Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов Советский патент 1991 года по МПК B29C65/08 

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к ультразвуковой сварке деталей из термопластичных полимерных материалов.

Цель изобретения - повышение производительности процесса и качества сварного соединения.

На чертеже схематично изображен процесс сварки деталей

Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов осуществляется следующим образом.

Свариваемые детали 1 и 2 размещают между опорой 3 и волноводом 4. Между рабочими поверхностями волновода и опоры и свариваемыми деталями 1 и 2 устанавливают теплостойкие прокладки 5 и 6 соответственно. Таким образом, детали оказываются между прокладками, которые являются дополнительными элементами и наращивают детали 1 и 2 по толщине. В качестве дополнительных элементов (прокладок) используют детали из термареак- тивных полимерных материалов. Все детали устанавливают соосно одна другой Прикладывают к ним сварочное давление и пропускают ультразвуковые колебания (УЗК) с установленным режимом сварки

о

О ГО 00 О VJ

По известной собственной частоте сварочной головки (f), скорости распространения УЗК (с) в материале свариваемых деталей и дополнительных элементов определяют длину волны, распространяющейся в материале свариваемых деталей и дополнительных элементах по формуле

А -

тУчитывая то, что пучность напряжений находится на расстоянии 1 /4 или 3/4 длины волны от места ввода колебаний в свариваемые детали, и толщину свариваемых деталей, определяют размеры дополнительных элементов по формуле

Гдоп(2щ+1)(1-.Адоп.

(2 2по С1 Ь 1

1доп - П2 ( - -fa). Адоп, ,

где Pi и h - толщина верхней и нижней свариваемых деталей, соответственно, мм;

f доп1- толщина прокладки между волноводом и верхней свариваемой деталью, мм;

Едоп2- толщина прокладки между опорой и нижней деталью, мм;

AI - длина волны в материале свариваемых деталей, мм;

Адоп -длина волны в материале дополнительных элементов (прокладок), мм;

hi - коэффициент кратности нечетному числу 1 /А длины волны в свариваемых деталях (.1,2..,);

П2 - коэффициент кратности 1/2 длины волны в свариваемых деталях (,2,3...).

Значения коэффициентов m и П2 зависят от толщины свариваемых деталей и приведены в табл.1 и 2.

Пример. Детали, изготовленные из пластика ABC, длиной мм и мм сваривались ультразвуковой сварочной го- ловкой с собственной частотой ,7 кГц,

Дополнительные элементы изготовлены из те; ореактивного материала - текстолита.

Из справочных данных установили скорость распространения УЗК в пластике ABC и текстолите: м/с; Ттекс.1800 м/с.:

Определили длину волны в пластике и текстолите по формуле

и

з с A-f

Ai

1800-IP3

19700

90мм;

i -2100JOf

ЛйОП ntnn

19700

10мм;

Длину верхнего дополнительного элемента определили по формуле

Е1

йоп(2п1+1)(-Ј)-АДоп

15

20

25

30

35

40

45

50

51

Учитывая, что fi Ai, приняли .

еДОп (1/4 - Л-Адоп 12,6мм

Длину нижнего дополнительного эле- 10 мента определили по формуле

(цоп 2П2 ( - у) Ядоп .

Учитывая что fe Ai приняли .

Йог, 2(1/2 - А-Адоп 16,2мм.

Свариваемые детали и дополнительные элементы установили между опорой и волноводом, создали статическое усилие сварки ,1 МПа, пропустили УЗК с частотой ,7 кГц.

Контроль качества сварного соединения осуществляли визуально и по прочности на растяжение. Данные сведены в табл.3.

Прочность сварного шва при сварке с дополнительными элементами составила 70% от прочности основного материала, трещин, непроваров, деформаций не обнаружено.

Формула изобретения

Способ ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов,включающий размещение свариваемых деталей между опорой и волноводом с установкой между их рабочими поверхностями и деталями теплостойких прокладок, приложение к деталям статического сварочного давления и пропускание ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения, производительности процесса и качества сварного соединения, в качестве теплостойких прокладок используют детали из термореактивных полимерных материалов, толщину которых определяют из соотношений

1Доп (2т + 1) ( - Ј). Адоп.мм;

; доп 2п2(1-;|)Адоп.мм;

где Рдоп1 - толщина прокладки между волноводом и верхней свариваемой де- jr талью, мм;

доп2- толщина прокладки между опорой и нижней деталью, мм; I h и k - толщина верхней и нижней де- 55 j талей соответственно, мм;

AI - длина волны в материале свариваемых деталей, мм;

IАдоп - длина волны в материале прокладок, мм;

m - коэффициент кратности нечетному .П2 - коэффициент кратмврви 1/2 дличислу 1/4 длины волны в свариваемых дета- ны волны в свариваемых деталях лях(,1,2...):(,2,3...).

Изобретение относится к сварке пластмасс, а именно к ультразвуковой сварке деталей из термопластичных полимерных материалов. Цель - повышение производительности процесса и качества сварного соединения. Для этого в способе ультразвуковой сварки деталей из термопластичных полимерных материалов в качестве теплостойких прокладок используют детали из термореактивных полимерных материалов. Толщину их определяют из соотношений L_доп = (2N₁+1)(1/4-L₁/λ₁) ^. λ_доп, мм

L_доп = 2N₂(1/2 - L₂/λ₁) ^. λ_доп, мм, где L_доп - толщина прокладки между волноводом и верхней деталью, мм

L² - толщина прокладки между опорой и нижней деталью, мм

L₁, L₂ -толщины верхней и нижней деталей

соответственно, мм

λ₁ -длина волны в материале свариваемых деталей, мм

λ_доп - длина волны в материале прокладок, мм

N₁ - коэффициент кратности нечетному числу 1/4 длины волны в свариваемых деталях ( N₁ = 0, 1, 2, ...)

N₂ - коэффициент кратности 1/2 длины волны в свариваемых деталях (N₂ = 1, 2, 3....). 1 ил.

Т л и ц а 1

Таблица 3

/1уцноелгь напряжений