초음파 경음기

Ultrasonic horn
산업소노메차닉스가[1] 생산하는 재래식 집적 초음파 경음기
전파 바벨 초음파 경음기, 산업용[1] 소노메차닉스, LLC

초음파 경음기(음향 경음기, 소노트로드, 음향 파동, 초음파 탐침이라고도 함)는 초음파 주파수 스펙트럼의 낮은 쪽 끝에서 작동하는 초음파 변환기에 의해 제공되는 진동 변위 진폭을 증가시키는 데 일반적으로 사용되는 테이퍼링 금속봉이다. 이 장치는 변환기 자체에 의해 제공되는 진폭이 전력 초음파의 대부분의 실제 적용에 불충분하기 때문에 필요하다.[2] 이 초음파 호른의 또 다른 기능 효율적으로 이 초음파 변환기에서 초음파 균질화, 음향 화학, 제분, 유화, 분사하거나(예를 들기 위해될 수 있는 고체(예를 들어, 초음파 용접에, 또는 초음파 납 땜을 줄이고 초음파)혹은 액체 약물 처치를 받은 media,[3]에 음향 에너지 전송하는 것이다.c타원 파괴).[1] 액체의 초음파 처리에는 음향 공동화에 의해 발생하는 강한 전단력과 극한 국부 조건(최대 5000K 온도 및 최대 1000 atm 압력)에 의존한다.[2]

설명

초음파 경음기는 일반적으로 둥근 가로 단면과 가변형 세로 단면인 로드 경음기가 있는 고체 금속 막대로 되어 있다. 또 다른 그룹은 블록 경음기를 포함한다. 블록 경음기는 큰 직사각형 가로 단면과 가변형 세로 단면을 가지고 있고 더 복잡한 복합 경음기를 가지고 있다.[4] 이 그룹의 기기는 고체 처리 매체와 함께 사용된다. 장치의 길이는 경음기 소재의 초음파 파장 하나 또는 여러 개의 절반 파장, 즉 원하는 작동 초음파 주파수에서 기계적 공명이 발생하도록 해야 하며, 경음기 단면에 대한 음속 의존성이 고려되어야 한다. 공통 어셈블리에서 초음파 경음기는 나사산 스터드를 사용하여 초음파 변환기에 견고하게 연결된다.

초음파 경음기는 다음과 같은 주요 특징으로 분류할 수 있다: 1) 종단면 형태 - 계단, 지수, 원뿔형, 카테노이드 등 2) 종단면 형태 - 원형, 직사각형 등 3) 종단면 종단면 종단면(common)[3][5]이 다른 원소의 수. 복합 초음파 경음기에는 일정한 세로 단면형(비실린터럴)이 있는 과도 구간이 있으며, 원통형 단면 사이에 위치한다.

단순 반파장 초음파 경음기의 세로 단면: 1 – 원뿔형, 2 – 지수형 또는 카티노이드형, 3 - 스텝형. 모든 그림에서: V(z) 및 e(z) - 진폭 및 변형 분포
반파 초음파 경음기 수렴 원형 복합체의 세로 단면이며, 여기서 L1,L3 – 원통형 단면, L2 – 카티노이드 전환 단면
원형 전파 바벨 경음기의 세로 단면, 여기서 L1, L3, L5 – 원통형 섹션, L2 – 지수 과도 섹션, L4 – 원뿔형 전이 섹션
1955년부터 초음파 드릴에 달린 뿔. 중앙에 있는 긴 테이퍼링 강철봉인 경음기는 상단 하우징의 초음파 변환기와 하단 작업대의 공작물을 누르는 공구를 결합한다.

