[發明專利]一種用于金屬微絲拉拔的扭波超聲振子

在審

• 申請號: 202011161065.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112260575A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 楊遠才
• 申請（專利權）人: 楊遠才
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/12
• 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微絲拉拔的扭波超聲振子，包括外殼體，設置在外殼體內部的壓電陶瓷和導電銅墊、以及連接在外內體內的拉絲模具；所述壓電陶瓷包括頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷，所述頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷均圓周方向極化，且所述頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷的極化極性相反，并使壓電陶瓷工作在扭轉諧振模式；所述導電銅墊設置在頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷之間。本發明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。

技術領域

本發明屬于超聲振動拉絲振子技術領域，具體涉及一種用于金屬微絲拉拔的扭波超聲振子。

背景技術

高碳鋼絲主要是通過適當熱處理或冷拔硬化處理，使其具有高的強度和硬度、高的彈性極限和疲勞極限(尤其是缺口疲勞極限)。

直徑小于0.1mm的高碳鋼微絲一般通過水箱拉絲機生產。但高碳鋼微絲的冷塑性變形能力差。且由于絲材直徑太細，目前直徑小于0.055mm的高碳鋼微絲的拉拔速度低于3m/s且斷絲頻繁，成品率不足百分之五十，直徑小于0.045mm的高碳鋼微絲成品率更是低于35％。此外，現有拉拔技術生產的高碳鋼微絲破斷力不足、徑向尺寸不穩定、圈徑小、表面存在裂紋，限制了高碳鋼微絲的工業應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于金屬微絲拉拔的扭波超聲振子，用于超聲振動拉絲，也就是在常規拉絲過程中疊加超聲波振動能的加工方式。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。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案具體為：

一種用于金屬微絲拉拔的扭波超聲振子，包括外殼體，還包括設置在外殼體內部的壓電陶瓷和導電銅墊、以及連接在外內體內的拉絲模具；所述壓電陶瓷包括頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷，所述頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷均圓周方向極化，且所述頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷的極化極性相反，并使壓電陶瓷工作在扭轉諧振模式；所述導電銅墊設置在頂部壓電陶瓷和底部壓電陶瓷之間。

進一步地，還包括陶瓷保護墊，所述陶瓷保護墊設置在頂部壓電陶瓷和拉絲模具之間。

進一步地，所述陶瓷保護墊頂面與拉絲模具底面接觸，所述陶瓷保護墊底面與頂部壓電陶瓷頂面接觸。

進一步地，所述導電銅墊外側套箍有耐高壓絕緣套，并在導電銅墊一側設置有螺紋孔，并在所述耐高壓絕緣套一側設置有與所述螺紋孔適配的過孔。

進一步地，所述外殼體一側設置有電極孔，電極孔穿過耐高壓絕緣套并連接到導電銅墊。

進一步地，所述外殼體為中空的沉孔結構，并在沉孔結構端口設置有連接內螺紋，所述壓電陶瓷、導電銅墊和陶瓷保護墊依次安裝在沉孔結構內。

進一步地，所述拉絲模具端口設置有外螺紋，并通過拉絲模具連接到所述外殼體內預緊設置在外殼體內的各零件。

進一步地，所述壓電陶瓷采用幅值相等的高頻交流電壓信號激勵，并使超聲波振子至少擁有三個不同的工作模式，分別包括：

當拉拔力不大于10N時，扭波超聲振子的激勵頻率等于振子的串聯諧振頻率，驅動電壓有效值不高于100V，扭波超聲振子工作在低壓驅動模式；

當拉拔力不小于25N時，扭波超聲振子的激勵頻率等于振子的并聯諧振頻率，驅動電壓有效值不低于500V，扭波超聲振子工作在功率自舉模式；

當拉拔力大于10N且小于25N時，扭波超聲振子的激勵頻率等于振子的并聯諧振頻率與串聯諧振頻率的平均值，扭波超聲振子工作在混合模式。