Способ микросварки металлов вибротрением

 

Изобретение относится к области микросварки, в частности к способам управления процессом микросварки металлов вибротрением, и может найти применение в микроэлектронной промьшшенности при изготовлении сварных соединений изалюминия и меди. Целью изобретения является повышение качества сварки. При сварке , например, алюминиевой фольги с алюминиевым роликом фольгу прижимают к ролику и осуществляют cBapky при вибрации инструмента. Измеряют длительность вибрационного трения до появления пилообразного характера сигнала рассогласования. И сварку продолжают еще.в течение этого удвоенного времени с начала появления упомянутого сигнала. В результате получают сварное соединение высокой механической прочности. 2 ил. W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 В 23 К 20/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3790071/25-27 (22) 17.09.84 (46) 07.01.87. Бюл. 9 1 (72) В.Н. Лозовский и Н.А. Варламов (53) 621.791.14 (088.8) (56) Холопов Ю.В. Ультразвуковая сварка. Л.: Машиностроение, 1972, с. 152.

Авторское свидетельство СССР

N 831458, кл. В 23 К 20/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1082587, кл. В 23 К 20/1О, 1982. (54) ЖОСОБ МИКРОСВАРКИ МЕТАЛЛОВ

ВИБРОТРЕНИЕМ (57) Изрбретение относится к области микросварки, в частности к способам управления процессом микро.,Я0„„12 1362 А1 сварки металлов вибротрением, и может найти применение в микроэлектронной промышленности при изготовлении сварных соединений из алюминия и меди. Целью изобретения является повышение качества сварки. При сварке, например, алюминиевой фольги с алюминиевым роликом фольгу прижимают к ролику и осуществляют caapky npu вибрации инструмента. Измеряют длительность вибрационного трения до появления пилообразного характера сигнала рассогласования. И сварку продолжают еще.в течение этого удвоенного времени с начала появления упомянутого сигнала. В результате получают сварное соединение высокой механической прочности. 2 ил.

1281362

Изобретение относится к .микросварке металлов трением, а именно к способам микросварки вибротрением, и может найти применение в микроэлектронной и радиотехнической промышленности.

Целью изобретения является повышение качества сварных соединений из алюминия и меди, На фиг. 1 представлена принци,пиальная блок-схема, поясняющая способ; на фиг. 2 — зависимость прочности сварного соединения от времени сварки и характерные осциллограммы сигнала рассогласования для каждого участка кривой.

В процессе микросварки металлов вибротрением с помощью электромеханического вибратора 1 производят измерение разности сигналов рассогласования на датчиках 2 и 3 между задаваемой и фактической амплитудами колебаний сварочного инструмента 4. Оба сигнала с датчиков 2 и 3 подаются на дифференциальный усилив тель 5, сравниваются, а их разность усиливается на необходимую величину к после прохождения через фильтр б записывается на быстродействующий самописец 7 типа Н-327 клина частотный анализатор 8 типа СК4-56.

После приложения сжимающего усилия с помощью узла 9 нагружения к снаркваемым деталям алюминиевой фольге 10 и алюминиевому ролику 11 к включении электромеханического вкбратора 1 в зоне фрикционного контакта образуется площадь постоянного сопряжения, к которой затруднено проникновение внешней среды.

Благодаря наличию площади постоянного сопряжения в зоне контакта происходит наруп>ение динамического равновесия между процессами разрушения и образования окисных пленок, защищающих металлические поверхности от непосредственного взаимодействия, Вс;ледствие вызываемого вибротрением невосполнимого разрушения адсорбированных и окксных пленок в зоне фрикционного контакта возникает образование металлических связей между свариваемымк поверхностями .

В начальный период времени, т.е. до образования первичных очагов сварки, раэностb сигналов на датчиках равна нулю, так как принаринаеЭкспериментально было установлено, что для получения высокой прочности и воспроизводимости сварных соединений необходимо некоторое время сварки после появления сигнала рассогласования, т.е. фиксация лишь появления сигнала рассогласования является еще далеко недостаточным для суждения о том, что процесс сварки является завершенным. В доказательство этого на фиг. 2 представлена зависимость прочности сварного соединения на срез при сварке и характерные осциллограммы сигнала рассогласования для каждого участка кривой, снятые в процессе сварки.

