Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластов

 

Изобретение относится к области сварки термопластов ультразвуком. Цель - повьшение прочности сварного соединения и упрощение управления процессом сварки. Для этого сварку проводят с помощью двух противоположно расположенных инструментов, колеблющихся с ультразвуковой частотой, причем один из инструментов колеблется с амплитудой 40 - 50 мкм, другой - с амплитудой 20-25 мкм. При достижении температуры сварки в зоне шва прекращают колебания инструмента, колеблющегося с большей амплитудой, и после охлаждения шва прекращают колебания второго инструмента. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1) 4 В 29 С 65/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCWOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4076121/28-05 (22) 16.05,86 (46) 30.03.88. Бюл. ¹ 12

-(71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (72) В,А.Поваляев, Л.А.Векмурзаев, Н.С.Байрамукова и С.С.Волков (53) 678.059.4 (088.8) (56) Волков С.С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. — М.: Химия, 1974, с.19. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ (57) Изобретение относится к области сварки термопластов ультразвуком.

„„SU„„1384395 А 1

Цель — повышение прочности сварного соединения и упрощение управления процессом сварки. Для этого сварку проводят с помощью .двух противоположно расположенных инструментов, колеблющихся с ультразвуковой частотой, причем один из инструментов колеблется с амплитудой 40 — 50 мкм, другой — с амплитудой 20 — 25 мкм. При достижении температуры сварки в зоне шва прекращают колебания инструмента, колеблющегося с большей амплитудой, и после охлаждения шва.прекращают колебания второго инструмента.

2 табл.

1384395

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к способам сварки ультразвуком термопластичных материалов.

Цель изобретения — повышение прочности сварного соединения и упрощение управления процессом сварки, Сущность способа сварки заключается в сдавливании свариваемых деталей между торцами двух противоположно расположенных инструментов, нагреве материала в зоне шва до температуры сварки путем создания колебаний торцов инструментов с ультразвуковой 15 частотой, причем на торце одного инструмента создают колебания с амплитудой 40 — 50 мкм, а на торце другого инструмента — колебания с амплитудой 20 — 25 мкм и при дости- 20 жении температуры сварки в зоне шва прекращают колебания инструмента, колеблющегося с большей амплитудой, после охлаждения шва прекращают колебания второго инструмента. 25 .Данный способ позволяет в момент достижения температурного интервала вязкатекучего состояния приостановить рост температуры с обеспечением формирования сварного шва. Формиро- 30 вание шва производится акустическим узлом с амплитудой колебаний излучателя на резонансной частоте 20—

25 мкм. Термографирование процесса сварки показало, что пониженная тем35 пература позволяет перемешивать расплав материала, находящийся в вязкотекучем состоянии без прироста температуры. Снижение конечной температуры сварки до интервала вязкотекучего состояния позволяет исключить термодеструкцию материала в зоне сварного шва, что улучшает прочность и долговечность сварного соединения.

Пример. Производиласьультразвуковая сварка образцов из полистирола размером 100х20 мм с толщиной

2 мм швом внахлестку, Сварка производилась на сварочной установке

УПМ-21. В качестве первой акустической системы использовались: магнитострикционный преобразователь (материал пакеиа-пермендюр, резонансная частота — 18 кГц, мощность — 1,5 кВт), ножевой экспоненциальный волновод с выходом 25х3 мм (материал — алюминиевый сплав, амплитуда колебаний при резонансной частоте и максимальной мощности - 35 мкм). В качестве второй акустической системы (на месте опоры) использовался аналогичный преобразователь, а в качестве волновода — ножевой ступенчатый волновод с выходом 30х5 мм (материал — сталь

30хГСА, амплитуда колебаний при резонансной частоте и максимальной мощности " 20 мкм). Для регистрации температур использовались термопары группы хромель-копель с диаметром спая 0,3 мм. Отключение первой акустической системы при достижении температурного интервала вязкотекучего а состояния материала (230 С) производилось с помощью миливольтметра типа Ш4501 с двухпозиционным регулирующим устройством магнитоэлектрической системы., который используется для измерения и двухпозиционного регулирования температуры, в комплекте с термоэлектрическим преобразователем градуировочных характеристик

ПР 30/668. В качестве источников питания акустических систем использовались ультразвуковые генераторы

УЗГ-5-1,6 мощностью 1,6 кВТ, Результаты термографирования процесса сварки по существующим и предлагаемому способу приведены в табл.1.

Момент отключения ультразвуковых колебаний для всех способов сварки оптимизировался по прочности (испытания на растяжение).

1384395

Таблица!

Показатели

Способ сварки

Конечная

Время дос- Общее вретижения Т мя сварки, j(230 С), с с температура о процесса, С

УЗС с одним акустическим узлом (первым) и опорой

300

1,0

1,5

УЗС по прототипу

310

0,7

0 5

УЗС по предлагаемому способу I

250

0,8

Испытания на растяжение производились на разрывной машине PT-250. Для оценки долговечности сварного соеди- 25 нения производилось старение в термошкафу при 120С и времени выдержки 240 ч.

В табл.2 приведены результаты механических испытаний сварных обТаблица2

Способ сварки Показатели прочности

O 7 !

4, 7

УЗС с одним акустическим узлом (первым) и опорой

55

УЗС по прототипу 80

УЗС по предлагаеМоМу способу

90 ю шийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения и упрощения управления процессом сварки, в процессе нагрева на торце одного инструмента создают колебания с амплитудой 40 — 50 мкм, а на торце

55 другого инструмента — колебания с амплитудой 20 - 25 мкм и при достижении температуры сварки в зоне шва прекращают колебания инструмента, колеблющегося с большей амплитудой.

Формула изобретения

Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластов, включающий сдавливание свариваемых деталей между торцами двух противопоЛожно расположенных инструментов, нагрев материала в зоне шва до температуры сварки путем создания колебаний торцов инструментов с ультразвуковой частотой и охлаждение, о т л и ч аразцов, полученных существующими и предлагаемым способом, где 4 — относительная прочность сварного соединения от прочности образца из основного материала; д, — то же, после искусственного старения.