Wyniki 1-10 spośród 11 dla zapytania: authorDesc:"BOHDAN MŁYNARSKI"

Zastosowanie technologii zgrzewania ultradźwiękowego do łączenia siatki z włókien szklanych do profili kątowych PCV DOI:


  Technologia zgrzewania ultradźwiękowego jest od wielu lat rozwijana w Zakładzie Piezoceramiki i Ultradźwięków w Instytucie Tele- i Radiotechnicznym. Technologia ta posiada wiele cech którymi przewyższa tradycyjnie stosowane metody łączenia tworzyw sztucznych. Klejenie klejami powoduje uwalnianie do otoczenia szkodliwych substancji chemicznych zawartych w rozpuszczalnikach, natomiast zgrzewanie termiczne wymaga wykonania wyciągów, a materiał zgrzewany często przylega do elementu grzejnego i ulega zwęgleniu, co również powoduje emisje substancji toksycznych. Zgrzewanie ultradźwiękami nie powoduje żadnych ujemnych skutków dla otoczenia, a ponadto pozwala na wykonanie połączeń trwałych, szczelnych, bez degradacji wewnętrznych struktur materiału poza obszarem zgrzewu. Ponadto wydajność i sprawność energetyczna zgrzewania ultradźwiękowego jest nieporównywalnie wyższa od tradycyjnych metod. Zgrzewanie ultradźwiękowe pozwala na łączenie ze sobą nie tylko tworzyw sztucznych, ale i metali oraz tworzyw sztucznych z materiałami nietopliwymi, takimi jak na przykład włókno szklane. Na przestrzeni ostatnich dwóch lat w zakładzie przeprowadzono wiele badań oraz opracowano technologię zgrzewania i w efekcie tych prac wykonano półautomatyczne urządzenie realizujące spajanie siatki z włókna szklanego z kątownikiem narożnikowym wykonanym z tworzywa sztucznego - polichlorku winylu (PCV). Kątownik taki po operacji zgrzewania przedstawia rys. 1. Połączenie kątownika z pasami sia[...]

Metoda rotacyjnego zgrzewania metali DOI:


  Od wielu lat w Instytucie Tele- i Radiotechnicznym, a w szczególności w Zakładzie Piezoceramiki i Ultradźwięków prowadzone są prace nad nowymi rozwiązaniami w technikach ultradźwiękowego łączenia elementów z tworzyw sztucznych, metali kolorowych oraz ultradźwiękowych technik emulgowania i rozdrabniania cząstek do nanostruktur. Jako jedyna placówka w kraju projektuje i produkuje urządzenia, które z powodzeniem znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle. Zastosowanie metody rotacyjnego zgrzewania Przedstawiona w artykule metoda, jako jedna z nielicznych umożliwia zgrzewanie elementów wrażliwych na temperaturę. Często stosowana jest w technologii zgrzewania ultradźwiękowego elementów obudów wykonanych z cienkich folii z metali kolorowych i stopów[...]

Technologia jednoczesnego zgrzewania i cięcia włóknin wielowarstwowych w sposób ciągły na przykładzie urządzenia AZW-10


