Устройство для непрерывной ультразвуковой сварки полимерных пленок

 

Изобретение относится к сварке пластических масс, а именно к устройствам для непрерывной ультразвуковой сварки. Цель - повышение прочности и качества сварного шва. Для этого устройство снабжено магнитострикционным преобразователем 1, трансформатором 2 упругих колебаний, сварным инструментом, включающим первый полый усеченный конус 3 изгибных колебаний и дополнительный полый усеченный конус 4 продольных колебаний, связанные через кольцевой сварочный наконечник 5, центральным стержневым элементом 6 продольных колебаний, который связывает полые усеченные конуса 3 и 4 по плоскостям меньшего диаметра 7 и 8. При этом высота первого усеченного конуса равна или кратна 1/4 длины продольной волны, высота его боковой поверхности равна или кратна 1/2 длины волны изгибных колебаний, а высота боковой поверхности дополнительного полого усеченного конуса равна или кратна 1/4 длины изгибной волны и его высота равна или кратна 1/2 длины волны продольных колебаний, причем длина центрального стержня равна или кратна 1/2 длины волны продольных колебаний. Сварочный инструмент совершает ультразвуковые колебания в двух плоскостях: перпендикулярно и параллельно движению свариваемых материалов, что и обеспечивает повышение прочности сварного шва и его качества. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 В 29 С 65 08

Л 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

40 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4349942/31-05 (22) 28. 12.87 (46) 07.03.90. Бюл. № 9 (71) Омский политехнический институт (72) В. В. Бяллер, Н. Н. Данильцев, В. А. Соколов, Л. А. Шестель и В. Я. Никулин (53) 678.059.4 (088.8) (56) Патент США № 3242029, кл. В 29 С 65/08, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК (57) Изобретение относится к сварке пластических масс, а именно к устройствам для непрерывной ультразвуковой сварки. Цель— повышение прочности и качества сварного шва. Для этого устройство снабжено магнитострикционным преобразователем 1, трансформатором 2 упругих колебаний, сварным инструментом, включающим первый полый усеченный конус 3 изгибных колебаний и дополнительный полый усеченный конус 4

„„SU„„1548072 А1 продольных колебаний, связанные через копьцевой сварочный наконечник 5, центральным стержневым элементом 6 продольных колебаний, который связывает полые усеченные конуса 3 и 4 по плоскостям меньшего диаметра 7 и 8. При этом высота первого усеченного конуса равна или кратна 1/4 длины продольнои волны, высота его боковой поверхности равна или кратна 1/2 длины волны изгибных колебаний, а высота боковой поверхности дополнительного полого усеченного конуса равна или кратна 1/4 длины изгибной волны и его высота равна или кратна 1/2 длины волны продольных колебаний.

Причем длина центрального стержня равна или кратна 1/2 длины волны продольных колебаний. Сварочный инструмент совершает ультразвуковые колебания в двух плоскостях: перпендикулярно и параллельно движению свариваемых материалов, что и обеспечивает повышение прочности сварного шва и его качества. 5 ил.

1548072

Изобретение относится к сварке пластических масс, а более конкретно к устройствам для непрерывной ультразвуковой сварки полимерных пленок, и может быть использовано в машиностроении, химической и других отраслях промышленности..

Целью изобретения является повышение прочности и качества сварного шва за счет одновременного воздействия механических колебаний в двух плоскостях.

На фиг. 1 дано устройство, общий вид; на фиг. 2 — первый полый усеченный конус изгибных колебаний; на фиг. 3 — дополнительный полый усеченный конус продольных колебаний; на фиг. 4 — схема положения сварочного наконечника в работе (ко. .банкя в двух плоскостях) при сварке материалов; на фиг. 5 — схема сварных швов, полученных с помощью известных и описываемого устройств.

Устройство для непрерывной ультразвуковой сварки содержит магнитострикционный преобразователь 1, трансформатор 2 упругих колебаний, сварочный инструмент, включающий первый полый усеченный конус 3 изгибных колебаний, присоединенный посредством резьбы к трансформатору 2 упругих колебаний, дополнительный полый усеченный конус 4 продольных колебаний, связанный через кольцевой сварочный наконечник 5 с полым усеченным конусом 3, центральный стержневой элемент 6 продольных колебаний, который связывает полые усеченные конуса 3 и 4 по плоскостям 7 и 8 меньmего диаметра. На дополнительном полом усеченном конусе 4 продольных колебаний выполнены сквозные по толщине пазы 9.

Сварочный наконечник 5 действием сварочного давления поджат к опорному вращающемуся ролику 10. Вращение на сварной инструмент передается от привода (не показан) через сварочную головку 11, совершаемую вращение в подшипниках 13. Между сварочным наконечником 5 и опорным вращающимся роликом 10 помещаются свариваемые пленки 13. Причем высота первого усеченного конуса равна или кратна 1/4 длины продольной волны, а высота его боковой поверхности равна или кратна 1/2 длины волны изгибных колебаний, а высота боковой поверхности дополнительного полого усеченного конуса равна или кратна 1/4 длины изгибной волны и его высота равна или кратна

1/2 длины волны продольных колебаний, при этом длина центрального стержня равна или кратна 1/2 длины волны продольных колебаний.

