超音波金型の周波数は温度が上昇するとなぜ低下するのか

超音波金型の周波数は温度が上昇するとなぜ低下するのか

超音波装置を使用する際に問題に遭遇する人もいます。超音波を長時間使用すると、温度も上昇し、周波数が低下します。特定の温度では、周波数が使用範囲を超え、金型に損傷を与え、ひび割れを引き起こします。以下では、超音波金型の特性からこの現象の原因を分析します。

超音波金型の特性から、超音波金型は射出成形金型や他の金属金型とは異なることがわかります。ゴム部品の射出成形金型の主な機能は、形状を模倣してプラスチックを成形することです。超音波金型は音響装置であり、主な機能はエネルギーを伝達することです。超音波エネルギー伝達の順序は次のとおりです。

超音波金型の周波数は温度が上昇するとなぜ低下するのか（図1）

1. 220V 50HZ の主電源を超音波発生器に供給します。

2. 超音波発生器は、220V 50Hz の主電源を 15KHZ、20KHZ、35KHZ の周波数の電気エネルギーに変換します。

3. 高周波電気エネルギーは高電圧線を通じてトランスデューサーに伝送され、トランスデューサーは同じ周波数の機械エネルギーに変換します。

4. 機械的エネルギーは振幅変調器と上型を介して伝達され、最終的に接着部の融合面に到達します。

超音波エネルギー伝達のシーケンスから、上型が機械的エネルギー、つまり振動を得ていることがわかります。振動の周波数は、材質、溶接ヘッドの高さ、形状によって影響を受けます。発熱の大部分は、溶接ヘッドの高周波振動と空気摩擦によるものです。

溶接ヘッドの加熱により周波数が低下する原因の一つは、熱膨張と収縮によるものです。熱膨張と収縮により溶接ヘッドの分子間隔が広がり、振動に必要な距離が長くなり、周波数が低下します。

最初は、溶接ヘッドの温度が急激に上昇すると熱膨張と収縮が発生し、溶接ヘッドの周波数も急速に低下します。ただし、実際の状況では、温度も分子運動の周波数に影響を与えるため、溶接ヘッドの周波数はゆっくりと低下します。温度が高いほど、分子運動の周波数は速くなります。この2つは互いに打ち消し合い、溶接ヘッド自体の分子の寿命が大幅に短縮され、高温下で溶接ヘッドの脆弱な位置に亀裂が発生しやすくなり、廃棄されます。

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