CS197995B1 - Ultrasonic instrument with superficial finish - Google Patents

Ultrasonic instrument with superficial finish Download PDF

Info

Publication number
CS197995B1
CS197995B1 CS785277A CS527778A CS197995B1 CS 197995 B1 CS197995 B1 CS 197995B1 CS 785277 A CS785277 A CS 785277A CS 527778 A CS527778 A CS 527778A CS 197995 B1 CS197995 B1 CS 197995B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
tool
ultrasonic
metal
tools
materials
Prior art date
Application number
CS785277A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jan Petrovsky
Peter Klapita
Maxmilian Rumanovsky
Oldrich Ambroz
Original Assignee
Jan Petrovsky
Peter Klapita
Maxmilian Rumanovsky
Oldrich Ambroz
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Petrovsky, Peter Klapita, Maxmilian Rumanovsky, Oldrich Ambroz filed Critical Jan Petrovsky
Priority to CS785277A priority Critical patent/CS197995B1/en
Publication of CS197995B1 publication Critical patent/CS197995B1/en

Links

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

Vynález aft týká povrchové úpravy ultrazvukových nástrojů, určený například ke svařování nebo tváření různých materiálů, pojení textilií, zejména netkaných textilií, zavádění ultrazvuku do tavenin kovů a do agresivních prostředí.The present invention relates to the surface treatment of ultrasonic tools, for example for welding or forming various materials, bonding textiles, in particular nonwovens, introducing ultrasound into metal melts and aggressive environments.

Při zpracování materiálů ultrazvukem ae ultrazvukové kmity přivádějí z elektromechanického měniče ke zpracovávanému materiálu pomocí přenosových členů, transformátorů amplitudy a různých zvukovodů. Poslední člen elektroakustické soustavy, který přichází do přímého styku se zpracovávaným materiálem, ae nazývá ultrazvukový nástroj. Může být řeěen jako jednoduchý vlnovod nebo jako transformátor amplitudy kmitů a proměnným průřezem. Tento ultrazvukový nástroj se svým pracovním koncem, tzv. čelem nástroje, dotýká zpracovávaného materiálu a odevzdává mu ultrazvukovou kmitovou energii.In ultrasonic and e-ultrasonic treatment, materials are fed from the electromechanical transducer to the material to be processed by means of transducers, amplitude transformers and various horns. The last member of the electroacoustic system that comes into direct contact with the material being processed is called an ultrasonic tool. It can be designed as a simple waveguide or as a transformer of oscillation amplitude and variable cross-section. This ultrasonic tool, with its working end, the so-called tool face, touches the material to be processed and delivers ultrasonic oscillating energy to it.

Zpracováním materiálů ultrazvukem je zda nutno rozumět :Ultrasonic treatment of materials is necessary to understand:

1. Všechny postupy využívající tepelných účinků ultrazvuku na materiály, jako je například svařování a nýtování termoplastických materiálů nebo materiálů s podílem termoplastických hmot, zejména netkaných textilií, jakož i vsazování kovových součástek do termopláatiekých materiálů.1. All processes utilizing the thermal effects of ultrasound on materials such as welding and riveting of thermoplastic materials or materials containing thermoplastics, in particular non-woven fabrics, as well as the insertion of metal components into thermoplastic materials.

2. VSechny tepelné e ohemicko-tepelné procesy probíhající za použití ultrazvuku, jako je například působení ultrazvuku na taveniny.2. All thermal and thermal-thermal processes taking place using ultrasound, such as the action of ultrasound on the melt.

3. Tváření a obrábění materiálů s využitím ultrazvuku, například tažení drátů a obrábění tvrdých materiálů.3. Ultrasonic forming and machining of materials, such as wire drawing and machining of hard materials.

197 995197 995

197 995197 995

4. Ultrazvukové svařování kovů, pájení a pokovování.4. Ultrasonic welding of metals, soldering and plating.

Ultrazvuková nástroje se vyrábějí hlavně z duralu, titanu a jeho slitin, popřípadě i z ocele. Ocelové nástroje věek vykazují horěí vlastnosti z hlediska akustiky.Ultrasonic tools are mainly made of duralumin, titanium and its alloys, possibly also from steel. Steel tools age show a poorer acoustic properties.

Selo nástroje, přicházející do styku se zpracovávaným materiálem, se během pracovního procesu rychle opotřebovává, už otěrem nebo jiným narušováním povrchu materiálu přístroje v důsledku fyzikálně- chemických pochodů probíhajících ne styku materiálu nástroje a zpraoovávenáho materiálu.Selo instruments coming into contact with the material being processed wear out rapidly during the working process, whether by abrasion or other deterioration of the surface of the instrument material as a result of the physico-chemical processes occurring in non-contact between the instrument material and the material being processed.

