Устройство для ультразвуковой сварки

 

(72) вторы взобретения

6. В. XGflon08 В. И. AoBGTRH и В. В. Гл

Всесоюзный научно-исследовательский, конструкторский и технологический ин .электросварочного оборудования (7!) Заяввтель (5Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к оборудованию ультразвуковой сварки (УЗС) металлов и может быть использовано в электротехнической, радиотехнической, радиоэлектронной и других отраслях промывленности при получении одноточечных и многоточечных нахлесточных соединений.

Известно устройство для УЗС металлов, в котором все элементы акустической сварочной системы: электромеханический преобразователь, концентратор, волновод и наконечник жестко соединены друг с другом посредством пайки твердыми припоями Щ .

При этом для замены наконечника необходимо демонтировать всю сварочную систему и припаять новый наконечник. Частое повторение этой операции

20 приводит к растрескиванию торца концентратора. и выходу его из строя.

Известно также устройство для

:УЗС, состоящее иэ электромеханического преобразователя, концентратора, сварочного волновода и сменного резьбового рабочего наконечника 2 .

Недостатком такого устройства является то, что при выполнении для крепления съемного наконечника резьбового отверстия в торце сварочного волновода, совераающего изгибные колебания, возможно возникновение продольных колебаний, направленных по нормали к плоскости соединения свариваемых деталей, которые снижают

КПД ультразвуковой сварочной системы, производительность труда и долговечность сварочных наконечников.

При изгибе сварочного волновода в первый полупериод колебаний наруж ная поверхность его относительно места ввода колебаний от концентратора будет испытывать растяжение, а внутренняя - сжатие. В следующий полупериод напряжение на противоположных поверхностях изменит свой знак.

Такое циклическое изменение напряженЬ а пер

3 90303 ного состояния вызывает поворот сечений, перпендикулярных к оси сварочно-. го волновода, и обусловливает появление колебательных смещений, направленных по нормали к плоскости сварного соединения.

При выполнении в рабочем торце сварочного волновода реэьбового отверстия уменьшается площадь его поперечного сечения и снижается волно- 1в вое сопротивление продольным колебаниям, что вызывает увеличение их амплитуды. Таким образом, волновод с резьбовым отверстием выполняет функцию ступенчатого концентратора.

Продольная составляющая колебательных смещений снижает энергию тангенциальных колебаний, необходимых для образования сварного соединения, и вызывает дополнительный разогрев наконеч- з ника, уменьшающий его долговечность, удлиняет цикл сварки и снижает прочностные показатели сварных соединений.

Целью. изобретения является увеличение производительности труда,улуч- уз шение качества сварных соединений и повышение срока службы съемных сварочных наконечников за счет увеличения жесткости волновода.

Цель достигается тем, что в известном устройстве торец сварочного волновода выполнен в виде тавра, полка которого перпендикулярна к .направлению .колебаний выходного торца концентратора, при этом размеры тавра

- выбраны из условий:

1 с1св, А

СВ

Ав

gl > Q. T—

1 .

У

4О

Ае а, > где 0 - ширина полки тавра; Йсз - диаметр основной части волновода;

Й» - диаметр резьбового отверстия для сменного наконечника;

Ь - длина полки тавра; а - ширина полки тавра;

R®1, — радиус перехода от полки к волноводу .

На фиг. 1 изображено устройство для УЗС; на фиг. 2 — рабочий наконечник, разрез; на фиг. 3 - то же,вид 55

-сверху.

Устройство состоит иэ привода,1 сварочного давления, электромехани0 4 ческого преобразователя 2, соединенного через концентратор 3 со сварочным волноводом 4, торец которого для увеличения жесткости и сохранения волнового сопротивления выполнен в виде тавра, и сменного реэьбового рабочего наконечника 5.

Устройство работает следующим образом.

С включением привода 1 к деталям прикладывается сварочное усилие сжатия. Механические колебания, возникшие в преобразователе 2, усиливаются в концентраторе 3 и через волновод 4 и наконечник 5 передаются в зону сварки. Благодаря развитому поперечному сечению торца волновода

4 его волновое сопротивление продольным колебаниям сохраняется на уровне целого (без отверстий) металлического стержня, вследствие чего амплитуда продольной составляющей колебательных смещений не возрастает. Для ликвидаций концентрации напряжений имеется плавный переход от основного сечения волновода к увеличенному.

Размеры тавра выбраны из следующих соотношений:

>> « с@ d< . се, сф а >o. w

dq ар» г где 0 — ширина. полки тавра;

d - диаметр основной части волновода;

d4 - диаметр резьбового отверстия для менного наконечника;

- длина полки тавра, - толщина полки тавра;

- радиус перехода от полки к волноводу.

Таким образом, на свариваемые детали действует только тангенциальная составляющая механических колебаний, вызывающая взаимные перемещения и схватывание деталей, т.е. потери энергии на продольные колебания значительно уменьшаются и сокращается время, необходимое для получения качественного сварного соединения.

Амплитуда продольных колебаний в этом случае минимальна (О-1 мкм), что снимает с наконечника ударную нагрузку, вызывающую его дополнительный разогрев и повышенный износ.

903030 где D се

Ь а пер

Фиг./

Формула изобретения

Устройство для ультразвуковой сварки, содержащее электромеханический преобразователь, концентратор, сварочный волновод и сменный резьбовой рабочий наконечник, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, увеличения производительности труда и долговечности сменных наконечников за счет увеличения жесткости волновода, торец сварочного волновода выполнен в виде тавра, полка которого,перпендикулярна к направлению колебаний выходного торца концентратора, при этом размеры тавра выбраны из следующих соотношений:

0 5 dca Ф 41 э 4Ô Ф dca се ca

Ф ь М

- ширина полки тавра; — диаметр основной части волновода; — диаметр резьбового отверстия для сменного наконечника; длина полки тавра; — толщина полки тавра; — радиус перехода от полки к волноводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1S

1. Силин Л.Л. и др. Ультразвуковая сварка.. М., 1962, с. 9-23.

2. Коренев В.Д. и др. Опыт применения УЗС при изготовлении электролитических конденсаторов — "Сварочное производство", Н 5, 1973, с. 40.

903030

I подвернуто

Фиа2 иа

Составитель Н. Тютченкова

Техред И. Надь Корректор А. Гриценко

Редактор 3. Бородкина

Заказ 12523/18

Тираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4