Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов
Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к ультразвуковой сварке деталей из термопластичных полимерных материалов. Цель - повышение производительности процесса и качества сварного соединения. Для этого в способе ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов в качестве теплостойких прокладок используют детали из термореактивных полимерных материалов. Толщину их определяют из соотношений L<SB POS="POST">доп</SB> = (2N<SB POS="POST">1</SB>+1)(1/4-L<SB POS="POST">1</SB>/λ<SB POS="POST">1</SB>) <SP POS="POST">.</SP> λ<SB POS="POST">доп</SB>, мм L<SB POS="POST">доп</SB> = 2N<SB POS="POST">2</SB>(1/2 - L<SB POS="POST">2</SB>/λ<SB POS="POST">1</SB>) <SP POS="POST">.</SP> λ<SB POS="POST">доп</SB>, мм, где L<SB POS="POST">доп</SB> - толщина прокладки между волноводом и верхней деталью, мм L<SP POS="POST">2</SP> - толщина прокладки между опорой и нижней деталью, мм L<SB POS="POST">1</SB>, L<SB POS="POST">2</SB> -толщины верхней и нижней деталей соответственно, мм λ<SB POS="POST">1</SB> -длина волны в материале свариваемых деталей, мм λ<SB POS="POST">доп</SB> - длина волны в материале прокладок, мм N<SB POS="POST">1</SB> - коэффициент кратности нечетному числу 1/4 длины волны в свариваемых деталях ( N<SB POS="POST">1</SB> = 0, 1, 2, ...) N<SB POS="POST">2</SB> - коэффициент кратности 1/2 длины волны в свариваемых деталях (N<SB POS="POST">2</SB> = 1, 2, 3....). 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)л В 29 С 65/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР,.1 1» С f» 0
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4639000/05 (22) 17.01.89 (46) 15.07.91. Бюл. N. 26 (71) Омский политехнический институт (72) В.С.Нагорный, И.В.Мозговой, В.Е.Ощепков, С.Б,Березнев и В.С.Усовчиков (53) 678.029,438 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 979140, кл, В 29 С 65/08, 1981, Волков С.С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. — M.: Химия, 1976, с.83 — 84, 98. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ
ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится 1о сварке пластмасс, а именно к ультразвуковой сварке деталей из термопластичных полимерных материалов. Цель — повышение производительности процесса и качества сварного соединения. Для этого в способе ультразвуИзобретение относится к сварке пластмасс, а именно к ультразвуковой сварке деталей из термопластичных полимерных материалов.
Цель изобретения — повышение производительности процесса и качества сварного соединения, На чертеже схематично изображен процесс сварки деталей.
Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов оСуществляется следующим образом.
Свариваемь1е детали 1 и 2 размещают между опорой 3 и волноводом 4. Между ра„„Я2„„1662867 А1 ковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов в качестве теплостойких и роклддок используют детали из термореактивных полимерных материалов, Толщину их определяют из соотношений
1доп = (2П 1 + 1 ) (Л ),Лдоп ММ;
1 1 (1 2доп = 2П2 (— — Л-),Лдоп ММ;
1 l2 где одоп — толщина прокладки между вол1 новодом и верхней деталью, ММ; одоп — толщина прокладки между опорой и нижней деталью, мм; fi, f2 — толщина верхней и нижней деталей соответственно, мм; Л1 — длина волны в материале свариваемых деталей, мм; Лдоп — длина волны в материале прокладок. мм; n> — коэффициент кратности нечетному числу 1/4 длины волны в свариваемых деталях (n> = О, 1, 2, „.); n2 — коэффициент кратности 1/2 длины волны в свариваемых деталях (n2=1,2,3...). 1 ил, бочими поверхностями волновода и опоры и свариваемыми деталями 1 и 2 устанавливают теплостойкие прокладки 5 и 6 соответственно. Таким образом, детали оказываются между прокладками, которые являются дополнительными элементами и наращивают детали 1 и 2 по толщине. В качестве дополнительных элементов (прокладок) используют детали из термареактивных полимерных материалов. Все детали устанавливают соосно одна другой. Прикладывают к ним сварочное давление и пропуска ют ул ьтра звуков ые коле ба ни я (УЗ К) с установленным режимом сварки, 1662867
По известной собственной частоте сварочной головки (f), скорости распространения УЗК (с) в материале свариваемых деталей и дополнительных элементов определяют длину волны, распространяющейся в материале свариваемых деталей и дополнительных элементах по формуле л с
Учитывая то, что пучность напряжений находится на расстоянии 1/4 или 3/4 длины
, волны от места ввода колебаний в сварива. емые детали, и толщину свариваемых дета лей, определяют размеры дополнительных элементов по формуле
1 одоп = (2п» + ") (4 у} Лдоп, 1 f»
2 1 2 одоп = 2П2 (— -1 ) Лдоп, Л» ! где г» и f2 — толщина верхней и нижней свариваемых деталей, соответственно, мм; доп — толщина прокладки между вол1 новодом и верхней свариваемой деталью, мм;
< доп — толщина прокладки между опо2 рой и нижней деталью, мм;
Л» — длина волны в материале свариваемых деталей, мм;
Лдоп — длина волны в материале дополнительных элементов (прокладок), мм; и, — коэффициент кратности нечетному числу 1/4 длины волны в свариваемых деталях (п»=0,1.2...); п2 — коэффициент кратности 1/2 длины .волны в свариваемых деталях (п2=:1,2,3.„);
Значения коэффициентов и» и п2 зави|сят от толщины свариваемых деталей и при ведены в табл.1 и 2.