Устройство работает следующим образом.

После включения УЗ генератора (не показан) на магнитострикционный преобразователь 1 подаются электрические колебания высокой частоты, что вызывает ультразвуковые колебания. Одновременно включается привод вращения (не показан) сварочной

1О

Д

4ч

50 головки 12. С момента включения УЗ генератора и привода вращения начинается процесс сварки полимерных материалов, поджатых сварочным наконечником 6 к вращающемуся ролику 11 (фиг. 1) . Ультразвуковые колебания через трансформатор 2 упругих колебаний передаются на первый полый усеченный конус 3 и через центральный стержневой элемент 7 на дополнительный полый усеченный конус 5. Причем полый усеченный конус 4 является излучателем изгибных колебаний (перпендикулярно плоскости свариваемых материалов), а дополнительный полый усеченный конус 5 является излучателем продольных колебаний (параллельно плоскости свариваемых материалов).

Выполненные на дополнительном полом усеченном конусе 5 сквозные пазы 0 служат для повышения динамической устойчивости дополнительного полого усеченного конуса

5, т. е. исключения возникновения изгибных колебаний, могущих возникнуть при работе составного волновода продольных колебаний

7 — 5. В процессе непрерывной ультразвуковой сваркч полимерных материалов, путем вращения вокруг оси сварочного инструмента 3, сварочный наконечник 6 в виде выпуклого в сечении кольца, жестко связанный с полыми резонансными телами 4 и 5, совершает колебания в двух плоскостях (фиг. 4). Вь-полнение сварочного инструмента в виде двух полых усеченных конусов, связан..ых кольцевым сварочным наконечником и стержневым элементом продольных колебаний в указанных соотношениях размеров, позволяет рационально, с точки зрения образования прочного сварного соединения и повышения его качества, перераспределить вводимые в сварочные материалы механические колебания. Выполнение первого усеченного конуса высотой, равной или кратной 1/4 длины продольной волны, а выполнение его высоты равной или кратной 1/2 длины волны изгибных колебаний, позволяет эффективно излучать колебания через жестко связанный с ним кольцевой сварочный наконечник в направлении, перпендикулярном плоскости свариваемого материала. Выполнение длины стержневого элемента и высоты дополнительного полого усеченного конуса равной или кратной 1/2 длины волны продольных колебаний, а высоты боковой поверхности дополнительного полого усеченного конуса равной или кратной 1/4 длины изгибной волны позволяет эффективно излучать колебания через кольцевой сварочный наконечник в направлении плоскости свариваемого материала.

Это позволяет осуществлять процесс непрерывной сварки с уменьшенной амплитудой колебаний, перпендикулярно вводимых в свариваемые материалы, а также с уменьшенным сварочным давлением. Введение колебаний в двух плоскостях при уменьшенном значении амплитуды перпендикулярно вво1548072

Формула изобретения иг. димых колебаний и сварочном давлении позволяет обеспечить необходимую температуру разогрева полимера для образования сварочного соединения. Это обеспечивает существенное уменьшение объема выдавленного из зоны сварки пластифицированного материала, выравнивание сварного шва (без утонения), что приводит к повышению прочности сварного шва и его качества.

Для прекращения процесса непрерывной

УЗ сварки генератор ультразвуковых колебаний и привод вращения отключают, снимают сварочное давление и свариваемые материалы 14 выводят из зоны сварки. Далее цикл повторяется.

Устройство для непрерывной ультразвуковой сварки полимерных пленок, содержащее магнитострикционный преобразователь, трансформатор упругих колебаний, сварочный инструмент в виде полого тела вращения, приводной механизм для вращения сварочного инструмента и одновременного протягивания свариваемых материалов, поджатых к вращающемуся ролику, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности и качества сварного шва за счет одновременного воздействия механических ко5 лебаний в двух плоскостях, сварочный инструмент выполнен в виде полого усеченного конуса и снабжен дополнительным полым усеченным конусом, закрепленным своим ббльшим основанием на ббльшем основании первого усеченного конуса с помощью сварочного наконечника, выполненного в виде выпуклого в сечении упругого кольца, а плоскости меньших диаметров полых усеченных конусов связаны центральным стержневым элементом, присоединенным к трансформа15 тору упругих колебаний, причем высота первого усеченного конуса равна или кратна

1/4 длины продольной волны, высота его боковой поверхности равна или кратна 1/2 длины волны изгибных колебаний, а высота боковой поверхности допол нительного полого усеченного конуса равна нлн кратна 1/4 длины изгибной волны и его высота равна или кратна 1/2 длины .волны продольных колебаний, при этом длина центрального стержня равна или кратна 1/2 длины волны

25 продольных колебаний.

A r rnnrrmr/oa пуа3опьиых кспедаиий

Аиппип у3а и ьи5ньи ксле5аний

1548072

Составитель А. Ефремов

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 1Об Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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