Opotřebování Sela nástroje lze snížit nebo zpomalit různými známými způsoby. Zejména se používají tepelné a chemické úpravy ke zvýšení odolnosti Sela nástroje, například cementace. Zvýšení odolnosti nástroje pomocí cementace je vSak malé ve srovnání s náklady vynaloženými na tuto úpravu.The wear of the Sela tool can be reduced or slowed in various known ways. In particular, thermal and chemical treatments are used to increase the resistance of Sela tools, such as cementation. However, the increase in tool resistance by cementation is small compared to the cost of the treatment.

Je také známo opatřit čelo nástroje výměnnou koncovkou, která je vyrobena z tvrdého materiálu e našroubována na konec nástroje. Konečně je známo zvySovat životnost ultrazvukových nástrojů pájením, přivařováním nebo lepením destiček z tvrdých materiálů na čelo nástroje. Oba tyto známé způsoby jsou nevýhodné, protože se jimi změní akustické parametry kmitové soustavy, což je třeba uvážit při konstrukci a výrobě ultrazvukových nástrojů, e to v každém případě zvlášť.It is also known to provide a tool end with a replaceable end which is made of hard material and screwed onto the end of the tool. Finally, it is known to increase the service life of ultrasonic tools by soldering, welding, or gluing hard material inserts to the face of the tool. Both of these known methods are disadvantageous because they alter the acoustic parameters of the oscillation system, which must be considered in the design and manufacture of ultrasonic instruments, in each case separately.

Při postupech zpracování materiálů ultrazvukem, kde ee využívají tepelná účinky ultrazvuku, s e odvádí teplo ze zpracovávaného materiálu do ultrazvukového nástroje, čímž ee snižuje energetická účinnost postupu a v některých případech je odvod tepla tek intensivní,že přímo znemožňuje použít teohnologie ultrazvukového zpracování. Teplo odvedená do ultrazvukového nástroje zvyěuje teplotu tohoto nástroje a mění podmínky zpracování. Tomu ee často, např. při svařování tenkých termoplastických materiálů,zabraňuje zvlážtní konatrukoť ultrazvukového nástroje, kterou se má zajišťovat ochlazování nástroje a tím i stejnoměrná svařování materiálu.In ultrasonic treatment processes where ee utilizes the thermal effects of ultrasound, it dissipates heat from the processed material to the ultrasonic tool, thereby reducing the energy efficiency of the process, and in some cases heat dissipation is intense, making it impossible to use ultrasonic treatment theohnology. The heat transferred to the ultrasonic tool increases the temperature of the tool and changes the processing conditions. This is often the case, for example, in the welding of thin thermoplastic materials, by the particular constriction of the ultrasonic tool, which is to ensure the cooling of the tool and thus even welding of the material.

Při využití ultrazvuku v chemicko- tepelných prooeseoh dooházík přenosu tepla nejen do ultrazvukového nástroje, ale až do elektromechanického měniče, čímž ee mění akustická parametry soustavy a zároveň ae často naruěuje povroh materiálů ultrazvukového nástroje, jak je tomu např.. při působení ultrazvuku na taveniny kovů nebo při zavádění ultrazvuku do agresiv níoh prostředí.When using ultrasound in chemical-thermal prooeseoh, heat transfer not only to the ultrasonic tool but also to the electromechanical transducer, thereby changing the acoustic parameters of the system and often distorting the surface of the ultrasonic tool materials, such as or when introducing ultrasound into aggressive environments.

Z praxe je známo snížit tepelná ztráty, vzniká jící^odvodem tepla do ultrazvukového nástroje, vkládáním tepelně izolačních mezivrstev, např. teflonová folie, papíru, textilie ze skleněných vláken apod., mezi ultrazvukový nástroj a zpracovávaný materiál. Tento způsob lze použít jen při zpraoování plošných materiálů, např. při svařování folií, ale e několika nevýhodami, které jeho použití dále omezují. Mezivrstvě se totiž snadno opotřebuje, přilíná k některým materiálům, znesnadňuje vizuální kontrolu zpracování a ztěžuje manipulaci se zpracovávaným materiálem.It is known in the art to reduce the heat loss resulting from the removal of heat into the ultrasonic tool by inserting thermal insulating interlayers, e.g., Teflon film, paper, glass fiber fabric, and the like, between the ultrasonic tool and the material being processed. This method can only be used in the processing of sheet materials, eg in foil welding, but with several disadvantages which further limit its use. This is because the interlayer is easy to wear, adheres to some materials, makes visual control of the processing difficult and makes handling of the material more difficult.

