Способ сварки металлической фольги и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано при производстве термопар и полупроводниковых приборов. Цель изобретения - повышение качества и производительности сварки. Соединяемые фольги подогревают и подвергают вибрации в направлении движения с синусоидальным переносом, чтобы фазы колебаний фольг были сдвинуты на φ. Одновременно на фольги воздействуют лазерным излучением, сфокусированным в шахматном порядке на поверхности фольг без перекрытия зон излучения на двух противоположных поверхностях. Сила ультразвукового воздействия прямо пропорциональна удельному весу материала фольги, толщине фольги со стороны ввода ультразвука и коэффициенту проницаемости ультразвука. Это позволяет избежать возникновения дефектов в сварном шве и снизить остаточные деформации в соединении. Устройство для осуществления способа содержит четыре термостата в виде вращающихся цилиндров, соединенных попарно и расположенных друг против друга. Термостаты подпружинены и соединены с преобразователем колебаний. Между термостатами друг против друга расположены пьезокерамические матрицы. В матрицах выполнены конусные отверстия для фокусировки лазерного излучения, причем отверстия в противоположных матрицах не перекрываются и обеспечивают облучение фольги о всей ее площади. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 23 К 20 / IÎ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4358032/31-27 (22) 04,01,88 (46) 23,02,90. Бюл, У 7 (71) Институт фиЗики АН ЛитССР (72) Ю,Ю,Алишаускас (53) 621 ° 791,16(088,8) (56) Волков С,С и др, Сварка пластмасс ультразвуком, — М,: Химия, 1986, с,21, с,207-212 °

Красулин Ю.Л, и др, Микросварка давлением, — М,: Металлургия, 1976, с,lll-ll7, Волосатов В,А, Работа на ультразвуковых установках. — M,: Высшая школа, 1984, с,130-131 ° (54) СПОСОБ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

ФОЛЬГИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано при производстве термопар и полупроводниковых приборов ° Цель изобретения — повышение качества и производительности сварки, Соединяемые фольги подогревают и подвергают вибрации в направлении .движения с синусоидальным переносом, чтобы фазы колебаний фольг были сдвинуты на.й, Изобретение относится к области сварки металлических изделий и может быть использовано для соединения тонкослойных металлических образований, в частности фольги, например, с целью производства термопар, полупроводниковых приборов и т,п, Целью изобретения является повышение качества и производительности сварки металлической фольги, 2

Одновременно на фольги воздействуют лазерным излучением, сфокусированным в шахматном порядке на поверхности фольг без перекрытия:зон излучения на двух противоположных поверхностях, Сила ультразвукового воздействия прямо пропорциональна удельному весу. материала фольги, толщине фольги со стороны ввода ультразвука и коэффициенту проницаемости ультразвука, Это позволяет избежать возникновения дефектов в сварном швр и снизить остаточные деформации в соединении, Устройство для осуществления способа содержит четыре термостата в виде вращающихся цилиндров соединенных попар- И

Э

Я но и расположенных друг против друга, Термостаты подпружинены и соединены с преобразователем колебаний, Между термостатами друг против друга расположены пьезокерамические матрицы, В матрицах выполнены конусные отверстия для фокусировки лазерного излучения, причем отверстия в противоположных матрицах не перекрываются и обеспечивают облучение фольги по всейее площади. 2 с,п,ф-лы, 3 ил.

На фиг,l представлена схема устройства для осуществления способа; на фиг,2 - схема соединения термостатов с преобразователем; на фиг,3 схема расположения фокусирующих отверстий в матрице, Способ включает следующие опера ции: подогрев свариваемых двух слоев металлической фольги, их сжатие друг с другом, вибрация с синусоидальным.

1544538 перекосом, воздействующая на металлиЧескую фольгу вдоль направления ее движения, причем синусоиды воздействия на свариваемые противоположные образцы фольги сдвинуты через и воздействие лазерным излучением сфо-! кусированным шахматно на поверхность фольги, воздействие на свариваемую фольгу в противоположных направлениях, перпендикулярно направлению ее вижения, ультразвуком, сила которого рямо пропорциональна удельному весу

Материала фольги, тОлщина слоя фольги .,о стороны его воздействия и коэффи- 15 циенту проницаемости ультразвука в этой среде, Таким образом свариваемые листы фольги подвергаются втиранию" друг в друга, при помощи вибродеформаций, 20

Это способствует созданию более эласI тичных и однородных сварных соединений, так как при указанном вибровоздействии удаляются неоднородности в кристаллическом строении шва и удаля- 25 ются остаточные деформации, Пример, Свариваемый материал

