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预防声学堆栈连接面磨损的方法

超声波设备中各个声学部件通过中心螺杆连接,长期使用中会造成连接面受损,这会导致接头处的摩擦发热和微动碎屑(然后导致进一步恶化)。 最终,接头可能恶化到引起啸叫的程度;这种不稳定性会损坏换能器。

声学垫片

为了为了延长接头寿命,尝试使用了各种界面材料。通常使用薄的一次性垫片,垫片的材料包括铜和黄铜,通常厚度小于0.2毫米。一些超声波公司现在推荐使用Mylar垫圈,Mylar垫圈的使用通常不需要润滑剂。

聚酯薄膜垫圈

聚酯薄膜垫圈与硅脂相比具有以下优点:

  • 在大多数情况下,垫圈在工作中的使用寿命会更长。
  • 界面摩擦(退化)减少。
  • 由于垫圈具有一致的厚度,叠堆叠组件更加一致。
  • 堆栈拆卸通常只需要较小的扭矩,降低了损坏组件的可能性。

然而聚酯薄膜垫圈在压力下会蠕变,因此需要定期维护,包括定期检查和更换。

滑油脂

建议使用Dow-Corning#111用于40 kHz的叠层,通常40 kHz不会产生足够的振幅来产生微动腐蚀。然而,对于15 kHz至30 kHz的叠,使用聚酯垫圈(而不是硅脂)将使微动腐蚀最小化。

高压防卡油脂已得到有效使用。其中,钼基润滑脂(如Dow Corning的Molykote M-77,适用于400°C以下)很受欢迎。但是对于偶尔面是钛合金的接头,则表面不能使用任何油脂。

道康宁摩力克 Molykote 润滑脂

注意:

  • 许多润滑剂可能不适合用于需要生物相容性的地方。
  • 曾经,旋塞阀润滑脂被广泛使用。然而,旋塞阀润滑脂的设计是为了防止实验室化学设备中的真空泄漏。其润滑性能较差,长期使用后会留下坚硬的残留物。

电镀

对材料外表面进行镀铬,阳极氧化。

其他

如果以上建议仍无法解决问题,可以尝试以下方法:

  • 增加工具头增益,对于相同的振幅输出,这将降低变幅杆和工具头接头处的振幅。
  • 去除接头,用一块材料制作工具头和变幅杆(即一个全波工具头),从而消除了麻烦的接头。如果工具头是矩形的,这可能实现起来有点麻烦,特别是如果工具头很大,为了达到变幅杆的形状,需要去除大量的原始材料。
  • 熔断接头可以通过电子束或激光束焊接来熔接。这可能需要在工具头上有一个凸起的垫子,以便使光束能够进入接头处。根据工具头和变幅杆的材料,旋焊和钎焊都是可以的,然而,旋转焊接通常用于大批量应用,熔接接头可以通过热等静压 (HIP) 形成。
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