SU647086A1

SU647086A1 - Ultrasonic welding method

Info

Publication number: SU647086A1
Application number: SU762424447A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Козич; Николай Филиппович Ступак
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6495
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1979-02-15

Description

(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ(54) ULTRASONIC WELDING METHOD

Кроме этого, при работе в режиме ахвата система автоподстройки имеет еньшую помехоустойчивость, чем при аботе в установившемс режиме, поэтому при работе в значительной мере увеличиваетс веро тность, что эахВат . частоты механического резонанса не произойдет, амплитуда колебаний будет мала и сварка не произойдет.In addition, when operating in the akvat mode, the auto-tuning system has less noise immunity than in the steady-state mode; therefore, during operation, the probability that the eWat is significantly increased. frequency of mechanical resonance will not occur, the amplitude of oscillation will be small and welding will not occur.

При сварке по данному способу полученное соединение ослабл етс щэй отделении инструмента от образовавшегос сварного соединени .When welding with this method, the resulting joint is weakened by the needle tool from the formed welded joint.

Таким образом, недостатками этого способа сварки вл ютс низка производительность и стабильность процесса сварки.Thus, the disadvantages of this welding method are the low productivity and stability of the welding process.

Наиболее близким по своей технической сущности к данному способу вл етс способ ультразвуковой сварки с автоподстройкой частоты, при котором в начальный период сварки амплитуду колебаний инструмента плавно увеличивают, затем стабилизируют ее вТечение времени 0,04 - 1 сек, после чего скачкообразно уменьшают на 1/3 от максимального значени 3 .The closest in technical essence to this method is a method of ultrasonic welding with automatic frequency control, in which in the initial period of welding the amplitude of oscillations of the tool gradually increase, then stabilize it over a period of time 0.04-1 sec, and then abruptly decrease by 1/3 from the maximum value of 3.

Особенностью указанного способа вл етс то, что отделение инструмента производ т при наличии в нем колебаний, благодар чему в значительной мере устранйетс эффект ослаблени полученного соединени на операции отделени инструмента.The peculiarity of this method is that the separation of the instrument is carried out in the presence of oscillations in it, due to which the weakening effect of the obtained compound on the separation of the instrument is substantially eliminated.

Однако уменьшение амплитуды колебаний до нул после отделени инструмента , при применении систем автоподстройки частоты, приводит к снижению производительности и стабильности прочности соединений.However, reducing the amplitude of the oscillations to zero after separating the tool, when using automatic frequency control systems, leads to a decrease in performance and stability of the strength of the connections.

Таким образом, недостатками указанного способа сварки вл ютс низка производительность и стабильность прочности соединёний. . , .Thus, the disadvantages of this welding method are the low productivity and stability of the strength of the joints. . ,

Целью изобретени вл етс увеличение производительности и стабильности процесса сварки с применением систем автоподстройки частоты . . The aim of the invention is to increase the productivity and stability of the welding process using frequency control systems. .

Поставленна цель достигаетс тем, что после уменьшени амплитуды колебаний .на 1/3 от максимального значени , производ т ее дальнейшее плавное уменьшение до уровн , лежащего в пределах от 1/4 максимального значени амплитуды колебаний до ее величины , равной порогу чувствитель«ости системы автоподстройки, после чего амплитуду колебаний оставл ют на этом уровне до начала следующего цикла Ьварки.The goal is achieved by reducing the amplitude of oscillations to 1/3 of the maximum value, making it further smoothly decreasing to a level between 1/4 of the maximum oscillation amplitude and its value equal to the threshold of the auto-tuning system after which the amplitude of the oscillations is left at this level until the beginning of the next cycle.

, На фиг, 1 представлен график изменени айплитуды колебаний HHCTpyMeHта; на фиг. 2 - график изменени частоты задающего генератора и механического реэонйнса преобразовател ., FIG. 1 is a graph showing the variation of the HHCTpyMeHta oscillation amplitude; in fig. 2 is a plot of the frequency of the master oscillator and mechanical response of the converter.

Суть Способа заключаетс в следующем .The essence of the Method is as follows.

Перед сваркой настраивают систему автоподстройки на удержание частоты механического резонанса преобразовател , подав на преобразовател возбуждающий сигнал с ультразвукового генератора, частотой которого управл ет система автоподстройки.Before welding, the auto-tuning system is tuned to hold the frequency of the mechanical resonance of the transducer by applying an excitation signal from the ultrasonic generator to the transducer, the frequency of which is controlled by the auto-tuning system.

В начальный момент сварки амплитуду колебаний инструмента плавно увеличивают от некоторого первоначального ypcfBHH, который выбираетс из тех соображений, чтобы эти колебани не оказывали заметного вли ни на контактные поверхности например меньше 1/4 максимальной амплитуды колебаний при cBapKej, но был достаточен дл нормального функционировани системы автоподстройки, т.е. был больше или равен порогу чувствительности этой системы, до величины необходимой дл сварки (участок кривой аЬ ) фиг. 1. Это плавное увеличение амплитуды колебаний инструмента производ т плавным увеличение амплитуды возбуждающего сигнала. Вместе с тем следует отметить, что в р де случаев при применении высокодобротных колебательных систем (например, с добротностью Q - 200- 300) оказываетс возмо сным увеличивать возбуждающий сигнал скачкообразно . Плавное увеличение амплитуды ко,лебаний инструмента обеспечиваетс в этом случае за счет переходной характеристики колебательной системы. Так, в случае применени колебательной системы с резонансной ч-астотой р 60 кГц и добротностью Q 300 единиц, посто нна времени ее составит:At the initial welding time, the oscillation amplitude of the tool smoothly increases from some initial ypcfBHH, which is chosen from those considerations so that these oscillations do not have a noticeable effect on the contact surfaces, for example, less than 1/4 of the maximum oscillation amplitude at cBapKej, but sufficient for the automatic tuning system to function i.e. was greater than or equal to the sensitivity threshold of this system, up to the value required for welding (part of the curve ab) of FIG. 1. This smooth increase in the oscillation amplitude of the instrument produces a gradual increase in the amplitude of the excitation signal. At the same time, it should be noted that in a number of cases when using high-quality oscillatory systems (for example, with a quality factor of Q - 200-300), it is possible to increase the excitation signal step-wise. A smooth increase in the amplitude of the instrument koles, the instrument is provided in this case due to the transient response of the oscillatory system. So, in the case of using an oscillating system with a resonant frequency of 60 kHz and a Q of 300 units, the time constant will be:

