波设备的其中一种，该设备主要用于超声波塑料焊接、点焊、切割、声化学、细胞破碎等设备的输出振幅测量，也可单独测量超声波换能器、超声波变幅杆、工具头的输出振幅。

超声波振动部分接触到超声波振幅测量仪的测试杆时测试杆会进行伸缩运动，通过传感器的测量把振幅显示在显示器上。

超声波振幅指超声波焊接设备的振幅，通常频率在10kHz～60kHz之间，振幅在1μm～200μm之间，由于频率高、振幅小测量难度也较大，对测量精度提出了很高的要求。

常用的测试手段对它无能为力，故很难测量。

一般只能用激光测振仪进行测量，能得到较好的结果。

此外，超声波振幅测量仪本身有着设计精巧的优点，设备体积小，仅有表头和支架组成，无需外接电源就可使用，设备结构也是相当合理，适合测量各种超声波焊接设备的输出振幅。

超声波振动的振幅直接代表了超声波输出能量的大小，也关系到相关材料的
强度和整机的使用寿命。

随着超声应用技术的不断发展，人们对于超声波认识的不断深入，为用户提供准确的超声波振幅参数，对于超声波生产厂家或是超声波的用户已经越来越重要。

杭州成功超声设备有限公司创立于1995年，是国内从事超声应用研究、大功率超声波换能器开发与生产的专业厂商及国家高新技术企业。

公司主要产品有换能器、超声驱动电源等。

这些产品作为功率超声应用行业的核心关键部件广泛应用于声化学、塑料焊接、金属焊接、橡胶切割、无纺布焊接等领域。

超声波数控加工中工具振幅的简易测量冯冬菊1　赵福令1　徐占国2　郭丽莎1　吕战竹1(1大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116023;2大连理工大学电子与信息工程学院,辽宁大连116023) 摘要:超声波加工中,工具振幅在材料去除中起着重要作用,研究振幅对材料去除率的影响,需要对工具振幅进行定量测量。

介绍了前人测量振幅的几种常用方法,并提出一种超声波数控加工中振幅测量的简易方法。

关键词:超声波;数控加工;振幅;测量方法 对于任何一种加工方法,生产率是人们首先关心的问题之一。

超声波加工是利用工具作高频振动,通过磨料悬浮液加工材料,因此,是加工玻璃、陶瓷等硬脆材料最有效的方法之一。

工具振动的振幅和频率、工具对工件的静压力(即进给压力)、磨料悬浮液、工具和工具的材质、加工面积及深度等是影响加工速度的主要因素。

在其他条件不变的情况下,增加工具振幅可提高超声波加工的速度,但工具端面振幅并非可以无限加大。

因此,在一定条件下,使工具端面作最大振幅运动就成为提高超声波加工生产率的一个至关重要的问题。

以前调节振幅靠操作工人观察工具端面引起的水化大小来确定是否达到理想状态。

目前国内大部分超声波加工机床仍然用此方法,但加工中振动系统的振幅是随工况变化的,由于频率漂移、负载阻抗、匹配的影响使工具端面的振幅会发生衰减,欲研究工具振幅对材料去除率的影响,就需要对工具振幅进行定量测量。

