RU2552591C1 - Manufacturing method of composite electroacoustic transducer - Google Patents
Manufacturing method of composite electroacoustic transducer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552591C1 RU2552591C1 RU2014123827/28A RU2014123827A RU2552591C1 RU 2552591 C1 RU2552591 C1 RU 2552591C1 RU 2014123827/28 A RU2014123827/28 A RU 2014123827/28A RU 2014123827 A RU2014123827 A RU 2014123827A RU 2552591 C1 RU2552591 C1 RU 2552591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adhesive
- elements
- piezoelectric
- end surfaces
- manufacturing
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технологии изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего пьезокерамические активные элементы.The invention relates to the field of instrumentation, and in particular to the manufacturing technology of a composite electro-acoustic transducer containing piezoceramic active elements.
Известен способ изготовления составного пьезокерамического преобразователя [SU 627711], включающий нанесение на склеиваемые поверхности пьезоэлементов клеящего компаунда и сборку из указанных элементов пьезоблока. Недостатком указанного способа является недостаточная механическая прочность клеевого соединения.A known method of manufacturing a composite piezoelectric transducer [SU 627711], including applying an adhesive compound to the bonded surfaces of the piezoelectric elements and assembling from these elements of the piezoelectric block. The disadvantage of this method is the lack of mechanical strength of the adhesive joint.
Известен способ изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего в качестве активных элементов пьезокерамические элементы [SU 1757131], который выбран в качестве ближайшего аналога.A known method of manufacturing a composite electro-acoustic transducer containing piezoelectric elements as active elements [SU 1757131], which is selected as the closest analogue.
Рассматриваемый способ включает нанесение на торцевые поверхности пьезокерамических элементов клея, сборку из них пьезоблока путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями. Далее нагревают пьезоблок до отверждения клея при температуре, определяемой технологическим процессом отверждения применяемого клея.The method under consideration includes applying glue to the end surfaces of the piezoelectric ceramic elements, assembling a piezoblock from them by sequentially connecting the piezoceramic elements to each other by their end surfaces. Next, the piezoblock is heated until the glue cures at a temperature determined by the curing process of the glue used.
При этом на пьезоблок одновременно воздействуют полем постоянного электрического потенциала с полярностью, совпадающей с полярностью пьезоэлементов.In this case, the piezoblock is simultaneously affected by a field of constant electric potential with a polarity coinciding with the polarity of the piezoelectric elements.
Воздействие указанным полем обеспечивает повышение механической прочности преобразователя.Exposure to this field provides an increase in the mechanical strength of the converter.
Недостатком рассматриваемого способа является его длительность, обусловленная тем, что отверждение клея происходит в течение длительного времени. Так, в рассматриваемом способе приведен пример использования эпоксидного клея марки ДМ5-65, отверждение которого осуществляется при температуре 75-95°С в течение 24 часов.The disadvantage of this method is its duration, due to the fact that the curing of the adhesive occurs for a long time. So, in the considered method, an example of the use of DM5-65 brand epoxy adhesive is given, the curing of which is carried out at a temperature of 75-95 ° C for 24 hours.
Задачей заявляемого изобретения является уменьшение длительности способа.The task of the invention is to reduce the duration of the method.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления составного электроакустического преобразователя, содержащего в качестве активных элементов пьезокерамические элементы, включающем нанесение на торцевые поверхности пьезокерамических элементов клея, отверждающегося в результате полимеризации, сборку из них пьезоблока путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями, согласно изобретению воздействуют на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ в периодическом режиме с обеспечением суммарного времени указанного воздействия, соответствующего времени, требуемому для отверждения клея в клеевых соединениях.The essence of the invention lies in the fact that in the method of manufacturing a composite electro-acoustic transducer containing piezoceramic elements as active elements, including applying adhesive, cured by polymerization to the end surfaces of the piezoceramic elements, assembling the piezoblock from them by sequentially connecting the piezoceramic elements to each other with their end faces surfaces, according to the invention act on the assembled piezoblock by the microwave electromagnetic field in the period micheskoe mode with the total time of the specified exposure, corresponding to the time required for the curing of the adhesive in the adhesive joints.