  Technologia zgrzewania ultradźwiękowego jest jedną z metod łączenia ze sobą termoplastycznych materiałów polimerowych. Metoda ta posiada wiele zalet, które sprawiają, że jest ona coraz powszechniej stosowana - szczególnie w przemyśle. Zgrzewanie ultradźwiękowe polega na lokalnym uplastycznianiu i przetapianiu materiału zgrzewanego pod wpływem oddziaływania fali akustycznej o wysokiej częstotliwości - ultradźwięków. Proces łączenia realizowany jest na zgrzewarkach, których konstrukcja i parametry dostosowane są indywidualnie do realizacji procesu. Na konstrukcję zgrzewarki wpływ mają typy materiałów zgrzewanych, ich kształty oraz wymagania jakości połączenia. Ze względu na zjawiska wykorzystane w zgrzewaniu ultradźwiękowym łączenie odbywa się bez użycia dodatkowych elementów łączących ani substancji chemicznych, co sprawia, że proces ten jest ekologiczny i ekonomiczny. Selektywne oddziaływanie ultradźwięków zmienia strukturę materiału tylko w punktach styku, co pozytywnie wpływa na estetykę produktu oraz przyczynia się do niskiej energochłonności procesu, ponadto pozwala uzyskać odpowiednią szczelność i wytrzymałość mechaniczną spoiny. Proces zgrzewania ultradźwiękowego jest łatwy w automatyzacji, a jego wydajność pozwala na zastosowanie go w produkcji masowej. Odpowiednio dużą wydajność w przypadku produkcji wykrojów z wielowarstwowych włóknin z materiałów termoplastycznych można uzyskać jedynie w procesie ciągłym. Technologia zgrzewania ultradźwiękowego z jednoczesnym odcinaniem realizowana w procesie ciągłym kilkakrotnie zwiększa wydajność procesu w porównaniu z procesem zgrzewania sekwencyjnego. Dodatkowo wyeliminowana jest jedna operacja odcinania materiału zgrzanego, często realizowana poprzez wykrojnik. Analiza procesu Opracowanie nowatorskiego urządzenia, poprawnie realizującego określony proces zgrzewania i odcinania z zastosowaniem kowadła obrotowego, wymagało wcześniejszego przeprowadzenia szczegółowej analizy teg[...]

Sonotroda do maceracji materiałów roślinnych


  Ultradźwięki to fale mechaniczne o częstotliwości drgań z zakresu 15 kHz…100 MHz. Istnieje szereg zastosowań ultradźwięków, a jednym z nich jest ekstrakcja materiałów roślinnych z tkanek. Jest to zastosowanie o tyle ważne, że przynosi wymierne korzyści i jest stosowane na skalę przemysłową. Zjawisko ekstrakcji polega na rozdzieleniu zawiesiny i przejściu poszczególnych frakcji gęstości substancji z wnętrza ciał stałych do objętości cieczy poprzez wypłukiwania roztworu. W polu oddziaływania ultradźwięków ekstrakcja ma szybsze tempo, o ile zachodzi jednocześnie kawitacja (zjawisko wywołane zmiennym polem ciśnień cieczy, polegające na tworzeniu się, powiększeniu i zanikaniu pęcherzyków pary). Jednak kawitacja, jako zjawisko intensyfikujące ekstrakcje powoduje również degradację narzędzi. Końcowym produktem ekstrakcji jest uzyskanie roztworu zawierającego oczekiwany produkt albo pewną substancję pośrednią, poddawaną następnie dalszej obróbce. Mając taki roztwór możemy wydobyć z niego pożądane substancje poprzez suszenie, odsączenie, odparowywanie lub krystalizację. Typowe częstotliwości przydatne przy procesie ekstrakcji to zakres 20…500 kHz. Ekstrakcja ultradźwiękowa znajduje zastosowanie w biotechnologii, farmacji, przemyśle spożywczym, kosmetycznym i perfumeryjnym. W artykule skupimy się na narzędziach służących do przekazywania drgań (sonotrodach) o częstotliwości pracy 20 kHz. Ponadto zostaną omówione zagadnienia związane z projektowaniem sonotrod tego typu i procesy wpływające na żywotność narzędzi. Sonotroda Sonotroda (narzędzie) jest elementem zestawu ultradźwiękowego i ma bezpośredni kontakt z materiałem poddawanym wpływowi drgań ultradźwiękowych. Jak każdy element zestawu ultradźwiękowego jest ona elementem falowodowym i musi posiadać wymiary silnie skorelowane z częstotliwością pracy sonotrody. Przy projektowaniu sonotrod należy przeprowadzić obliczenia amplitudy drgań uwzględniając zjawiska prędkości roz[...]

