1313878136

7

Konstrukcja przetwornika piezoelektrycznego typu "sandwich", przedstawiona jest na rys. 1. Składa się on z dwu lub więcej płytek z materiału piezoelektrycznego, ściśniętych między dwoma elementami metalowymi. Taka konstrukcja umożliwia przetwornikowi pracę na częstotliwości zależnej od wymiarów geometrycznych i właściwości sprężystych „pastylek” piezoelektrycznych oraz elementów metalowych. Jako materiału piezoelektrycznego używa się zazwyczaj ceramiki tytaniano-cyrkoniano-ołowianej, tzw. ceramiki PZT. Ze względu na ograniczoną wytrzymałość mechaniczną ceramiki, przetworniki te nie mogą być zasilane zbyt dużą mocą - maksymalnie do około 800 W.

Efekt piezoelektryczny występuje w materiale ferroelektrycznym poniżej punktu Curie, który dla ceramiki PZT wynosi ok,130°C. Z tego powodu przetworniki, piezoelektryczne są czułe na przegrzanie. W przegrzanym przetworniku następuje depolaryzacja ceramiki i utrata własności piezoelektrycznych.

W porównaniu z przetwornikami piezomagnetycznymi są one stosowane w szerszym zakresie częstotliwości. Charakteryzują się one też wysoką sprawnością, dochodzącą do 95%. Z tego też powodu stosowane częściej w ultradźwiękowych urządzeniach technologicznych’ szczególnie w urządzeniach małej mocy./

W procesach technologicznych istotne znaczenie ma wartość amplitudy drgań powierzchni roboczej narzędzia. W większości zastosowań powinna ona wynosić 20 -s- 60 pm. Amplituda drgań powstająca na czołowych powierzchniach przetworników piezomagnetycznych jak i piezoelektrycznych wynosi 3-s-lO pm. Jest to zdecydowanie za mało do wykonania prac technologicznych. W celu zwiększenia amplitudy stosowane są koncentratory drgań.

2.2.2. Koncentratory i falowody

Koncentratory i falowody są elementami układów akustycznych, których zadaniem jest przekazanie energii drgań od czoła przetwornika do narzędzia, zwiększenie amplitudy drgań, dopasowanie impedancji obciążenia do impedancji generatora i umożliwienie zamocowania układu akustycznego w sposób nie powodujący tłumienia drgań ani ich przenoszenia na pozostałą część konstrukcji urządzenia. Spełnienie tych funkcji wymaga, aby falowody wykonywane były z materiałów o dobrych właściwościach akustycznych. Wskaźnikiem tego jest duży iloraz modułu Young’a, do gęstości oraz wytrzymałość zmęczeniowa materiału. Wymagania takie spełniają materiały: tytan, niektóre gatunki duraluminium; np. PA7N lub stale; np. 35 HGSA.

Wszystkie powierzchnie styku muszą być docierane i polerowane. Boczne powierzchnie falowodów i koncentratorów należy wykonywać w klasie chropowatości nie niższej niż siódma klasa.

Koncentratory wykonane są jako bryły obrotowe, o długości „półfalowej”