Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов

 

1 и

rM+

У иII 71 О818

Союз Советских

Сощивпистических

Республик

ОЛ КСAК»..

ИЗОБРЕТЕИ ЙЯ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04.78 (21) 2604681/23-05 с присоединением заявки,%

{51)М. 1(,л.

В 2 С 27/08

Ввударствеииьй квиктвт

СССР ав двлзм кмбретенкй в вткрыткй (23) Приоритет

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень Рй 3

Дата опубликования описания 28.01.80 (53) УДК6 8. .029.43 (088.8) Б. Я. Черняк, Ф. E. Ляшко и A. И. Исаев (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

Ташкентский автомобильно-дорожный институт (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

ПОЛ ИМ Е Р НЫХ МАТЕ РИАЛОВ

Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно к способам ультразвуковой сварки термопластичных материалов, Известны способы ультразвуковой сварки полимерных материалов, в которых прекращение воздействия ультразвуковых колебаний на свариваемый материал при окончании процесса соединения производится по времени, по фиксированному зазору между торцом волновода и опорой, по изменению амплитуды смещения опоры, на которой размещены свариваемые материалы (1).

Недостаток способов заключается в том, что онп не позволяют получить высокую стабильность качества сварных соединений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сварки по фиксированной осадке, включающий приложение к соединяемым материалам статического давления, пропускание ультразвука, измерение деформации зоны сварки и автоматическое выключение ультразвука после достижения определенного значения деформации (фиксированной осадки) (2).

Недостаток ук»занного способа заключается в том, что для разных материа5 лов, геометрии деталей н режимов сварки необходимо экспериментальное определение оптимальной осадки, что требует дополнительных затрат времени и снижа—

16 ет производительность не обеспечивается

Я стабильность прочностных характеристик, что обусловлено разнотолщинностно и неоднородностью свойств свариваемых деталей. l5

Цель изобретения — повышение произ-водительности процесса и прочности сварного соединения.

Указанная пель достигается тем, что в способе ультразвуковой сварки полимер,6 ных материалов, включающем тц нложение

26 к соединяемым материалам статического давления, пропуск»иле у1i-,òðàçI»óê», измерение деформации зоны сварки и»p Tîмати- еское выключение ультразвук» по

Способ сварки испытаний

Среднее квадратичное отклонен разрывно нагрузки, кг

125,3 16,14

Известный

776

0,4

40

Предлагаемый

Известный

Предлагаемый

50,4 7,52

670,0

Известный

0,5

87,7 14,98

585,3

80

Предлагаемый

625.0

6,8

42,5

3 7 1 0 измеряемой деформации зоны сварки в период пропускания ультразвука регистрируют ускорение деформировяпия и выключение ультразвука, производят при достижении ускорения деформирования поло жительного значения.

Такое осуществление способа повышает производительность процесса и прочность сварного соединения. Независимо от "толщины деталей, свойств материалов, $0 из которых они выполнены, и режимов сварки, автоматическое выключение ультразвука производится после образования соединения контактируемых поверхностей свариваемых деталей. Это обуслав- 15 ливает интенсивное тепловыделение во внутренних слоях деталей, прилегающих к этим поверхностям, что резко снижает их сопротивление,деформированию и сопровождается увеличением ско- 20 рости деформирования - продавливанием, т.е. появлением ускорения деформирования положительного знака.

На чертеже приведены характерные кривые зависимостей ускорения деформирования Я (кривая 1 ) и прочности Q сварных соединений (кривая 2) от времени сварки т,, из которых следует, что максимальная прочность Соединения достигается в момент появления ускорения положительного знака.

Способ осуществляется следующим образэ м.

818 4

Сваривяется лента на основе капроновых волокон марки ЛТК-50-1500 то шпшой 1,7 мм, шириной 50мм. Сварка произв>дится экспоценциял пым ножевым волповодом одним продольным швом длиной 50 мм и шириной 5 мм.

После приложения к ленте статического давления и включения ультразвука с помощью дифференциального трансформаторного датчика перемещений типа ДП-3 непрерывно региструется деформация зоны сварки. Сигнал от датчика дважды дифференцируется для определения ускорения деформирования, и при появлении ускорения положительного знака с помощью дискриминатора знака, пропускающего только сигналы, соответствующие положительному ускорению, производится автоматическое отключение ультразвука.

Для сравнения результатов параллельно прочзводится сварка по известному способу с отключением ультразвука по фиксированной осадке, которая предварительно подбирается экспериментально.

Сварка образца в по предлагаемо му и чзвестному способу производится на одних и тех же режимах. На каждом режиме сваривается по 50 образцов, по результатам испытаний которых на разрыв определяются статические характеристики прочности сварных соединений.

Результаты сведены в таблицу.

842 68,8 8,17

0,44 605,5 105,4 17 42

10818 6 ние к соединяемым материалам статического давления, пропускание ультразвука, измерение деформации зоны сварки и автоматическое выключение ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и прочности сварного соединения, по измеряемой деформации зоны сварки в период пропускания ультразвука

>0 регистрируют ускорение деформирования и выключение ультразвука производят при достижении ускорения деформирования положительного значения.

Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов, включающий приложеПредлагаемый способ обеспечивает повышение стабильности качества сварнь;х соединений, причем среднее квадратичное отклонение разрывной нагрузки уменьшается в 1,5-2 раза, а коэффициент вариации — в 1,7-2,5 раза; увеличение среднего арифметического разрывной нагрузки на 4-10 за счет сокращения числа образцов с малой разрывной нагрузкой; повышение производительности процесса в среднем в 1,4 раза, поскольку отпадает необходимость в переналадке оборудования (коррекции фиксированной осадки при изменении режима сварки, толщины и материала деталей) .

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Волков С. С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. Химия, 1974, с. 26.

2. Волков С. С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. "Химия, 1974, с. 25 (прототип).

Ш{ИИПИ Заказ 85/8/8 Тираж 735 Подписное

Филиал lit(I t Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4