本文总结了前人测量振幅的几种常用方法,并介绍了一种超声波数控加工中振幅测量的简易方法。

1　常用的振幅测量方法机械振动的测量方法可分为机械法、光测法和电测法三大类。

振幅的测量方法很多,常用的测量方法有工具显微镜直接测量法、激光多普勒测量法、加速度计法、光电测振法、量楔测示法、简易监测法等,它们都有各自的优缺点。

(1)工具显微镜直接测量法利用工具显微镜直接测量超声振动工具的振幅收稿日期:2004-05-19第一作者简介:冯冬菊,女,1972年生,博士研究生。

超声波检测的物理基础（一）
2 横波（T、S） （1）定义：传播方向与质点的运动方向相垂直。 （2）传播条件：只能在固体介质中传播。
问题:横波不能在液体中传播，横波探伤时为什么使用耦合 剂（液体）；使用不同的耦合剂对最后的折射角是否会产 生影响？ （3）实际例子：车轴轮座部位探伤检查；钢轨探伤中的 37° 探头都使用的是横波。 （4）别名：剪切波、切变波。
（1）定义：相邻的两个振动相位相同点间的距离。 （2）波长是长度量，探伤中常用的超声波波长大多是毫米 数量级。 （3）常用希腊字母λ 表示。 2 声速
由于当质点振动一个周期的时间，超声波刚好在介质 中传播一个波长的距离，按照运动学定律，超声波在介质 中的传播速度可以表示为： C f
超声波检测的物理基础（二）
3 声强 声强是能量的概念。 （1）定义：在垂直于声波传播方向上，单位面积上在单位 时间内所通过的声能量称为声强度，简称声强（或声的能 流密度） 。 （2）声强通常用字母I表示。 （3）I的单位为： 2 p （4） I （式中p为声压，z为介质的声阻抗）
从定义中可以看出：周期是时间量，通常单位为秒 (s) ，在超声 波探伤中，则通常使用微秒为单位（μ s）。 单位换算关系为：1s=106 μ s 或 1 μ s=10-6 s 频率的标准单位为赫兹（Hz）,在超声波探伤中通常用兆赫（MHz） 为单位，换算关系为：1MHz=106Hz 或 1Hz=10-6 MHz
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超声波检测的物理基础（一）
超声波检测的物理基础（一）
二、超声波的波型
按质点的振动方向与波的传播方向之间的关系，超声波 可以分为四种类型。 1 纵波（L） （1）定义：传播方向与质点的运动方向相一致。 （2）传播条件：可以在任何状态下的弹性介质中传播。 （3）实际例子：车轴端面进行穿透探伤检查；钢轨探伤中 的0° 探头都使用的是纵波。 （4）别名：疏密波、压缩波。

超声波焊接工艺参数的设定超声波焊接的工艺参数设定包括超声波焊接功率、超声波频率、超声波振幅、超声波焊接压力、超声波焊接时间等。

l. ?超声波的频率超声波焊接的工作频率通常在15-40kHz,对低频反应较差的材料,如PvC、PE等可以使用高频进行焊接,这可以减少对材料的损坏。

高频的超声波能量传递集中,对于一些精细的零部件可以使用高频的超声波进行焊接。

超声波焊接时,由于负载的变化会造成超声波设备的失谐现象,使焊接强度下强。

一般情况下,焊接机的工作频率确定后,需要保持声学? P=μ式中P2.幅如表l坏,3.随着焊接时间的增加,[22-24]。

的,,使焊件表;而且焊过短和过长都4. 超声波焊接压力超声波焊接压力是指焊接过程中,焊头施加到焊件上的静压力,通过静压力的施加向焊件传递超声波能量。

在超声波焊接中,当焊接时间一定时,压力关系着焊接面形成适合的接触,对强度一个十分关键的因素。

在一定压力范围内,随着压力的增加,焊接的强度会提高。

焊接压力较低时,焊件接触不好,摩擦能不能有效的产生,超声波的能量利用率低。

较低的压力会导致焊接部位熔料较少,无法形成有效焊接。

但焊接压力过大时,会造成熔料流动过快,熔料从焊接部队流出,减少焊头形成所需的熔料凝固偏少,降低焊接强度。

过大的历力会造成摩擦力过大,造成焊件之间的相对摩擦运动减弱,给焊接机造成过大的负载,焊接困难。

焊接压力在尼龙66的超声波焊接过程中,对焊接强度的影响很大。

稍低的焊接压力能使焊接产生较厚的热影响区,这会使更多的分子链、晶粒、纤维走向垂直于焊接界面,提高焊接强度,这些焊接接头在0.66MPa的焊接压力下,焊接强度能达到尼龙66的70%。

焊接压力需要与焊接时间相配合,这样才能获得较佳的焊接度。

Matsuoka[27]研究发现对于玻纤维增强热塑性塑料,保持焊接振幅一定时,增加焊接压力可以减少焊接时间。

5. 搭接长度和固定位置超声波焊接时的搭接长度和夹持固定位置也会影响焊接强度的大小。