Forum: Offtopic Piezo Kristall durchbohren?


von Mathias L. (himbeersirup)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich habe einen scheibenförmigen Piezokristall (Durchmesser 50mm und 
Dicke ca. 4 mm) aus einem alten Ultraschallreiniger und möchte damit 
einen Langevin Transducer bauen. Siehe 
http://www.mpi-ultrasonics.com/hammer-transducer.html. Leider hat der 
Piezo kein Loch in der Mitte, daher frage ich mich, ob man Piezos 
prinzipiell bearbeiten kann, also ob man da ein Loch hineinbohren 
könnte, oder ob die Dinger zu spröde dafür sind. Kennt sich jemand mit 
Piezos aus? Wie könnte man ansonsten, außer durch Anschrauben, einen 
guten und dauerhaften "Schall-kontakt" zwischen dem Piezo und dem Metall 
herstellen? Ich dachte schon daran, den Piezo mit Kunstharz dazwischen 
zu kleben, aber dann würde unter Umständen ja ein Teil der Leistung 
aufgrund von Reflexionen zwischen Piezo und Metall verloren gehen.

Grüße und schonmal danke für eure Hilfe

von Warren S. (jcdenton)


Lesenswert?

Industrielle Piezos sind angeblich meistens Keramiken. Diese sind leider 
durchweg relativ hart. Man könnte einen Hartmetallbohrer ausprobieren, 
durchaus einen normalen Steinbohrer, den man eventuell auch leicht 
scharf Schleift.
Es kann durchaus sein, das die Keramik härter ist, als das Hartmetall 
des Bohrers.
In dem Fall bleibt zur Bearbeitung wohl nurnoch ein 
Diamant-Schleifstift.

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Industrielle Piezos sind angeblich meistens Keramiken. Diese sind leider
>durchweg relativ hart. Man könnte einen Hartmetallbohrer ausprobieren,
>durchaus einen normalen Steinbohrer, den man eventuell auch leicht
>scharf Schleift.
>Es kann durchaus sein, das die Keramik härter ist, als das Hartmetall
>des Bohrers.
>In dem Fall bleibt zur Bearbeitung wohl nurnoch ein
>Diamant-Schleifstift.

Naja - ich glaube, so hart sind die wohl auch nicht - Keramik ist nicht 
gleich Keramik. Auch ist nicht jeder Piezo aus Keramikstoffen gemacht 
(könnte ja auch ein "biller" Quarz sein mit Härte 7, oder sowas wie die 
alten Kristall-Mikrofone/Tonaufnehmer in Plattenspielern, die eher 
wasserlösliche und weiche Salze darstellen.
Je nachdem, was für Material da so bei diesem Piezo verwendet wird, muß 
man deren Härte ermitteln, und dann kann man mal vergleichen mit der 
Härte von Hartmetallbohrern, die meistens WC (Wolframcarbid o.ä.) haben, 
mit Härte um die 9.

Da das Zeugs aber meistens immer recht spröde ist, würde ich nicht mit 
(scharfen) Bohrern anfangen, sondern eher etwas Schleifendes, wozu 
eigentlich auch die Steinbohrer gehören dürften. Allerdings gibt's die 
vermutlich nicht so häufig mit kleinen Durchmessern, was vermutlich hier 
nötig wäre.
Diamantbohrer vom Zahnarzt könnte man probieren.

von Mike M. (mikeii)


Lesenswert?

also mit Bohren wird das nichts, spätestens beim Durchbruch reißt der 
Bohrer doch alles in Stücke.

Ich würde auch zu Zahnarztmitteln greifen. Frag mal deinen Zahnarzt ob 
er einen feinen Schleifkopf hat den er nicht mehr braucht.

von Jens M. (Gast)


Lesenswert?

Piezoschwinger werden aus einer Bleiverbindung hergestellt. Ob und wie 
ungesund das Zeug ist weiß ich nicht, einatmen der Stäube würde ich 
vermeiden.

