Устройство для ультразвуковой сварки

 

-м % В

tr F < Ж 4I" ill

r".- v ° . (11) 564126

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистииеских

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено15Л:2.75 (21) 21997 20/27 (51) М. Кл.

В 23 К 19/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.07.77.Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования опнсания16.08.77

3 осударствеиннй конитет

Совета Миииотроа СССР по делан изобретеиий и открытий (53) УДК ЬЯ1е7 9 1,1,6.

° 03 (088.8) С. A. Йовнар и А. М. Григорьев (72) Авторы изобретения

Физико - технический институт АН Белорусской ССР (71) Заявитель (S4) УСТРОЙСТВО Ш1Я УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к ультразвуковой сварке и может применяться в системах дпя возбуждения в инструментах при малых мощностях повышенных амплитуд колебаний, например, дпя ультразвуковых методов обработки изделий, сварки, пайки металлов и пластмасс.

Известно устройство дпя ультразвуковой сварки, состоящее из преобразователя, соединенного ..с вопноводом продольных коле- р баний и инструмента дпя изгибных колебаний (1) °

Однако в известном устройстве дпя получения больших амплитуд колебаний на торце сварного инстумента требуется зна- тб читепьная возможность ультразвуковых колебаний ипи высокий коэффициент трансфор мации колебаний вопновода. Повышение коэффициента трансформации и увеличение мошности колебаний снижает чувствитепь QO ность устройства, допустимые усилия нагружения, увеличивает потери энергии в мате риале вопновода, Также известно устройство дпя ультразвуковой сварки,.содержащее преобразо 25 ватель, соединенный с вопноводом, и ивсъ» румент для изгибных колебаний, установлен ный в пучности продольной волны вопйовода (21.

Это обеспечивает увеличение амппитуды колебания инструмента при небольших значениях подаваемой мощности.

Такое устройство является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату.

Известное устройство неудобно тем, что оно не обеспечивает необходимого качества соединения при сварке деталей больших топ шин, так как не позволяет увеличить диаметр инструмента (зоны сварки) с одновременным увеличением амплитуды колебаний на его торце.

Цепью изобретения является повышение качества сварки деталей больших топшин путем увеличения амплитуды колебаний инструмента.

Йпя этого в предпагаемом устройстве дпя ультразвуковой сварки, содержащем пре» образователь, соединенный с волноводом и инструмент для изгибных колебаний, уста564126 нов»онный в пучнасти продольной волны . волновода, вол»овод выполнен в виде вилки с зубцами, имеющими разные коэффициенты тра»сф;.»7мации, расстоянием между ними вдоль оси интсрумента кратным нечетному чиспу четвертей длины изгибной волны, рас« пространяюшейся в инструменте.

Hp>: одинаковых значениях ампиитуд колебаний на преобразователь предлагаемого уетройства требуется подавать меньшую мош-10 ность, что значительно повышает его добротность и позволяет более остро реаги« ровать,на процессы, происходяшие в зоне сварки.

На чертеже изображено предлагаемое уст - 1> ройство.

Устройство содержит преобразоватепь

1 соединенный с опноводом 2. В последнем выполнен вырез до узловой зоны с образованием вилки, в зубцах которой установлен в пучности продольной волны вопновода 2 инструмент Л дпя изгибных коцебаний, а расстояние между зубцами оси инструмента кратным нечетному числу четвер- тей длины изгибной волны. 25

На чертеже также приведены эпюры распространения ультразвуковых продольных колебаний в вол»оводе 2 и изгибных колебаний в инструменте 3, Устройство работет спедукщим образом. з0

Ультразвуковые колебания передаются от преобразователя 1 по вопноводу 2 с амплитудой на верхнем зубце вол»овода равной

А, а на нижнем А-, вследствие различных коэффициентов К трансформации верхнего и нижнего зубцов вопновода. Под ко иш ентом трансформации К понимается отношение площадей входного и выходного сечений зубцов вилки в направлении распространения волны. При одинаковом 40 значении коэффициентов трансформации зубцов вилки, разные амплитуды колебаний на зуб цах в местах соединения с инструментом можно достигнуть путем термообработки зубцов на различнук твердость. Верхний зубец 45 вол»овода. имеет, значительно меньшую амп1 питуду колебаний,по ". ð àâíåíèþ с нижним зубцом. ОтношенИе коэффициентов трансформации не равно 1, так как при равенстве амплитуды копебаний в инструменте не будет5î происходить ожидаемое увеличение амплитуды колебаний. Йпя получения различных значений коэффициентов трансформации зубцы вопновода могут быть выполнены из разнородных по физико - механическим свойствам материалов. Под воздействием продольных ультразвуковых колебаний волно вода возбуждаются изгибные колебания определенной частоты, йа которуюрассчитан и изготовлен инструмент..Нижний зубец воп-, - 60

»овода 2 конструктивно выполнен так и м образом, что инструмент в ней закреппяк>т„ например, занлавпяк>т в узловой зоне изгибной волны, Поскоттьку верхний и нижний зубцы вол»овода 2 имеют разные коэффициенты трансформации, а следовательно различные величины амплитуд смещений в пучностях продольных вотш одинаковых по фазе, то смешение инструмента в точке

О> зажима нижнего зуба вопновода происходит относительно оси поворота 0 под . действием усилия давлении, изменяющегося с резонансной частотой, на величину

0 О>, равнук разности амплитуд Ë4- А .

Ось инструмента поворачивается на опреде-. ленный угон в зависимости от расположения крепления нижнего зубца воп»овода и уздовых зонах инструмента и занимает положение по линии 00 . Гаким образом, поскольку амплитуда ультразвуковых колебаний А4, распространяющихся в инструменте, совпадает с ампиитудой и фазой механических колебаний, возникает эффект резонанса за счет совпадения собственной частоты с частотой внешней возмушающей силы. В наиболее общем случае амплитуда

А изгибных колебаний на рабочем торце инструмента будет вычисляться по формуле: оо

А =А + — (Д -A)

2 4 р 0 4 3 7 т где 00> - длина инструмента от рабочего торца до точки зажима в верхнем зубце вол»овода, 070 - длина инструмента от нерабочего торца до точки зажима в нижнем зубце вопновода, Инструмент дпя изгибных. копеба»ий можно закрепить не только в пучности, но и в y"çnå изгибных колебаний в верхнем зубце воп»овода.

Формула изобретения

Устройство дпя ультразвуковой сварки, содержащее преобразователь, соединенный с вопноводом, и инструмент дпя изгибных колебаний, установленный в пучности продольной волны волновода, о т и и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения качества сварки деталей больших топтцин путем увеличения амплитуды колебаний инструмента, вопновод выполнен в виде вилки с зубцами, имеющими разные коэффициенты трансформации, и расстоянием. между ними вдоль оси инструмента кратным нечетному числу четвертей длины из,гибной волны, распространяющейся в инстру» менте.

564126

Составитель Н. Тютченкова

Репехтор В. Йругове Техред М. Левяпкея Корретор Е. Пепп

Заказ 1932/184 Тираж 1207 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внймание при экспертизе:

1, Рыдзевский А. П, и др. Ультразву ковая сварка в микроэлектронике, Обзоры по электронной технике, Сериа, Технология, организация производства и оборудование, ШАТИИ. Электроника М„1972, выпуск

7/234, с. 5.

2. Авторское свидетельство СССР

«%539712, кл. B 23 К 19/04, 21.11.75.