Устройство для ультразвукового лужения изделий

Устройство предназначено для нанесения припоя с использованием ультразвуковых колебаний на изделия из металлических и неметаллических материалов. На двух противоположных боковых поверхностях ванны размещены нагревательные элементы. Между ними помещен теплопровод, который охватывает дно ванны. Стенки ванны вместе с нагревательными элементами и теплопроводом окружены слоем теплоизоляции и помещены в корпус, который, в свою очередь, размещен во внешнем корпусе с образованием воздушного зазора между стенками корпусов. Опора выполнена в виде двух параллельных пластин, обеспечивающих введение инструмента ультразвукового преобразователя наклонно в ванну. С одной стороны зазор между корпусами имеет размер, достаточный для крепления пластин опоры к боковым стенкам внешнего корпуса с внутренней стороны в пространстве между корпусами. Ультразвуковой преобразователь располагается на торцах пластин опоры. Для фиксации его положения в торце ближайшей к ванне пластины выполнено углубление, размер которого больше диаметра инструмента, но меньше диаметра корпуса преобразователя. Устройство обеспечивает увеличение эффективности процесса лужения при введении ультразвукового преобразователя в ванну сверху. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Устройство предназначено для лужения - нанесения припоя с использованием ультразвуковых колебаний на изделия из металлических и неметаллических материалов.

Известно устройство для ультразвукового лужения изделий (Патент US №4203531), в состав которого входит ванна для припоя, снабженная нагревателем, в дне которой выполнено отверстие, в котором установлен ультразвуковой преобразователь, таким образом, что инструмент преобразователя располагается в припое. Стенки ванны термоизолированы. Недостатком является сложность выполнения герметизации места соединения ультразвукового преобразователя и дна ванны.

Этого недостатка лишено устройство для ультразвукового лужения изделий, описанное в авторском свидетельстве №1018818 (SU). Рассматриваемое устройство наиболее близко к предлагаемому по совокупности существенных признаков.

Известное устройство содержит открытый сверху корпус, внутри которого установлена снабженная нагревательным устройством ванна для припоя, теплоизолированная с наружной стороны, а так же, по меньшей мере, один ультразвуковой преобразователь, заканчивающийся инструментом, и опора для каждого преобразователя. Особенностью известного устройства является то, что инструмент преобразователя помещается в ванну, в припой сверху. Для реализации такого размещения опоры преобразователя имеют такую конструкцию, при которой преобразователь расположен параллельно поверхности припоя, а инструмент выполняют в Г-образном виде. Это позволяет погружать оконечную часть инструмента преобразователя в припой. Такая конструкция избавляет от необходимости проводить сложные работы по установке преобразователя в стенке ванны. Но экспериментально доказано, что при прохождении ультразвука по волноводу, в данном случае по инструменту, который изогнут на угол 90°, большая часть продольных колебаний преобразуется в поперечные. Таким образом возникает интерференция и, как следствие, эффективность воздействия ультразвука на процесс лужения резко уменьшается.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства с большой эффективностью процесса лужения при введении инструмента преобразователя в припой сверху.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, так же как и известное, содержит открытый сверху корпус, внутри которого установлена снабженная нагревательным устройством ванна для припоя, теплоизолированная с наружной стороны, а так же, по меньшей мере, один ультразвуковой преобразователь, заканчивающийся инструментом, и опора для каждого преобразователя, обеспечивающая возможность введения инструмента преобразователя в припой сверху. Но, в отличие от известного, в предлагаемом устройстве корпус помещен в наружный корпус с образованием воздушного зазора между стенками корпусов, опора выполнена в виде расположенных друг за другом на разных расстояниях от ванны двух параллельных пластин, торцы которых предназначены для расположения на них ультразвукового преобразователя и введения наклонно его инструмента в припой, причем пластины закреплены в зазоре между корпусами на параллельных стенках внешнего корпуса наклонно по отношению ко дну ванны.

