Способ стыковой ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов

 

Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно к способам стыковой сварки ультразвуком деталей из термопластичных полимерных материалов. Цель - повышение прочности сварного соединения за счет интенсивного перемешивания расплава. Для этого в способе стыковой ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов одновременно с вводом в зону соединения тангенциальных ультразвуковых колебаний со стороны одной из деталей осуществляют ввод ультразвуковых колебаний, нормальных к плоскости соединения, со стороны другой детали. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 29 С 65/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2! ) 4317054/31-05 (22) 14. 10.87 (46) 07.10.89. Бюл. № 37 (71) МВТУ им. Н. Э. Баумана (72) И. П. Бабаев, Л. Д. Варламова, С. С. Волков и К. Т. Гусейнов (53) 678.029.438 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1245442, кл. В 29 С 65/08, 1984.

Волков С. С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. М.: Химия, 1986, с. 20. (54) СПОСОБ СТЫКОВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно к способам стыковой сварки ультразвуком деталей из термопластичных полимерных материалов.

Цель изобретения — повышение прочности сварного соединения за счет интенсивного перемешивания расплава.

На чертеже изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ.

Способ стыковой ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов заключается в следующем.

Сваривают детали 1 и 2 встык. Деталь 1 укладывают в опору 3 и опирают на упор 4, затем к ней на расстоянии Г от места сварки подводят волновод 5 для ввода тангенциальных ультразвуковых колебаний.

Деталь 2 устанавливают в опору 6 на расстоянии f2 от места ввода нормальных ультразвуковых колебаний. Через волновод 7 к свариваемым деталям прикладывают статическое давление P, . После чего в зону соединения одновременно вводят нормальные ультразвуковые колебания

„„Я0„„1512802 А 1

2 (57) Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно к способам стыковой сварки ультразвуком деталей из термопластичных полимерных материалов.

Цель — повышение прочности сварного соединения за счет интенсивного перемешивания расплава. Для этого в способе стыковой ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов одновременно с вводом в зону соединения тангенциальных ультразвуковых колебаний со стороны одной из деталей осуществляют ввод ультразвуковых колебаний, нормальных к плоскости соединения, со стороны другой детали. 1 ил., 2 табл. со стороны детали 2 через волновод 7 уа и тангенциальные ультразвуковые колебания со стороны детали 1 через волновод 5, вырабатываемые ультразвуковыми генерато- 2 рами (УЗГ). О

При пропуска нии ультразвука через р свари ваемые детали на границе раздела соединяемых поверхностей от действия нормальных и тангенциальных колебаний воз- hei никают поперечные сдвиги вследствие нало- Яф жения друг на друга продольных и поперечных волн.

Пример. Сваривают детали из различных полимерных материалов, имеющих значительные показатели коэффициента затухания амплитуды колебаний, например, дакрил, сэвилен, вилам и композит (дакрилполистирол блочный). . В

Фиксацию детали 1 осуществляют с помощью гнездовой опоры 3 и упора 4, который выполняет роль прижима детали 1 к волноводу 5. Ультразвуковые колеба ния пропускают через свариваемые детали I и 2 при помощи волноводов 5 и 7, причем со стороны летали 1 в зону сое1512802 динения вводят тангенциальные ультразвуковые колебания, а со стороны детали 2— нормальные ультразвуковые колебания. Расстояния (и 4 от волновода 5 до места сварки и от опоры 6 до места ввода нормальных ультразвуковых колебаний (вол новода 7) соответственно, а также режимы сварки устанавливают в зависимости от марки свариваемых материалов (см. таблицу 1).

Для выяснения характера распределения температур в процессе сварки по всему сварному шву проведено термографирование. Эксперимент проводился с использованием свето-лучевого осциллографа Н117 и хромель-копелевых термопар ф 0,15 мм.

Установлено. что вследствие наложения друг на друга нормальных и тангенциальных колебаний в сварочной зоне происходит интенсивное перемешивание расплава, что обуславливает равномерное распределение температур по всему сварному ш By.

Сваренные образцы испытывают на прочность по двум схемам.

