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超音波喇叭適用材質種類有哪些?

發布者:嘉能超音波  發布時間:2017-03-10  查看:次  【

文章摘要: 超音波喇叭材質的選用至為重要,是以喇叭材質的適用性及耐磨性、壽命性為考慮基礎,再者是加工方便性考慮,原則以鈦合金及鋁合金為主,有耐磨性、壽命性問題及特定需求時,才
超音波喇叭材質的選用至為重要,是以喇叭材質的適用性及耐磨性、壽命     性為考慮基礎,再者是加工方便性考慮,原則以鈦合金及鋁合金為主,有耐磨性、壽命性問題及特定需求時,才考慮使用其它材質制作。
      
     鈦合金:
         鈦合金因具有低密度、高強度等特性,目前被廣泛地應用在航天、生醫、     筆記型計算機、數字相機、行動電話、VCD、DVD、PDP TV等外殼及汽機車、自     零件方面重要使用的材料。超音波喇叭所使用的鈦合金材料,目行車等前常用     的僅有6AL4V一種,六四鈦合金就是最常用的Grade5鈦合金,主成份是6%的鋁     、4%的釩、以及約90%的鈦。六四鈦合金因為各方面的特性均衡。且可以焊接
     及熱處理,加上在攝氏482度以下它的特性還是很穩定,因此鈦合金市場上,     它的占有率超過50%, 也就是說,它的應用領域,從宇宙飛船的組件,航空用
     的渦輪葉片, 海上船只及海中潛艇的渦輪葉片,甚至是人工骨骼及表殼,都     使用它、、因為它好用又相對取得較易。
         鈦合金材料制作超音波喇叭前須經特殊熱處理,以增加其軔性及強度;鈦     合金材料本身軔度很高但硬度不高,因此如實際使用上會有表面磨耗的問題,     其壓著面需再經過涂裝處理,以增加其壓著面硬度。目前多采在鈦合金喇叭壓
     著面部分熱噴涂(Thermal Spray)碳化鎢或陶磁 ,其方法是將碳化鎢或陶瓷     高溫镕融后,噴涂在喇叭需硬度處,超音波鈦合金喇叭不可全部噴涂,否則會     影響喇叭的諧振;由于是局部噴涂,因此須制作治具隔絕喇叭不須噴涂處。熔     射噴涂后之超音波鈦合金喇叭之表面,硬度可達HRC60°~67°。
 
     ※熱噴涂(Thermal Spray)在美國習慣稱為Metallizing。         鈦合金沒有銹蝕的問題因此表面處理以拋光即可,亦有使用珠擊方式來作
     表面處理。
         
          鈦合金材質切蛋糕專用之20KHz超音波喇叭(HORN)
         
      鋁合金
             超音波喇叭所使用的鋁合金材料,多為杜拉鋁(Duraluminum)是熱處理
     型的超硬鋁合金,且考慮材質的正確性及可追朔性,一般是指定廠商并須試用
     及確認,以避免超音波喇叭質量異常時無法檢討追朔,即材料選用時盡可能將
     材質因素排除。必要時會要求廠商出具材質證明及產地證明,以確保材質的正
     確性。
         鋁合金是制作超音波喇叭最常使用的材質,由于鋁合金種類繁多,目前一
     般使用之鋁合金規格型號,是采美國鋁合金協會之AA規格,在其它國家使用時
     可比對型號材質表。板型鋁合金材料裁切時需注意其材料原始碾砸紋向,原則
     上取料時應保持其振動方向為直向碾紋,圓型鋁材亦同,如此可減少喇叭破裂
     損壞。鋁合金材料硬度較軟且會有熱氧化現象,如需求表面需有較高之硬度,
     在制作完成可在壓著面部分予以表面硬化處理,以增加其表面耐磨性及防氧化
     ,處理后表面硬度最高可達HRC60°以上,表面硬層有0.05MM~0.25MM的厚度。
 
   






                                鋁合金材質之20KHz子母式超音波喇叭(HORN)
        
               鋁合金材質之15KHz子母式超音波喇叭(HORN)
   