Bohren evtl. beim Juwelier Steinmetz oder beim Zahnarzt (vielleicht 
macht der da dann auf Krankenschein ;-).

von Wegstaben V. (wegstabenverbuchsler)


Lesenswert?

mal so zum Verständnis:

Was macht man mit einem "Hammer Transducer"?

Wenn da im Nutzbetrieb später eine große mechanische Kraft auf die 
Scheibe einwirkt, ist doch die Chance riesengroß, daß an der Kante vom 
Bohrloch ausgehend sich die Scheibe ruck-zuck zerbröselt??

Wieso kann man denn nicht eine mechanische Konstruktion wählen, bei der 
eine kreisförmige Scheibe in der Mitte verbleibt, und die beiden 
Gewichte durch 3 außenrum plazierte Zapfen gekoppelt werden?

von Michael S. (technicans)


Lesenswert?

Diamantbohrer nehmen und auf harter Unterlage mit Kühlung bohren.

von Jens M. (Gast)


Lesenswert?

Wegstaben Verbuchsler schrieb:
> Wieso kann man denn nicht eine mechanische Konstruktion wählen, bei der
> eine kreisförmige Scheibe in der Mitte verbleibt, und die beiden
> Gewichte durch 3 außenrum plazierte Zapfen gekoppelt werden?

Weil es eine Beschreibung des Prinzips ist.  Schon im ersten Absatz 
steht was von "several Variations".

Mathias L. schrieb:
> Wie könnte man ansonsten, außer durch Anschrauben, einen
> guten und dauerhaften "Schall-kontakt" zwischen dem Piezo und dem Metall
> herstellen?

Fertige Piezo Ringe besorgen, die sind schon elektrisch connectiert und 
mit Bolzen verschrauben.

von Mathias L. (himbeersirup)


Lesenswert?

Danke für die vielen Beiträge und Tipps!

@ Wegstaben Verbuchsler
Ja, das wäre eine Idee, die Bolzen außen rum anzuordnen, allerdings bin 
ich mir nicht sicher, ob dann die Schallübertragung noch gut 
funktioniert? So ist das Metallteil außenrum ja fixiert und nur in der 
Mitte kann Schall vom Piezo auf das Metall übertragen werden. So 
schwingt halt praktisch die Mitte des Wandlers mehr und der Rand eher 
schwächer.... sozusagen "wie eine konvexe Linse", wenn man es sich 
bildlich vorstellt. Bei der Lösung mit dem Loch in der Mitte hätte man 
eher eine "konkave Form", wo sozusagen die Schwingung eher am Rand 
stattfindet. Bei der Variante mit den Bolzen außerhalb würde sich 
allerdings auch die Fläche des angrenzenden Metallstücks gegenüber der 
Piezo-Fläche vergrößern, weshalb es Reflexionen gäbe und nicht mehr die 
volle Leistung übertragen würde... sehe ich das richtig?

@ Jens Martin:
Weißt du zufällig, wo man solche Ringe einzeln beschaffen kann? Ich habe 
leider bisher nur Firmen gefunden, die die in Stückzahlen ab minimal 10 
anbieten. Bei ca 5-10 € pro Stück lohnt sich das also nicht wirklich.

Also das Bohren scheint ja doch eher riskant zu sein, vielleicht 
versuche ich es einfach mal mit so einem Diamant-Schleifer. Allerdings 
befürchte ich eben auch, dass das Ding dann irgendwann zerbröselt.

Viele Grüße

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

>Also das Bohren scheint ja doch eher riskant zu sein, vielleicht
>versuche ich es einfach mal mit so einem Diamant-Schleifer. Allerdings
>befürchte ich eben auch, dass das Ding dann irgendwann zerbröselt.

Es muß eben ein Schleifer sein, kein (echter) Bohrer (also nicht sowas 
mit geometrisch definierter Schneide).
Und der Vorschub muß hauchzart erfolgen - eben so, wie das Material 
abgetragen wird (also kein automatischer Vorschub - zumindest kein 
großer Vorschub)

von Jens M. (Gast)


Lesenswert?

