Инструмент для ультразвуковой сварки

 

О Г, ЙЗОЬРЕТЕН ИЯ

«ii 575189 и АВ7ОИЖОМУ СЗИДИТЙДЬСФВМ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 10.06.76 (21)2370399/25-27 (53) М. Кл.

В 23 К 19/04 с присоединением заявки №

Гасударстаанный намнтат

Соавта Инннстраа СССР па делам нэабратеннй и атнрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.10.77, Бюллетеиь ¹37 (45) Дата опубликования описания 11.11.77 (53) А< 621.791.. 1 6(088.8) (72) Авторы изобретения

A. N. Григорьев и И. П. Янович

Физико-технический институт АН Бепорусской ССР (71) Заявитель (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к упьтразвуковой сварке и может найти применение в сварочном производстве, микроэлектронике, например дпя сварки полупроводниковых приборов.

Известен инструмент дпя упьтразвуковой сварки, состояший из стержня резонансной дпины, выполненного из одного матеоиапа с неоднородной по сечению (радиус.) структурой (11.

Известный инструмент обладает высо- g кими акустическими свойствами, но не обеспечивает равномерность прочности сварного соединения. Наибольшие касатепьные напряжения в сварном соединении в процессе сварки возникают по периферии, а в центре они почти равняются нулю, поэтому в цен» трапьной зоне сварного соединения отсутствует сварка.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению явпяется инструмент 20 дпя упьтразвуковой сварки, выполненный в виде тепа врашения с рабочим торцом j2).

Известный инструмент обеспечивает работу при высоких усипиях нагружения, но не позвопяет попучить равномерность проч- 25 ности в зоне сварного соединения вспедствие одинаковой амплитуды колебаний на его торце и разного напряженно-деформированного состояния, возникавшего в объеме сварйв ае мого м атер иап а.

Иепь изобретения — повышение качества сварных соединений путем увепичения интенсивности копебаний в центре зоны сварки.

Это,.зстигаетса, тем, что предлагаемый инструмент вынопнен в виде усеченного в фокусах эйпипсоида врашения с суммой длин фокапьных радиусов т кратной длине попувопны распространяюшихся s нем упьтразвуковых колебаний.

На фиг. 1 изображен описываемый инструмент; на фиг. 2 — схема нацравпений распространения упьтразвуковых вопн в инструменте.

Инструмент с рабочим торцом 1 выпопненный в виде усеченного в фокусах эппипсоида 2 врашения с суммой дпии фокапьных радиусов, кратной длине попувопны распространяюшихся в нем ультразвуковых копебаний, установпен в вопноводе 3, соединен5751 ном с преобразователем 4 упьтразвуковых копебаний.

Инструмент работает следующим образом.

Упьтразвуковые колебания, приходящие от преобразователя 4 через волновод 3 распрос 5 траняются в объеме материала инструмента.

Различные резонансные дпины на пути прохождения упьтразвуковой вопны вызывают раз интенсивность колебаний на рабочем горце 1 инструмента. Упьтразвуковые о вопны, приходящие в пейтр рабочего торца

1, имеют наибольшее чиспо резонансных длин в объеме материала инструмента при отражении от его поверхности. Учитывая, что сумма дпин фокапьных радиусов, например, Р, Г постоянна, происходит спожение г интенсивностей вопн, приходящих в фокапьную зону на рабочем торце при отражении от боковой поверхности. В сечении элпнпсо-. ида вращения лежит эппипс с геометрическим местом. точек, дпя которых сумма расстояний от двух заданных точек (фокусов) есть величина постоянная.

Сварное соединение образуется в местах наибольшего течения метаппа„ т.е. в сост» р ветствии с эпюрой касательных напряжений при ппоской осадке, а в центрапьной зоне сварное соединение не образуется. Поэтому дпя повышения качества воспроизведения сварных соединений за счет равномерной Зр прочности по всей евариваемой поверхности необходимо увец чить интенсивность колебаний в центрапьной зоне, а, следовательно, их амплитуду и тем самым покапизовать напряженно- деформируемое состояние в объеме свариваемого материапа.

Фор .мупа изо бретения

Инструмент дпя ультразвуковой сварки, выполненный в виде тепа вращения с рабочим торцом, о т и и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения качества сварных соединений путем увепичения интенсивности копебаний в центре воны сварки, он выпопнен в виде усеченного в фокусах эппипсоида вращения с суммой длин фокальных радиусов, кратной длине полувопны распространяющихся в нем ультразвуковых колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Волосатов ботка, Х дниздат, 2. В ботка, Лениздат, В. A. Ультразвуковая обра1973, с. 67.

В, А, Упьтразвуковая обра1973, с. 96, рис. 48.

89

Предлагаемый инструмент могут выиопнчть из стали 40Х дпя сварки на частоте

20 кгц алюминия толщиной 1 мм с диаметром рабочего торца 10 мм. Йпина попувопны колебаний в инструменте из стапи 40Х на частоте 20 кгц равняется 80 мм. Инструмент изготавпивают в виде элилсоида вращения с дпиной большой оси, равной

80 мм, затем в фокусах,, и Г- отрезают.

Сумма дпин t и t на пути прохождения воп . ны при отражении от боковой поверхности, например, в точке М равняется 80 мм.

57 5189

Составитель И. Тютченикова

М

Редакр 11. Бродская Гекред С. Бена Коррекр Е. 11

Заказ 3924/8 Тираж 1207 Подписное

1161111П11 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 1111П Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4