[實用新型]一種適用于熱時效成形的超聲波振動子

有效

• 申請號: 201921405713.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN210449769U
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 左都全;張遠鳳;徐光強;楊洋
• 申請（專利權）人: 重慶三峽學院
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02;C21D1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種適用于熱時效成形的超聲波振動子，包括換能器和變幅桿，其特征在于：所述換能器一端通過導線與超聲發波電源連接，另一端與變幅桿剛性連接；所述變幅桿分為一級變幅桿和二級變幅桿，一級變幅桿的輸入端與換能器的輸出端緊密貼合，法蘭盤設于一級變幅桿的節點處，振動子通過法蘭盤旁的環形槽固定于支架上；本實用新型通過設計一復合變幅桿，不僅有利于放大振動子換能器輻射面的振動幅值，而且有利于實現室溫振動子與高溫熱時效環境中的模具剛性連接，很好地實現換能器與模具間的阻抗匹配。

技術領域

本實用新型涉及超聲波技術領域，具體涉及一種適用于熱時效成形的超聲波振動子。

背景技術

超聲波變幅桿（Ultrasonic Amplitude Transformer，UAT），又稱超聲變速桿或超聲聚能器，它是超聲振動系統中的一個重要組成部分，其作用是把機械振動的質點位移或速度放大，并將超聲能量集集在較小的面積上，簡稱聚能效應。

目前的超聲變幅桿通常為單一變幅桿和復合式一級變幅桿兩種。按母線形狀分類，單一變幅桿可分為階梯、指數、懸鏈線、圓錐、高斯、傅里葉、余弦等類型，而復合式一級變幅桿是將單一變幅桿兩兩組合而成的整體式結構，其優點在于機械振動的幅度得到了進一步增大，正因此特點而被廣泛應用于超聲加工、超聲焊接、超聲破壞細胞、超聲金屬成型和超聲醫療等領域。然而，復合式一級變幅桿存在幾點不足：1. 輻射面的振動幅度有限，目前一級變幅桿的輻射面振動幅度范圍通常在20-60微米，不足以充分釋放中小型精密件、高剛度零件等內部的殘余應力；2. 高溫下適用性差且破壞性大，高溫條件下的一級變幅桿的輸出端易破裂、損壞；3. 熱時效環境板件的阻抗匹配能力差；因此，嘗振試采用兩級變幅來實現熱時效環境振動成形板件的機械幅的進一步放大和阻抗匹配顯得尤為重要。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種適用于熱時效成形的超聲波振動子，該振動子的變幅桿不僅能實現輻射面的大振動幅值輸出，充分釋放材料內的殘余應力，而且還設有獨特材質的二級變幅桿，有利于實現室溫振動子與高溫熱時效環境中的模具剛性連接，很好地調節換能器與模具間的阻抗匹配，具有振動幅值大、阻抗匹配能力強、諧振效果好等優點。

為了實現上述實用新型目的，本發明提供的技術方案為。

一種適用于熱時效成形的超聲波振動子，包括換能器和變幅桿，其特征在于：所述換能器一端通過導線與超聲發波電源連接，另一端通過螺釘與變幅桿剛性連接；所述變幅桿分為一級變幅桿和二級變幅桿，一級變幅桿的輸入端與換能器的輸出端緊密貼合，法蘭盤設于一級變幅桿的節點處，振動子通過法蘭盤旁的環形槽固定于支架上。

優選的，所述一級變幅桿和二級變幅桿分別設有一孔一和一孔二，孔一通過螺釘與二級變幅桿的孔二連接，便于實現一級變幅桿右端面與二級變幅桿左端面的緊密貼合；所述一級變幅桿設有一曲面，曲面為指數型函數。

優選的，所述二級變幅桿為Ti-6Al-4V鈦合金，二級變幅桿是在940℃加熱條件下軋制而成的棒材，棒材直徑范圍為8~12mm，表面粗糙度為不低于3.2um的值，可輕松實現換能器與模具間的阻抗匹配；所述二級變幅桿與熱時效環境中的模具剛性連接，可輕松實現超聲波以縱波形式從室溫爐外傳遞到高溫爐內的模具上。

優選的，所述換能器與一級變幅桿上分別設有面一和面二；所述法蘭盤對稱位置各設有一個U形槽，拆卸時，可通過夾持面一與面二或夾持面一與U形槽，輕松實現換能器和變幅桿的拆卸，整個拆卸過程快捷方便。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：不僅有利于放大振動子換能器輻射面的振動幅值，充分釋放材料內的殘余應力，而且還設有獨特材質的二級變幅桿，有利于實現室溫振動子與高溫熱時效環境中的模具剛性連接，很好地調節換能器與模具間的阻抗匹配，具有振動幅值大、阻抗匹配能力強、諧振效果好等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的工作狀態圖。