Инструмент для ультразвуковой сварки

 

Изобретение относится к оборудованию ДЛЯ ультразвуковой сварки и позволяет повысить производительность и стабильность сварки. Инструмент содержит стержень с кольцом на. рабочей поверхности. Кольцо установлено с натягом на стержне и вьшолнено из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у материала стержня. Вследствие более высокого коэффициента термического расширения при нагревании инструмента стержень расширяется больше, чем кольцо. Это способствует увеличению сил трения и увеличению количества тепла, вьщеляющегося на торце инструмента, что ускоряет нагрев в зоне сварки. 1 ил. Ш (Л ГС ю 4 сд оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН (51)4 В 23 К 20 10

»-«. «»

»«

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ О

4ь

СЛ

СФ 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3916166/25-27 (22) 27.06.85 (46) 07.03.87. Бюл. Р 9 (71) Могилевский проектно-конструкторский технологический институт специальной технологической оснастки, автоматизации и механизации (72) Э.М.Пархимович, Ю.A.Öóìàðåâ, С.В.Кузнецов и Е.В»Чернякова (53) 621.791. 16.03(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 536918, кл. В 23 К 20/10, 1975.

„„SU„„294537 A 1 (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ

СВАРКИ (57) Изобретение относится к оборудованию для ультразвуковой сварки и позволяет повысить производительность и стабильность сварки. Инструмент содержит стержень с кольцом на рабочей поверхности. Кольцо установлено с. натягом на стержне и выполнено из материала с коэффициентом термического расширения меньшим, чем у материала, стержня. Вследствие более высокого коэффициента термического расширения при нагревании инструмента стержень расширяется больше, чем кольцо. Это способствует увеличению сил трения и увеличению количества тепла, выделяющегося на торце инструмента, что ускоряет нагрев в зоне сварки. 1 ил.

d (0 25 в резко ст 3 риментально. При.1 129453

Изобретение относится к оборудованию для ультразвуковой сварки.

Целью изобретения является упрощение конструкции, инструмента, повышение производительности и стабильности процесса сварки.

На чертеже изображен ультразвуковой инструмент, общий вид.

Инструмент для ультразвуковой сварки содержит стержень 1 резонансной 10 длины и установленный концентрично стержню диаметром d полый цилиндрический элемент 2, выполненный в виде кольца с толщиной стенки а„и высотой имеюший акустический контакт со стержнем 1 и изготовленный из материала с акустическими свойствами, отличными от акустических свойств стержня 1 и коэффициента термического расширения меньшим, чем у материала стержня 1.

Обеспечение акустического контакта при изготовлении устройства обеспечивается сборкой кольца 2 со стержнем 1 по посадке с гарантированным натягом.

При этом благодаря конической поверхности, по которой происходит сопряжение, упрощается достижение гарантированного натяга и увеличиваются контактные напряжения по спрягаемым поверхностям.

Устройство работает следующим образом.

При введении ультразвуковых колебаний через стержень 1 в свариваемые 35 материалы происходит нагрев зоны сварки, обусловленный действием нормальных напряжений и напряжений сдвига, которые приводят к внутренним пластическим деформациям металла, внутреннему и внешнему трению. Кроме того, при возбуждении ультразвуковых колебаний в инструменте происходит значительное тепловыделение в месте контакта кольца 2 со стержнем 1, обу- 4> словленное конической формой сопрягаемых поверхностей, а также тем, что коэффициент термического расширения материала кольца 2 меньше коэффициента термического расширения материала стержня 1. Вследствие более высокого коэффициента термического расширения при нагревании инструмента стержень

1 расширяется больше, чем охватывающее его кольцо 2. Поэтому в процессе 55 работы инструмента увеличивается давление по сопрягаемым поверхностям, что способствует увеличению сил трения и увеличению количества тепла, выделяющегося в месте контакта кольца 2 со стержнем 1, а значит и тепловыделения на рабочем торце инструмента. Более быстрый нагрев рабочего торца инструмента ускоряет нагрев свариваемых металлов в зоне сварки.

Соотношение, согласно которому ь = (0,25:0,6)--, установлено экспеЙ уменьшается количество тепла, выделяющегося в контакте кольца, со стержнем из-за уменьшения контактного давd ления. При „> 0,6-- также резко уменьшается количество выделяющегося в контакте стержня с кольцом тепла, что обусловлено уменьшением площади контакта. Кроме того, нагрев в этом случае локализуется у оси инструмента, становится неравномерным, что ухудшает условия формирования сварного соединения и снижает производительность процесса сварки.

Соотношение Х = (0,6:0,9)d также установлено экспериментально. При

F 0,6d резко уменьшается количество выделяющегося тепла из-за недостаточной площади контакта стержня с кольцом. При У > 0,9d увеличивается сложность изготовления инструмента без увеличения производительности процесса сварки, В пределах изменения толщины стенки А, и длины кольца f. угол между образующей конической поверхностью и осью инструмента изменяется в пределах от 6 до 15, что обеспечивает значение минимальной толщины стенки кольца Л 1-2 мм.

Инструмент для ультразвуковой сварки имеет более простую конструкцию. Кроме того, его использование позволит повысить стабильность и производительность процесса сварки.

Формула и э обретения

1

Инструмент дпя ультразвуковой сварки, содержащий стержень резонансной длины и установленный с акустическим контактом концентрично стержню полый цилиндрический элемент, изготовленный из материала с акустическими свойствами, отличными от акустических свойств стержня, о т л и—

Составитель Н.Тютченкова

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А.Ворович

Заказ 425/12

Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 1294537 4 ч ающи йс я тем, что, с целью из материала с коэффициентом термиупрощения конструкции, повышения про- ческого расширения меньшим, чем у изводительности и стабильности свар- материала стержня, при этом толщина ки, цилиндрический элемент выполнен стенки кольца д, и длина кольца Т в виде размещенного на рабочем торце выбраны из соотношения стержня кольца,. сопрягающаяся с ь= (0,25-0,6)

d кольцом поверхность стержня выполнена конической, кольцо установлено Х = (0»6 0»9)д» на стержне с натягом и изготовлено где d — - диаметр стержня.