Při působení ultrazvuku na taveniny je situaoe ještě složitější. Zde se používají titanové ultrazvukové nástroje, jejichž délka se rovná několikanásobku vlnová dálky, popřípadě ee používá různýoh způsobů chlazení nástrojů plyny nebo kapalinami. Ne ochranu ultrazvuko187 993 vách nástrojů před narušováním jejich povrchu agresivním prostředím se používá nástrojů ze speciálních slitin.The situation is even more complicated when ultrasound is applied to the melt. Here, titanium ultrasonic instruments are used, the length of which is several times the wavelength, or that various methods of cooling the instruments with gases or liquids are used. No special alloy tools are used to protect your instruments from disturbing their surfaces by aggressive environments.

Žádný z uvedených známých způsobů však nedokáže zabránit průběhu fyzikálně chemických pochodů, např. na rozhraní povrchu ultrazvukového nástroje a taveniny, a z toho vyplývajícího narušení povrchu materiálu nástroje za současné kontaminace taveniny. t However, none of the known methods can prevent physicochemical processes, for example at the interface between the surface of the ultrasonic tool and the melt, and the resulting disruption of the surface of the tool material while contaminating the melt. t

Právě popsané nevýhody, které, se vyskytují při zpracování materiálů ultrazvukem, totiž rychlé opotřebování čela ultrazvukového nástroje fyzikálně chemickými pochody, vliv agresivního prostředí a odvod tepla do nástroje, si klade za úkol ostranit ultrazvukový nástroj určený např. ke svařování nebo tváření různých materiálů, pojení textilií, zejména netkaných textilií, zavádění ultrazvuku do tavenin kovů a do agresivních prostředí, a podstata tohoto nástroje spočívá podle vynálezu v tom, že alespoň na pracovní části těchto nástrojů je nanesena termickým nástřikem plazmatem nejméně jedna vrstva zušlechťovacího materiálu kovového, keramického, kovokeramického nebo syntetického. Obzvláště výhodným zušlechťovacím materiálem je např. kysličník hlinitý, kysličník titaničitý, směs obou těchto kysličníků, wolfram, karbid wolframu, směs karbidu wolframu s kobaltem, metazirkoničitan vápenatý.The disadvantages described above, which occur in the processing of materials by ultrasound, namely rapid wear of the ultrasonic tool face by physicochemical processes, the influence of aggressive environment and heat dissipation into the tool, aims to eliminate the ultrasonic tool intended for welding or forming various materials, bonding The invention is based on the fact that at least on the working part of these tools at least one layer of metal, ceramic, metal-ceramic or synthetic coating material is applied by thermally plasma spraying. . Particularly preferred refining materials are, for example, alumina, titanium dioxide, a mixture of both, tungsten, tungsten carbide, a mixture of tungsten carbide with cobalt, calcium metazirconate.

Z toho vyplývá, že způsobem podle vynálezu, využívajícího termického nástřiku plazmatem, lze nanášet na základní materiál celou řadu zušlechťovacích materiálů, přičemž vlastnosti nánosu, sestávajícího nejméně z jedné vrstvy, lze měnit podle poměrů při nanášení a jakosti výchozího nanášeného materiálu. Tak lze téměř na libovolném podkladu dosáhnout pro tento účel dostatečně lpících povrchových vrstev o požadované tloušťce a potřebných vlastnostech. Vynález využívá všech předností levné technologie termického nástřiku plazmatem. Tato technologie je výhodná, protože tenká vrstva naneseného zušlechťovacího materiálu neovlivňuje kmitavé vlastnosti ultrazvukového nástroje, takže nejsou nutné žádné změny v konstrukci nebo výrobě nástrojů, jak je tomu u známých ultrazvukových nástrojů. Způsobem podle vynálezu stačí upravit pouze pracovní Části nástrojů.Accordingly, by the method of the present invention using thermal plasma spraying, a variety of coating materials can be applied to the base material, and the properties of the deposition consisting of at least one layer can be varied according to the application conditions and the quality of the starting material. Thus, on almost any substrate, sufficiently adhering surface layers of the desired thickness and properties can be achieved. The invention takes advantage of all the advantages of inexpensive plasma thermal spraying technology. This technology is advantageous because the thin layer of deposited refining material does not affect the oscillating properties of the ultrasonic tool, so that no changes in the design or manufacture of the tools are necessary, as is the case with known ultrasonic tools. With the method according to the invention, it is sufficient to adapt only the working parts of the tools.

