4.4.2 Склеювання п'єзокерамічного елемента
Наступним етапом збірки резонаторів є з’єднання з адопомогою клею п'єзоелементів з іншими елементами конструкції - протектором і демпфером.
Типові технології склеювання металевих і неметалевих матеріалів регламентуються ГОСТ 5.9131-81. Для зменшення товщини клейового з'єднання, поліпшення їх розтікання та усунення повітряних бульбашок при використанні епоксідних клеїв допускається їх нанесення на попередньо нагріті до 40-50 ° С поверхні. ГОСТ обумовлює способи підготовки до склеювання поверхонь виробів з різних матеріалів, а також технологію приготування клеїв. Із епоксидних клеїв, що використовуються при складанні п'єзоперетворювачів, найбільшого поширення зазнали клеї на основі епоксидної смоли, а також деякі термостійкі клеї.
Застосування деяких технологічних прийомів дозволяє зменшити багато недоліків. У числі таких прийомів можна назвати попередню сушку епоксидної смоли при температурі 120-150 ° С до припинення спінювання і виділення газових бульбашок із подальшим її охолодженням; використання поліетиленполіаміну в якості затверджувача, а також введення розчинника (ацетону). Додавання ацетону не тільки зменшує в'язкість компаунда в 2-3 рази, а й збільшує його життєздатність до 24 год при зберіганні компаунда в щільно закритій ємкості. При дотриманні звичайної технології склеювання, але з обов’зковою попередньої витримкою (10-15 с) на повітрі, поверхні з нанесеним клеєм для вільного випаровування розчинника зниження міцності клейових з'єднань не спостерігається при введенні розчинника до 30% по відношенню до смоли.
При склеюванні деталі необхідно укласти в прилад, що забезпечує тиск в склеювані шві (5-8) 104 Па і товщину клейового шва 80-120 мкм. Затвердіння клейового шва відбувається при температурі 20 ± 5 ° С протягом 48 годин.
Склеювання резонатора обов'язково виконується в спеціальному пристосуванні, що забезпечує необхідне притискне зусилля. Конструкція пристосування має відповідати особливостям конструктивного виконання демпфера.
Для отримання хвильового акустичного опору демпфера його склад повинен бути наступним:
- Епоксидна смола - 25 - 27 вагових частин,
- Поліетиленполіамін - 0,9- 0,6 вагових частин,
- Порошок вольфраму - 70 - 72 вагових частин
- Гліцерин - 30% від ваги епоксидної смоли.
У розігріту до 60 - 70 С епоксидну смолу необхідно ввести затверджувач і ретельно перемішати суміш. Потім в суміш необхідно додати вольфрам і залити суміш у заздалегідь підготовлені форми і дати їй затвердіти.
До випромінюючої стороні п'єзопластини приклеюють четверть хвильовий узгоджувальний шар з матеріалу, акустичний опір якого дорівнює [8]:
,
де
,
-відповідно
акустичний опір п'єзопластини і
середовища. Найбільш підходящим
матеріалом є кварцове скло. Товщина
шару, що дорівнює ¼ довжини хвилі,
розширює АЧХ перетворювача, з'являються
2 максимуми, розташовані на рівній
відстані від антирезонансних частот,
а також згладжує ФЧХ перетворювача.
4.5 Технологія складання ультразвукового датчика
Корпус датчика виготовлений з фторопласту - 4, внутрішня поверхня корпусу покрита шаром нікелю, який наноситься шляхом гальванічного осадження, а зверху шаром міді такої ж товщини для захисту датчика від електромагнітних наведень. Зверху в корпус поміщається електродвигун і закріплюється там за допомогою гвинтів. Із іншого боку на вал електродвигуна щільно одягається непроникна перегородка і закріплюється з корпусом за допомогою клею. Верхня частина датчика щільно закривається кришкою, в яку вбудований роз'єм для виведення проводів. Знизу в корпус встановлюються механічні частини, а також прикріплюється перетворювач, заливається рідина і закривається захисним ковпачком, який безпосередньо контактує з досліджуваним середовищем. При цьому необхідно щоб весь внутрішній робочий об'єм датчика був повністю заповнений рідиною і були відсутні повітряні порожнечі. Дроти, що йдуть від п'єзопластини до гнізда в кришці корпусу, повинні бути нерухомо закріплені в спеціальних фіксаторах на внутрішній частині корпусу датчика.
Висновок
При проектуванні вироби повинні бути враховані такі фактори:
Якість застосовуваних компонентів і деталей. Вибір комплектуючих компонентів і елементів повинен бути проведений з урахуванням умов роботи виробу (кліматичних і виробничих) .Елементи повинні задовольняти вимогам за своїми функціональними властивостями та характеристиками, мати необхідну механічну, електричну та теплову міцності, необхідну точність і надійність і заданих умовах експлуатації. Необхідно прагнути застосовувати ті компоненти і елементи, що входять в схему і конструкцію вироби, які показали у випадках, аналогічних конструируемого виробу, найкращі результати. Це особливо важливо для виробів, що виконують відповідальні функції.