SU766790A1 - Способ ультразвуковой обработки материалов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

t

Изобретение относитс  к технологии ультразвуковой обработки и может найти широкое применение при разработке технологических процессов микросварки и пайки, очистки и резани , пла- 5 кировани  и гальванического осаждени  металлов и сплавов.

Известен способ ультразвуковой обработки , основанный на том, что на обрабаагываемый материал воздействуют О упругими ультразвуковыми колебани ми. Причем магнитострикционный преобразователь возбуждают на резонансной частоте , т.е. механический реЭонанс преобра )3овател  должен строго соответ- 15 ствовать электрическому резонансу генератора ijl .

Однако такое строгое соответствие трудно достижимо, что снижает качество ультразвуковой обработки. . 20

Известен также способ присоединени  металлических выводов к напыленным металлическим пленкам на полупроводниковых кристаллах с использованием ультразвуковых колебаний 2. ; 25 Дл  этого изготавливались акустические системы на основе пьезокерамики.

Однако при использовании таких систем дл  качественного соединени  необходимо строгое согласование эле- 30

.ментов акустической системл между собой и с электрической частью.

Из известных способов наиболее близким к описываемому  вл етс  способ ультразвуковой обработки материалов путем возбуждени  упругих колебаний в магнитострикционном преобразователе посредством его перемегничивани  на резонансной частоте с автоматической подстройкой сигналом, снимаемым со вспомогательной обмотки преобразовател  .

Известно также устройство, содержащее генератор ультразвуковой частоты , усилитель, фазовргицатель и магнитострикционный преобразователь по меньшей мере с одной обмоткой возбуждени  з .

Недостатком известного способа и устройства  вл етс  то, что системы согласовани  не стабильны во времени, так как эксплуатационные режикы, импеданс зоны сварки резко сказываютс  на величине рассогласовани  механического и электрического резонансов. Дл  увеличени  амплитуды механических колебаний при наименьшей затрате электрической мощности обычно используют различного рода концентраторы. Однако и они не беспредельны. Поэтому

современные требовани  диктуют разработку способов ультразвуковой,обработки с высоким КПД и повышенной производительностью процесса.

Цедью изобретени   вл етс  повышение качества обработки материалов, КПД и производительность процессов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что ферромагнитный сердечник.магнитострикционного преобразовател  дополнительно перемагничивают на инфразвуковой частоте в диапазоне 0,01200 Гц, а резонансную частоту выбирают в диапазоне частот между инфразвуковой частотой перемагничивани  и максимальной частотой спектра скачков Баркгаузена соответствующей частоте резонанса доменных границ дл  данного ферромагнитного материала, а также так, что устройство снабжено генератором инфразвуковой частоты, соединенным со входом обмотки возбуждени , а также дополнительной обмоткой регистрации соединенной со входом усилител  и фазовращателем, вход ко .торого подключен к выходу указанного усилител , а выход - ко входу обмотки возбуждени  магнитнострикционного преобразовател .

На фиг. 1 изображена схема устройства дл  ультразвуковой обработки, например, сварки; на фиг. 2 -осциллограмма сигнала на выходе магнито-стрикционного преобразовател  Сбрива  1) и сигнала, задаваемого генератором ультразвуковой частоты (крива  2); на фиг. 3 - характер изменени  амплитуды на свободном торце концентратора преобразовател .

Сущность способа и принщ п работы устройства основаны на  блении коллективного смещени  доменных границ при перемагничивании ферромагнетика высокочастотным магнитным полем в совокупности с полем, измен ющимс  на ининфранизкой частоте. Это  вление наблюдаетс  на осциллографе в виде скачкообразного увеличени  ЭДС сигнала на выходе обмотки регистрации, намотанной на ферромагнетик, перемагничиваемый указанными пол ми. Это  вление, носит резонансный характер, причем . частота резонанса зависит от скорости изменени  низкочастотной компоненты магнитного пол  и спектральных характеристик магнитного шума Баркгаузена дл  данного ферромагнетика.

, Устройство дл  рер1лизации способа сорержит два генератора: ультразвуковой частоты 1 и инфранизкой частоты 2.

Своими выходами.оба генератора соединены со входами Обмоток 3 и 4 возбуждени  ферромагнитного сердечника 5 магнитострикционного.преобразовател  6. На сердечнике 5 расположен обмотка 7 регистрации. Последовательно включенные обмотки 7, усилитель

8 и фазовращатель 9 образуют цепь., обратной св зи, инструмент 10.

При перемагничивании ферромагнитного сердечника 5 высокочастотным (резонансной частоты) и инфра низко- частотных магнитными пол ми на выходе обмотки регистрации будет индуктироватьс  ЭДС, осциллограмма которой приведена на фиг. 2 крива  1. Характерный пик ЭДС, обусловленный низкоQ частотным резонансом доменных границ,  вл етс  результатом коллективного смещени  доменных границ в ферромагнетике , в отличие от стохастического смещени  доменных границ при. обычно наблюдаемом эффекте Баркгаузена. На

5 фиг. 2 (крива  2) показано изменение тока в обмотке возбуждени  3 задаваемого генератором 1. Как видно из фиг.2 оба указанных сигнала имеют различие по амплитуде и смещень по фазе. Дл 

0 согласовани  обоих сигналов по амплитуде и по фазе в цепи о&ратной св зи применены усилитель 8 и фазовращатель 9. На вход обмотки возбуждени  3 бу,дет подаватьс  сигнал с характерным

5 пиком, аналогичным фиг. 2 кр... При этом рабочий конец обрабатывающего инструмента 10 будет осуществл ть г колебани  амплитуда которых будет измен тьс  по закону, представленноQ му на фиг. 3. В интервале времени ftt инструмент будет осуществл ть ударное воздействие на обрабатываемые детали, что, как известно, резко увеличивает производительность процесса и ка чество обработки. Величина и фаза пика ЭДС на выходе обмотки регистрации 7 могут регулироватьс  за счет: изменени  инфранизкой частоты пер.емагничивани  сердечника 5 магнитостриктора 6; изменени  материала и структуры материала сердечника 5 магнитостриктора 6} изменени  задающей частоты генератора 1. Таким образом, благодар  генерированию дополнительного мощного ударного импульса на основной ультразвуковой частоте перемагничивани  сердечника преобразовател  увеличиваетс  КПД, производительность и стабильность процесса ультразвуковой обработки.

Q Предварительные сравнительные испытани  устройства в сопоставлении с устройством согласно прототипа производились применительно к процессу ультразвуковой микросварки выводов микросхем. Результатом испытаний  вл лось повышение КПД процесса, снижение времени сварки на 30% и значительное увеличение стабильности качества сварных соединений.

Claims (1)

1. Способ ультразвуковой обработки материалов, например, сварки, очистки, резки и др., путем возбуждени