Прк времени сварки, меньшем, чем удвоенное время вкбрационного трения до появления сигнала рассогласования (восходящая часть кривой), получаемое сварное соедкненке не достигает максимальной прочности вслед- ствие незавершенности образования сварного соединения на физическом контакте. Многократным понторенкем экспериментон установлено, что максимальная прочность к лучшая воспрокзводкмость достигаются при времени сварки, соответствующем удвоенному времени вкбрацконного трения; до появления сигнала рассогласования (нершина кривой). Дальнейшее увеличение времени снаркк от даннога также приводит к снижению механической прочности сварного соедкнения вследствие частичного разрушения уже образовавшихся металлических связей и повреждаемости поверхности сваркнаемой детали, непосредственно соприкасающейся со сварочным инструментом.

Общее время сварки (от включения электромеханкческого вкбратора к до его выключения) равно утроенному времени вибрационного трения до появления сигнала рассогласования, !

55 мая фольга за счет адгезионной составляющей силы трения перемещается совместно со сварочным инструментом с частотой вынужденных колебаний, В этом случае на самописце пишется прямая линия (фиг. 2), В момент образования первичного мостика сварки неизбежно происходит изменение амплитудной скорости скольжения сварочного инструмента, поянляется сигнал рассогласов ания, на осциллограмме пишется пилообразная кривая.

1281362

Пример. Проводят приваривание алюминиевой фольги 10 толщиной

0,07 мм к плоской торцовой поверхности алюминиевого ролика 11, закрепленного неподвижно (фиг, 1).

Фольга 10 прижимается к ролику 11 сферическим сварочным инструментом 4 диаметром 20 мм, Усилие сжатия составляет 8 Н, амплитуда колебаний сварочного инструмента 0,02 мм, частота колебаний 50 Гц. Процесс образования сварного соединения регистрируют с помощью самописца Н-327 °

Измеряют длительность вибрационного трения до появления пилообразного характера сигнала рассогласования, которая составляет 0,4 с, Тогда время процесса сварки составляет.

0,8 с, т.е. на участке с пилообразным характером сигнала рассогласования, а общее время составляет 1,2 с.

При времени сварки равном 1,2 с механическая прочность составляет

7,9 Н. При изменении режимов сварки в сторону увеличения или уменьшения от предлагаемого механическая прочность сварных соединений резко падает, Например, при 0,8 с — 5,6 Н; при 1,6 с — 7,15 Н.

Использование предлагаемого способа управления процессом микросварки металлов вибротрением обеспечивает.возможность устойчивой регист- . рации процесса микросварки при сварке тонкостенных деталей, при которой достигаются максимальная прочность и воспроизводимость сварных соединений.

Преимущества способа заключаются в следующем:

5 высокая чувствительность системы регистрации и простота измерения длительности вибрационного трения, до появления пилообразного характера сигнала рассогласования позво t0 ляет определять время и заканчивать процесс сварки при достижении максимальной прочности сварного со единения; при разработке технологии." сварки типовых изделий путем серии пробных экспериментов можно с высокой точностью определить время сварки и

1 автоматизировать процесс сварки по времени, освободив от этой работы

20 оператора, Формула и з обре т е н и я

Способ микросварки металлов вибротрением, при котором об образовании

25 сварного соединения судят по появлению пилообразного характера сигнала рассогласования, о т л и ч а ю . шийся тем, что, с целью повьппения качества сварных соединений из алюминия и меди, после появления пилообразного характера сигнала рассогласования процесс сварки продолжают в течение времени, равного удвоенному времени, которое опреде-35 яяют от начала сварки r o появления вьппеупомянутого сигнала.

1281362

Составитель 3. Хаустова

Редактор В. Иванова Техред Н.Глущенко Корректор С. Мерин

Заказ 7193/9 - Тираж 972 Подписное

ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4