[發明專利]一種用于金屬絲拉拔的雙模超聲波振子

在審

• 申請號: 202011160443.9
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112170149A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 李宏亮
• 申請（專利權）人: 李宏亮
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B06B3/02;B21C3/02;B21C1/00
• 代理公司: 成都中弘信知識產權代理有限公司 51309
• 代理人: 李蕾蕾

本發明公開了一種用于金屬絲拉拔的雙模超聲波振子，屬于超聲波振子技術領域，解決超聲波拉絲振子安裝制造復雜、陶瓷片易碎、工業場景應用較困難等問題。本發明包括變幅桿，變幅桿上設置的換能器和拉絲模具；所述換能器包括前端蓋、后端蓋、設置在前端蓋和后端蓋之間的偶數個壓電陶瓷，以及壓電陶瓷之間、壓電陶瓷分別與前端蓋和后端蓋之間設置的電極片，前端蓋與變幅桿相連接；所述變幅桿中心開設有通絲孔，變幅桿包括過渡區，以及沿通絲孔的長度方向、過濾區的兩端設置的拉絲模具安裝區；在通絲孔的兩端兩拉絲模具安裝區分別設置有一拉絲模具，兩拉絲模具同向安裝；所述過渡區的外側壁上設置有兩個以上的換能器。本發明用于金屬絲拉拔。

技術領域

一種用于金屬絲拉拔的雙模超聲波振子，用于金屬絲拉拔，屬于超聲波振子技術領域。

背景技術

目前直徑小于8mm的金屬絲材一般采用傳統沒用超聲拉拔方式生產。然而一些難加工材料，由于強度高，硬度大，導致的拉拔速度很低，低于0.3m/s，拉拔過程斷絲頻繁、效率低，拉拔后絲材的表面質量差且尺寸精度低。為獲得高性能絲材，在拉拔過程中需要采用熱拉拔，熱拉拔尺寸精度差，拉拔易出現裂紋，拉拔后往往需要進行多次尺寸校準和表面拋光的問題。

為了解決上述技術問題，現有技術通過超聲波振子對金屬絲拉拔，對金屬絲超聲振動拉拔就是在常規拉絲過程中疊加超聲波振動能的加工工藝，通過壓電陶瓷片將由超聲波驅動器產生的交變電信號轉換成超聲波振動能，將超聲波振動能傳遞到拉絲模具上，從而激勵拉絲模具和金屬絲的振動，進而獲得超聲波振動能對金屬材料塑性成形的作用。

超聲波振動子是一種器件，又稱超聲波振子，將換能器與變幅桿連接后的整體叫做振動子。

換能器由壓電陶瓷的壓電效應實現電能與機械能(聲波振動)的相互轉換，并通過聲阻抗匹配的前后輻射蓋塊進行放大的器件。

由于變幅桿是一個無源器件，它本身不產生振動，只是將輸入的振動改變振幅后再傳遞出去，完成了振幅變換。

超聲波換能器在電場激勵下能產生有規律的振動，但是振幅一般在10μm左右，這樣的振幅要直接完成焊接和加工工序是不夠的。

因此換能器連接合理設計的變幅桿后，超聲波的振幅可以在很大的范圍內變化，只要材料強度足夠，振幅可以超過100μm。

變幅桿在做縱向伸縮振動時，其中間的某橫截面左右兩邊的質點運動方向剛好相反，相當于存在一個相對靜止的節面。這個節面叫做節點，這里也是振動子的最佳固定點，偏離這個節點固定就會降低振動子的工作效率，俗稱漏波。

現有技術中，采用超聲對金屬絲進行拉拔的技術十分少見，檢索到一相關技術“CN106452162A-一種貼片式固支梁型正交復合超聲波拉絲振子”，此技術中的超聲波拉絲振子采用貼片式結構，但存在如下不足之處：

一、安裝制造復雜，陶瓷片是硬脆材料，在小厚度時極易碎，工業場景應用較困難；

二、振子輸出超聲波能量小，強度剛度弱，激勵復雜；

三、無法用于直徑0.2mm以上絲材的加工。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于金屬絲拉拔的雙模超聲波振子，解決超聲波拉絲振子安裝制造復雜、陶瓷片易碎、工業場景應用較困難、采用單一縱波、振子輸出超聲波能量小、強度剛度弱、激勵簡單等問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種用于金屬絲拉拔的雙模超聲波振子，包括變幅桿，變幅桿上設置的換能器和拉絲模具，所述換能器包括前端蓋、后端蓋、設置在前端蓋和后端蓋之間的偶數個壓電陶瓷，以及壓電陶瓷之間、壓電陶瓷分別與前端蓋和后端蓋之間設置的電極片，所述前端蓋與變幅桿相連接；