Kysličníky kovů, např. kysličník hlinitý a kysličník titaničitý, které lze nanášet termickým nástřikem plazmatem, jeou vysoce otěruvzdorné, přičemž vykazují malý součinitel tepel né vodivosti.Metal oxides, such as alumina and titanium dioxide, which can be applied by thermal plasma spraying, are highly abrasion-resistant and have a low thermal conductivity coefficient.

Výhody vynálezu lépe vyniknou z popisu příkladů jeho provádění.The advantages of the invention will be better understood from the description of examples of its implementation.

Na pracovní konce ultrazvukových nástrojů, používaných k ultrazvukému svařování textilií, zde netkaných textilií, byla nanesena termickým nástřikem plazmatem vrstva AlgO^ + 3 % TiOg o tloušťce 0,3 mm.At the working ends of the ultrasonic tools used for ultrasonic welding of nonwoven fabrics, an AlgO4 + 3% TiOg layer of 0.3 mm thickness was applied by thermal plasma spraying.

Zde třeba uvést, že před nástřikem byly konce ultrazvukových nástrojů odmaštěny a otrýs kány ocelovou drtí jemnosti č. 36. Jako vazebního kovu bylo použito 80 % Cr, 20 % Ni o tloušťce vrstvy 0,05 mm. Střední zrnitost použitého prášku AlgOg + 3 % TiŮg byla 20 ^um. Nosným plynem hyl argon. Tímto způsobem byly upraveny :It should be noted here that prior to the spraying, the ends of the ultrasonic tools were degreased and blasted with a No. 36 steel grit. 80% Cr, 20% Ni with a layer thickness of 0.05 mm was used as the binding metal. The mean particle size of the AlgOg + 3% TiŮg powder used was 20 µm. The carrier gas was argon. The following have been modified:

Nástroj č. 1, kterým byl titanový nástroj.exponenciálního tvaru o kruhovém průřezu s průměrem pracovního konoe 11 mm.Tool No. 1, which was a titanium tool of exponential shape with a circular cross-section with a working cone diameter of 11 mm.

Nástroj č. 2, kterým byl duralový exponenciální nástroj o kruhovém průřezu a průměrem pracovního konce 10 mm.Tool No. 2, which was a duralumin exponential tool with a circular cross-section and a working end diameter of 10 mm.

187 99S187 99S

Nástroj δ. 3, kterým byl exponenciální nástroj s ocelovou kalenou koncovkou speoiál2 ního použití o ploše pracovního konce 150 mm .Tool δ. 3, which was an exponential tool with a steel hardened tip for spe- cial use with a working end area of 150 mm.

Tabulka I uvádí, jak se způsobem podle vynálezu ovlivnila u jednotlivých výše uvedených nástrojů rezonanční frekvence, výrobní cena a životnost nástroje.Table I shows how the resonance frequency, the cost of production and the tool life of the individual tools mentioned above were affected by the method of the invention.

Tabulka ITable I

Nástroj číslo : Tool number: Změna rezonanční frekvence po netavení vrstvy Change the resonant frequency after melting the layer Zvýšení výrobní oeny nástroje nanesením vrstvy Increase production oeny tools by applying a layer Prodloužení životnosti nástroje nanesením vrstvy Extending tool life by coating 1 1 .... i «................... .... i «................... ...... 6 %............... ...... 6% .......... 20 x .......... 19 x 2 .... 2 .... .... 1 «................... .... 1 «................... ......10 % ............... ...... 10% ..........100 x .......... 100 x 3 .... 3 .... .... 1 % ................... .... 1% ................... ...... 3 % ............... ...... 3%

Ultrazvuková nástroje upravená způsobem podle vynálezu umožňují zlepšit svařitelnoat při úspoře času a energie v porovnání se známými ultrazvukovými nástroji.The ultrasonic tools provided by the method according to the invention make it possible to improve the weldability while saving time and energy compared to known ultrasonic tools.

Tabulka II uvádí výhody při svařování tkanin výše zmíněným duřelovým nástrojem č. 2 v porovnání o týmž náotrojem, který však nebyl upraven způsobem podle vynálezu.Table II lists the advantages in the welding of fabrics by the aforementioned dies No. 2 in comparison with the same tool but not modified by the method of the invention.

