Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов

 

Изобретение относится к сварке пластмасс ультразвуком. Целью изобретения является увеличение прочности сварных соединений за счет снижения внутреннего остаточного напряжения . Это достигается за счет того, что производят крепление одного свариваемого материала 1 к волноводу 4 с давлением акустического контакта и поджимают к нему другой свариваемьй материал 6 с помощью опоры 5 с давлением меньшим, чем давление акустического контакта, а затем пропускают ультразвуковые колебания. 1 ил. 1 табл. а 9 (Л оо к сд ;о а

ССИОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYEifIHH (51)4 В 29 С 65/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИйЛМДТ А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3979478/31-05 (22) 19. 11.85 (46) 07.07.87. Бюл. У 25 (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (72) И.П. Бабаев, С.С. Волков,,В.А. Поваляев, А.А. Чесноков и А.Н. Смирнов (53) 678.059.4(088.8) (56) Волков С.С., Орлов Ю.Н., Черняк Б.Я. Сварка пластмасс ультразвуком. — М.: Химия, 1974, с. 165.

Волков С.С., Орлов Ю.Н, Астахов Р.Н. Сварка и склеивание пластмасс. — М.: Машиностроение, 1972, с. 51.

„„SU„„1321596 A 1 (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к сварке пластмасс ультразвуком. Целью изобретения является увеличение прочности сварных соединений за счет снижения внутреннего остаточного напряжения. Это достигается за счет того, что производят крепление одного свариваемого материала 1 к волноводу 4 с давлением акустического контакта и поджимают к нему другой свариваемый материал 6 с помощью опоры 5 с давлением меньшим, чем давление акустического контакта, а затем пропускают ультразвуковые колебания, 1 ил.

1 табл.

1 13

Изобретение относится к сварке пластмасс ультразвуком.

Цель изобретения — увеличение прочности сварного соединения эа счет снижения внутреннего остаточного напряжения.

На чертеже схематично показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляется следующим образом, Свариваемую деталь 1, имек>щую

Т-образную форму, прикрепляют посред ством пластины 2 и винтов 3 к волноводу 4 с обеспечением между волноводом 4 и деталью 1 давления акустичес кого контакта, затем свариваемую деталь 5, уложенную на опору 6, прижимают к детали 1 с давлением, мень шим, чем давление акустического контакта и пропускают через соединение детали ультразвуковые колебания, после разогрева деталей при достижении температуры, необходимой для сварки, ультразвук выключают.

При обеспечении акустического кон такта между волновоцом 4 и,цеталью 1 последняя является продолжением акустической системы и при пропускании ультразвуковых колебаний на свободном конце детали 1 создаются колебания с амплитудой, равной амплитуде, рабочего торца волновода, При поджатии к детали 1 второй свариваемой детали 5 с давлением, меньшим, чем давление акустического контакта, разогрев происходит за счет пограничного трения микронеровностей поверхностей и потерь на внутренее трение.

Причем снижение давления между свариваемыми деталями в зоне шва приводит к снижению остаточных напряжений в указанной зоне, что псвышает прочность шва.

Пример, На торце волновода высверлено два отверстия и нарезана резьба, С помощью винтов и держателя

Т-образный конец свариваемого материала жестко прикрепляется к волноводу (поперечное сечение в месте сварки s=0 20 см, длина детали

1-35 мм). Необходимое усилие в зоне контакта материала — волновод Г=8 кг.

Для поликарбоната усилие F=8 кг создает деформацию на толщине 12 мм

21596

2О

3О

3 = 37. С помощью BHHTDBoro соединения создают усилие F = 8 кг в зоне контакта волновод — материал, обеспечивающее деформацию 0,036 мм. Деформация основания Т-образного образца контролируется микрометром.

Для обеспечения давления в зоне контакта материал — материал применяется подпружиненная опора, противополо>кный конец которой соединен с динамометром. При опускании опоры (сжатие пружины) динамометр показывает величину давления опоры, Предварительные эксперименты показывают, что величина усилия опоры на материал, равная F=5 кг, соответствует длине образца 1=40 мм.

Эта схема позволяет создать усилие в зоне контакта волновод — материал, равное усилию акустического контакта

F =8 кг, а усилие между поверхностями материалов равно усилию на опоре

F=5 кг.

Сваренные образцы (режим сварки:

А=30 мкм, 2=17 кГц, t =2 с) испытывают на растяжение до и после проверки в четыреххлористом углероде (СС1 ), Эксперименты показывают от4 сутствие трещинообразования, что позволяет получить сварное соединение с с прочностью 987. от основного материала как до, так и после проверки

Данные сравнения прочности сварных соединений, полученных известным способом и предложенным, приведены в таблице.

Формулаизобретения

Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов, включающий сдавливание свариваемых материалов между волноводом и опорой и пропускание ультразвуковых колебаний, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения прочности сварного соединения за счет снижения внутреннего остаточного напряжения, перед сдавливанием осуществляют крепление одного свариваемого материала к волноводу с давлением акустического контакта, а давление материалов осуществляют с давлением, меньшим чем давление акустического контакта. 1321596

Размер образца, Материал

Разрывное усилие, кГс

Основной материал

Сварное соединение

Известный способ

Предложенный способ

4 х 5 124 †1 138- 142 144-148

Поликарбонат

Полиметилметакрилат

5 х 6 96-102 118-126 130-136

6 х 8 199-206 214-223 230-236

Полистирол

4 х 5 57--62

Пластик ЛБС

80 — 86

72-76

Составитель Д. Садердинов

Редактор Г. Волкова Техред П.Олийнык Корректор В. Бутяга

Заказ 2708/11 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Йосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4