Принципиально важным в заявляемом способе является то, что процесс отверждения клея в клеевых соединениях осуществляют под воздействием поля СВЧ, что, как показали эксперименты, приводит к очень быстрому (в течение нескольких минут) отверждению клея. При этом периодически прерывают процесс воздействия на собранный пьезоблок электромагнитным полем СВЧ с обеспечением суммарного времени указанного воздействия, соответствующего времени, требуемому для отверждения клея в клеевых соединениях. Благодаря периодическому прерыванию процесса нагрева полем СВЧ обеспечивается щадящий режим воздействия указанного поля на материал пьезокерамических элементов, при котором сохраняются все их электрофизические параметры.It is fundamentally important in the inventive method that the curing of the adhesive in the adhesive joints is carried out under the influence of the microwave field, which, as shown by experiments, leads to a very fast (within a few minutes) curing of the adhesive. In this case, the process of exposure to the assembled piezoblock by the microwave electromagnetic field is periodically interrupted to ensure the total time of the specified exposure, corresponding to the time required for the adhesive to cure in the adhesive joints. Due to the periodic interruption of the heating process by the microwave field, a gentle mode of influence of the specified field on the material of the piezoelectric elements is ensured, in which all their electrophysical parameters are preserved.
Таким образом, в заявляемом способе значительно сокращается (в разы) время, требующееся для отверждения клея в клеевых соединениях по сравнению с временем отверждения клея по традиционной технологии, включающей его нагрев при рекомендуемой температуре отверждения используемого клея.Thus, in the inventive method, the time required for curing the adhesive in the adhesive joints is significantly reduced (at times) compared to the curing time of the adhesive according to traditional technology, including its heating at the recommended curing temperature of the adhesive used.
Как показали экспериментальные исследования, при изготовлении преобразователя по заявляемому способу с использованием широко применяемого в приборостроении клея на основе эпоксидной смолы процесс отверждения указанного клея в клеевых соединениях в поле СВЧ завершается через 3-10 мин.As shown by experimental studies, in the manufacture of the Converter according to the claimed method using widely used in the manufacture of glue based on epoxy resin, the curing process of the specified glue in the adhesive joints in the microwave field is completed in 3-10 minutes.
Следует отметить, что длительность отверждения указанного клея при использовании традиционной технологии составляет около 24 часов.It should be noted that the curing time of the specified adhesive using traditional technology is about 24 hours.
Конкретное время воздействия электромагнитным полем СВЧ на собранный пьезоблок, требуемое для отверждения используемого клея в клеевых соединениях, предварительно определяют экспериментально для каждого конкретного вида клея.The specific exposure time of the microwave electromagnetic field to the assembled piezoelectric block required to cure the adhesive used in the adhesive joints is previously determined experimentally for each specific type of adhesive.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого способа, является значительное сокращение длительности стадии отверждения клея в клеевых соединениях пьезоблока, что обусловливает уменьшение длительности способа в целом.Thus, the technical result achieved by the implementation of the proposed method is a significant reduction in the duration of the curing step of the adhesive in the adhesive joints of the piezoelectric block, which leads to a decrease in the duration of the method as a whole.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Торцевые поверхности пьезокерамических элементов подготавливают к склейке путем их механической очистки и обезжиривания.The end surfaces of the piezoceramic elements are prepared for gluing by mechanical cleaning and degreasing.
Затем на склеиваемые поверхности наносят клей. При этом предпочтительным является использование клея, отверждающегося в процессе полимеризации его компонентов, что обеспечивает прочность клеевого соединения, в частности эпоксидного клея.Then glue is applied to the glued surfaces. It is preferable to use an adhesive that cures during the polymerization of its components, which ensures the strength of the adhesive joint, in particular epoxy adhesive.
Пьезокерамические элементы собирают в пьезоблок путем последовательного соединения пьезокерамических элементов друг с другом их торцевыми поверхностями. Склеиваемые поверхности прижимают друг к другу с усилием, величина которого зависит от типа применяемого клея.Piezoceramic elements are assembled into a piezoblock by sequentially connecting the piezoceramic elements to each other by their end surfaces. The glued surfaces are pressed against each other with a force, the value of which depends on the type of adhesive used.