Полосная медная фольга толщиной

О, 1 мм частота вибраций виброблоков

5:1000 Гц, температура термостатов

500 С, скорость движения ленты

$,1 м/с, частота вибрации матрицы

100 кГц, источник излучения — СО лазер мощностью 0,25 КВт, Прочностные характеристики шва по

Сравнению с характеристиками .однородной медной полосы толщиной 0,2 мм: испытания на растяжение 100 ; испытание на изгиб 93-95 испытание на вращение 98-100, 40

Устройство содержит корпус 1, вращающиеся термостаты 2 с пружинами 3, соединенные между собой держателями 4, подключенными к преобразователям 5, пьезокерамическую матрицу 6 45 с отверстиями 7 (фиг,3), между кото.рой находятся свариваемые образцы 8 и 9 фольги,и оптический квантовый генератор (ОКГ) 10, Устройство работает следующим образом, Образцы 8 и 9 фольги помещаются между вращающимися термостатами 2 и сжимаются между собой, так как тер1 мостаты 2 установлены на пружинах 3, опирающихся на корпус 1 ° При этом фольra нагревается, что исключает резкий перепад температуры при сварке, разрушающий однородность свариваемых образцов, В момент нахождения фольги между попарно соединенными расположенными напротив друг друга термостатами происходит ее синусоидальный перекос, Преобразователи 5 установлены на держателях 4 таким образом, что горизонтально и вертикально соседние преобразователи 5 вибрируют фазой, сдвинутой по отношению друг к другу через .и, а преобразователи 5, соседние по диагонали, вибрируют с аналогичной фазой, Для осуществления непосредственно функции сварки сжатые между собой листы 8 и 9 свариваемой фольги проходят через матрицу 6 с отверстиями 7, через которые происходит лазерное термовоздействие на свариваемую фольгу посредством ОКГ 10, Так как отверстия 7 в одной стороне матрицы 6 расположены в шахматном порядке и не совпадают с отверстиями 7 в другоч стороне матрицы 6, то при лазерном воздействии на фольгу происходит размягчение ее материала таким образом, что каждая размягченная эона находится напротив зоны, сохранившей

1 прежние твердостные характеристики, Поэтому при вибрации матрицы 6 генерируется ультразвук и происходит столкновение" размягченной лазерным лучом зоны фольги с зоной, неподвергшейся лазерному термовоздействию, что способствует повышению адгезии материалов свариваемых листов фольги друг в друга, Так как фольга во время процесса сварки движется, то аналогичным образом воздействуют на новые и новые локальные ее зоны, пока вся площадь касания двух листов фольги не окажется сваренной, Для обеспечения однородности адгезии свариваемых материалов друг в друга сила генерируемого пьезокерамической матрицей 6 ультразвука прямо пропорциональна удельному весу материала фольги, толщине слоя фольги со стороны его воздействия и коэффициенту проницаемости ультразвука в магериале фольги, Изобретение позволяет проводить сварку металлической фольги толщиной меньше 0,5 мм, повышает прочность шва, скорость сварки в 7-9 раз.

Формул а изoбpет ения

1 ° Способ сварки металлической фольги, при котором соединяемые фоль15445 38 ги сжимают в сварочном инструменте, воздействуют ультразвуковыми колебаниями со стороны одной из фольг с одновременным перемещением фольг отно5 сительно сварочного инструмента, отличающийся тем,что,с целью повышения качества и производительности сварки, воздействие ультразвуковыми колебаниями для образования сварного соединения осуществляют со стороны обеих фольг с подогревом фольг и с колебаниями фольг вдоль направления их движения со смещением фаз колебаний противоположных фольг на Т, причем перед сваркой на фольги воздействуют лазерным излучением, сфокусированным в шахматном .порядке на поверхности фольги, 2, Устройство для сварки металлической фольги, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, первые преобразователь и сварочный инструмент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и производительности сварки, установка снабжена вторыми преобразователем и сварочным инструментом, расположенными напротив первых преобразователя и инстру-, мента, сварочные инструменты выполне» ны в виде соединенных попарно подпружиненных, вращающихся цилиндрических термостатов, а между термостатами расположены пьезокерамические матрицы, в которых выполнены конуснообразные отверстия со смещением осей отверстий одна относительно другой.

1544538

Составитель Г,Тютченкова

Техред Л.Олийнык Корректор Л,Патай

Редактор А,Шандор

Заказ 458 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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