Q 300 Q 300

L .S. врем переходного процесса 3t5 ,1 мсек, что вполне достаточно дл практики, в начальный период 1участоКоЬ происходит разрушение окислов контактирующих поверхностей, удаление пленок влаги и остатк;ов окислов. Далее амплитуду колебании возбуждающего сигнала стабилизируют на оптимальном уровне, характер изменени амплитуды коле&аний инструмента в этом случае можно определить из формулы A tJK{t) , гдеЦамплитуда возбуждающего сигнала;K(t)передаточна функци колебат ьной системы, при работе колебательной системы в режиме посто нной скорости , амплитуда колебаний инструмента на участке Ьг будет практически ПОСТОЯННОЙ, при работе в режиме ПОСТОЯННОЙ силы, амплитуда колебаний инструмента будет уменьшатьс с образованием соединени из-за торможени инструмента(участок bf ), Процесс Образовани соединени длитс 0,04т 1 сек. По достижении максимальной прочности соединени осуществл ют резкий спад амплитуды колеба 1ий инструмента (участок tg ;, уменьша амплитуду возбуждающего сигнала на 1/3 от максимального ее значени при сварке. Этим устран ют причину разрушени полученного сварного соединени .После этого производ т плавный спад амплитуды колебаний (участокде), который осуществл ют плавным уменьшением амплитуды возбуждсиодегосигнала, обеспечива отделение сварочного наконечника от проволочного вывода/ не оказыва значительного воздействи на качество уже полученного соединени .L .S. the transition time is 3t5, 1 msec, which is quite enough for practice, in the initial period of 1 period the destruction of the oxides of the contacting surfaces, the removal of moisture films and residue; Further, the amplitude of the excitation signal oscillations is stabilized at the optimal level, the character of the change in the amplitude of the instrument colorations in this case can be determined from the formula A tJK (t), where the excitation signal amplitude; K (t) is the transfer function of the oscillating system, when the oscillating system operates in at a constant speed, the amplitude of oscillations of the tool in the section Lg will be almost CONSTANT; when operating in the mode of CONSTANT power, the amplitude of oscillations of the tool will decrease with the formation of a joint due to braking tool (bf), the process of formation of the compound lasts 0.04 t 1 sec. When the maximum strength of the joint is reached, the oscillation of the first tool sharply decreases (section tg; reducing the amplitude of the excitation signal by 1/3 of its maximum value during welding. This eliminates the cause of the resulting welded joint failure. After that, the oscillation amplitude gradually decreases (plot), which is carried out by gradually reducing the amplitude of the excitation signal, ensuring separation of the welding tip from the wire lead / without having a significant effect on the quality GUSTs already obtained compound.

Этот бпад осуществл етс не до шул , а до уровн , лежащего в пределах от 1/4 максимального значени амплитуды колебаний во врем сварки, до порога чувствительности системы автоподстройки (крива де) и остайл ют ее на этом уровне дО начала следующей операции сварки (участокеа), так как сигнал, возбуждающий преобразователь не равен нулю за весь цикл работы сварочной машины, то посто нно отличен от нул и сигнал обратной св зи, используемый в схеме автоподстройки , поэтому схема автоподстройки все врем поддерживает частоту генератора i j, , равной частоте механического резонанса преобразовател f р . При работе режим захвата исключаетс , благодар чему увеличиваетс стабильность процесса сварки.This gap is not carried out before the shul, but up to a level that lies within 1/4 of the maximum value of the oscillation amplitude during welding, up to the sensitivity threshold of the self-tuning system (curve), and remains at the same level before the next welding operation (section ), since the signal that excites the transducer is not zero during the entire cycle of operation of the welding machine, the feedback signal used in the auto-tuning scheme is constantly different from zero, therefore the auto-tuning scheme always maintains the generator frequency ij,, avnoy transducer mechanical resonance frequency f r. In operation, the gripping mode is eliminated, thereby increasing the stability of the welding process.

При рйботе По данному способу сварки врем захвата 1з исключаетс , что и позвол ет увеличить производительность .When working In this welding method, the capture time 1z is eliminated, which allows an increase in productivity.

Таким образом применение предлагаемого способа сварки позвол етThus, the application of the proposed welding method allows

увеличить производительЕ{ость и пабильность процесса сварки.to increase the production of {{est and the lability of the welding process.

Claims

1. Rydzewski A.P. et al. Efficiency of frequency modulation in ultrasonic microwelding, Autott 11, 1972,

fusion welding c. 54-57.

2. Automatic dosing of energy in ultrasonic welding Express information, Welding number 45, 1973 11-13.

3. USSR author's certificate f 365224, cl. At 23 to 19/04, 1973.

..