Устройство для ультразвуковой обработки материалов

 

Изобретение относится к ультразвуковой обработке металлов. Устройство позволяет учесть физические свойства обрабатываемых материалов путем вьиеления одних и ослабления других частот спектра возбуждаемьк ультразвуковых колебаний в обрабатываемом материале, в зависимости от требований технологичеркого процесса , в том числе в процессе обработки. В устройство, содержащее последовательно сэединенные генератор с широким спектром частот, сумматор,усилитель мощности с управляемым входом ультразвуковую колебательную систему и реле времени, введен ряд полосовых фильтров (не менее двух),подключенных при помощи реле времени на входы сумматора колебаний через фазоинверторы либо через усилителис S аттенюаторы, что обеспечивает нужное изменение характеристики спектра ко (Л лебательной системы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3934219/25-27 (22) 19.07.85 (46) 15.12.86. Бюл. У 46 (71) Институт электроники АН БССР (72) В.М.Колешко и А.В.Гулай (53) 534.232:621.791.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 73374 1, кл. В 23 К 20/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР !! - 971507, кл. В 06 В 1/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к ультразвуковой обработке металлов. Устройство позволяет учесть физические . свойства обрабатываемых материалов путем выделения одних и ослабления

„„SU„„ 3 276369 А1 (51)4 .В 06 В 1/00 В 23 К 20/10 других частот спектра возбуждаемых ультразвуковых колебаний в обрабатываемом материале, в зависимости от требований технологического процесса, в том числе в процессе обработки.

В устройство, содержащее последовательно сеединенные генератор с широким спектром частот, сумматор,усилитель мощности с управляемым входом ультразвуковую колебательную систему и реле времени, введен ряд полосовых фильтров (не менее двух),подключенных при помощи реле времени на входы сумматора колебаний через фаэоинверторы либо через усилителиаттенюаторы, что обеспечивает нужное изменение характеристики спектра колебательной системы. 1 ил.

Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к устройствам для возбуждения ультразвуковых колебаний с широким спектром частот, и может быть использовано в различных технологических процессах ультра") звуковой обработки материалов, например боров и интегральных микросхем.

Цель изобретения — повышение качества обработки материалов за счет 10 регулирования в процессе обработки спектра ульразвуковых колебаний.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 колебаний широкого спектра частот, сумматор 2, усилитель 3 мощности, ультразвуковую колебательную систему 4, реле 5 времени, полосовые фильтры 6 и 7, а также управляемые ключи 8 — 11 фазоинверторы 12 и 13,усилители-аттенюаторы 14.и 15.

Генератор 1 колебаний широкого спектра частот подключен к одному из входов сумматора 2, выход которого соединен с входом усилителя 3 мощности. Усилитель 3 мощности подключен к ультразвуковой колебательной системе 4. Отдельный выход реле 5 времени соединен с управляющим входом уси- 30 лителя 3 мощности. В цепь между генератором 1 и сумматором 2 подключены полосовые фильтры 6 и 7. К IIQ лосовым фильтрам б и 7 попарно подключены соответственно управляемые 35 ключи 8, 9 и 10, 11. Выход одного ключа из каждой пары может быть, в частности, соединен через фаэоинвертор с одним из входов сумматора 2 (ключи 8 и 10 соединены соответствен- 40 но через фазоинверторы 12 и 13), а выход другого ключа из каждой пары может быть подключен к другому входу сумматора 2 через усилитель-аттенюатор (ключи 9 и 11 подключены со- 45 ответственно через усилители-аттенюаторы 14 и 15). Управляющие входы ключей 8 — 11 соединены с определенными выходами реле 5 времени.

Устройство работает следующим об- 50 разом.

Электрические колебания широкого спектра частот с выхода ультразвукового генератора 1 подаются на один из входов сумматора 2. Одновременно 55 данные колебания поступают на систему полосовых фильтров 6 и 7 (два и более), которые могут быть как пас1276369 2 сивными (Г-, Т- или П-образные LCцепи), так и активными (усилительные каскады, охваченные частотнозависимыми цепями обратной связи). Полосовые фильтры 6 и 7 из спектра колебаний вьщеляют те полосы частот, колебания которых на определенном этапе ультразвуковой обработки материалов необходимо либо усилить, либо ослабить (в зависимости от характера технологического процесса). Например, при ультразвуковой микросварке элементов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на начальном этапе процесса необходимо усилить низкочастотную часть спектра и ослабить высокочастотную, а на. заключительном этапе микросварки, наоборот, необходимо ослабить низкочастотные составляющие спектра и усилить высокочастотные. Для этого колебания с выходов полосовых фильтров 6 и 7 через управляемые ключи 8 - 11 по.даются на входы подключенных к ним фазоинверторов 12 и 13 и усилителейаттенюаторов 14 и 15, а с их выходов поступают на входы сумматора 2.

