Устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей, отличающееся тем, что, с целью расщирения технологических возможностей устройства за счет обеспечения сварки деталей различных габарита и веса, сварочная головка выполнена с продольным осевым каналом и снабжена установленными в нем в узлах колебаний сварочной головки направляющими , а привод вращения одной из свариваемых деталей выполнен в виде, вала с захватом, установленного в направляющих сварочной головки и связанного споследней через механизм создания сварочного давления. S (Л сд сд 4 О5 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3633586/23-05 (22) 05.08.83 (46) 15.05.85. Бюл. № 18 (72) В. Е. Ошепков, И. В. Мозговой, Н. А. Кукса и С. Б. Березнев (71) Омский политехнический институт (53) 678.059.4 (088.8) (56) 1. Волков С. С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. М., «Химия», 1974, с. 30.

2. Авторское свидетельство СССР № 876473, кл. В 29 С 27/08, 1980 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее,.SU„„1155462 A

4СЮ В 29 С 65/18; В 29 К 101:00;

8 29 L 31:00 сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства за счет обеспечения сварки деталей различных габарита и веса, сварочная головка выполнена с продольным осевым каналом и снабжена установленными в нем в узлах колебаний сварочной головки направляющими, а привод вращения одной из свариваемых деталей выполнен в виде, вала с захватом, установленного в направляющих сварочной головки и связанного с последней через механизм создания сварочного давления.

1155462

Изобретение относится к сварке, а именно к ультразвуковой сварке пластмасс, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях народного хозйяства.

Известно устройство для ультразвуковой сварки пластмасс, содержащее ультразвуковую,. сварочную головку, сварочный инструмент и опору (1).

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает качественного соединения деталей из пластмасс вследствие неравномерного нагрева материала по периметру сварного шва. На участках сварного шва с черезмерно высокой температурой имеют место очаги деструкции полимера, а на участках с низкой температурой— зоны несплавления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов, содержащее сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей (2j.

Недостаток известного устройства заключается в том, что в процессе сварки во вращение приводится противолежащая ультразвуковой сварной головке деталь совместно с опорой, а это не позволяет осуществить быструю остановку свариваемых деталей из-за большой инерционной массы детали и опоры. Вследствие низкой прочности сварного соединения при температурах, близких к температуре плавления, под действием инерционных сил происходит зарождение микротрещин или срез образовавшегося сварного соединения. Кроме того, с увеличением габаритов свариваемых деталей инерционная масса возрастает, а вращение крупногабаритных деталей практически невозможно.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей устройства за счет обеспечения сварки деталей различного габарита и веса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов, содержащем сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей, сварочная головка выполнена с продольным осевым каналом и снабжена установленными в нем в узлах колебаний сварочной головки направляющими, а привод вращения одной из свариваемых деталей выполнен в виде вала с захватом, установленного в направляющих сварочной головки и связанного с последней через механизм создания сварочного давления.

Зо

Такое выполнение .устройства позволяет сваривать детали различного габарита и веса, устанавливаемые на опоре, так как в процессе сварки во вращение приводится деталь, прилегающая к сварочному инструменту, а массивная деталь остается на опоре.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство с разрезом по сварочной головке; на фиг. 2 — то же, с разрезом по механизму создания сварочного давления в момент сжатия деталей валом; на фиг. 3 — то же, в момент сжатия деталей сварочной головкой; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез

Б — Б на фиг. 1; на фиг. 6 — циклограмма работы устройства.

Устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов (фиг. 1) содержит опору 1, на которой размещают свариваемые детали, привод 2 вращения одной из свариваемых деталей, расположенный со стороны ультразвуковой сварочной головки 3 и выполненный в виде вала 4 с захватом, проходящим через продольный канал 5, выполненный в ультразвуковой сварочной головке 3, включающей сварочный инструмент 6. Ультразвуковая сварочная головка 3 установлена в корпусе 7 с возможностью осевого перемещения. В узлах колебаний ультразвуковой сварочной головки 3 и сварочного инструмента 6 смонтированы направляющие 8 вала 4 с захватом. Вал 4 с захватом взаимосвязан с ультразвуковой сварочной головкой 3 через механизм 9 создания сварочного давления таким образом, что их поступательные перемещения взаимно противоположны.

