Электрод для высокочастотной сварки полимерных материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 04. 07. 80 (21) 2951872/23-05 (51) М. КЛ.з

В 29 С 27/04 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33! УДК б 7 8. 0 59 . . 4 (088. R) Опубликовано 150882. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 150882 (72) Авторы изобретения

В.И. Рузаков и В.Ф. Храмов (71) Заявитель

: МЛ т" (54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

l

15

25

Изобретение относится к сварке пластмасс и может быть использовано при изготовлении изделий, преимущественно сложной конфигурации из пленочных и тонколистовых материалов, нагревающихся до размягчения в поле токов высокой частоты.

Известен электрод для высокочастотной сварки деталей из полимерных материалов, содержащий формующий элемент в виде ленты, которая установлена на электроизоляционных опорах, закрепленных на металлической плите (1).

Недостатком электрода является то, что при сварке деталей швами большой протяженности качественного сварного шва получить не удается, поскольку токоподвод осуществляется только по концам формующего элемента а в силу волновой природы электромаг нитного поля, по его длине возникают зоны с пониженной напряженностью поля, недостаточной для сварки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является электрод для высокочастотной сварки полимерных материалов, содержащий плиту, на которой смонтированы формующий элемент и токоподвод для соединения плиты с генератором ТВЧ (2 ).

Недостатком известного электрода является значительная потеря мощности в процессе сварки, вызванная наличием поля рассеяния между плитой электрода (высокопотенциальной), боковыми поверхностями формующего элемента и рабочим столом (низкопотенциальной плитой), что приводит к снижению производительности. электрода.

Цель изобретения — повышение производительности электрода.

Укаэанная цель достигается тем, что в электроде для высокочастотной сварки полимерных материалов, содержащем плиту, на которой смонтированы формующий элемент и токоподвод для соединения плиты с генератором ТВЧ, формующий элемент смонтирован на плите с зазором посредством токопроводящих опор, причем отношение высоты опор к высоте формующего элемента выбрано в пределах от 2 до 20, а отношение расстояния между опорами по контуру формующего элемента к их высоте - от 1 до 10.

С целью повышения удобства эксплуатации и надежности в работе, электрод снабжен прокладкой из пол((;.::.-:.;.. ного диэлектрика, установленной ,пу плитой и формующим элементом.

О целью повышения качества сварки, каждая из опор подпружкнена относительно плиты.

Кроме того, прокладка из полимер= ного материала имеет эластичный сло-:,, расположенный со стороны формующего элемента.

Такое выполнение электрода позво-ляет снизить потери мощности в про-. цессе сварки.

Наличие прокладки между плитой и формующим элементом предотвращает попадание загрязнений под формующий элемент, упрощает очистку электрода и повышает надежность (устойчивость) конструкции. Пружины и эластичный

t слой позволяют повысить скорость опускания электрода, поскольку они амортизируют. Удар и тем самым..препятствуют механическому разрушению свариваемых материалов, а также обеспечивают равномерное распределение давления по длине сварного шва. 23

На фкг. 1 схематически изображено прецлагаемый электрод; на фиг. 2 вариант выполнения электрода с прокладкой и пружинами на фиг. 3 — то же, в аксонометрии. 30

Электрод для высокочастотной сварки полимерных материалов содержит плиту 1, на которой смонтированы токоподвод 2 для соединения ((литы 1 с генератором ТВЧ (не показан), формующий элемент 3, установленный с зазором на плите 1 с помощью токопроводящих опор 4, прокладку 5 из полимерного диэлектрика, установленную в зазоре между плитой 1 и Формующим элементом 3, упругие элементы

ДД б, в частности пружины, и эластичный слой 7.

Отношение высоты опор Н к высоте

Формующего элемента ?(выбрано в пре-делах от 2 до 20 (— „=2-:-20), а о-т -:1;=. ношение расстояния между опорами 1 по контуру формующего элемента к их высоте Н вЂ” от 1 до 10 (вЂ,, — =-1 =10)

Величины укаэанных соотношений определяются тем, что с увели(ением

Тепловой расчет процесса сварки

1 производят по известной формуле

q АаЧ К- — -, (1) Фэ

УЦ

re g - количество тепла, выделяемого в единицу времени;

A — согласующий коэффициент-;

Я вЂ” Фактор диэлектрических потерь; 65 плошадь рабочей поверхности ((срл(ующего элемента; р" †.(eëøóHà и=!êåòà свариваемо(епловые 1отерк определяются по

- - (ед, > эш. и Форг (уле

1 „ ВП

V &(,,-„)g,. (2) площадь высокопотенциаль-: ной плиты; высо та формующего элемента, О . (1 б ((е (. г ((e

Гол» неп с - .((веет< я с ((о т н О(((е н и я роизводк-,(» üíûх потерь рана основании следующего

-з((S Я

Я .; (= " h)

Отсюда видно, то чем меньше рас-стояние между плитами, тем больше доля непроизводительных потерь.