Wirtualny przyrząd do optycznego pomiaru drgań mechanicznych układów ultradźwiękowych


  Pomiar drgań mechanicznych jest niezwykle istotnym zagadnieniem w dziedzinie badań oraz praktycznych zastosowań fal ultradźwiękowych. Przykładem są tu systemy zgrzewania i wycinania ultradźwiękowego [1-3], w których fale ultradźwiękowe o mocy dochodzącej do kilku kilowatów są z powodzeniem wykorzystywane do spajania i wycinania materiałów z tworzyw sztucznych, a także i metali. W większości takich systemów wartość amplitudy drgań mechanicznych powierzchni roboczej narzędzi (sonotrody) zawiera się w przedziale od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów, dla częstotliwości pracy od kilkunastu do kilkudziesięciu kiloherców. W systemach takich, jakość procesu zgrzewania i wycinania jest ściśle związana z wartością amplitudy drgań mechanicznych powierzchni roboczej sonotrody. W wypadku zgrzewania, jakość ocenia się np. na podstawie jednorodności i wytrzymałości spoiny, a w wypadku wycinania istotne jest, aby zostało ono zrealizowane na całej długości zadanej krzywej. Zbyt mała wartość amplitudy drgań spowoduje, że powstała w procesie zgrzewania spoina będzie miała zbyt małą wytrzymałość albo w skrajnym wypadku w ogóle nie powstanie. W wypadku wycinania, efekt wycinania nie nastąpi na całej długości zadanej krzywej (powstaną obszary niedocięcia) albo w skrajnym wypadku efekt wycinania nie wystąpi w ogóle. Zbyt duża wartość amplitudy drgań może spowodować przegrzanie, a nawet przetopienie łączonych detali, a w wypadku wycinania - może doprowadzić do uderzenia sonotrody w kowadło, co zwykle skutkuje uszkodzeniem co najmniej jednego z tych kosztownych elementów i w konsekwencji przerwaniem procesu produkcyjnego. Odrębnym zagadnieniem jest problem zapewnienia jednorodności rozkładu amplitudy drgań mechanicznych na powierzchni roboczej sonotrody. W sonotrodach o powierzchni roboczej przekraczającej kilkadziesiąt cm2 (tzw. sonotrody wielkogabarytowe), pobudzanych do drgań jednym przetwornikiem ultradźwiękowym, dość trudno jest zapewnić rów[...]

Regulowana cewka kompensująca do zastosowań w systemach pomiarowych układów ultradźwiękowych


  W artykule przedstawiono konstrukcję regulowanej cewki, kompensującej przewidzianej do zastosowań w automatycznym systemie pomiarowym przetworników ultradźwiękowych i układów drgających. Cewka ta umożliwia płynną regulację indukcyjności w dwóch, przełączanych zakresach od 80 μH do 2 mH oraz od 1 mH do 30 mH przy prądzie roboczym do 5 A, częstotliwości od 10 do 100 kHz oraz napięciu do 3 kV RMS. Pozwala ona na dokładną kompensację pojemności równoległej przetwornika, umożliwiając poprawę jakości pomiarów parametrów układów ultradźwiękowych. Zgrzewanie i wycinanie ultradźwiękowe jest technologią łączenia elementów z tworzyw sztucznych oraz metali kolorowych, która zdobywa coraz większą popularność z powodu dużej wydajności procesu, niezawodności spoiny, niskiego kosztu jednostkowego wykonania połączenia oraz energooszczędności [1]. Jednym z kluczowych działań podczas projektowania systemu zgrzewania ultradźwiękowego jest zbadanie parametrów wykonanego przetwornika ultradźwiękowego oraz kompletnego układu drgającego. W tym celu stosuje się specjalnie zaprojektowane systemy pomiarowe, umożliwiające identyfikację parametrów przetwornika oraz wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych układów drgających [2, 3]. Wyznaczenie tych parametrów jest niezbędne do oceny poprawności konstrukcji układu drgającego oraz zapewnienia jego niezawodnej pracy w systemie zgrzewania ultradźwiękowego. Ultradźwiękowy układ drgający zasilany jest sinusoidalnym sygnałem elektrycznym wytwarzanym przez generator. Dostarczana moc elektryczna waha się od kilkudziesięciu watów do kilku kilowatów, a częstotliwość pracy może wynosić od 20 kHz do 70 kHz w zależności od realizowanej technologii. Pomiary parametrów elektrycznych układów drgających Pomiary parametrów przetworników ultradźwiękowych oraz kompletnych układów drgających mogą być realizowane za pomocą dwóch systemów pomiarowych. Standardowym badaniem jest pomiar charakterystyk impedancyjnych [...]

