Устройство для волочения микропроволоки с наложением ультразвуковых колебаний Советский патент 1984 года по МПК B21C3/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в устройствах ирецизионного волочения микропроволоки для различных целей микроэлектроники.

Известно устройство для волочения с наложением ультразвуковых колебаний, содержащее вибратор, соосно с ним установлен иолый цилиндр, в торце которого закреилена рабочая волока и дополнительная волока, установленные на нружине в полости цилиндра - волновода перед рабочей волокой с осевым зазором 1.

Недостатком известного устройства при волочении тонкой проволоки является неравномерность механического воздействия дополнительной волоки на протягиваемую проволоку, что приводит как к геометрической неоднородности, так и к появлению отдельных очагов упрочненного металла микропроволоки.

Известно устройство для волочения металла с применением ультразвуковых колебаний, содержа1цее вибратор, конденсатор, в пучности механических колебаний которого установлена волока, при этом для уменьшения усилия волочения используют сложные продольно-крутильные колебания для получения которых участок концентратора длиной Л/4 от волоки выполнен с поперечными сечениями фасоцной формы, а в продольном на |равлении эти сечеяия образуют винтоЕзую поверхность, при этом шаг винтовой линии уменьшается в направлении волокиГЕ,

Недостаток данного устройства - неудовлетворительная стабильность волочения при непрерывной длительной работе устройства из-за нестабильности параметров ультразвукового преобразователя.

Известно устройство для волочения с на.ложение.м ультразвуковых колебаний для .многоннточного волочения проволоки, состоящее из однородного волновода, двух преобразователей, укрепленных на торцах волновода, трех волок, закрепленных в узлах колебаний. Данное устройство обеспечивает более высокую стабильность геометрических и механических свойств нротянутой через волоку проволоки, так как при закреплении волоки в пучности механических напряжений волновода влияние режима волочения меньше влияет на резонансные свойства волновода и резонансное согласование преобразователей с генератором 3.

Недостатками этого устройства являются резонансное рассогласование элементов волновода, а также рассогласование его с генератором, что приводит при волочении проволоки малого диаметра к значительному изменению механических свойств проволоки. При значительном рассогласовании уменьн1ается амплитуда механических колебаний и значительно увеличивается

усилие волочения, что приводит к часто.му обрыву тонкой проволоки.

Цель изобретения - повышение качества волочения .микропроволоки нуте.м улучшения резонансной стабильности волновода. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для волочения микропроволоки с наложением ультразвуковых колебаний, содержащем ультразвуковой преобразователь, волновод с размещенными в пучности

колебаний волоками, волновод вьнюлнен из четного количества последовательно соединенных звеньев, состоящих из одинаковых по форме и раз.мерам резонаторов, соединенных между собой соосно с помощью перемычек, при этом ультразвуковой преобразователь установлен между резонаторами соседних звеньев в центре волновода, а волоки установлены на стыке смежных резонаторов звеньев перпендикулярно их продольной оси и симметрично но обе стоРОНЫ относительно ультразвукового преобразователя.

На фиг. 1 представлено устройство для волочения микронроволоки; на фиг. 2 - амплитудно-частотные зависимости механического смешения.

Устройство содержит пьезокерамический преобразователь 1, волновод, состоящий, например из щести звеньев I--VI, каждое из которых содержит резонаторы 2 и перемычки 3, волоки 4 и 5, закрепленные между резонаторами соседних звеньев и направляющие ролики 6, на которые укладывается протягиваемая в направлении Р проволока 7. На фиг. 2 представлены АЧХ механического напряжения (смещения) волновода однородной узкополосной системы 8, АЧХ механического Напряжения 9 в двух ближних к преобразователю волоках 4 и АЧХ механического напряжения 10 в месте расположения волок 5.

Устройство работает следующим образом.

0При возбуждении пьезокерамических

преобразователей 1 электрическим напряжением в последнем происходит преобразование электрической энергии в механическую. Возникающие в преобразователях 1 механические колебания распространяются через звенья волновода и достигают волок 4 и 5. Волноводно-излучающая линия представляет собой неоднородную линию, составленную из отрезков длинных механических линий с резонансными волновыми со0 противления ми (различные диаметры), так как вся волноводно-излучающая система состоит из отдельных широкополосных звеньев I-V, каждое из которых состоит из двух резонаторов 2, связанных перемычками 3.

5В этом случае ширина полосы пропускания всей системы и каждого звена определяется отношением волновых сопротивлений резонатора и перемычки. Чем больше это отношение, тем уже полоса пропускания и лучше равномерность АЧХ механических колебаний. Известно, что при волочении проволоки малых толш,ин уходы резонансной частоты колебательной системы составляют не более 0,3-0,4%. При такой величине ухода наиболее целесообразно длину резонатора и перемычки выбирать четвертьволновой. В этом случае длина всей возвратно-излучающей системы минимальна. Если при четвертьволновой длине перемычки и резонатора величина отношения их волновых импедансов лежит в пределах 5-20, то расширение полосы пропусканий «оставляет до 8-3% от резонансной частоты. Это значит, что в этом частотном диапазоне амплитуда механических колебаний (напряжений) остается практически постоянной при влиянии различных дестабилизируюш.их факторов-нагрева, изменения усилия натяжения провода в волоке и т. д. При закреплении пьезокерамического преобразователя в центре волноводно-излучаюшей системы в волоках, расположенных равноудаленно симметрично по обе стороны от преобразователя, возникают одинаковые динамические механические напряжения. Предлагаемое устройство имеет достаточно широкие полосы пропускания частот, что и обеспечивает повышение качества ультразвуковой обработки за счет высокой стабильности параметров широкополосных ультразвуковых волноводно-излучаюш.их систем. Использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить на 15-30% однородность механических параметров по длине проволоки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЛОЧЕНИЯ МИКРОПРОВОЛОКИ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее ультразвуковой преобразователь, волновод с размещенным в пучности колебаний волоками, отличающееся тем, что, с целью повыщения качества волочения микропроволоки путем улучшения резонансной стабильности волновода, волновод выполнен из четного количества последовательно соединенных звеньев, состоящих из одинаковых по форме и размерам резонаторов, соединенных между собой соосно с помощью перемычек, при этом ультразвуковой преобразователь установлен между резонаторами соседних звеньев в центре волновода, а волоки установлены на стыке смежных резонаторов звеньев перпендикулярно их продольной оси и симметрично по обе стороны относительно ультразвукового преобразователя. (Q О5 СП О ел 00