Способ управления ультразвуковой микросваркой

 

ватеитио-техивд:оиеве бнб иотеве1, тчзЬА

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .ц 538860

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 27.06.75 (21) 2149579/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.76. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 27.12.76 (51) М Кл з В 23К 19/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений . и открытий (53) УДК 621.791.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Колешко, Л. И. Гурский и В. Я. Сунка

Физико-технический институт AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

1 т1И ь,РОСВАР КОЙ

Изобретение относится к области ультразвуковои обработки материалов и может быть использовано, в частности, при микросварке полупроводниковых приооров и интегральных схем.

Известен способ управления ультразвуковой микросваркой, нри котором измеряют и регистрируют один из параметров ультразвуковой колебательной системы в течение сварочного цикла 11).

Известный способ не позволяет во всех случаях стабилизировать режим ультразвуковой сварки, что снижает качество сварки.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения. Зто достигается тем, что в качестве измеряемого параметра используют величину поглощаемои акустической мощности, по достижении минимальной величины отрицательного значения первой производной которой процесс сварки прекращают.

На фиг. 1 показаны временные характеристики излучаемой механической мощности и отдаваемой акустической мощности излучателя; на фиг. 2 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа, вариант.

Из фиг. 1 видно, что механическая (а) и акустическая (б) мощности в процессе сварки изменяются.

Зкстремальный характер изменения акустическои мощности определяется характером изменения акустического сопротивления, которое минимально в начале сварочного цикла, а затем увеличивается, и его максимум соответствует максимуму поглощаемои зоной сварки акустической энергии. С дальнейшим. увеличением времени сварки и ростом зоны схватывания акустическое сопротивление

1п уменьшается, механическая мощность излучателя возрастает.

С повышением прочности сварки уменьшается величина потребляемой акустической мощности, поэтому процесс сварки прекраща15 ют, когда величина отрицательной производной, отдаваемой излучателем акустической мощности, становится минимальной, Устройство состоит из последовательно соединенных ультразвукового генератора 1, ключа 2, ультразвуковой колебательнои системы, включающей электроакустический преобразователь 3 и механическую колебательную систему 4 (концентратор с деформирующим инструментом и зона сварки), а также цепи обратной связи из датчиков колебательной скорости 5 и ультразвукового давления 6, объединенных высокочастотным ваттметром 7 механической мощности излучателя, блока вычитания 8, выход которого соединен с вхо30 дами блока определения знака 9 и блока оп538860 ределения величины первой производной 10 акустической мощности, схемы сравнения 11, программного блока 12 и блока управления 13.

Устройство работает следующим образом.

В начале сварочного цикла напряжение генератора 1 через ключ 2, открытый напряжением блока управления 13, поступает на вход ультразвуковой колебательной системы 3 и 4.

Выходные напряжения датчика колебательной скорости 5 и датчика ультразвукового давления 6 подаются на вход ваттметра 7, выходное напряжение которого пропорционально величине механической мощности излучателя. Датчики 5 и 6 размещены в области, максимально приближенной к зоне сварки. Напряжение, пропорциональное величине исходной механической мощности, подается на вход программного блока 12, где запоминается на время сварки. В течение сварочного цикла на вход блока вычитания 8 подается исходное значение механической мощности с блока программ 12 и текущее значение механической мощности колебательной системы 4, при этом выходное напряжение схемы вычитания пропорционально изменению акустической мощности.

В процессе сварки выходное напряжение схемы вычитания для нахождения величины первой производной акустической мощности дифференцируется блоком 10 с одновременным определением знака производной блоком

9. Напряжения, пропорциональные величине первой производной акустической мощности и соответствующие знаку производной, сравниваются схемой 11 с напряжением начального значения первой производной с программно4 го блока 12. Напряжение начального значения блока 12 определяется физико-механическими и физико-химическими свойствами свариваемых материалов.

5 При равенстве напряжений блока 12 и блоков 9 и 10 выходным напряжением схемы сравнения 11 ключ 2 закрывается, и процесс сварки прекращается. Блок управления служит для осуществления по заданной програм10 ме всего сварочного цикла, при этом с его выхода также подается запирающее напряжение на ключ 2 в течение времени, пока значение акустической мощности пройдет свой максимум. Для этого выходное напряжение

15 блока 9 подается на вход блока управления

13, в котором вырабатывается запирающее напряжение в момент изменения знака производной.

Формула изобретения

Способ управления ультразвуковой микросваркой, при котором измеряют и регистрируют один из параметров ультразвуковой коле25 бательной системы в течение сварочного цикла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, в качестве измеряемого параметра используют величину поглощаемой акустической мощности, 30 по достижении минимальной величины отрицательного значения первой производной которой процесс сварки прекращают.

Источник информации, принятый во вни35 мание при экспертизе:

1. Патент США № 3610506, кл. 228-1, 1969 (прототип) .

538860

6,с

Риг. 1

Риг. 2

Редактор Г. Мозжечкова

Заказ 2763/14 Изд. Ме 1838 Тираж 1178

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Катин

Техред Н. Ханеева

Корректоры: Л. Брахнина и 3. Тарасова