         鋁合金喇叭表面處理
 
 A、鍍硬鉻處理  在喇叭壓著面部分直接電鍍一層鉻金屬,因為鉻與鋁合金電
    鍍結合性不佳,因此電鍍之前處理非常重要;首先須將鋁合金表面洗凈,
    續在噴砂機上將需電鍍處以細砂噴注,其目的是增加披附面之表面積,以
    增加其附著強度。
 
 a、鍍硬鉻處理后之鋁合金喇叭表面硬度可達HRC60°,表面硬鉻層有0.1
    MM~0.25MM之厚度;硬鉻層不宜太厚,硬鉻層太厚會影響電鍍層與喇
    叭的接合度,造成超音波喇叭操作發振時電鍍極易脫落。
 
 b、鋁合金喇叭硬鉻處理須注意,僅可在壓著端作部分電鍍,不可將整只
    喇叭電鍍,否則會造成喇叭不諧振。
 
 c、鍍硬鉻表面拋光僅能以手工操作,因此非必要應盡量避免拋光,不當
    的拋光加工會使原基準面喪失。
 
 B、陽極處理  在室溫電鍍液中讓鋁合金喇叭表面加速氧化,產生一層高硬度
    的氧化鋁,硬氧處理表面硬度亦可達HRC60°,硬度層僅有30~50μm左右
    ,無法作太厚,耐磨耗性較差。可作整只喇叭處理,處理后之表面同硬氧
    處理一樣會不平整,因此處理后喇叭焊頭螺絲端須再加工將硬膜層修除,
    否則會影響超音波之傳導。陽極處理之表面可有多種不同顏色可選擇,如
    須采顏色管理時可予以運用。
 
 C、硬膜陽極處理(hard anodising)  在低溫電流亦有用交直流并用之陽極處
    理。在低溫電鍍液中讓鋁合金喇叭表面加速氧化,產生一層高硬度的類陶
    瓷氧化膜層。硬陽處理表面硬度亦可達近HRC60°硬度層最高可達0.3MM,
    硬膜層披附良好不易脫落,缺點是硬膜表面如加厚會不平整且易脫落。硬
    膜陽極處理同樣須注意僅可在壓著端作部分硬膜處理,不可整只喇叭處理
    ,否則會造成喇叭不諧振。
 
 D、鍍鎳處理  在鋁合金喇叭壓著面先鍍一層銅后再鍍鎳上去,單鍍鎳硬度低
    ,喇叭耐磨損強度不夠,可再加鍍鉻金屬以增加硬度,此種處理的技術層
    次較高。鍍鎳處理同樣須注意僅可在壓著端作部分處理,不可整只喇叭處
    理,否則會造成喇叭不諧振。
 
     鋼合金  
     超音波喇叭所使用的鋼合金材料,皆需經過熱處理,且不同材質熱處理的
 方式亦各有不同,由于熱處理的方法不同故質量控制極為不易,除非是特殊需
 求,或是可量產型喇叭,一般在超音波喇叭設計上都盡可能避免使用。
 
           鋼合金喇叭之熱處理的目的是為增加硬度,及改變材料本身內部結晶組織
     ,使其具耐磨耗,且利于超音波傳導。硬度增加的同時材料的軔度相對降低,
     因此在增加硬度的同時需考慮材質的強度;目前一般在處理鋼合金喇叭都采表
     面硬度高,內部硬度低的方式,以避免喇叭破裂損壞。
 
     鋼合金超音波喇叭表面處理
         超音波喇叭使用鋼合金,由于鋼合金材質表會生銹問題,為防銹蝕可采硬
     鉻表面處理,硬鉻表層有0.05MM->0.1MM之厚度,硬度可達HRC 60°,但硬
     鉻表層會妨礙超音波喇叭散熱,非必要盡量不要予以表面硬鉻,以免因散熱不
     良造成喇叭破裂損壞。
 
         目前鋼合金之表面處理多采染黑表面處理,此種處理方式對喇叭之振態無
     任何影響,但無論以硬鉻表面處理或染黑處理,處理后皆須喇叭焊頭螺絲端面
     研磨,將硬鉻層及染黑層磨除以維持喇叭壓著面之平整度及及利于超音波之傳
     導。          
    
                     工具鋼材質金屬熔接用之20KHz超音波喇叭(HORN)
 
    
                 高速鋼鋼材質金屬熔接用之40KHz超音波全波長喇叭(HORN)
 
       不銹鋼 
     超音波喇叭所使用的不銹鋼材料,亦需經過熱處理才能使用,熱處理方式
 一般為固融化處理。不銹鋼材質制作超音波喇叭因不銹鋼硬度不高,耐磨耗效
 果有限,主要用于防銹污染的應用,且以實務經驗其不適宜作增益較大的超音
 波喇叭,因有喇叭發燙的問題。
      除上述超音波喇叭常用材料外,黃銅、蒙納合金、碳化鎢鋼、、 、等,
 亦可以用來作為制作超音波喇叭之材料。
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