Sonotrode principe

[invite6327e601]

Bonjour,

J'aimerais amplifier une réponse mécanique en amplitude (en longitudinal). J'ai découvert qu'il existait une technologie pour cela, les sonotrodes. Cependant, pour l'adapter correctement ( taille, section etc... ), il me faudrait connaître le principe et comprendre mécaniquement comment cela est possible ( équations ? ). Quelqu'un pourrait-il m'en dire davantage à ce sujet?

Merci,
oatao
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[Zozo_MP]

Bonjour

Il faudrait vérifier que l'on parle de la même chose.

Les seules sonotrodes que de je connais ce sont celles utilisées pour la soudure du plastique. J'utilisais (il y a 30 ans) des machines Branson pour souder des blisters et du PVC en feuilles.

Si nous parlons bien de la même chose il faut savoir que l'élaboration de la sonotrode est très délicate car la forme influe sur la capacité de la pièce (la sonotrode) à vibrer. Les enclumes sont plus simple à résoudre car ne posent pas de problème particuliers.

Des blocs de quartz sont exités par un courant électrique piloté électroniquement et cela fait vibrer à très hautre fréquence une pièce en alu (dans le cas que je connais) à une longueur d'onde précise.

Je serais très étonné que l'on puisse avoir une amplifcation importante (lorsque l'on sait que pour les sonotrodes elle est quelques micromètres) pour de la soudure directe verticale. De plus une amplification que dans un sens il faut l'associer a des systèmes compliants et toujours dans la limite de la fréquence max en µmètres ou alors en vibration linéaire mais avec des amplitudes de 0.9 à 2mm selon la fréquence utilisée.


Si vous nous disiez ce que vous voulez faire et pourquoi ! cela simplifierait grandement la discussion car en dehors de la soudure il y a des applications pour la résistance des matériaux ou en biologie, en décapage, etc....

Cordialement

[invite6327e601]

Bonjour,

Nous parlons bien de la même chose, puisque vous m'avez cité les systèmes piezoélectrique qui utilisent bien ce type de technologie. J'ai fais quelques recherches et il existe bien de nombreux domaine dans lequel cela est utilisé ( dont la soudure ou la découpe), cependant je n'arrive pas à trouver de principe quantitatif ( équation etc... ), seulement du qualitatif est trouvable ( description grossière du principe).

Dans mon cas il s'agit d'avoir une amplification donnée, et donc d'optimiser la forme la taille etc... du sonotrode afin d'avoir le résultat désirée ( amplification longitudinale d'environ 1 mm voire plus ) .

La sonotrode se déforme de quelques micromètres, mais pour une sonotrode de faible dimensions. Donc si j'agrandis le système j'ai l'espoir d'avoir l'amplification voulue. Les équations associées à ce principe me sont donc nécessaires afin de dimensionner mon sonotrode, ou de le modifier.

Je pense qu'il s'agit des equations de vibration libre de base en faisant dépendre la section selon x, cependant ce système ne m'a pas l'air simple à résoudre.

Cordialement

[invite6327e601]

J'ai pu finalement trouver ce que je cherchais sur le sonotrode (http://www.kme.zcu.cz/acm/index.php/...viewFile/76/34 ) Je vous remercie quand même pour votre aide. Si vous connaissez d'autres systèmes susceptibles de me faire gagner de l'amplitude dans un système vibratoire déja en résonance, je suis à l'écoute.

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zozo_MP]

Bonjour

Je reprend ce que vous dites pour discussion car sur certains points je serais plutôt pas d'accord avec ce que vous avez écrit.

Mais comme nous disons de nos jours cela se discute.

Vous dites

Dans mon cas il s'agit d'avoir une amplification donnée, et donc d'optimiser la forme la taille etc... du sonotrode afin d'avoir le résultat désirée ( amplification longitudinale d'environ 1 mm voire plus

Dans ce cas il s'agit de système à vibration linéaire contrariée mais avec des amplitudes de 0.9 mm pour une fréquence d'oscillation de 240 Hz ou 2 mm pour 100 Hz. Pour obtenir de telles amplitudes il faut que deux plateaux travaillent en cisaillement avec un déplacement pour moitiée de chaque source d'où le terme de "contrarié".

Vous dites aussi

La sonotrode se déforme de quelques micromètres, mais pour une sonotrode de faible dimensions.

Si vous avez une sonotrode en titane et même en alu et compte tenu de la fréquence la sonotrode ne déforme pas dans les proportions que vous indiquez (plusieurs micromètres).
Le matériau a sa fréquence propre, la forme modifie les conditions de transmission des vibrations mais dans votre cas seules ondes de compressions seraient à l'oeuvre (pas celle de cisaillements).

Vous dites

Donc si j'agrandis le système j'ai l'espoir d'avoir l'amplification voulue.

Ça je n'y crois pas du tout.
La vibration est générée par le quartz excité et modulé (maîtrisé) par le système de booster. A la sortie de ceux-ci tout l'art et de conserver la même fréquence de vibration sans l'altérer jusqu'à la surface utile de la sonotrode.
De là, à dire qu'il puisse y avoir amplification du fait de la forme de la sonotrode cela ne me paraît pas possible car il faudrait que la vibration originale soit en phase en permanence avec la fréquence propre du matériaux et que l'onde de compression du dis matériaux soit suffisamment importante pour pouvoir s'additionner à celle de l'ultrason. Ce qui reviendrait à dire que le métal de la sonotrode aurait des propriétés physiques comparable au quartz.
Tout cela si je vous suis bien dans votre raisonnement.

Vous dites

Je pense qu'il s'agit des equations de vibration libre de base en faisant dépendre la section selon x,

Pour cela il vaudrait mieux demander à la modération le transfert de votre sujet en mathématique du supérieur ou en physique.
Car là bas ils nagent comme des coefficients de poisson au travers des modules de young comme il est de Mises.

Cordialement

[Simovic]

Bonjour
J'ai un problème sur un sonotrode qui se chauffe beaucoup sachant que se dernier et placé pour souder un fil de baryum medical sur une gaz hydrophile
Merci de me répondre sur ####### Emai supprimé car hors charte

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Si ça se produit en cours de production alors que ça allait bien avant, il faut faire vérifier la sonotrode par son constructeur pour y rechercher un défaut interne induit pas les ultrasons au bout de X cycles.
Si cela le fait depuis la mise en service, c'est un signe que le système n'est pas adapté, et il faut là aussi voir le fournisseur pour un problème de compatibilité.
Dans les deux cas, il s'agit d'ondes stationnaires qui se dissipent en chaleur, soit à cause d'une faille moléculaire dans la matière de la sonotrode (vieillissement), soit un mauvais accord dû à une forme inappropriée.
C'est malheureusement trop pointu pour être discuté ici, il faut faire appel à des spécialistes et il n'y a pas un choix énorme...

Cordialement,
Nicolas.