طراحي، شبيه سازي عددي و ساخت هورن آلتراسونيك استوانه اي با ارتعاشات طولي- پيچشي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه باتوسعه هرچه بيشتر فناوري‌هاي ساخت، استفاده از طرح‌هاي جديد هورن‌هاي ارتعاشي نيز رو به افزايش است، لذا مطالعات علمي بكار رفته در آن از اهميت ويژه اي برخوردار است. هورن‌هاي ارتعاشي به‌عنوان يكي از اجزاي كليدي در فناوري آلتراسونيك، نقش حياتي در كاربردهاي مختلف صنعتي ايفا مي‌كنند. از جمله اين كاربردها مي‌توان به جوشكاري پلاستيك، پردازش مواد پيشرفته، برش دقيق، و حتي كاربرد در صنايع پزشكي و بسته‌بندي اشاره كرد. اين ابزارها با استفاده از ارتعاشات مكانيكي با فركانس بالا، امكان انتقال دقيق انرژي به ماده هدف را فراهم كرده و فرآيندهاي صنعتي را با دقت و كارايي بالا بهينه مي‌كنند. در سيستم‌هاي ارتعاشي آلتراسونيك، هورن‌هاي مورد استفاده بايد داراي ضريب بزرگنمايي، مناسبي باشند تا سيستم كيفيت مناسبي داشته باشد. به همين دليل تا كنون تلاش‌هاي زيادي در خصوص بررسي هورن‌هاي مختلف براي بررسي ضريب بزرگنمايي هورن‌ها انجام شده است. از طرفي، هورن بايد به گونه اي طراحي شود تا بهينه ترين توان مصرفي را داشته باشد كه درسال‌هاي اخير، معدود شركت‌هاي توليد كننده اين تجهيزات، باتحربه و آزمون وخطا در اين راستا حركت كرده اند. در اين پژوهش، چند شكل مختلف هورن استوانه اي طولي-پيچشي با پارامترهاي طراحي متغير كه ميتواند از يك ماده اوليه ساخته شود، مورد بررسي قرار گرفته وباهم مقايسه شده اند. در اين پروژه چهار شكل هورن استوانه اي با ابعاد مختلف(عمق شيار، طول هورن) مدل سازي و مورد شبيه سازي عددي، آزمايشات تجربي قرار گرفتند. براي ارزيابي عملكرد، از دستگاه ليزر داپلر براي اندازه‌گيري سرعت ارتعاشات طولي و پيچشي در خروجي هورن استفاده شده است. آزمايش‌ها در توان‌هاي ورودي 25، 50، و 75 درصد انجام شده و نسبت بزرگنمايي طولي و پيچشي براي هر هورن محاسبه گرديد. با مقايسه نتايج شبيه سازي در انسيس و تست تجربي، اين نتيجه بدست آمد كه عمق شيارها تاثيرات به مراتب بيشتري نسبت به زاويه شيارها در دامنه طولي-پيچشي هورن‌ها دارد وبزرگ نمايي بيشتري ايجاد ميكنند كه با انجام تست تجربي اين نتيجه اثبات شد. داده‌هاي به‌دست‌آمده از اين پژوهش مي‌توانند به بهبود طراحي و عملكرد هورن‌هاي ارتعاشي و افزايش كارايي در كاربردهاي عملي منجر شوند.

235926

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان