Способ возбуждения изгибных колебаний в инструменте Советский патент 1975 года по МПК B06B1/02 B23K1/00 

1

Изобретение относится к получению и передаче механических колебаний, в частности к области получения ультразвуковых колебаний при пайке.

Известен способ получения изгибных колебаний в инструменте преимущественно при пайке, основанный на введении в инструмент ультр.азвуковых колебаний в пучность распространения нагибной волны.

Для увеличения амплитуды колебаний торца инструмента одновременно с передачей ультразвуковых изгибных колебаний в зону излучения инструмент подвергают изгибу в узлах распространения в нем изгибной волны на частоте, равной и противоположной по фазе частоте, вводимой для возбуждения изгибных колебаний.

На чертеже представлена ультразвуковая головка.

Инструмент 1 зажимается в пучности изгибных колебаний на рабочем торце волновода 2 винтом 3 и крепится к рабочему торцу волновода 4 с помощью гайки 5 в узлах распространения изгибной волны.

Длины волноводов избираются такими, чтобы их собственные резонансные частоты были равными.

Для предотвращения влияния изгиба инструмента 1 на акустический контакт между инструментом и волноводами ширина поверхностей контакта вдоль оси инструмента и волноводов должна быть не более 0,05 длины изгибной волны в инструменте.

Волноводы 2 и 4 должны возбуждаться в противофазе на одинаковые резонансные частоты от двух преобразователей с равными или противоположными эффектами магнитострикции.

В зависимости от эффекта магнитострикции

и одно-илн двустороннего расположения преобразователей по отклонению к инструменту они возбуждаются в противофазе или в одной фазе на равных резонансных частотах. В любом из этих конструктивных решений инструмент должен подвергаться дополнительному

воздействию изгиба от колебаний волновода 4,

которые равны по частоте и противоположны

по фазе колебаниям волновода 2.

Таким образом, в один из полупериодов распространения изгибных колебаний в инструменте происходит на торце сложение амплитуд колебаний от изгиба под действием возмущающей силы от волновода 4 и собственных изгибных колебаний в инструменте. По схеме,

приведенной на чертеже, можно, например, возбуждать волноводы 2 и 4 от двух преобразователей с одинаковыми или противоположными эффектами магнитострикции (никель и пермендюр). Наиболее простым конструктивным решением является возбуждение преобразователей с противоположными эффектами магнитострикции от одного ультразвукового генератора.

Значительное увеличение амплитуды колебаний на рабочем торце сварочного инструмента происходит за счет сложения противоположно направленных смещений на торцах волноводов 2 и 4 и образования стрелы прогиба вдоль оси инструмента.

Если преобразователь 6 изготовлен из никеля, а преобразователь 7-из пермендюра и оба возбуждаются от одного генератора, то в первый полупериод максимальная амплитуда Лизг колебаний на торце инструмента составит:

изг --- - изг Г -- изг Г (2 прод Г прод)

где Лизг - амплитуда изгибной волны на торце сварочного инструмента;

Л2ПРОД и Л4ПРОД - амплитуда смещений в пучности продольных колебаний соответственно на торце волноводов 2 и 4;

/С - коэффициент усиления амплитуды колебаний на торце инструмента от изгиба, равный отношению длины вылета к расстоянию между узлом и пучностью в точках крепления.

Во второй полупериод амплитуда колебаний торца инструмента будет определяться лищь амплитудой изгибных колебаний в инструменте, т. е. ЛизгДополнительное механическое воздействие в узлах распространения изгибной волны в инструменте возникает от амплитуды смещения в пучностях продольной -(или поперечной) волны в волноводе 4 и превыщает Лизг почти в три раза. Следовательно, амплитуда колебаний на торце инструмента увеличивается как минимум до величины 12 Лизг (при полуБолновом вылете инструмента) в случае продольной волны в волноводах и до 4 Лизг при поперечной волне. Поэтому подаваемая на преобразователи мощность значительно уменьшается и ограничивается усталостной величиной прочности материала инструмента.

Предмет изобретения

Способ возбуждения изгибных колебаний в инструменте преимущественно при пайке, основанный на введении в инструмент ультразвуковых колебаний в пучность распространения изгибной волны, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды колебаний торца инструмента одновременно с передачей ультразвуковых изгибных колебаний в зону излучения, инструмент подвергают изгибу в узлах распространения в нем изгибной волны на частоте, равной и противоположной по фазе частоте, вводимой для возбуждения изгибных колебаний.