Mathias L. schrieb:
> @ Jens Martin:
> Weißt du zufällig, wo man solche Ringe einzeln beschaffen kann?

Leider nein


> Ich habe
> leider bisher nur Firmen gefunden, die die in Stückzahlen ab minimal 10
> anbieten. Bei ca 5-10 € pro Stück lohnt sich das also nicht wirklich.

Mal Hand aufs Herz, die Zeit die du für bohren, kontaktieren, 
ausprobieren etc. aufwendest ist dir keine 50~100 Euro Wert?

Auch hilft nett Fragen häufig, das Forum würde ich ruhig erwähnen. Eine 
besser selektierte Zielgruppe wird auch deren Marketing schwerlich 
finden. Bemusterung gegen Namensnennung (mit einem kleinen Bericht hier 
ob und wie das funktioniert) ist doch ein möglicher Deal.

von Günther G. (grundy)


Lesenswert?

also hier im baumarkt (hornbach) gibts spezielle glas und fliesenbohrer, 
sehn aus wie ein mini-speer. weiß nicht ob die gut sind, habs selber 
noch nie getestet.

von Old P. (Gast)


Lesenswert?

Mathias L. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich habe einen scheibenförmigen Piezokristall (Durchmesser 50mm und
> Dicke ca. 4 mm) aus einem alten Ultraschallreiniger und möchte damit
> einen Langevin Transducer bauen. Siehe
> http://www.mpi-ultrasonics.com/hammer-transducer.html. Leider hat der
> Piezo kein Loch in der Mitte, daher frage ich mich, ob man Piezos
> prinzipiell bearbeiten kann, also ob man da ein Loch hineinbohren
> könnte, oder ob die Dinger zu spröde dafür sind. Kennt sich jemand mit
> Piezos aus? Wie könnte man ansonsten, außer durch Anschrauben, einen
> guten und dauerhaften "Schall-kontakt" zwischen dem Piezo und dem Metall
> herstellen? Ich dachte schon daran, den Piezo mit Kunstharz dazwischen
> zu kleben, aber dann würde unter Umständen ja ein Teil der Leistung
> aufgrund von Reflexionen zwischen Piezo und Metall verloren gehen.
>
> Grüße und schonmal danke für eure Hilfe

Hallo,

wenn Du genug von diesen Scheiben hast, nur zu, genug Hinweise hast Du 
ja. Die finde ich zwar alle dusslig, aber was solls....

Du wirst vielleicht beim hundertsten Versuch ein Loch drin haben, doch 
dabei hast Du so viel Spannungen im Kristall aufgebaut, dass Dir dieser 
beim ersten Einsatz um die Ohren fliegt.

Also, ich würde halt die Konstruktion an meine vorhandene Piezo-Scheibe 
anpassen. Wer bestimmt, dass die Schraube in der Mitte sein muss? Kann 
man das nicht so gestalten, dass die Schrauben außen im Kreis sitzen? 3 
würden doch schon reichen.

Old-Papa

von Michael S. (technicans)


Lesenswert?

Man muss nur für die Arbeit auch das richtige Werkzeug benutzen.
http://cgi.ebay.de/SET-4-6-8-10-12mm-Diamantbohrer-Fliesenbohrer-Bohrkrone-/180655114232?pt=Elektrowerkzeug_Zubeh%C3%B6r&hash=item2a0fe247f8
Dann das ganze auf einer Ständerbohrmaschine gebohrt.
Die Hersteller werden das auch nicht besser machen.

von Old P. (Gast)


Lesenswert?

Oh Herr schmeiss....

Mit diesen Billigprömpeln wirst Du nichtmal eine Fliese bruchsicher 
durchpieken können, geschweige denn ein Piezokristall.

Die Hersteller dieser Piezos bohren da nix, genausowenig wie die außen 
rundgefeilt werden! Die werden so fertig mit Loch (wenns denn sein muss) 
"gebacken"

Mann mann mann....