Metoda wyznaczania sprawności układów ultradźwiękowych DOI:10.15199/148.2017.6.10


  Sprawność układu ultradźwiękowego W systemach ultradźwiękowych z przetwornikami piezoelektrycznymi takimi jak przetworniki segmentowe można wyróżnić trzy rodzaje sprawności: mechanoakustyczna ( ) m ac mech ac P Re P η - = (1) elektromechaniczna el m el mech P P η - = (2) elektroakustyczna ( ) mech ac el mech el ac el ac P P η - = =η - η - Re (3) gdzie: Pac - wypromieniowana moc akustyczna z przetwornika, Pm - moc mechaniczna, Pel - dostarczona moc elektryczna, Re(x) - część rzeczywista z wartości zespolonej x. Sprawność mechanoakustyczna przedstawia, jaki procent z całkowitej mocy mechanicznej jest wypromieniowany w postaci fal ultradźwiękowych do zewnętrznego ośrodka. Sprawności elektromechaniczna oraz elektroakustyczna wyrażają odpowiednio, jaka część dostarczonej energii elektrycznej zostanie przetransformowana na energię mechaniczną lub akustyczną. Parametrem determinującym sprawność układu ultradźwiękowego jest sprawność elektroakustyczna. Sprawność tę można wyznaczyć na podstawie modelu zastępczego układu drgającego. W literaturze występują dwa rodzaje modeli zastępczych, modele o stałych rozłożonych, takie jak model Masona, KLM, Redwooda oraz modele o stałych skupionych bazujących na elektrycznych lub mechanicznych obwodach rezonansowych. Modele o stałych rozłożonych wykorzystuje się głównie do projektowania układów ultradźwiękowych, natomiast do weryfikacji i walidacji eksperymentalnej zazwyczaj stosuje się modele o stałych skupionych. Szczególnie, ze względu na stosunkowo prostą metodę wyznaczania parame[...]

Zakłócenia przewodzone w generatorach ultradźwiękowych DOI:10.15199/13.2017.12.11


  System zgrzewania ultradźwiękowego składa się z części mechanicznej oraz elektrycznej. Część elektryczną stanowi generator ultradźwiękowy, który jest przedmiotem badania. Generator jest urządzeniem wytwarzającym przebieg elektryczny zasilający ultradźwiękowy przetwornik piezoceramiczny [1], [2]. Przebieg ten o napięciu sięgającym 2 kV RMS ma częstotliwość zależną od parametrów układu drgającego. Instytut Tele- i Radiotechniczny jest od wielu lat producentem systemów zgrzewania ultradźwiękowego, w tym, generatorów ultradźwiękowych [3]. Najnowszy, opracowany w ITR gene-rator o oznaczeniu SBP320 posiada moc wyjściową 3 kW przy częstotliwości pracy 20 kHz [5]. Jest on wyposażony w falownik rezonansowy oraz mechanizm bezpośredniej, cyfrowej syntezy sygnałów sterujących. Sterowanie falownikiem odbywa się w sposób cyfrowy. Generator samoczynnie dostraja się do optymalnych parametrów pracy układu drgającego. Jednym z istotnych aspektów opracowywania tego typu urządzenia jest konieczność uwzględnienia wymagań kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Pomiary zakłóceń przewodzonych Aby możliwe było wprowadzenie generatora ultradźwiękowego do sprzedaży na rynkach Unii Europejskiej konieczne jest spełnienie przezeń wymagań tzw. Dyrektyw nowego podejścia, w tym dyrektyw bezpieczeństwa LVD (Low Voltage Directive) i EMC (Electro Magnetic Compati[...]