Такая конструкция устройства позволяет выполнить надежную и недорогую теплоизоляцию за счет использования теплоизолирующих свойств воздушного слоя в зазоре, при этом позволяет вводить преобразователь в припой сверху и использовать ультразвуковой преобразователь либо продольных волн, либо поперечных и за счет этого увеличить эффективность воздействия ультразвуковых колебаний на процесс лужения.

Технический результат, который при этом достигается - увеличение эффективности лужения.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 2 формулы изобретения, характеризует устройство для ультразвукового лужения изделий, в котором в торце первой, ближайшей к ванне пластины выполнено углубление, размер которого больше диаметра инструмента, но меньше диаметра корпуса ультразвукового преобразователя.

Такое углубление позволяет жестко фиксировать уровень погружения инструмента в расплав.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 3 формулы изобретения, характеризует устройство для ультразвукового лужения изделий, в котором в торце пластины, ближайшей к ванне, дополнительно выполнено углубление, размер которого превышает диаметр корпуса преобразователя.

Выполнение в торце указанной выше пластины двух углублений, одно из которых предназначено для размещения в нем инструмента преобразователя, а второе - для размещения корпуса преобразователя, позволяет менять положение преобразователя на опоре и погружать инструмент в ванну на разную глубину.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 4 формулы изобретения, характеризует устройство для ультразвукового лужения изделий, в котором в торце второй пластины выполнено углубление, размер которого превышает диаметр корпуса преобразователя.

Вторая пластина опоры предназначена для размещения на ее торце корпуса ультразвукового преобразователя. Углубление в торце второй пластины будет стабилизировать направление расположения преобразователя.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 5 формулы изобретения, характеризует устройство для ультразвукового лужения изделий, в котором пластины опоры преобразователя установлены так, что проекция торца пластины, ближайшей к ванне, на плоскость поперечного сечения зазора расположена между стенками корпусов, образующих зазор.

Конструкции ультразвуковых преобразователей предусматривают их водяное охлаждение. В случае неисправности вода может вылиться из корпуса преобразователя. Описанное выше расположение опоры предусматривает попадание воды только в промежуток между корпусами устройства, а не ванну.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 6 формулы изобретения, характеризует устройство для ультразвукового лужения изделий, в котором нагревательное устройство выполнено в виде установленных на противоположных сторонах ванны двух нагревательных элементов, соединенных между собой по наружной стороне дна ванны теплопроводящей шиной.

Это достаточно экономная конструкция нагревательного элемента, которая позволяет не использовать нагревательный элемент для подогрева дна ванны, а заменить его теплопроводной металлической шиной, например медной.

Совокупность признаков, изложенная в пункте 7 формулы изобретения, характеризует устройство для ультразвукового лужения изделий, в котором в качестве ультразвукового излучателя использован излучатель поперечных волн.

Предлагаемое устройство позволяет использовать преобразователи как продольных колебаний, так и поперечных. Последний тип преобразователя имеет преимущество в случае одновременной обработки большой поверхности.

Изобретение поясняется чертежами, на которых схематически изображен пример выполнения конструкции устройства для ультразвукового лужения изделий в соответствии с предлагаемым изобретением. На чертежах приведено устройство, в котором используется один ультразвуковой преобразователь (фиг.1, 2)