С выхода сумматора 2 колебания подаются через усилитель 3 мощности на вход ультразвуковой системы 4, механические колебания которой вводятся в технологическую среду, например, в зону ультразвуковой микросваркн.

Включение усилителя 3 мощности в начале технологического процесса осуществляется сигналом с отдельного выхода реле 5 времени. При прохождении

I колебаний через фаэоинверторы 12 и 13 фаза колебаний изменяется на 180 что при сложении этих колебаний в сумматоре 2 с колебаниями с выхода генератора 1 приводит к ослаблению колебаний выделенной полосы частот.

При прохождении колебаний через усилители-аттенюаторы 14 и 15 фаза колебаний не изменяется, но амплитуда колебаний на их выходе может изменяться в широких пределах (коэффициент передачи усилителя-аттенюатора регулируется от значений, меньших единицы (например, 0,1), до величин, значительно превьппающих единицу (например, 100). Поэтому суммарная интенсивность колебаний, прошедших через усилитель-аттенюатор, на выходе сумматора 2 увеличивается. Например, при ультразвуковой,мнкросварке в начальный момент колебания с выхоние технологического процесса, что приводит к повышению качества и стабильности обработки °

Устройство может быть использовано не только при ультразвуковой .микросварке но и при проведении других процессов обработки материалов ультразвуком, например при вы40

1276 да генератора 1 поступают через фильтр 6, вь деляющий, например, . верхнюю полосу частот, открытый ключ 8 и фазоинвертор 12 на вход сумматора 2, в котором ослабляют высокочастотные 5 составляющие спектра. В этот же момент колебания нижней полосы частот, выделяемые фильтром 7, поступают через ключ 11, усилитель-аттенюатор 15 на вход сумматора 2 и усиливают низкочастотные составляющие спектра.Через определенный промежуток времени, например t = (0,2 — 0,7) t (где

t, — длительность процесса микросварки), сигналом с выхода рЕле 5 времени закрываются ключи 8 и 11 и открываются ключи 9 и 10. При этом колебания верхней полосы частот, выделяемые фильтром 6, подаются на вход сумматора 2 через усилительаттенюатор 14 и усиливаются, а колебания нижней полосы частот, выделяемые фильтром 7,"подаются через фазоинвертор 13 и ослабляются. Переключение ключей 8 — 11 в течение технологического процесса ультразвуковой обработки материалов может производиться многократно.

Устройство позволяет производить сдвиг спектра возбуждаемых ультразву-З0 ковых колебаний, а также подъем или исключение любой из частотных состав— ляющих в спектре колебаний, в том числе с переключением в процессе обработки. Оперативное управление спек-З5 тром ультразвуковых колебаний позволяет учесть физико-химические свойства обрабатываемых материалов, а также изменение этих свойств в тече369 4 полнении отверстий, опрессовке, завальцовке.

Зкономический эффект от использования устройства может быть полу" чен в основном за счет повышения качества обработки. Например, при использовании для ультразвуковой микросварки высоковольтных транзисторов экономический эффект образуется за счет повышения процента выхода годных после испытаний транзисторов на термоциклирование.

Формула из обретения

Устройство для ультразвуковой обработки материалов, содержащее последовательно соединенные генератор колебаний широкого спектра частот, сумматор, усилитель мощности, ультразвуковую колебательную систему, а также реле времени, один из выходов которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, и не менее двух полосовых фильтров разных частот, подключенных к выходу генератора колебаний, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества обработки материалов за счет регулирования в процессе обработки спектра ультразвуковых колебаний, в устройство введены управляемые ключи, число пар которых и равно числу полосовых фильтров, п фазоинверторов и tl усилителеЪ аттенюаторов, при этом входы управляемых ключей попарно соединены с выходами соответствующих полосовых фильтров, выход одного из управляемых ключей каждой пары — через соответствующий емуфаэоинверторов,а выход другого — через соответствующий ему усилитель-аттенюатор. подключены к соответствующему входу < умматора, управляющие входы всех управляемых ключей соединены с выходами реле. времени, при этом число выходов последнего не менее чем п + 1.

1276369

Составитель В.Ткаченко

Техред И.Попович Корректор И.Муска

Редактор М.Дылын

Заказ 6611/5

Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-п — олиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.Проектная,4