Затем пьезоблок устанавливают на подставку, выполненную из материала с высоким значением тангенса угла диэлектрических потерь, в частности из вспученного вермикулита. Установленный на подставке пьезоблок помещают в печь СВЧ и выдерживают его в электромагнитном поле СВЧ. При этом периодически прерывают процесс нагрева пьезоблока полем СВЧ с обеспечением суммарного времени воздействия указанным полем, соответствующего времени, требуемому для отверждения используемого клея. Указанное время воздействия полем СВЧ предварительно определяют экспериментально для используемого вида клея.Then the piezoblock is mounted on a stand made of a material with a high dielectric loss tangent, in particular, expanded vermiculite. A piezoblock mounted on a stand is placed in a microwave oven and kept in a microwave electromagnetic field. In this case, the process of heating the piezoelectric block by the microwave field is periodically interrupted to ensure the total exposure time to the specified field, corresponding to the time required to cure the adhesive used. The indicated exposure time to the microwave field is preliminarily determined experimentally for the type of glue used.
Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполненияThe possibility of implementing the method shown in the examples of specific performance
Пример 1.Example 1
Для изготовления электроакустического преобразователя использовали пьезокерамические элементы, изготовленные из пьезокерамики ЦТССт-3, представляющей собой твердый раствор цирконата-титаната свинца-стронция, модифицированный добавками оксидов цинка, висмута, марганца и лантана, со структурой перовскита. Химический состав пьезокерамики соответствует формулеFor the manufacture of an electro-acoustic transducer, piezoelectric ceramics made of TsTSSt-3 piezoceramics, which is a solid solution of lead-strontium zirconate titanate, modified with additives of zinc, bismuth, manganese, and lanthanum oxides with a perovskite structure, were used. The chemical composition of piezoceramics corresponds to the formula
Использовали поляризованные пьезокерамические элементы в форме дисков толщиной 4 мм и диаметром 26 мм.Used polarized piezoceramic elements in the form of disks with a thickness of 4 mm and a diameter of 26 mm.
Торцевые поверхности пьезокерамических элементов подготавливали к склейке путем их механической очистки и обезжиривания.The end surfaces of the piezoceramic elements were prepared for gluing by mechanical cleaning and degreasing.
Затем на склеиваемые поверхности наносили эпоксидный клей марки ДМ5-65.Then, DM5-65 brand epoxy adhesive was applied to the surfaces to be bonded.
Из пьезокерамических элементов собирали пьезоблок.A piezo block was assembled from piezoceramic elements.
Склеиваемые поверхности прижимали с усилием, создаваемым с помощью торцевых металлических накладок и груза.The surfaces to be glued were pressed with the force created by the end metal plates and the load.
Собранный пьезоблок устанавливали на подставку, выполненную из вспученного вермикулита.The assembled piezoblock was mounted on a stand made of expanded vermiculite.
Далее установленный на подставке пьезоблок помещали в СВЧ-печь, мощность которой составляла 900 Вт.Next, the piezoblock mounted on the stand was placed in a microwave oven with a power of 900 watts.
Выдерживали пьезоблок в СВЧ-печи в течение 5 минут, что явилось достаточным для отверждения клея в клеевых соединениях.The piezoblock was kept in the microwave oven for 5 minutes, which was sufficient to cure the adhesive in the adhesive joints.
Указанное время воздействия полем СВЧ предварительно определяли экспериментально для используемого вида клея. Для этого помещали испытуемый клей в СВЧ-печь с указанной выше мощностью и выдерживали его в СВЧ-печи до отверждения.The indicated exposure time by the microwave field was previously determined experimentally for the type of glue used. To do this, put the tested glue in a microwave oven with the above power and kept it in a microwave oven until it cured.
Воздействие на пьезоблок полем СВЧ осуществляли в периодическом режиме. При этом каждые одну - две минуты пьезоблок извлекали из СВЧ-печи и охлаждали на воздухе в течение 10-15 минут, чтобы обеспечить более щадящий режим воздействия поля СВЧ на материал пьезокерамических элементов.The impact on the piezoelectric block by the microwave field was carried out in a periodic mode. At the same time, every one to two minutes, the piezoelectric block was removed from the microwave oven and cooled in air for 10-15 minutes to provide a more gentle mode of action of the microwave field on the material of the piezoceramic elements.