Charakteryzacja przyrządów kluczujących pod względem zastosowania w generatorach ultradźwiękowych dużej mocy DOI:10.15199/ELE-2014-049


  Technologia ultradźwiękowa znajduje coraz większe zastosowanie w przemyśle przy zgrzewaniu tworzyw sztucznych i metali, czy też przy wykorzystaniu efektu kawitacji do czyszczenia detali przemysłowych oraz rozdrabniania półproduktów płynnych [1]. Wszystkie wymienione przemysłowe zastosowania technologii ultradźwiękowej wymagają zastosowania przetworników oraz układów drgających dużej mocy. W tego typu konstrukcjach wiele parametrów użytkowych zależy od paramentów generatorów sygnałów elektrycznych zasilających przetworniki ultradźwiękowe. Wraz ze wzrastającą mocą układów drgających zmieniają się również wymagania oraz konstrukcja stopni wyjściowych generatorów ultradźwiękowych zasilających przetworniki. Współcześnie moc dysponowana generatorów ultradźwiękowych pracujących z częstotliwością 18-20 kHz może dochodzić nawet do 4-6 kW [2]. Zwiększa to znacznie wymagania stawiane przyrządom półprzewodnikowym pracującym jako klucze w stopniach wyjściowych generatorów. Muszą się one charakteryzować wysokim dopuszczalnym prądem pracy, wysokim napięciem blokowania, a jednocześnie zapewnić optymalne warunki przełączania ze względu na stosunkowo wysokie częstotliwości pracy powodujące wzrost udziału strat komutacyjnych. W artykule analizie poddano właściwości dynamiczne półprzewodnikowych elementów kluczujących spełniających wymagania stawiane stopniom wyjściowym generatorów dużej mocy tzn. cechujących się prądami ciągłymi pracy na poziomie 20-30 A, napięciem blokowania większym niż 700 V. Warunki takie spełniają dwie konstrukcje przyrządów półprzewodnikowych - tranzystory IGBT wykonywane w technologii krzemowej oraz obecne od niedawna tranzystory MOSFET wykonywane w technologii węglika-krzemu. Analizie poddano właściwości dynamiczne tych rozwiązań. Konstrukcja wyjściowego układu falownika Ponieważ model zastępczy elektromechanicznego układu drgającego, pokazany na rys. 1, jest równoważny układowi rezonansowemu, musi być on pobudzany na[...]

Wpływ kompensacji elektrycznej przemysłowych przetworników piezoceramicznych na warunki zgrzewania ultradźwiękowego DOI:10.15199/13.2015.11.9


  Przy projektowaniu generatorów sygnałów zasilających piezoelektryczne przetworniki ultradźwiękowe oraz układy drgające wychodzi się najczęściej od charakterystyk impedancyjnych mierzonych w funkcji częstotliwości sygnału pobudzenia. Ze względu na istnienie sprzężenia elektro-mechanicznego w takim układzie mierzone charakterystyki mają charakter krzywych rezonansowych - takich jak pokazana na rys.1a. Z tego też powodu obciążenie układu generatora ultradźwiękowego modeluje się poprzez szeregowy lub równoległy układ rezonansowy RLC, przy czym najczęściej wykorzystuje się model szeregowy ze względu na prostą interpretację fizyczną. Model taki pokazano na rys.1b. Przyjmuje się, że pojemność C0S odzwierciedla pojemność własną elementów piezoelektrycznych (np. krążków ceramicznych umieszczonych pomiędzy elektrodami), natomiast elementy Rs, Ls oraz Cs modelują efekt piezoelektryczny. Analogicznie do obwodu przedstawionego na rys.1b charakterystykę przetwornika można również modelować równoległym obwodem rezonansowym o elementach RL, CL, LP i szeregowej pojemności Cos. Choć modele te są równoważne w rozumieniu odwzorowania charakterystyk to różnią się interpretacją fizyczną. W modelu szeregowym przyjmuje się, że układ znajduje się w rezonansie mechanicznym pracując w częstotliwości f1 i uzyskując w ten sposób maksimum wydajności mechanicznej, której miarą jest amplituda drgań czoła układu drgającego. W modelu równoległym natomiast przyjmuje się, że maksimum amplitudy drgań układu przypada na częstotliwość f2. Brak całkowitej równoważności w omówionych modelach ma duże znaczenie praktyczne ze względu na metodykę projektowania układów wyjściowych generatorów ultradźwiękowych. Większość współczesnych rozwiązań stosuje model szeregowy celem zwiększenia sprawności stopnia wyjściowego poprzez wprowadzenie kompensacji pojemności Cos zewnętrznym elementem indukcyjnym. W zależności od przyjętego modelu zastępczego przeprowadza się typowo ko[...]

 Strona 1  Następna strona »