SU903029A1 - Инструмент дл ультразвуковой сварки - Google Patents

Description

(5) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

I

Изобретение относитс  к области обработки металлов давлением и может найти применение в электронной промышленности, например, дл  сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен инструмент в биметаллическом исполнении и состо щий из основы и вставки с более высокой добротностью to. Этот инструмент обеспечивает локализацию энергии в центральной зоне соединени .

Недостатком известного инструмента  вл етс  то, что он не может вызвать локализацию колебаний в отдельных участках центральной ипериферийной зЬн. Кроме этого, они не выполн ют функцию самоотключени  колебаний по участкам сварного соединени .

Известна конструкци  инструмента с конусом на нерабочем торце, глубина которого определ етс  разностью .

ДЛИН ВОЛН в начале и конце образовани  сварйого соединени  21.

Така  конструкци  позвол ет локализовать энергию колебаний на резонансной частоте по кольцевым зонам сЬарного соединени , но инструмент обладает значительными потер ми на внутреннее трение и на сваренных участках не отключает колебани , а только снижает их интенсивность.

10

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  инструмент дл  ультразвуковой сварки, выпрлненнь1й в виде стержн 

IS с рабочим и нерабочим торцами и кольцевой проточкой по боковой поверх- ности СЗЗ . Конструкци  инструмента ограничивает поток акустической энер гии по периферии рабочего торца ин20 струмента и усиливает интенсивность, колебаний в центральной зоне соединени . Однако этот инструмент обеспечивает интегральный ввод энергии и не осуществл ет ее локализации и отключени  на сваренных участках. Целью изобретени   вл етс  повышение качества сварки за счет локального самоотключени  колебаний п периферии сварного соединени , а та же локализаци  бегущего пол  колеба ний в центральной зоне сварного сое динени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в инструменте дл  ультразвуковой сварки, выполненном в виде .стержн  с рабочим и нерабочим торца ми и кольцевой проточкой по боковой поверхности, кольцева  проточка рас положена под углом к продольной оси инструмента, при котором разность наибольшей и наименьшей длин образующих от рабочего торца до проточки равна пределам изменени  резонансных длин волн начала и конца сварки, глубина проточки равна 0,3 0,5 радиуса инструмента, а ширина проточки равна амплитуде колебаний в момент образовани  сварного соединени . Нерабочий торец выполнен со срезом параллельно плоскости кол цевой проточки. i На чертеже изображен инструмент дл  ультразвуковой сварки и эпюры колебаний инструмента с длинами волн в начале и конце процесса свар ки. Инструмент выполнен в виде стерж н  с рабочим 1 и нерабочим 2 торца м« и кольцевой проточкой 3 по боковой поверхности 4, в котором кольцева  проточка расположена под углом к продольной оси 00 инструмента с образование.м разности Д Л/2 наибольшей €3. наимен1: шей /С дли образующих от рабочего Горца в пределах изменени  резонансных длин волм начала и конца сварки и выполнена глубиной h в пр еделах 0,30 ,5 радиуса d/2 инструмента и шириной L, равной амплитуде колебаний в момент образовани  сварного соеди нени . Инструмент работает следующим образом. Ультразвуковые колебани  от волновода передаютс  на инструмент и возбуждаютс  в нем на резо:нансной частоте. Кольцева  проточка ограничивает интенсивность колеба ний по периферии рабочего торца ин:струмента . С увеличением амплитуды колебаний происходит контактирование боковых поверхностей 5 и 6 проточки , что св зано с образованием сварного соединени  и ведет к локальному гашению колебаний в инструменте над сваренными участками. Выполнение проточки под угдом к оси инструмента при изменении условий на границе инструмент - изделие или модул ции вводимой в инструмент частоты колебаний обеспечивает локальное резонирование периферии рабочего торца. Причем эффект резонанса происходит на всех участках по окружности торца инструмента. В момент образовани  сварного соединени  на одном из участков под торцом инструмента резко возрастает амплитуда колебаний по образующей инструмента от рабочего торца до прорези . Увеличение амплитуды приводит к контактированию боковых поверхностей прорези и вызывает резкую расстройку резонансного режима работы над участками , лежащими в зоне образовавшегос  соединени . Поскольку