Войти
Обычный конвергентный ультразвуковой рупор производства Industrial Sonomechanics, LLC 
Двухполупериодный ультразвуковой рупор со штангой производства Industrial Sonomechanics, LLC ультразвуковой рупор (также известный как акустический рупор, сонотрод, акустический волновод, ультразвуковой датчик ) представляет собой сужающийся металлический стержень, обычно используемый для увеличение амплитуды колебательного смещения, обеспечиваемой ультразвуковым преобразователем , работающим на нижнем конце ультразвукового частотного спектра (обычно между 15 и 100 кГц). Устройство необходимо, поскольку амплитуды, обеспечиваемые самими датчиками, недостаточны для большинства практических применений мощного ультразвука. Другой функцией ультразвукового рупора является эффективная передача акустической энергии от ультразвукового преобразователя в обрабатываемую среду, которая может быть твердой (например, при ультразвуковой сварке, ультразвуковой резке или ультразвуковая пайка ) или жидкая (например, в ультразвуковой гомогенизации, сонохимии, измельчении, эмульгировании, распыление или разрушение клеток ). Ультразвуковая обработка жидкостей зависит от сильных сдвиговых усилий и экстремальных местных условий (температуры до 5000 K и давления до 1000 атм), создаваемых акустической кавитацией.
Ультразвуковой рупор обычно представляет собой твердый металлический стержень с круглым поперечным сечением и продольным сечением переменной формы - стержень рог. Другая группа включает блок рупора, который имеет большое прямоугольное поперечное сечение и продольное сечение переменной формы, и более сложные составные рупоры. Устройства этой группы используются с твердой обработанной средой. Длина устройства должна быть такой, чтобы имелся механический резонанс на желаемой ультразвуковой частоте работы - одна или несколько полуволн ультразвука в материале рупора, с учетом зависимости скорости звука от поперечного сечения рупора. В обычном узле ультразвуковой рупор жестко соединен с ультразвуковым преобразователем с помощью шпильки с резьбой.
Ультразвуковые рупоры можно классифицировать по следующим основным признакам: 1) Форма продольного поперечного сечения - ступенчатая, экспоненциальная, коническая, катеноидальная и т. Д. 2) Форма поперечного сечения - круглая, прямоугольная и т. Д. 3) Количество элементов с разным профилем продольного сечения - общих и составных. Композитный ультразвуковой рупор имеет переходную секцию определенной формы продольного поперечного сечения (нецилиндрическую), расположенную между цилиндрическими секциями.
Продольные сечения простых полуволновых ультразвуковых рупоров: 1 - конический, 2 - экспоненциальный или катеноидальный, 3 - ступенчатый. На всех рисунках: V (z) и e (z) - распределения амплитуды и деформации 
Продольное сечение круглого композитного сходящегося полуволнового ультразвукового рупора, где L1, L3 - цилиндрические участки, L2 - катеноидальное переходное сечение 
Продольное сечение круглого полноволнового рожка Штанги, где L1, L3, L5 - цилиндрические участки, L2 - экспоненциальный переходный участок, L4 - конический переходный участок 
Рупор в ультразвуковой дрели 1955 года. Рупор, длинный сужающийся стальной стержень в центре, соединяет ультразвуковой преобразователь в корпусе вверху с инструментом, который прижимается к заготовке на рабочем столе внизу. Часто, ультразвуковой рупор имеет переходную секцию с продольным профилем поперечного сечения, которая сходится к выходному концу. Таким образом, амплитуда продольных колебаний рупора к выходному концу увеличивается, а площадь его поперечного сечения уменьшается. Ультразвуковые рожки этого типа используются, прежде всего, в составе различных ультразвуковых инструментов для ультразвуковой сварки, ультразвуковой пайки, резки, изготовления хирургических инструментов, обработки расплавленного металла и т. Д. Сходящиеся ультразвуковые рожки также используются обычно включается в лабораторные жидкостные процессоры, используемые для различных технологических исследований, включая сонохимические, эмульгирование, диспергирование и многие другие.
В мощных промышленных ультразвуковых жидкостных процессорах, такие как коммерческие сонохимические реакторы, ультразвуковые гомогенизаторы и ультразвуковые системы измельчения, предназначенные для обработки больших объемов жидкостей при высоких ультразвуковых амплитудах (ультразвуковое смешение, производство наноэмульсий, диспергирование твердых частиц, ультразвуковая нанокристаллизация и т. д.), предпочтительным типом ультразвукового рожка является рожок со штангой. Рупоры со штангой способны усиливать ультразвуковые амплитуды, сохраняя при этом большой выходной диаметр и излучающие площади. Следовательно, можно напрямую воспроизвести лабораторные исследования оптимизации в коммерческой производственной среде, переключившись с конвергенции на рожки со штангой, сохраняя при этом высокие амплитуды ультразвука. При правильном масштабировании процессы дают такие же воспроизводимые результаты в производственных цехах, как и в лаборатории.
Максимально достижимая амплитуда ультразвука зависит, прежде всего, от свойств материала, из которого изготовлен ультразвуковой рупор. а также по форме его продольного сечения. Обычно рожки изготавливают из титановых сплавов, таких как Ti6Al4V, нержавеющей стали, такой как 440C, и, иногда, алюминиевых сплавов или порошковых металлов. Наиболее распространенными и простыми в изготовлении формами переходного сечения являются коническая и катеноидная.
Потребительские товары, автомобильные компоненты, медицинские устройства и многое другое. все отрасли промышленности используют ультразвук. Металлические вставки могут быть закреплены в пластике, а разнородные материалы часто могут быть соединены с помощью надлежащей конструкции инструментов. Ультразвуковые рупоры бывают разных форм и конструкций, но все они должны быть настроены на определенную рабочую частоту; наиболее распространенными являются 15 кГц, 20 кГц и 40 кГц.
Ультразвуковая сварка использует высокочастотное вертикальное движение для получения тепла и потока термопластического материала на границе сопрягаемых деталей. Давление поддерживается после прекращения подачи энергии, чтобы обеспечить повторное затвердевание переплетенного пластика в месте соединения, скрепляя детали однородным или механическим соединением. Этот процесс предлагает экологически безопасные средства сборки в отличие от обычных клеев или механических креплений.