Tabulka IITable II

Tkanina Svařitelnoat nástrojem č. 2 Úsporo času Úspora energie neupraveným upraveným * 1 Fabric Weldable Tool No. 2 Saving Time Saving Untrimmed Energy * 1

100 % POP 128 g/m2 100% POP 128 g / m 2 dobrá Good velmi dobrá very good 30 30 » » 50 » 50 » POLYNETTA 100 % PAD POLYNETTA 100% PAD dobrá Good velmi dobrá very good 25 25 « « 50 » 50 » 100 g/m2 100 g / m 2 ADRIOLA 100» PNS ADRIOLA 100 »PNS Špatná Poor dobrá Good 50 50 % % 70 » 70 » 90 g/m2 90 g / m 2 XALYPSO 67 » aoetát XALYPSO 67 »acetate neevařitelná neevařitelný dobrá Good a. and.

% PAD 90 m/m2 % PAD 90 m / m 2

Claims (2)

1. Ultrazvukový náátroj e povrchovou úpravou, určený např. ke svařování nebo tváření různých materiálů, pojení textilií, zejména netkaných textilií, zavádění ultrazvuku do tavenin kovů a do agrozivníoh prostředí, vyznačený tím, že alespoň na jeho pracovní čáoti1. A surface treatment ultrasonic tool, for example for welding or forming various materials, bonding textiles, in particular nonwovens, introducing ultrasound into metal melts and into aggressive environments, characterized in that at least on its working lines 197 995 je nejméně jedna vrstva zušlechťovacího materiálu kovového, keramického, kovokeramického nebo syntetického, naneseného termickým nástřikem plazmatem.The 197,995 is at least one layer of a metal, ceramic, metal-ceramic or synthetic coating material deposited by thermal plasma spraying. 2. Ultrazvukový nástroj s povrchovou úpravou podle budu 1, vyznačující se tím, že zušlechťovacím materiálem je kysličník hlinitý, kysličník titaničitý, směs obou těchto kyaliění ků, wolfram, karbid wolframu, aměa karbidu wolframu s kobaltem, metazirkoničitan vápenatý apod.2. The ultrasonic tool according to claim 1, wherein the refining material is alumina, titanium dioxide, a mixture of both of these acidifying agents, tungsten, tungsten carbide, cobalt tungsten carbide, calcium metazirconate and the like.
CS785277A 1978-08-14 1978-08-14 Ultrasonic instrument with superficial finish CS197995B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS785277A CS197995B1 (en) 1978-08-14 1978-08-14 Ultrasonic instrument with superficial finish

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS785277A CS197995B1 (en) 1978-08-14 1978-08-14 Ultrasonic instrument with superficial finish

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS197995B1 true CS197995B1 (en) 1980-05-30

Family

ID=5397365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS785277A CS197995B1 (en) 1978-08-14 1978-08-14 Ultrasonic instrument with superficial finish

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS197995B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100233154B1 (en) Coated cutting tools
CA2060823C (en) Diamond-or diamond-like carbon-coated hard materials
KR20010012957A (en) Sintered mechanical part with abrasionproof surface and method for producing same
US4624860A (en) Method of applying a coating to a metal substrate using brazing material and flux
CN107532279A (en) Coating mould and its manufacture method
KR100725296B1 (en) Machine parts, including coatings, machine tool nozzles and welding contact tips, methods of forming films, methods of manufacturing machine parts, including machine nozzles and welding contact tips
Hamatani et al. Mechanical and thermal properties of HVOF sprayed Ni based alloys with carbide
CN111560611A (en) Method for preparing transition layer of nickel-based coating on titanium alloy surface by laser cladding
JP2007105721A (en) Method and apparatus for application of twin wire arc spray coating
EP0779940B1 (en) Method for the deposition of a diamond film on an electroless-plated nickel layer
EP3424893A1 (en) Metal-ceramic base material, metal-ceramic joint structure, method for producing metal-ceramic joint structure, and mixed powder material
US20070040291A1 (en) Optical element forming mold and manufacturing method thereof
CS197995B1 (en) Ultrasonic instrument with superficial finish
CN114052505B (en) Non-stick cookware and method of making same
Malshe et al. Nanostructured coatings for machining and wear-resistant applications
JPH10310859A (en) Method for treating surface of hard inorganic material
JP7722810B2 (en) DLC layer forming method and mold manufacturing method
JPS58501944A (en) Plasma coating with sprayed fibers
Mistry et al. New rapid diamond synthesis technique; using multiplexed pulsed lasers in laboratory ambients
JPS6284976A (en) Manufacture of rotary type truing or dressing tool for grinding wheel
CN1954097A (en) Metal material for casting machine parts, member in contact with molten aluminum alloy and preparation method thereof
JP2003105426A (en) Water-cooled lance for metallurgy and method for producing the same
Pavan et al. Review of ceramic coating on mild steel methods, applications and opportunities
JP2736525B2 (en) Spray method
JP2001192801A (en) Unit including super-hard material body and method of manufacturing the same