Ультразвуковой паяльник Советский патент 1992 года по МПК B23K3/03 

Изобретение относится к пайке с применением ультразвуковых колебаний и может быть использовано для пайки и металлизации металлических материалов с использованием легкоплавких припоев

Известен ультразвуковой паяльник, содержащий преобразователь, укрепленный на нем согласующий элемент с волноводом, на котором смонтирована дозирующая емкость Внутри волновода размещён нагре- ватель.

Недостатком данного устройства является сравнительно низкая надежность вследствие несовершенства траектории движения рабочего наконечника.

Известен также ультразвуковой паяльник, содержащий крепящийся к корпусу волновод с наконечником, обратную связь для настройки в резонанс и генератор, при этом волновод выполнен разъемным со сменным наконечником стержневого типа из т итана и снабжен воздушным радиатором, а обратная связь выполнена в виде задающего контураТустайовлё н н ого в генераторе и обеспечивающего настройку под- водимой частоты генератора в резонанс с собственной частотой паяльника. ,- Недостатком описанного устройства является невысокая надежность вел ёд ствие несовершенства траектории движения ра- бочёго наконечника

Наиболее близким по технической сущ- HOCTWK предлагаемому является ультразвуковой паяльник, включающий волновод с размещенным в нем вибратором и концен- тратором ультразвуковой энергии, наконечник с нагревательным элементом, демпфер, установленный между вибратором и стенкой волно вода, предохранительную про- ставку, выполненную из материала, уменьшающего теплопроводность вблизи точки Кюри, размещенную между йаконеч- ико м и концентратором колебаний, при этом вибратор выполнен в виде пакета дис- кр етных пьезокерамических пластин и стя- гивающего элемента без скрепления между собой пластин, установленного эксцентрично относительно вибратора

Недостатком известного устройства является недостаточно высокая надежность при миниатюризации устройства вследствие наличия осевого канала в пьезокерами- ческом вибраторе, что ограничивает величину его максимальной колебательной мощности, кроме этого, степень миниатюризации устройства ограничена конечной величиной диаметра стягивающего элемента и величиной его эксцентриситета

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения эллипсоидной замкнутой траектории движения наконечника

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом паяльнике волновод выполнен с поперечными кольцевыми пазами, при этом глубина каждого паза не превышает половины диаметра волновода.

На чертеже представлен ультразвуковой паяльник, разрез

Ультразвуковой паяльник содержит вибратор 1 в виде пакета дискретных пьезокерамических пластин, поджатый к нему при помощи волновода 2 и демпфера 3 концентратор 4 ультразвуковой энергии с закрепленными на нем наконечником 5 и нагревательным элементом 6. Волновод 2 снабжен поперечными кольцевыми пазами 7.

При подаче синусоидального напряжения резонансной частоты на обкладки вибратора 1 он, изменяя вследствие обратного пьезоэффекта свои геометрические размеры, возбуждает ультразвуковые колебания концентратора 4 и закрепленного на нем наконечника 5, Вследствие анизотропии жесткости волновода 2, обусловленной наличием поперечных кольцевых пазов 7, амплитуда колебаний концентратора 4 со стороны кольцевых пазов 7 больше, чем с противоположной. Это неравенство амплитуд колебаний позволяет получить, наряду с возвратно-поступательными колебаниями наконечника 5, значительную пбперечную составляющую амплитуды колебаний. Сложение продольной и поперечной составляющих колебаний позволяет получить эллипсовидную замкнутую траекторию движения наконечника 5, т.е. реализуется опти- мальная с точки зрения надежности реализации процесса пайки траектория его движения.

Скорость распространения в твердом теле продольной волны всегда почти в два раза выше скорости распространения из- гибной волны, разность скоростей волн вызывает постоянный по величине фазовый набег. При сложении взаимно перпендикулярных колебаний одной частоты, но имеющих постоянный фазовый набег, имеет место вращение эллипса траектории в плоскости изгибных колебаний, т.е. траектория приобретает более выгодную с точки з рения надежности реализации процесса пайки форму вращающегося эллипса, при которой активизируются процессы натирания металлизируемой поверхности.

Реализован и испытан ультразвуковой паяльник с наружным диаметром корпуса

25 мм. Колебания наконечника возбуждают- ся шестью шайбами из пьеэокерамихи ЦТС- 23 толщиной 4 мм. При выполнении волновода из пружинной стали марки 65Г оптимальным оказалось количество попе- речных кольцевых пазов, равное трем, при глубине 0,3 диаметра волновода, в случае выполнения волновода из термообработан- ного дюралюминия марки В95Т количество пазов было равно двум при глубине их выполнения, равной 1/4 диаметра

Формула изобретения Ультразвуковой паяльник, содержащий волновод, концентратор ультразвуковой энергии, вибратор в виде пакета дискретных пьезокерамических пластин и наконечник с нагревательным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения эллипсоидной замкнутой траектории движения наконечника, волновод выполнен с поперечными кольцевыми пазами, при этом глубина каждого паза не превышает половины диаметра волновода.

Использование изобретения: для лайки и металлизации металлических материалов с использованием легкоплавких припоев. Сущность изобретения: ультразвуковой па яльник содержит вибратор 1 в виде пакета дискретных пьезокерамических пластин, поджатый к нему при помощи волновода 2 и демпфера 3, концентратор 4 ультразвуковой энергии с закрепленными на нем наконечником 5 и нагревательным элементом 6. Волновод 2 снабжен поперечными кольцевыми пазами 7. При подаче напряжения на обкладки вибратора он возбуждает ультразвуковые колебания концентратора 4 и за- крепленного н а нем наконечника 5. Наличие поперечных кольцевых пазов обусловливает наибольшую амплитуду колебаний концентратора со стороны кольцевых пазов. Это позволяет получить эллипсовидную замкнутую траекторию движения наконечника. 1 ил., % fe VI ся (X 2 ч