Устройство для сварки световым лучом термопластичных материалов

 

(Г. Д. Никифоров, М. И. Опарин, С. А. Федоров и В. В. Овчинников (72) Авторы изобретения" (71) Заявитель

Московский авиационный технологический институт им. К. Э.,Циолковского (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к устройствам для сварки термопластичных материалов световым лучом.

Известно устройство для сварки световым лучом термопластичных материалов, содержащее нагреватели, выполненные в виде нихромовой ленты, намотанной на кварцевую па- лочку, установленную в фокусе параболи- ° ческих отражателей, и прижимной элемент, выполненный в виде пластинф с продольной прорезью, огранияивающей зону нагрева, и

П-образного выступа, формующего сварной шов (1).

Недостатком такого устройства является невысокое качество шва из-за несовпадения зоны нагрева н зоны формирования сварного шва.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для сварки световым лучом термопластичных материалов, содержащее смонтированный .в корпусе источник излучения, установленный в фокусе отражателя, плоскую подложку для размещения сварис

2 ваемых материалов, выполненную нз оптически прозрачного материала, и подпружиненный прижимной ролик, размещенный в зоне нагрева материала (2).

В известном устройстве прижимной ролик выполнен из материала, поглощающего лучистый поток, прошедший через соединяемые материалы (2).

Недостатком известного устройства являются значительные потери тепловой энергии, в частности от поверхности прижимного ролика, нагревающегося в процессе сварки, что снижает производительность устройства.

Цель изобретения — повышение производительности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для сварки световым лучом термопластичных материалов, содержащем смонтированный в корпусе источник излучения. установленный в фокусе отражателя, плоскую

20 подложку для размещения сварнваемых материалов, выполненную из оптически прозрачного материала, и подпружиненный прижимной ролик, размещенный в зоне нагрева маНа чертеже изображено устройство, общий вид, Устрйоство для сварки, световым лучом содержит корпус 1, в котором смонтирован источник 2 излучения в виде дуговой ксеновой лампы, установленный в фокусе отража-. тели 3, плоскую подложку 4 и прижимной ролик 5. Подложка 4 и прижимной ролик 5 выполнены из термостойкого, оптически про-! зрачного материала, например кварцевого стекла.

На поверхность подложки, противоположную пд отношению к источнику излучения, нанесено отражающее покрьпие 6.

Прижимной ролик 5 закреплен в центрах

7, имеющих подпружиненную подвеску 8, смонтированную с помощью винтов 9 на корпусе 1.

Ролик установлен на поверхности свариваемых деталей между подложкой и источником

2 излучения, так, что его вертикальная ось

3$ перпендикулярна поверхности свариваемых деталей и совпадает с оптической осью источника излучения.

Ролик выполнен шириной В, равной 1,5—

2,0 и диаметром D, равным 0,25 — 2,0 диаметра пятна; нагрева i d . При ширине ролика менее 1,5 диаметров. пятна нагрева нарушается качественное форми1йвание соединения в результате выдавливания части размягченного материала. Увеличение ширины ролика свыше 2,0 диаметров пятна нагрева приводит к ухудшению условий всестороннего сжатия размягченной зоны, вследствие увеличения площади соприкосновения ролика и детали. Диаметр ролика 0 выбирается в пределах 0,25-2,0 диаметров пятна нагрева. Диаметр ролика выбирается таким, чтобы при данной ширине ролика весь светоsoA поток выходил бы внутрь ролика. Только в этом случае не будет потери энергии за счет отражения световых лучей от торцовых поверхностей ролика.

3 937192 териала, прижимной ролик выполнен из оптически прозрачного материала шириной 1,52,0 и диаметром 0,25 — 2,0 диаметра пятна нагрева и смонтирован на: корпусе между подложкой и источником издучения.

Кроме того, на поверхности подложки, противоположную по отношению к источнику излучения, нанесено отражающее покрытие.

Такое выполнение устройства обеспечивает подачу лучистого потока от источника излучения без потерь его в прижимном ролике, так как последний полностью пропускает лучистый поток и практически не нагревается.

Из геометрических построений следует, что диаметр ролика 0 связан с его шириной

В следующим соотношением

В= <13 " п

1 где а — апертурный угол светового луча;

d — диаметр пятна нагрева .: —,(,,;"„) .

Современные установки для сварки световым лучом имеют апертурный угол светового луча в пределах 30 — 90 . Расчет по формуле (2) приводит к выводу, что диаметр ролика должен находиться в пределах 0,25—

2,0 диаметров пятна нагрева.

Устройство работает следующим образом.

Свариваемые детали 10 укладывают на подложку 4. Стык свариваемых деталей по мещают под роликом 5. При включении источника 2 излучения, световые лучи при помощи отражателя 3, проходя через ролик, концентрируются в фокусе F, находящемся на линии контакта ролика 5 и свариваемых деталей 10. Поскольку ролик выполнен из оптически прозрачного термостойкого материала световые лучи практически без поглощения проходят через него и вызывают локальный нагрев свариваемых деталей. С помощью винтов 9 и пружины обеспечивается необходимое регулируемое сварочное давление и всестороннее сжатие свариваемого термопласта.

С помощью центров 7 обеспечивается вращение ролика 5.

Осуществляя относительное перемещение свариваемых деталей или светового луча со скоростью сварки, получают сварной шов. Ввиду того, что.ролик и подложка имеют гладкую полированную поверхность, обеспечивается получение сварного шва с ровной поверхностью, как с лицевой так и с обратной стороны. Отраженный от обратной поверхности подложки, световой поток, прошедший через свариваемый материал, вновь направляется в свариваемые детали. В результате этого обеспечивается равномерность нагрева термопласта по толщине и уменьшается потеря энергии, что ведет к повышению производительности устройства. Устройство позволяет вести сварку как и ручном, так и в автоматическом режиме, а также сваривать криволинейные стыки с большим радиусом кривизны.

Формула изобретения

1. Устройство для сварки световым лучом термопластичных материалов, содержащее смон937192

ВНИИПИ За

Тираж 679 Под

5 тированный в корпусе источник излучения, установленный в фокусе отражателя, плоскую подложку для размешения свариваемых материалов, выполненную из оптически прозрачного материала, и подпружиненный прижим- З ной ролик, размещенный в зоне нагрева материала, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства, прижимной ролик выполнен из оптически прозрачного материала шириной 1,5 — 2,0 1О и диаметром 0,25 — 2,0 диаметра пятна нагрева и смонтирован на корпусе между подложкой и источником излучения.

Филиал ППП "Патен г. Ужгород, ул. Проекгная, 4

2. Устройство по п. I, о т л и ч а юш е с с я тем, что на поверхность подложки, противоположную по отношению к источнику излучения, нанесено отражающее покрытие.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 11 238772, кл. В 29 С 27/06, 1968.

2. Патент ГДР й"- 84474, кл. В 29 С 27/02, 1971 (прототип).