Old-Papa

von Michael S. (technicans)


Lesenswert?

Old -papa schrieb:
> Oh Herr schmeiss....
>
> Mit diesen Billigprömpeln wirst Du nichtmal eine Fliese bruchsicher
> durchpieken können, geschweige denn ein Piezokristall.
>
> Die Hersteller dieser Piezos bohren da nix, genausowenig wie die außen
> rundgefeilt werden! Die werden so fertig mit Loch (wenns denn sein muss)
> "gebacken"
>
> Mann mann mann....
>
> Old-Papa

Beleg das mal bitte.

von Uhu U. (uhu)


Lesenswert?

Michael S. schrieb:
> Beleg das mal bitte.

Das ist Keramik - die wächst nicht auf Bäumen.

von Michael S. (technicans)


Lesenswert?

Uhu Uhuhu schrieb:
> Michael S. schrieb:
>> Beleg das mal bitte.
>
> Das ist Keramik - die wächst nicht auf Bäumen.

Aber im Autoklaven schon:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schwingquarz
siehe Herstellung.

Erinnert mich etwas an die Siliziumwaferherstellung

von Uhu U. (uhu)


Lesenswert?

Diese Piezoscheiben, die in Schallwandlern verwendet werden, sind kein 
Kristall, sondern Keramik. Die wird nicht im Autoklav, sondern als 
Pulver-Rohling in Endform (mit Schrumpfungszuschlag) gepreßt und dann 
gesintert.

Diese Keramik ist sehr hart und spröde, deswegen ist sie nicht mit 
schneidenden Werkzeugen zu bearbeiten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Keramik

von Old P. (Gast)


Lesenswert?

Uhu Uhuhu schrieb:
> Diese Piezoscheiben, die in Schallwandlern verwendet werden, sind kein
> Kristall, sondern Keramik. Die wird nicht im Autoklav, sondern als
> Pulver-Rohling in Endform (mit Schrumpfungszuschlag) gepreßt und dann
> gesintert.
>
> Diese Keramik ist sehr hart und spröde, deswegen ist sie nicht mit
> schneidenden Werkzeugen zu bearbeiten.
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Keramik

Genau so ist es, deshalb schrieb ich ja "gebacken" ;-)

Old-Papa

von Uhu U. (uhu)


Lesenswert?

Old -papa schrieb:
> Genau so ist es, deshalb schrieb ich ja "gebacken" ;-)

Eben. Aber Michael S. wollte einen Beleg...

von Michael S. (technicans)


Lesenswert?

Den habt ihr ja auch geliefert.
Seid ihr nun zufrieden? Ich bin es.

von Uhu U. (uhu)


Lesenswert?

Michael S. schrieb:
> Seid ihr nun zufrieden?

Ja. Unzufrieden kann man aber über den Wikipedia-Artikel zum Thema 
Piezokeramik sein; das ist eine superdünnes Brett...

von Michael S. (technicans)


Lesenswert?

steht dir doch frei das zu ändern.

von Clemens S. (zoggl)


Lesenswert?

Mathias L. schrieb:
> So ist das Metallteil außenrum ja fixiert und nur in der
> Mitte kann Schall vom Piezo auf das Metall übertragen werden. So
> schwingt halt praktisch die Mitte des Wandlers mehr und der Rand eher
> schwächer.... sozusagen "wie eine konvexe Linse", wenn man es sich
> bildlich vorstellt.

diese vorstellung ist meines erachtens falsch, schau dir das ersatzbild 
an mit dem die schwingung dargestellt wird, da schwingen die beiden 
massen front und back gegen einander über eine feder (das ist deine 
schraube!) diese solltest du meiner ansicht nach auch auf drei aufteilen 
können.

die vorspannung ordentlich einzustellen dürfte aber nicht trivial sein. 
ein drehmomentschlüssel sollte aber zumindest in die nähe führen und der 
rest ist hald einfach spieltrieb mit dem schraubenschlüssel.

sg clemens

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.