Способ ультразвуковой сварки термопластов

 

Использование: технология изготовления различных деталей с помощью термопластичных заклепок в электротехнической, радиотехнической, приборостроительной и других областях производства. Сущность изобретения: при ультразвуковой сварке термопластов на них воздействует статическим давлением и ультразвуковым колебанием с последующим снижением мощности ультразвуковых колебаний до 10 - 20% от номинального уровня в момент достижения термопластом вязкотекучего состояния.

Изобретение относится к ультразвуковой технологии и может быть использовано при соединении различных деталей с помощью термопластичных заклепок в электротехнической, радиотехнической, приборо- строительной и других областях производства.

Известен способ ультразвуковой сварки термопластов путем воздействия на них статического давления и ультразвуковых колебаний, после чего при достижении текучести термопластов уменьшают частоту ультразвуковых колебаний на 20-50%, а амплитуду ультразвуковых колебаний увеличивают в 1,5-2 раза.

Однако, недостатком данного способа является то, что ввиду уменьшения частоты колебаний на 20-50% , колебательная мощность будет стремиться к нулю, и, как следствие, к нулю будет стремиться амплитуда. Для того, чтобы при этих условиях увеличить амплитуду в 1,5-2 раза необходимо в десятки раз увеличить мощность, подаваемую на преобразователь (акустический узел). Так как преобразователь будет работать не на резонансной частоте, то произойдет его значительный разогрев, сообщая дополнительную тепловую энергию к зоне сварки. При ультразвуковой сварке разогрев рабочего инструмента (акустического узла) приводит лишь к дополнительной деформации, не снижая вероятности термодеструкции и не снижая остаточные напряжения в материале при остывании.

Кроме того, для реализации известного способа необходимо иметь широкополосный ультразвуковой генератор, что является сложной технической задачей и, как правило, такие генераторы имеют существенный вес и габариты, низкий КПД. Цель изобретения - повышение качества соединений.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе ультразвуковой сварки термопластов, заключающимся в воздействии на термопласт статического давления и ультразвуковых колебаний и снижении мощности ультразвуковых колебаний, в момент достижения термопластом вязкотекучего состояния мощность ультразвуковых колебаний снижают до 10-20% от номинального уровня. Это снижение мощности дает возможность снизить величину колебательной энергии, поступающей в зону сварки с целью снижения вероятности термодеструкции материала и снятия напряжения в материале при его остывании.

Данный способ проверялся при формировании заклепок диаметром 16 мм из полиметилметакрилата. При этом время проковки (время остывания) было увеличено с 2 до 4 с. Через 10 сут у заклепок, полученных без воздействия ультразвука в процессе формирования сварного соединения, и с воздействием ультразвука сравнивались свойства. В первом случае было обнаружено наличие микротрещин, а во втором - их отсутствие. Кроме того, при сварке различных блок-сополимеров, поликарбонатов и т. д., т. е. разнородных термопластов, имеющих различные физико-химические свойства, замечено также появление трещин "серебра" в зоне сварки.

При сварке изделий из блок-сополимера этилена с пропиленом было установлено, что если в процессе остывания зоны сварки на зону сварки воздействовать ультразвуком, то значительно снижается возможность появления микротрещин, вызванных остаточными внутренними напряжениями.

Формула изобретения

СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ТЕРМОПЛАСТОВ, включающий воздействие на них статического давления и ультразвуковых колебаний и снижение мощности ультразвуковых колебаний в момент достижения термопластом вязкотекучего состояния, отличающийся тем, что мощность ультразвуковых колебаний снижают до 10 - 20% от номинального уровня.