На первый взгляд кажется, что долю непроизводительных потерь можно существенно снизить за счет увеличения высоты ?(Формующего элемента.

Однако с увеличением h увеличивается площадь боковой поверхности Формующего элемента,, что в свою очередь также приводит к большим непроизводительным потерям энергии. Поэтому высоту формующего элемента целесообразно ограничкть толщиной пакета сваркваемых материалов, т.е. в пределах от 0,1 до 5 мм и установить его с зазором относительно плиты на токопроводящкх опорах. Учитывая тот факт, что с технологической точки зрения, изготовление Формующего элемента с высотой менее 1 мм довольно затруднительно и жесткость (формоустойчивость) его невелика, а непроизводительные потери за счет боковой поверхности з ванно(1 случае ".-:езначкTei)ьны„- в ,,((.1 ;. („(-л аной (-.рд(-1тто г-(.тсо ту Ф..

:ч(ующего элемента, рав((ой(1 лил.

В случаe прил(ен»ения ток((проводя щкх опор формула (3) приобретает сле-. дующий вид

Q S 1

:лот вп 4 -,, ((t) Чсв фз

Поскольку снижение уровйя нецроизводктельных потерь ниже 10% не дает заметного технико-зкономического эф" пот

Фекта, принимаем — = 0,1.

Яв Для изготовления больших по площади изделий сложной конфигурации используют электроды, в которых рабочая поверхность формующего элемента обычно составляет около 1% площади высокопотенцкальной плиты. Подставляя в Формулу (4) эти значения, а также минимальные значения 0 и ?1,соответст950544

6 венно равные 0,1 и 1 мм, получим величину Н м 2 мм, отсюда минимальное значение отношения — = 2; Подставляя

tl максимальные значения Ф и h, равные

5, получаем расчетное значение Н "130 мм.

Однако экспериментальные значения указывают на отсутствие существенного снижения потерь за счет увеличения Н более 100 мм. Отсюда максимальное значение отношения †=. 0 М

Из литературных данных следует, что максимальное расстояние между опорами находится в пределах. от 100 е до 800 мм.Отсюда отношение †нахоH дится в пределах от 1 до 400. Поскольку токопроводящие опоры до определенного их количества не вносят существенный вклад в непроизводительные потери, а равномерность поля, как указывают экспериментальные данные, несколько возрастает, целесообразно ограничить диапазон значений представленного соотношения в пределах от 1 до 10.

Электрод работает следующим образом.

Электрод устанавливают на свариваемые пленки (листы) и создают давление. После этого по токоподводу

2 на плиту 1 подается ток высокой частоты, который по опорам 4 поступает также на формующий элемент 3.

Участок пленки, находящийся под формующим элементом 3 разогревается и сваривается. 35

Прокладка 5 предотвращает попадание загрязнений под Формующий элемент 3 и упрощает очистку электрода. Одновременно прокладка 5 повышает надежность (устойчивость) конструкции и улучшает ее эстетический вид. Упругие элементы б и эластичный слой 7 позволяют повысить скорость опускания электрода, поскольку они амортизируют удар и тем4 самым препятствуют механическому разрушению свариваемых пленок, кроме того, они обеспечивают более равномерное распределение давления по длине сварного шва, чем известные конструк" д ции.

Поскольку формующий элемент 3 удален от плиты 1 на высоту Н опор 4, напряженность поля рассеяния невелика, а следовательно, и величина потерь минимальна. Практически вся энергия высокочастотного поля концентрируется под формующим элементом 3.

Предлагаемый электрод имеет высокую производительность, удобен и надежен в работе и обеспечивает высокое качество сварки.

Формула изобретения

1.Электрод для высокочастотной сварки полимерных материалов, содержащий плиту, на которой смонтирован

Формующий элемент и токоподвод для соединения плиты с генератором ТВЧ, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электрода, Формующий элемент смонтирован на плите с зазором посредством токопроводящих опор, причем отношение высоты опор к высоте формующего элемента выбрано в пределах от

2 до 20, а отношение расстояния между опорами по контуру формующего элемента к их высоте — от 1 до 10.

2. Электрод по п. 1, о т л и - ч а ю шийся тем, что, с целью повышения удобства эксплуатации и надежности в работе, он снабжен прокладкой из полимерного диэлектрика, установленной между Плитой И формующим элементом.

3. Электрод по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества сварки, каждая из опор подпружинена относительно плиты.

4. Электрод по пп. 1 и 3, о тл и ч а ю шийся тем, что прокладка из полимерного материала имеет эластичный слой, расположенный со стороны формующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР 9 82820, кл . 39 а . 19/02, 1971.

2. Патент ГДР 9 119547, кл. В 29 С 27/04, 1976 (прототип) °

950544 фиг.З

Составитель Н. Елисеева

Редактор A. Химчук Техред С.Мигунова Корректор М- 0 арсеп4

Эаказ 5864/17 Тираж б79 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIBII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4