П р и м-е р. Детали, изготовленные из пластика АВС, длиной f»-12 мм и 12=45 мм сваривались ультразвуковой сварочной головкой с собственной частотой f= t9.7 кГц.
Дополнительные элементы изготовлены из те, мореактивного материала — текстолита.
Из справочных данных установили скорость распространения УЗК в пластике АВС и текстолите: Сдвс=2100 м/с; Тт= о.=1800 м/с.
Определили длину волны в плас.ике и гекстолите по формуле
Л»=
Х
1800 1.0
Л» = 19700 = 90мм;
2100 10 доп 19700
Длину верхнего дополнительного элемента определили по формуле
aon = (2п» + 1)(4- Л-) Лдоп
1 1 »
5 1
Учитывая, что Г» (— Л», приняли п»=0. (доп = (1 4 - — Лдоп = 12,6мм
»
»)
Длину нижнего дополнительного эле10 мента определили по формуле одоп = 2п2 (2;(-} Лдоп
2 1 »
Учитывая что 5 < — Л» приняли l»=1.
15 2,. t ã доп = 2(1б2 т Лдоп = 16,2мм.
1)
Свариваемые детали и дополнительные элементы установили между опорой и волноводом, создали статическое усилие сварки Р,9--0,1 МПа, пропустили УЗК с частотой
f=19,7 кГц.
Контроль качества сварного соединения осуществляли визуально и по прочности на растяжение, Данные сведены в табл.3, Прочность сварного шва при сварке с дополнительными элементами составила
70-",ь от прочности основного материала, трещин, непроваров, деформаций не обнаружено.
Формула изобретения
Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов,включающий размещение свариваемых деталей между опорой и волноводом с уста35 новкой между их рабочими поверхностями и деталями теплостойких прокладок, приложение к деталям статического сварочного давления и пропускание ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что; с целью повышения производительности процесса и качества сварного соединения, в качестве тенлостойких прокладок используют детали из термореактивных полимерных материалов, толщину которых определяют из соотношений
45» 1 (» одоп = (2п» + 1) (4 — у}. Лдоп,<<: .Ф
t ..
Р и — 2п2 (—, — У-)Лдоп,мм; где одоп — толщина прокладки между
50: волноводом и верхней свариваемой деталью, мм;
»доп — толщина прокладки между опорой» нижней деталью, мм; (» и b — толщина верхней и нижней де55 талей, соответственно, мм;
Л» — длина волны в материале свариваемых деталей, мм:
Лдоп — длина волны в материале прокладок, мм;
1662867
Таъблица 1
1/4 k- 3/4 k 3/4 k - 5/4 h
Таблица 2
1/2 k- k
il>- 3/2 k
0-1/2 iL) Гг пг.
Таблица 3
n> — коэффициент кратности нечетному числу 1/4 длины волны в свариваемых деталях (п1=0,1,2...): пг — коэффициент кратзнщ еи 1/2 длины волны в свариваемых деталях
{пг=1,2,3...).
1662867
fib
Eklld
Составитель M.Åëèñååâà
Редактор М.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор T.Màëåö
Заказ 2230 Тираж 392 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский. комбинат "Патент", r. Ужгород, ул Гагарина, 101