Предлагаемое устройство содержит ванну 1, на двух противоположных боковых поверхностях которой размещены нагревательные элементы 2. Между ними помещен теплопровод 3, который охватывает дно ванны. Он может быть выполнен, например, в виде шины, или в виде листа. Материал теплопровода должен удовлетворять условию - высокий коэффициент теплопроводности. Большой теплопроводностью обладает, например медь. Стенки ванны вместе с нагревательными элементами и теплопроводом окружены слоем теплоизоляции 4 и помещены в корпус 5, который, в свою очередь, размещен во внешнем корпусе 6 с образованием воздушного зазора между стенками корпусов. В этом случае воздушный слой можно рассматривать как слой теплоизоляции. Инструмент 7 ультразвукового преобразователя должен наклонно входить в ванну. Для этого опора выполнена в виде двух параллельных пластин 8. С одной стороны зазор между корпусами 5 и 6 достигает размеров, достаточных для крепления к боковым стенкам внешнего корпуса с внутренней стороны в пространстве между корпусами пластин опоры. Пластины расположены наклонно по отношению ко дну ванны, и расположены на разных расстояниях от нее. Угол наклона пластин и расстояние между ними обеспечивают определенный угол наклона введения инструмента преобразователя в ванну, причем желательно выполнение следующего условия: проекция торца пластины ближайшей к ванне, на плоскость поперечного сечения зазора расположена между стенками образующих зазор. Такое расположение пластин опоры предотвращает попадание охлаждающей воды из корпуса преобразователя в ванну. Ультразвуковой преобразователь располагается на торцах пластин опоры. Для фиксации его положения в торце первой, ближайшей к ванне пластины, выполнено углубление 9, размер которого больше диаметра инструмента, но меньше диаметра корпуса преобразователя. В этом же торце дополнительно может быть выполнено углубление 10, размер которого превышает диаметр корпуса. Это дает возможность увеличивать глубину погружения инструмента в ванну. В торце второй пластины также может быть выполнено углубление, размер которого позволяет размещать в нем корпус преобразователя.

Для проведения процесса лужения ванну наполняют материалом припоя и расплавляют его нагреванием. В расплавленный припой вводят преобразователь. Для лужения небольших поверхностей удобнее использовать ультразвуковой преобразователь продольных волн. Использование одного типа колебаний позволяет эффективно производить процесс лужения, поскольку позволяет так располагать изделие и инструмент относительно друг друга, что практически вся мощность ультразвуковых колебаний будет использована для обработки изделия. Для лужения больших поверхностей можно использовать преобразователь поперечных колебаний. В этом случае обрабатываемые поверхности могут располагаться как сверху от преобразователя, так и снизу. Поскольку в нем используется, как и в предыдущем случае, только один тип колебаний, вся мощность ультразвуковых колебаний может быть использована для лужения, что обеспечивает большую эффективность процесса.

1. Устройство для ультразвукового лужения изделий, содержащее открытый сверху корпус, внутри которого установлена снабженная нагревательным устройством ванна для припоя, теплоизолированная с наружной стороны, а также, по меньшей мере, один ультразвуковой преобразователь с инструментом на конце и опора для каждого преобразователя, обеспечивающая возможность введения инструмента преобразователя в припой сверху, отличающееся тем, что открытый корпус помещен во внешний корпус с образованием воздушного зазора между их стенками, опора выполнена в виде расположенных друг за другом на разных расстояниях от ванны двух параллельных пластин, выполненных с возможностью расположения на их торцах ультразвукового преобразователя и введения наклонно его инструмента в припой, причем пластины закреплены в зазоре между корпусами на параллельных стенках внешнего корпуса наклонно по отношению ко дну ванны.

2. Устройство для ультразвукового лужения изделий по п.1, отличающееся тем, что в торце первой, ближайшей к ванне, пластины выполнено углубление, размер которого больше диаметра инструмента, но меньше диаметра ультразвукового преобразователя.

3. Устройство для ультразвукового лужения изделий по п.2, отличающееся тем, что в торце пластины ближайшей к ванне дополнительно выполнено углубление, размер которого превышает диаметр ультразвукового преобразователя.

4. Устройство для ультразвукового лужения изделий по п.2 или 3, отличающееся тем, что в торце второй пластины выполнено углубление, размер которого превышает диаметр ультразвукового преобразователя.

5. Устройство для ультразвукового лужения изделий по п.1, отличающееся тем, что пластины опоры установлены так, что проекция торца пластины, ближайшей к ванне, на плоскость поперечного сечения зазора расположена между стенками корпусов, образующих зазор.

6. Устройство для ультразвукового лужения изделий по п.1, отличающееся тем, что нагревательное устройство выполнено в виде установленных на противоположных сторонах ванны двух нагревательных элементов, соединенных между собой по наружной стороне дна ванны теплопроводящей шиной.

7. Устройство для ультразвукового лужения изделий по п.1, отличающееся тем, что в качестве ультразвукового излучателя использован излучатель поперечных волн.