процесс сварки происходит в произвольных участках соединени , то в любой момент времени сварки всегда находитс  участок оковой поверхности инструмента, резонирующий на частоте,  вл ющейс  птимальной дл  возникновени  резонана в локальной зоне на границе периерийна  поверхность торца инструента - изделие. Выполнение скоса на нерабочем торце инструмента обеспечивает возможность его работы с локализацией колебаний в центральной зоне соединени , котора  из-за недостатка сдвигающих напр жений особенно нуждаетс  в увеличении интенсивности и локальном вводе колебаний. Локализаци  колебаний в центральной зоне приводит к еще одному положительному эффекту создает дополнительные локальные сдвигающие деформации. Причём этот эффект совпадает с распространением локальных деформаций и образованием сварного соединени  и по периферийной его части. Такой прием целесообразно исполь.зовать дл  управлени  формой соединени  после сварки, т.е. его деформаци  может быть выполнена вдоль оси волновода или поперек.Подбором режимов и установкой инструмента можно добитьс  образовани  соединени  в виде круга. Выполнение на инструменте прорези ограничивает интенсивность колебаний распростран ющихс  по поверхности инструмента, а следовательно, и по периферии рабочего торца. Поэтому интенсивность колебаний в зоне .сварки будет неоднородной и ее величина имеет наибольшее значение в централь ной зоне сварки. Это компенсирует недостаток напр жений в центральной зоне сварки и исключает непровар. Сварное соединение возникает в места наибольшего течени  металла В центральной зоне сварное соединение на участках с радиусом 0,5-0,7 радиуса всей сварной зоны не образуетс . Поэтому, если глубина прорези составит 0,,5 радиуса зоны, то поток энергии увеличитс  в зоне с радиусом 0,5-0,7, т,е, в местах непровара, Увеличение или уменьшение глубины прорези вызовет соответственно образование кольцевой непроваренной зоны и не будет локализовывать поток-в зо ну с радиусом 0,5-0,7, т.е. непровар останетс  в круглой зоне. Поэтому така  конструкци  усиливает поток энергии в центральной зоне, локализует его и локально отключает колеба ни  по периферии дл  предотвращени  вы&окой степени деформации соединени  и разрушени  уже образовавшихс  «участков сварки. Использование инструмента обеспечивает увеличение прочности сварных соединений и повышение надежности изделий в жестких услови х эксплуатации. 9 Формула йзЬбретени  1. Инструмент дл  ультразвуковой сварки, выполненный в виде стержн  с рабочим и нерабочим торцами и i кольцевой проточкой по боковой поверхности , отличающийс  тем, что, с целью повьаиени  качества сварки за счет локального самоотключени  колебаний по периферии сварного соединени , кольцева  проточка расположена под углом к продольной оси инструмента, при котором разность наибольшей и наименьшей длин образующих от рабрнего торца до проточки равна пределам изменени  резонансных длин волн начала и конца сварки, глубина проточки равна 0,3-0,5 радиуса инструмента, а ширина проточки равна амплитуде колебаний в момент образовани  сварного соединени , 2. Инструмент по п,1, о т л ичающийс  тем, что, с целью локализации бегущего пол  колебамий в центральной зоне сварного соединени , нерабочий торец выполнен со срезом параллельно плоскостн кольцевой проточки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР К 590110, кл. В 23 К 19/0,1976. 2.Авторское свидетельство СССР Г 62035, к . В 23 К 19/0|, 1978. 3.Патент США № 131505, кл. В 23 К 1/06, 26.12.78 (прототип).

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Инструмент для ультразвуковой сварки, выполненный в вида стержня с рабочим и нерабочим торцами и кольцевой проточкой по боковой поверхности , отл ичающийся :тем, что, с целью повышения качества I сварки за счет локального самоотклюIчения колебаний по периферии сварно;го соединения, кольцевая проточка расположена под углом к продольной оси инструмента, при котором разность наибольшей и наименьшей длин образующих от рабочего торца до проточки равна пределам изменения резонансных длин волн начала и конца сварки, глубина проточки равна 0,3-0,5 радиусё инструмента, а ширина проточки равна амплитуде колебаний в момент образования сварного соединения.
2. 2. Инструмент по п.1, о т лича ю щ и й с я тем, что, с целью локализации бегущего поля колебаний в центральной зоне сварного соединения, нерабочий торец выполнен со срезом параллельно плоскости кольцевой проточки.