SU564126A1 - Устройство дл ультразвуковой сварки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к ультразвуковой сварке и может примен тьс  в системах дл  возбуждени  в инструментах при малых мощност х повышенных амплитуд копебакий , например, дл  ультразвуковых методов обработки изделий, сварки,-- пайки металлов и пластмасс.

Известно устройство дл  ультразвуковой сварки, состо шее из преобразовател , Соединенного ..с волноводом продольных колебаний и инструмента дл  изгибных колебаний 11 .

Однако в известном устройстве дл  получени  больших амплитуд колебаний на торце сварного инстумента требуетс  зна- чительна  возможность ультразвуковых колебаний или высокий коэффициент трансформации колебаний волновода. Повышение коэффициента трансформации и увеличение мощности колебаний снижает чувствитель ность устройства, допустимые усили  нагружени , увеличивает потери энергии в мате риале волновода.

Также известно устройство дл  ультразвуковой сварки. содержащее преобраао-

ватель, соединенный с волноводом, и инст румент дл  нагибных колебаний, ycTaHoeneB ны if в пучности продольной волны волновода 2 .

Это обеспечивает увеличение амплитуды колебани  инструмента при небольших значени х подаваемой мощности.

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

Известное устройство неудобно тем, что оно не обеспечивает необходимого качества соединени  при сварке деталей больщих ТОПА щин, так как не позвол ет увеличить диа-ч метр инструмента (зоны сварки) с одновременным увеличением амплитуды колебаний на его торце.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварки деталей больших толшин путем увеличени  амплитуды колебаний инстру мента.

Дл  этого в предлагаемом устройстве дл  ультразвуковой сварки, содержащем преобразователь , соединенный с волноводом и инструмент дл  изгибных колебаний, установненный в 1тучности продольной волны . вопноеода , вошювод выполнен в виде вилки с зубцами, имеющими разные коэффициенты траи(.-:(Ь:-)мации, рассто нием между ними вдоль |.х:и ннтсру мента кратным нечетному числу четвертей длины изгибной волны распростра11 ющейс  в инструменте.

ripvi одинаковых значени х амплитуд колебаний на преобразователь предлагаемого устройства требуетс  подавать меньшую мо ность, что значительно повышает его добротность и позвол ет более остро ровать, на процессы, происход щие в зоне сварки.

На чертеже изображено предлагаемое уст ройство.

Устройство преобразователь 1, соединенный с Е.ОЛНОВОДОМ 2. В последнем , выполнен вырез до узловой зоны с образованием вилки, э.зубцах которой установлен в пучности продольной волны волновода 2 инструмент ci дл  изгибных кодебаний , а рассто ние между зубцами оси инструмента кратным нечетному Числу четвертей длины изгибной волны,

На чертелче также приведены эпюры распространени  ультразвуковых продольных колебаний в волноводе 2 и изгибных колебаний в инструменте 3.

Устройство работет следующим образом,

Ультразвуковые колебани  передаю1х;  от преобразовател  1 по волноводу 2 с. амплитудой на верхнем зубце волновода равной Ах), а на нижнем А, вследствие различных коэффициентов К трансформации верхнего и нийшего зубцов, волновода. Под коэффициентом трансформации К понимает с  отношение площадей входного и выходного сечений зубцов вилки в направлении распростране1-1и  волны. При одинаковом

значении коэф(})ициентов трансформации ,зуб- цов вилки, разные амплитуды колебаний на в местах соединени  с инструментом мож- но достигнуть путем термообработки зубцов на различную твердость. Верхний зубед

волновода имеет значительно меньшую амллитуду колебаний ло сравнению с нижним зубцом. Отношение коэффициентов трансформации не равно 1, так как при равенстве амллитуды колебаний в инструменте не буде происходить ожидаемое увеличение амплитуды колебаний. Дл  получени  различных значений коэффициентов трансформации зубиьг волновода могут быть выполнены из разнородных по физике - механическим свойствам м&териалов. Под воздействием продолый .1Х ультразвуковых колебаний волновода возбуждаютс  изгибные колебани  определешюй частоты, на которую рассчитан и изготовлен инструмент. .Нижний зубец вол-,

новода 2 конструктивно выполнен таким образом, что инструмент в ней закрепл ют например, зшмавл ют в узловой :юне изгибной волны. Поскольку верхний и нижний зубцы волновода 2 имеют разные коэ4 фициепты трансформации, а следовательно различные величины амплиауд смещений в пучност х продольных волн одинаковых по фазе, то смещение инструмента в точке О зажкма нижне1 о зуба волновода происходит относительно оси поворота О под . действием давлени , измен ющегос  с резонансной частотой, на величину OjOg, равную разности амплитуд А А Ось инструмента поворачиваетс  на определенный угол в зависимости от расположени креплени  нижнего зубца волновода в уз- довых зонах шютрумекта и занимает положение по линии OO/j . Таким образом., поскольку амплитуда ультразвуковых колебаний А , распростран ющихс  в инструменте , совпадает с амплитудой и фазой механических колебаний, возникает э4х|)ект резонанса за счет совпадени  собственной частоты с частотой внешней возмуш.аю1цей силы. В наиболее общем случае амплитуда А изгибных колебаний на рабочем торце инструмента будет вычисл тьс  но формуле :

OOj

2.,

где- 00 - длина инструмента от рабочего торца до точки зажима в верхнем зубце волновода,

О,О - длина инструмента от нерабочего торца до точки зажима в нижнем зубце волновода.

Инструмент дл  изгибных. колебаний, можно закрепить не только в пучности, но и в узле изгибных колебаний в верхнем зубце вол.новода.

Claims (2)

1. Рыдзевский А, П. и др. Ультразвукова  сварка в микроэлектронике. Обзор ; по электронной технике, Сери , Технологи ,

организаци  производства и оборудование, ЦНИИ Электроника М,, 1972, выггуск 7/234, с. 5.

2. Авторское сйидетельство СССР -N9539712, кл. В 23 К 19/О4, 21.11.75