Способ ультразвуковой сварки полимерных термопластичных материалов Советский патент 1993 года по МПК B29C65/08 

J

Изобретение относится к сварке пластмасс и-может найти применение при ультра- звуковой сварке термопластичных материалов.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения.

Способ ультразвуковой), сварки полимерных термопластичных материалов заключается в следующем.

Экспериментально определяют величину хода акустической системы в процессе сварки под воздействием сварочного давления и ультразвуковых колебаний (величину фиксированного зазора). Осуществляют введение в свариваемые детали ультразвуковых Колебаний, измеряя при этом фазовый сдвиг между током и напряжением преобразователя. Ограничивают перемещение торца волновода до фиксированного значения зазора. После завершения перемещения акустической системы некоторое

время в зону сварки будут вводиться ультра- звуковые колебания, при этом вытеснения из зоны сварки полимера, перешедшего в вязко-текучее состояние, происходить не будет (т.к. нет постоянного перемещения акустической системы вниз) и в зоне сварки будет разрастаться объем полимера, перешедшего в вязко-текучее состояние, а также будут происходит процессы объемного взаимодействия (явления взаимного диффузионного взаимодействия, химические превращения). При достижении на характеристике рассогласования, в частности ха- . рактеристике изменения фазового сдвига между током и напряжением на преобразователе, заранее заданной точки происходит отключение ультразвука. Характерная точка на кривой, рассогласования определяется следующим образом: измеряется величина параметра рассогласования, в частности фазовый сдвиг между током и напряжением преобразователя при сварке с фиксировансо

О 00

VI ю о

ным зазором при оптимальном качестве сварки и запоминается.

В дальнейшем сварка с фиксированным зазором осуществляется до достижения заранее установленной величины фазового сдвига между током и напряжением преобразователя, при которой достигается постоянный объем термопласта, перешедшего з вязко-текучее состояние.

При переходе полимера из стеклообразного состояния в вязко-текучее изменяются упругие свойства полимера, т.е. условия согласования его с акустической системой, и, как следствие, изменяются условия согласования преобразователя с ультразвуковым генератором. При переходе полимера в вязко-текучее состояние его условия согласования стремятся к работе на холостом ходу, но все же отличаются от них. Это вызвано тем, что торец преобразователя имеет контакт со свариваемым полимером (за счет реологических свойств полимера), хотя и незначительный при переходе полимера в зоне сварки в вязко-текучее состояние. Причем, чем больший объем полимера перейдет в вязко-текучее состояние, тем ближе условия согласования источника питания с акустической системой к его работе на холостом ходу. С другой стороны, чем выше плотность свариваемого материала, тем ближе величина фазового сдвига к режиму работы акустической системы в защемленном состоянии. Таким образом, задаваясь величиной фазового сдвига, выключение ультразвука произойдет при определенном количестве термопласта, перешедшего в вязко-текучее состояние, при этом не будет ложных срабатываний, вызванных локальными изменениями толщины свариваемых изделий. Использование схемы сварки с фиксированным зазором ограничивает перемещение торца волновода

0

5

0

5

0

5

0

в свариваемое изделие и вытеснения полимера, перешедшего в вязко-текучее состояние в зоне сварки, а определение перехода полимера в вязко-текучее состояние по величине фазового сдвига позволяет производить отключение ультразвука при постоянном, заранее определенном объеме термопласта, перешедшего в вязко-текучее состояние. Эти два фактора позволяют контролировать качество сварки мягких полимеров. Способ позволяет компенсировать нестабильность основных технологических режимов сварки, таких как сварочное давление, нестабильность амплитуды, мощность, потребляемая акустической системой (на характер изменения фазового сдвига между током и напряжением преобразователя практически не влияют перечисленные технологические режимы, т.е. характер измене- ния фазового сдвига зависит от соотношения активной и реактивной со- ставлящих импеданса преобразователя). Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ ультразвуковой сварки полимерных термопластичных материалов, включающий введение в свариваемые детали ультразвуковых колебаний, ограничение перемещения торца волновода до фиксированного значения и отключение ультразвука, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, . в процессе сведения в свариваемые детали ультразвуковых колебаний измеряют фазовый сдвиг между током и йапряжением преобразователя, а отключение ультразвука после ограничения перемещения торца волновода осуществляют при достижении постоянного объема термопласта, перешедшего в вязко-текучее состояние, по заданной величине фазового сдвига между током м напряжением преобразователя.

Использование: изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при ультразвуковой сварке термопластичных материалов для повышения качества сварного соединения. Сущность изобретения: в способе ультразвуковой сварки полимерных термопластичных материалов в процессе введения в свариваемые детали ультразвуковых колебаний измеряют фазовый сдвиг между током и напряжением преобразователя. Отключение ультразвука после ограничения перемещения торца волновода осуществляют при достижения постоянного объема термопласта, перешедшего в вязко-текучее состояние, по заданной величине фазового сдвига между током и напряжением преобразователя. ел с