초음파 경음기에는 출력 단부 쪽으로 수렴하는 종단면 종단면 종단면(종단면)이 있는 과도 구간이 종종 있다. 따라서 경음기의 종방향 진동 진폭은 출력 엔드를 향해 증가하는 반면, 경음기의 횡방향 진동 진폭은 감소한다.[6] 이러한 유형의 초음파 경음기는 초음파 용접, 초음파 납땜, 절단, 수술 도구 제작, 용융 금속 처리 등을 위한 다양한 초음파 기구의 부품으로 주로 사용된다. 초음파 수렴 경음기는 소노케미컬, 유화, 분산 등 다양한 공정 연구에 사용되는 실험실 액체 처리기에도 일반적으로 포함된다.[7]

상업적 초음파 화학의. 원자로는 초음파 homogenizers 초음파 제분 과정 시스템의 액체에서 많은 양의 높은 초음파 진폭(초음파, 저울질 nanoemulsions의 생산, 고체 미립자 dispersing, 초음파 nanocrystallization 등에서 치료를 위한 위한 것 같은 고출력 산업 초음파 액체 processors,[8]에서.C.)선호되는 초음파 경적음 유형은 바벨 경적음이다.[7] 바벨 경적은 큰 출력 직경과 복사 영역을 유지하면서 초음파 진폭을 증폭시킬 수 있다. 따라서 높은 초음파 진폭을 유지하면서 수렴에서 바벨 경음기로 전환함으로써 상업적 생산 환경에서 실험실 최적화 연구를 직접 재현할 수 있다. 올바르게 크기가 조정되면 공정은 실험실에서와 동일한 재현 가능한 결과를 발전소 바닥에서 생성한다.[7]

최대 달성 가능한 초음파 진폭은 주로 초음파 경적음이 만들어지는 소재의 특성 및 종단면 형태에 따라 달라진다. 일반적으로 뿔은 티타늄 합금(Ti6Al4V), 스테인리스강(예: 440C), 알루미늄 합금이나 분말 금속 등으로 만들어진다. 과도기적인 단면 형태를 만드는 가장 보편적이고 간단한 것은 원뿔형 및 카티노이형이다.

적용들

플라스틱

소비자 제품, 자동차 부품, 의료 기기 및 대부분의 산업은 초음파를 이용한다. 금속 인서트는 플라스틱으로 고정될 수 있으며 다른 재료는 적절한 공구 설계로 접합될 수 있다. 초음파 경음기는 다양한 형태와 설계가 있지만 모두 특정 작동 주파수에 맞춰 조정해야 한다. 가장 일반적인 주파수는 15kHz, 20kHz, 40kHz이다.

초음파 용접은 고주파 수직 운동을 활용하여 열가소성 수지 재료의 흐름을 결합 부품 인터페이스에서 생성한다. 압력은 에너지 전달이 정지된 후에도 유지되어 접합부의 부직 플라스틱이 다시 응고될 수 있으며, 균질 또는 기계적 결합으로 부품을 고정시킨다. 이 공정은 기존의 접착제나 기계적 고정장치와는 달리 환경 친화적인 조립수단을 제공한다.[9]

참조

  1. ^ a b c 산업용 소노메차닉스 웹사이트, 2011
  2. ^ a b 페쉬코프스키(S.L.), 페쉬코프스키(A.S. Peshkovsky), '음향공동의 쇼크웨이브 모델', 울트라슨(Ultron. 소노케미컬, 2008. 15: 페이지 618–628.
  3. ^ a b 페쉬코프스키, S.L. 페쉬코프스키, A.S. 페쉬코프스키 "공동화에서 변환기를 물에 연결하기: 음향 경음기 설계 원리", 초음파 소노케미컬, 2007. 14: 페이지 314–322.
  4. ^ 소닉 파워 웹사이트
  5. ^ 아브라모프, O.V. "고강도 초음파: 이론과 산업 응용", 1999: CRC 프레스. 692.
  6. ^ 산업용 소노메나믹스 웹사이트, 2011년 "초저소닉 경음기 설계 및 특성
  7. ^ a b c 산업용 소노메차닉스 웹사이트, 2011년 "바벨 경적 초음파 기술"
  8. ^ 산업용 소노메카닉 웹사이트 "초저소닉 액상 프로세서 시스템", 2011년 시스템
  9. ^ "Extrasonics", ToolTex.com, 2013년

추가 읽기

  • T. J. Mason; J. Phillip Lorimer (2002). Applied Sonochemistry: The Uses of Power Ultrasound in Chemistry and Processing. Wiley-VCH. ISBN 3-527-30205-0.
  • Yatish T. Shah; A. B. Pandit; V. S. Moholkar (1999). Cavitation Reaction Engineering. Springer. ISBN 0-306-46141-2.