1. Сварной образец рассекается на равные полоски, каждая из которых испытывается на растяжение. Прочность всех испытанных образцов практически одинакова и составляет 96Я от прочности основного материала (см. табл. 2) .

2. Сварное соединение испытывается на прочность по схеме одноосного растяжения.

Прочность сварных соединений составляет

92Я от прочности основного материала (табл. 2).

Герметичность сварных соединений определяется следующим образом. Сваренный образец погружается в сосуд с водой.

Через штуцер внутрь изделия закачивается с помощью компрессора воздух. Внутри изделия создается давление 2 атм. По наличию пузырьков воздуха в сосуде определяется имеет ли место утечка воздуха через сварной шов.

По традиционной схеме сварки герметичность образцов нарушается при давлении

0,8 атм внутри изделия.

В образцах, сваренных по предлагаемому способу, герметичность сохраняется при давлении внутри изделия до 2,2 атм.

Формула изобретения

Способ стыковой ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов, включающий сдавливание соединяемых деталей статическим давлением и ввод в зону соединения тангенциальных ультразвуковых колебаний со стороны одной из деталей, 25 отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сварного соединения за счет интенсивного перемешивания расплава, одновременно с вводом в зону соединения та нгенциал ьных ул ьтразвуковых колебаний со стороны одной из деталей осуществляют ввод ультразвуковых колебаний, нормальных к плоскости соединения, со стороны второй детали.

1512802 л (> а

Е с4

Р(o in л л

О Л

1

1

l

1 о л

СЧ о л со .((cO (in л

>- >»

W со о л л о - сч сч со м л л — СЧ (ч

>g о ж (С с> х

v о л

>-> о

>g

1» ж

Ф а

1

i

1 а о л л 3 (О

С4 Лй сч л

l — 4

СЧ

О, 1 С» Л

>g

i

dI а (1

1 ! л

1 т Х

«Ч >> CO

-oo ю г

1 В: 1

I л

«(l < Š— +—

1 ((co сч «ч 1

1 л л м» сч «Ч е4 (d а о о о м с>

Х и с>

i l

o -=

I 1

>"С»

1 l

И 1 1

i «d

С-Т1 Л (» >»

Ж (Е

О (б хо й(Л

Ц о а г

Ж >Я л

О Й ж и с>

E I

Ж («> Ж с> а

° »

Е (б о г

t» ж

И о

Е

g o

Е ж с>

dI

Ж (» а ж

Х ((( (d (» с: о (С (С

О (О о а

Q)

Е

«d

1

1

1

1 ч

1 гл

1 —

1 л ,О

R X о л

- CO

СЧ

1 (Г л

СО М

-- л (in л л л л со со o> o л «Ч (О СЧ л л л л — сч сч м (Г л

-woo

СЧ сЧ (Ч со c(> o—

Сч СЧ оо

СО (Ч I

1 оо сч сч

Х 1

1 О л 3 1

Ю ф

«d

О

>Я

Ж

v (У (С

Ж о оо «о л л О л (О СО - СО хххх

on(no л л л л

М СЧ СЧ СЧ

>n co о а

- r co л (ОЛ Л

o in о О

nлсО( сЧ лола

СЧ СЧ

- и О СО

1 л Ол(( о-с л

О> СЧ

1 Ю(О г отомо

C(>О -М

О Олг (О СЧ Ch О1

CO — Ь сЧ

О Ол.г

cOWсОл — Ch «Ч

e e e in

О ОМа !

> \ %

М О о С>--

1 1

1 сч о о м

> % О ((и сч О1 O л л С )

О Л Л -- о оо о л л О л О CO >- СО хххх оооо л л л л о сч сч о оооо

СЧ (C> сЧ O

И СЧ О

СЧ М М М о о (ч ч

М О1 СО С 1 сч сч м ооее

О1СО W осчосч

СЧ СЧ CV CV

Ц о

О г

Ж >Ж !

»,С

О Х ж (: o о (О

1512802

Составитель Н. Елисеева

Редактор С. Патрушева Техред И. Верее Корректор М. Самборская

Заказ 5934/16 Тираж 535 Подп исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москв а, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101