超声波变幅杆与工具头的连接结构

摘要

本发明提供了一种超声波变幅杆与工具头的连接结构，包括变幅杆连接台阶、工具头连接法兰、夹具，所述夹具与所述工具头连接法兰固定相连；螺纹连接件，所述螺纹连接件用于连接所述变幅杆连接台阶和夹具。与相关技术相比，本发明有益效果在于，本发明通过在陶瓷工具头上设计一个法兰结构，利用钢制夹具进行夹持固定，使工具头与变幅杆端面直接紧贴。陶瓷工具头上无应力集中位置，在工作过程中不会因结构上的应力集中而开裂。通过本发明可使陶瓷工具头满足长时间、连续的工作条件，从而使超声波熔体处理技术实现工业化。

说明书

【技术领域】

本发明涉及轻金属冶炼设备技术领域，具体涉及一种超声波变幅杆与工具头的连接结构。

【背景技术】

在轻金属(如铝合金、镁合金等)的冶炼工业中，通过对金属熔体中引入高能超声波，能起到除气、除渣，提高熔体纯净度的效果，同时还可以细化坯料的结晶晶粒，改善其加工性能及最终产品的质量。其中将超声波引入金属熔体中的工具头是超声波设备的重要组成部分，一般采用高温金属(如钛合金)或陶瓷材料制备，并通过螺栓与超声波变幅杆连接。但由于高温金属工具头在工作过程中受到金属熔体的侵蚀，无法实现长时间工作；陶瓷工具头虽不容易被金属熔体侵蚀，但螺栓连接处由于应力集中，在高频振动条件下容易开裂。因此现有工具头及连接方式均无法满足超声波设备的长时间、连续工作条件，使该项技术始终处于实验室研究阶段或小规模的应用阶段，无法大规模地应用到工业化生产。

因此，实有必要提供一种新的超声波变幅杆与工具头的连接结构来克服上述技术问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是提供一种能有效避免应力集中超声波变幅杆与工具头的连接结构。

本发明一种超声波变幅杆与工具头的连接结构，包括：

变幅杆连接台阶；

工具头连接法兰；

夹具，所述夹具与所述工具头连接法兰固定相连；

螺纹连接件，所述螺纹连接件用于连接所述变幅杆连接台阶和夹具。

优选的，夹具包括上夹持体，所述上夹持体包括：

整体呈圆柱形的第一轴体和整体呈圆柱形的第二轴体，

所述第一轴体的直径大于所述第二轴体；

所述第一轴体上均布有贯穿其上的若干螺杆连接孔；

所述上夹持体上设置有若干贯穿其上的若干螺钉连接孔；

所述上夹持体的中心设有贯穿其上的工具头孔；

所述第二轴体的远离所述第一轴体的端面向所述第一轴体的方向凹陷有凹槽；

所述夹具还包括设于所述凹槽内的下夹持体；

所述凹槽的底部与所述工具头台阶的一面抵接；

所述下夹持体的一端面抵接所述工具头台阶的另一面，且用螺钉穿过所述螺钉连接孔实现下夹持体与上夹持体的固定连接。

优选的，所述工具头连接法兰与所述上夹持体之间设置有第一垫圈。

优选的，所述工具头连接法兰与所述上夹持体之间设置有第二垫圈。

优选的，所述螺杆连接孔的数量为4个。

优选的，所述所述螺钉连接孔的数量为6个。

优选的，所述上夹持体由45号钢制成。

优选的，所述下夹持体由45号钢制成。

优选的，所述第一垫圈和所述第二垫圈均由尼龙材料制成。

与相关技术相比，本发明有益效果在于，本发明通过在陶瓷工具头上设计一个法兰结构，利用钢制夹具进行夹持固定，使工具头与变幅杆端面直接紧贴。陶瓷工具头上无应力集中位置，在工作过程中不会因结构上的应力集中而开裂。通过本发明可使陶瓷工具头满足长时间、连续的工作条件，从而使超声波熔体处理技术实现工业化。

【附图说明】

图1为本发明超声波变幅杆与工具头的连接结构原理图；

图2为本发明超声波变幅杆与工具头的连接结构中夹具的主视图；

图3为本发明超声波变幅杆与工具头的连接结构中夹具的左视图。

图中：

1为本发明超声波变幅杆与工具头的连接结构图；

2为振幅图；

3为应力图；

A为超声波谐振节点；

变幅杆11,工具头12,夹具13，螺纹连接件14，变幅杆连接台阶111,工具头连接法兰121,上夹持体131,下夹持体132,第一垫圈133,第二垫圈134,第一轴体1311,第二轴体1312,螺钉连接孔1313,工具头孔1314,凹槽1315,螺杆连接孔13111。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1至图3，本发明一种超声波变幅杆11与工具头12的连接结构，包括：变幅杆连接台阶111、工具头连接法兰121、夹具13、螺纹连接件14，夹具13与工具头连接法兰121固定相连；螺纹连接件14用于连接变幅杆连接台阶111和夹具13。

夹具13包括上夹持体131，上夹持体131包括：整体呈圆柱形的第一轴体1311和整体呈圆柱形的第二轴体1312，第一轴体1311的直径大于第二轴体1312；第一轴体1311上均布有贯穿其上的若干螺杆连接孔13111；上夹持体131上设置有若干贯穿其上的若干螺钉连接孔1313；上夹持体131的中心设有贯穿其上的工具头孔1314；第二轴体1312的远离第一轴体1311的端面向第一轴体1311的方向凹陷有凹槽1315；夹具13还包括设于凹槽1315内的下夹持体132；凹槽1315的底部与工具头12台阶的一面抵接；下夹持体132的一端面抵接工具头12台阶的另一面，且用螺钉穿过螺钉连接孔1313实现下夹持体132与上夹持体131的固定连接。

工具头连接法兰121与上夹持体131之间设置有第一垫圈133。

工具头连接法兰121与上夹持体131之间设置有第二垫圈134。

螺杆连接孔13111的数量为4个。

螺钉连接孔1313的数量为6个。

上夹持体131由45号钢制成。

下夹持体132由45号钢制成。

第一垫圈133和第二垫圈134均由尼龙材料制成。

图1中，1为本发明超声波变幅杆11与工具头12的连接结构图，2为振幅图，3为应力图，A为超声波谐振节点；在工具头12的超声波谐振节点位置加工出一个工具头连接法兰121，工具头12与工具头连接法兰121之间通过倒圆角过渡，防止该位置应力集中。

夹具13和下夹持体132将工具头连接法兰121从上下方向夹紧，并用螺钉紧固。

工具头连接法兰121与上夹持体131之间设置有第一垫圈133，工具头连接法兰121与上夹持体131之间设置有第二垫圈134。作用在于防止工具头连接法兰121被夹坏。

夹具13与变幅杆11上的变幅杆连接台阶111通过螺杆连接紧固，使变幅杆11与工具头12的端面紧密贴合，同时在贴合面之间涂有耐高温耦合剂，以便减少超声波在传输过程中的能量损耗。由于工具头连接法兰121在工具头12的谐振节点位置，因此对其进行夹持固定不会造成超声波系统的阻抗增加，超声波的传输效率基本不受影响，能达到常规螺纹固定的相同效果。

与相关技术相比，本发明有益效果在于，本发明通过在陶瓷工具头上设计一个法兰结构，利用钢制夹具进行夹持固定，使工具头与变幅杆端面直接紧贴。陶瓷工具头上无应力集中位置，在工作过程中不会因结构上的应力集中而开裂。通过本发明可使陶瓷工具头满足长时间、连续的工作条件，从而使超声波熔体处理技术实现工业化。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。