Механизм создания сварочного давления может быть выполнен, например, в виде двухпоршневого пневмоцилиндра (фиг. 2 и 3) с полостями 10 — 12, обеспечивающего перемещения вала с захватом и сварочной головки в противоположных направлениях.

При изменении размеров свариваемых деталей сварочный инструмент может быть заменен на другой. Размещение направляющих для вала в узлах колебаний сварочной головки и сварочного инструмента обусловлено тем, что амплитуда колебаний в плоскости, проходящей через узел колебаний, равна нулю. Следовательно, такое размещение направляющих не оказывает влияния на работу акустической системы, т. е, не выводит систему из резонанса, а также не происходит совместного колебания опор со сварочным инструментом и сварочной головкой.

Устройство работает следующим образом.

Свариваемые детали 13 и 14 устанавливают на опору 1. Затем включают ме1155462

Ри 2 ханизм 9 создания сварочного давления, подавая воздух одновременно в полости 10 и 12 пневмоцилиндра (фиг. 2). При этом вал 4 с захватом, перемещаясь по направляющим 8, вводится в зацепление с деталью 14 и создает заданное давление

Р „ (фиг. 6), а так как поступательное перемещения вала с захватом и ультразвуковой сварочной головки 3 взаимно противоположны, то в данный момент ультразвуковая сварочная головка 3 перемещается вверх, и между рабочей поверхностью сварочного инструмента 6 и деталью 14 образуется зазор. После создания давления Р,в (фиг. 6) включают привод вращения. В процессе трения свариваемых деталей 13 и 14 происходит разогрев материала и образуется расплав в зоне стыка. После образования расплава (через время а ) одновременно под действием механизма 9 создания сварочного давления при подаче воздуха в полость 11 пневмоцилиндра (фиг. 3) ультразвуковая сварочная головка 3 перемещается в корпусе 7 и сварочный инструмент 6 своей рабочей поверхностью приводится в контакт со свариваемой деталью 14, создавая заданное давление Рср (фиг. 6). Вал 4 с захватом, перемещаясь по направляющим 8, разъединяется с деталью 14, и происходит отключение привода 2. Под действием сил трения между свариваемыми деталями 3 и 14, деталью 14 и рабочей поверхностью сварочного инструмента 6 происходит останов детали 14. В момент создания заданного давления Р«, {фиг. 6) включаются ультразвуковые колебания, энергия которых осуществляет дополнительный разогрев материала в зоне стыка деталей и интенсифицирует процесс перемешивания

5 расплавленного материала. Через заданное время {фиг. 6) ультразвуковые колебания отключают и свариваемые детали 13 и 14 выдерживают под давлением Р„, до затвердевания расплавленного материала.

После охлаждения свариваемых деталей 0 давление Р„, снимают.

Наличие в устройстве для ультразвуковой сварки пластмасс сменного сварочного инструмента и размещение привода вращения со стороны ультразвуковой сварочной головки значительно расширяет технологические возможности. Изменение размеров свариваемых деталей, прилежащих к сварочному инструменту, обеспечивается наличием сменного сварочного инструмента, рабочая поверхность которого соответствует размеру свариваемой детали. Размещение привода вращения со стороны ультразвуковой сварочной головки да- ет возможность осуществлять сварку деталей различного габарита и веса, устанавливаемых на опоре. так как в процессе сварки во вращение приводится деталь, прилежащая к сварочному инструменту, а массивная или габаритная деталь остается неподвижной на опоре. Это позволяет использовать предлагаемое устройство для приварки деталей типа штуцеров, заглушек к бакам, трубам и к другим различным крупногабаритным деталям.

Il55462

Pgg(И и, пЮ мин

/c@, И мкм

Nuz.

Составитель Н. Елисеева

Редактор С. Лисина Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 3011/15 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4