The PowerHouse of Ultrasonics

초음파 요약 설명

초음파는 아마도 태아의 사진을 찍는 진단의학을 통해 가장 잘 알려져 있을 것입니다. 산업계에서는 초음파를 세척, 플라스틱 및 금속 용착, 절단, 성형, 재료 시험, 선별, 혼합, 가스 제거, 분무, 위치 확인, 측정 및 기타 다른 많은 공정에서 사용하고 있습니다.

초음파는 인간의 가청 영역을 벗어난 음파를 뜻합니다. 음파는 순간적인 압력과 밀도의 변동이 탄성 매체(가스, 액체, 고체)를 통해 전파되는 것을 뜻합니다. 1초 동안의 진동수를 주파수라고하며 단위는 헤르츠(Hz)입니다. 인간의 가청 영역은 대략 16Hz ~ 20,000Hz입니다. 20,000Hz를 초과하는 영역을 초음파라고 칭합니다.




산업분야 초음파 기술의 장점

친환경적 – 전기 에너지는 압전 효과에 의해 고주파의 기계적 진동으로 직접 변환됩니다. 이러한 진동은 목표 영역(용착부, 스크린, 세정제 등)에서 직접 작용합니다.

에너지 절약 – 초음파에는 첨가물이나 소모품이 필요하지 않습니다. 목표 영역(용착부, 스크린, 세정제 등)에 집중된 에너지 입력으로 인해 에너지 손실은 최소화됩니다. 

신속 –  전체 대상 범위에 동시에 집중된 에너지 입력을 통해 초음파 공정이 빠르게 실행됩니다. 일반적인 용착 속도는 0.1초(플라스틱)에서 약 3초(금속)까지입니다.




 

효율적  – 초음파 공구의 마모는 비교적 적습니다. 그 결과 유지 보수 및 정비 작업이 최소화됩니다. 많은 분야에서 초음파 시스템은 2교대로 24시간 사용됩니다. 

경제적 – 합리적인 공정과 낮은 에너지 소비 덕분에 초기부터 비용 절감을 실현할 수 있습니다.




초음파 기술 기초

초음파를 생성하기 위해 일명 PZT 세라믹의 압전 효과를 이용합니다. PZT 세라믹에 전압을 인가하면 길이가 변합니다. (고주파) 교류 전압이 가해지면 PZT 세라믹은 전압의 변화에 따라 길어지거나 짧아집니다. - PZT 세라믹이 진동합니다.

PZT 세라믹의 진동은 음향적으로 튜닝된 구성 요소를 통해 목표 영역, 예를 들어 용착부, 스크린 프레임 또는 세척액으로 전달됩니다. 진동이 효율적으로 전달되도록 전체 진동 시스템은 그 구성 요소가 공진 상태에서 진동하도록 음향적으로 조정됩니다.

진동 시스템은 다음과 같은 요소로 구성되어 있습니다:

  • 컨버터는 전기 에너지를 기계적 진동으로 변환시키는 PZT 세라믹을 포함합니다.
  • 부스터는 컨버터의 진폭을 소노트로드에 적합하도록 증가 또는 감소시킵니다. 모든 제품에 부스터가 필요하지는 않습니다.
  • 소노트로드는 진동을 목표 영역으로 전달하는 공구입니다.



진동 시스템의 유형

 종방향 진동 시스템

종진동 시스템은 플라스틱 및 비철금속 용착, 세척을 비롯한 많은 분야에서 사용됩니다.

 

토셔널 진동 시스템

토셔널 공법은 진동이 용착부 주변 영역으로 적게 전달된다는 장점이 있습니다. 이를 통해 한 편으로는 민감한 부품과 표면이 보호되고, 다른 한 편으로는 용착 영역에서 보다 더 높은 에너지 밀도가 달성됩니다. 

 

횡단 진동 시스템

횡단 진동 시스템은 스크린을 자극하는 데 사용됩니다. 






사진 1: 선형 금속 용착용 소노트로드
사진 2: 선형 플라스틱 용착용 소노트로드
사진 3: PowerWheel 소노트로드
사진 4: 스크리닝 공진기