Пример 2.Example 2
Для изготовления электроакустического преобразователя использовали пьезокерамические элементы, изготовленные из пьезокерамики ЦТС-19, представляющей собой твердый раствор цирконата-титаната свинца, модифицированный добавкой пятиокиси ниобия. Химический состав пьезокерамики соответствует формулеFor the manufacture of an electro-acoustic transducer, piezoceramic elements made of PZT-19 piezoceramics, which is a solid solution of lead zirconate titanate modified with the addition of niobium pentoxide, were used. The chemical composition of piezoceramics corresponds to the formula
Использовали поляризованные пьезокерамические элементы в форме стержней сечением 20×15 мм и толщиной 24 мм.Used polarized piezoelectric ceramic elements in the form of rods with a section of 20 × 15 mm and a thickness of 24 mm.
Торцевые поверхности пьезокерамических элементов подготавливали к склейке путем их механической очистки и обезжиривания.The end surfaces of the piezoceramic elements were prepared for gluing by mechanical cleaning and degreasing.
Затем на склеиваемые поверхности наносили эпоксидный клей марки ДМ5-65.Then, DM5-65 brand epoxy adhesive was applied to the surfaces to be bonded.
Из пьезокерамических элементов собирали пьезоблок. Склеиваемые поверхности прижимали с усилием, создаваемым с помощью торцевых металлических накладок и груза.A piezo block was assembled from piezoceramic elements. The surfaces to be glued were pressed with the force created by the end metal plates and the load.
Собранный пьезоблок устанавливали на подставку, выполненную из вспученного вермикулита.The assembled piezoblock was mounted on a stand made of expanded vermiculite.
Далее установленный на подставке пьезоблок помещали в СВЧ-печь, мощность которой составляла 900 Вт.Next, the piezoblock mounted on the stand was placed in a microwave oven with a power of 900 watts.
Выдерживали пьезоблок в СВЧ-печи в течение 7 минут, что явилось достаточным для отверждения клея в клеевых соединениях.The piezoblock was kept in the microwave oven for 7 minutes, which was sufficient to cure the adhesive in the adhesive joints.
Указанное время воздействия полем СВЧ предварительно определяли экспериментально для используемого вида клея. Для этого помещали испытуемый клей в СВЧ-печь с указанной выше мощностью и выдерживали его в СВЧ-печи до отверждения.The indicated exposure time by the microwave field was previously determined experimentally for the type of glue used. To do this, put the tested glue in a microwave oven with the above power and kept it in a microwave oven until it cured.
Воздействие на пьезоблок полем СВЧ осуществляли в периодическом режиме. При этом каждые одну - две минуты пьезоблок извлекали из СВЧ-печи и охлаждали на воздухе в течение 5-10 минут, чтобы обеспечить более щадящий режим воздействия поля СВЧ на материал пьезокерамических элементов.The impact on the piezoelectric block by the microwave field was carried out in a periodic mode. Moreover, every one to two minutes, the piezoelectric block was removed from the microwave oven and cooled in air for 5-10 minutes to provide a more gentle mode of action of the microwave field on the material of the piezoceramic elements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123827/28A RU2552591C1 (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Manufacturing method of composite electroacoustic transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014123827/28A RU2552591C1 (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Manufacturing method of composite electroacoustic transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2552591C1 true RU2552591C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53294991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014123827/28A RU2552591C1 (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Manufacturing method of composite electroacoustic transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2552591C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768297C1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-03-23 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Composite electroacoustic transducer |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU438529A1 (en) * | 1972-09-07 | 1974-08-05 | Белорусский Технологический Институт Имени С.М.Кирова | Method of gluing materials |
DE3920872A1 (en) * | 1989-06-26 | 1991-01-03 | Siemens Ag | Hot bonding thermoplastic material to piezoelectric material - in transducer mfr., by surface fusing thermoplastic material |
