konstrukcia ultrazvukoveho menica

Zpráva

samec · #1 Příspěvek od **samec** » 30 bře 2018, 04:52

Potreboval by som strucny uvod do konstrukcie ultrazvukovych rezonatorov. Konkretne ide o ultrazvukovu rezacku.
http://www.gatan.com/products/tem-specimen-preparation/ultrasonic-cutter, ale starsi model.
Takto by to malo pracovat
https://youtu.be/NyxfiC13kQ8
A takto to nepracuje (nie je to moje video, ale sprava sa to rovnako)
https://youtu.be/znVR564pnN8
Pri rezani to nema piskat, ale sumiet, podobne ako ultrazvukova cisticka. A rychlost rezania cca 1mm za minutu. Ked to nesumi, len piska, tak to nereze, ako na videu.
V 23. sekunde je vidiet konstrukciu menica.
Zhora je kratsi hlinikovy valcek, nasleduje krystal (pod ciernou zmrstovacou buzirkou), dlhsi hlinikovy valcek v spodnej casti zuzeny s nalisovanym zavitom pre upevnenie rezneho nastroja z nerezovej ocele. Uchytenie menica je v spodnej casti v prstenci s troma skrutkami s hrotmi. Predpokladam, ze v mieste uchytenia je uzol mechanickych oscilacii a ze na spodku rezneho nastroja by mala byt kmitna.

Ide mi o to, ze aky vplyv moze mat na cely menic hmotnost rezneho nastroja, vola v zavite uchytenia rezneho nastroja, uchytenie menica v prstenci (jedna skrutka bola uvolnena), sila pritlaku nastroja o rezany material a nepresnost frekvencie elektrickeho oscilatora.

Novsie modely tychto rezaciek maju moznost doladovania frekvencie skrutkovacom na asi kapacitnom trimri. Starsie to nemaju.

Napajanie je 115V 0.5A resp. 230V 0,25A (prepinac vnutri).

Zaujimalo by ma, ako sa navrhuje takyto menic, ako su rozlozene mechanicke kmity (uzly, kmitne) aka je amplytuda tychto kmitov a aka sila posobi v jednotlivych miestach.

Este jeden detail, standardne je rezny nastroj duty a stredom zavitu je privod vody. Tak ma napada, ci prave pritomnost vody v dutine nastroja nema zasadny vplyv na rezanie. Nemyslim tym len zmacanie miesta kontaktu nastroja s rezanym materialom a pridanym abrazivom, ale celu dutinu rezneho nastroja.

Celeron · #2 Příspěvek od **Celeron** » 30 bře 2018, 08:30

Kdysi jsem na podobný rozumy chodil do fy Piezokeramika Libřice, kousek od Hradce Králové. Bohužel někdy před 5-7 lety skončili. Vzpomínám, že spolupracovali na piezo se Stropkovem (co dělal telefony) u Vás, zkus to tam.

samec · #3 Příspěvek od **samec** » 03 dub 2018, 14:38

Tak som chcel napísať, že už to vôbec nejde, že len pri zapnutí a hlavne vypnutí počuť krátke písknutie. Ale pred chvíľou som to zapol a ono to ide ešte lepšie ako predtým. Elektronika je teda asi v poriadku, ale mal som vymontovaný celý ten menič a zdá sa, že problem bol v uchytení. Skrutky nie sú s hrotom, ale na meniči sú v jamkách vložené oceľové guličky o ktoré tlačia skrutky. Teraz, keď to ide tak, ako to ide, má počuteľne veľký vplyv na frekvenciu prítlak noža o rezaný materiál. Multimeter Uni-T UT204 ukazuje 17kHz na prívodoch k piezo meniču naprázdno a pri opretí o rezaný materiál vyskočila frekvencia na nejakých 36KHz.

No ale keď už som si dal námahu, tak prikladám schému a rozmery meniča. C5 nie je osadený, C4 je malý valček v červenej priesvitnej fólii, hodnotu netuším. Vinutie 1-2, 3-4, 5-6 je drôtom priemeru 0,5mm a vinutie 7-8 drôtom 0,2mm. Cievky sú na jednej kostričke, ale neviem, či majú spoločné jadro. Sieťový transformátor dáva 28V pri 239V na vstupe. Na C2 30,5V, na výstupe LM317 26,1V, na C1 25,5V. Multimetrom Emos EM391 som nameral na vinutiach 1-2 4,3V, 3-4 0,?V, 5-6 20,5V, 7-8 120V, ešte keď to počuteľne nešlo.

Menič je asi z duralu. V rozšírenej časti, kde je uchytenie, je ešte zboku kanálik na prívod vody, ktorý ďalej pokračuje stredom dole do nástoja. Nie je zakreslený.

Ivan_Ryger · #4 Příspěvek od **Ivan_Ryger** » 05 dub 2018, 17:20

Pred istým časom som robil ultrazvukové bondovanie hliníkových drôtikov na čipy. Pokiaľ ultrazvuková ihla nebola dostatočne dotiahnutá (stačí zdanlivo málo), vibrácie sa neprenášali a spoj sa nevytvoril.

Pokiaľ sa jedná o samokmitajúci menič, ten by sa mal samočinne doladiť na pík rezonančnej charakteristiky. Niektoré ultrazvukové generátory majú PLL slučku a vyžadujú jemné ladenie.

účinnosť prenosu akustickej vlny by sa teoreticky mala dať merať ampérmetrom zaradeným do napájacieho obvodu generátora, ak nastáva k prenosu akustickej energie, prúd by mal rásť, toto by malo byť vhodné pre diagnostiku.

P.S. často nástroj býva z titánu, kvôli tvrdosti a rýchlosti šírenia akustickej vlny.

samec · #5 Příspěvek od **samec** » 06 dub 2018, 21:10

Trochu som sa s tým hral a zasa je všetko inak. Zdá sa, že uchytenie nástroja (závit) z mosadze asi nie je najvhodnejsie. Oceľový funguje lepšie. Po zapnutí je frekvencia 17,11 kHz a po pritlačení o materiál skočila na 34,71 kHz a na nej už zostala a už to nerezalo. Bez nástroja je frekvencia 27,5 kHz a nemení sa. Zvláštne je, že aj s nástrojom o hmotnosti 0,7g aj 1,9g je frekvencia takmer rovnaká 17,1 a 34,niečo kHz. Po zmene kondenzátora C6 z 3,3nF na 10nF to uz po pritlačení o material neskáče tak často na 34kHz. Zmenou prítlaku nástroja o rezaný materiál sa frekvencia takmer nemení, mení sa len tvar priebehu.

Kondenzátor C4 sa mi podarilo prečítať ako dvojka v krúžku, pod tým .001, ďalej +-10% a 400VDC.