SU1757131A1 (en) * | 1990-01-08 | 1992-08-23 | Киевский научно-исследовательский институт гидроприборов | Method of manufacturing piezoceramic converter |
WO1997036728A2 (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-09 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Adhesive bonding using variable frequency microwave energy |
JP2002173375A (en) * | 2000-12-04 | 2002-06-21 | R & D Inst Of Metals & Composites For Future Industries | Piezoelectric ceramic sintered by utilizing microwave and hot press, method of producing the same and piezoelectric actuator using the piezoelectric ceramic |
US20050252607A1 (en) * | 1999-08-24 | 2005-11-17 | Christian Kirsten | Microwave bonding |
US20070117877A1 (en) * | 2005-04-18 | 2007-05-24 | Manfred Rein | Process for curing polyurethane adhesives/sealants |
-
2014
- 2014-06-10 RU RU2014123827/28A patent/RU2552591C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU438529A1 (en) * | 1972-09-07 | 1974-08-05 | Белорусский Технологический Институт Имени С.М.Кирова | Method of gluing materials |
DE3920872A1 (en) * | 1989-06-26 | 1991-01-03 | Siemens Ag | Hot bonding thermoplastic material to piezoelectric material - in transducer mfr., by surface fusing thermoplastic material |
SU1757131A1 (en) * | 1990-01-08 | 1992-08-23 | Киевский научно-исследовательский институт гидроприборов | Method of manufacturing piezoceramic converter |
WO1997036728A2 (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-09 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Adhesive bonding using variable frequency microwave energy |
US20050252607A1 (en) * | 1999-08-24 | 2005-11-17 | Christian Kirsten | Microwave bonding |
JP2002173375A (en) * | 2000-12-04 | 2002-06-21 | R & D Inst Of Metals & Composites For Future Industries | Piezoelectric ceramic sintered by utilizing microwave and hot press, method of producing the same and piezoelectric actuator using the piezoelectric ceramic |
US20070117877A1 (en) * | 2005-04-18 | 2007-05-24 | Manfred Rein | Process for curing polyurethane adhesives/sealants |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768297C1 (en) * | 2021-07-06 | 2022-03-23 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Composite electroacoustic transducer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wise | Displacement properties of RAINBOW and THUNDER piezoelectric actuators | |
RU2552591C1 (en) | Manufacturing method of composite electroacoustic transducer | |
CN109106980A (en) | It is a kind of to have electroactive high intensity hydrogel and its preparation method and application | |
CN107742993A (en) | Single-phase stimulable type in plane vibration ultrasound electric machine and its single-phase motivational techniques | |
JP2003319494A (en) | Composite piezoelectric vibrator and manufacturing method thereof | |
Yoon et al. | Compact size ultrasonic linear motor using a dome shaped piezoelectric actuator | |
US11456409B2 (en) | Micro-vibration sensor and preparation method thereof | |
JP2008199773A (en) | Driving apparatus, and manufacturing method of driving apparatus | |
CN109449280B (en) | Micro-electromechanical transducer and preparation method thereof | |
Ci et al. | A square-plate piezoelectric linear motor operating in two orthogonal and isomorphic face-diagonal-bending modes | |
RU2554591C2 (en) | Method to manufacture composite electroacoustic converter | |
DE102013222076A1 (en) | Sound transducer and manufacturing method for a sound transducer | |
JPH02106983A (en) | Piezoelectric functional part | |
JPS5963783A (en) | Piezoelectric bimorph element | |
JPS59178899A (en) | Piezoelectric vibrator | |
SU1757131A1 (en) | Method of manufacturing piezoceramic converter | |
JP2006333631A (en) | Vibration wave motor and its manufacturing process | |
JP2010272626A (en) | Method of manufacturing monomorph actuator | |
Somayajula et al. | Design, assembly and performance of a 1.6 kHz Class I barrel stave projector | |
JPH08293632A (en) | Bimorph piezoelectric element and manufacture thereof | |
JP2014072302A (en) | Multi-ganged element and manufacturing method therefor | |
Kim et al. | Piezoelectric ceramic assembly tubes for torsional actuators | |
US9154885B2 (en) | Sound generator, sound generation device, and electronic apparatus | |
JP2018023251A (en) | Piezoelectric actuator | |
SU1719335A1 (en) | Method for connecting elements of acoustic-optical filters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200611 |