Устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов

Устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей, отличающееся тем, что, с целью расщирения технологических возможностей устройства за счет обеспечения сварки деталей различных габарита и веса, сварочная головка выполнена с продольным осевым каналом и снабжена установленными в нем в узлах колебаний сварочной головки направляющими , а привод вращения одной из свариваемых деталей выполнен в виде, вала с захватом, установленного в направляющих сварочной головки и связанного споследней через механизм создания сварочного давления. S (Л сд сд 4 О5 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3633586/23-05 (22) 05.08.83 (46) 15.05.85. Бюл. № 18 (72) В. Е. Ошепков, И. В. Мозговой, Н. А. Кукса и С. Б. Березнев (71) Омский политехнический институт (53) 678.059.4 (088.8) (56) 1. Волков С. С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. М., «Химия», 1974, с. 30.

2. Авторское свидетельство СССР № 876473, кл. В 29 С 27/08, 1980 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее,.SU„„1155462 A

4СЮ В 29 С 65/18; В 29 К 101:00;

8 29 L 31:00 сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства за счет обеспечения сварки деталей различных габарита и веса, сварочная головка выполнена с продольным осевым каналом и снабжена установленными в нем в узлах колебаний сварочной головки направляющими, а привод вращения одной из свариваемых деталей выполнен в виде, вала с захватом, установленного в направляющих сварочной головки и связанного с последней через механизм создания сварочного давления.

1155462

Изобретение относится к сварке, а именно к ультразвуковой сварке пластмасс, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и других отраслях народного хозйяства.

Известно устройство для ультразвуковой сварки пластмасс, содержащее ультразвуковую,. сварочную головку, сварочный инструмент и опору (1).

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает качественного соединения деталей из пластмасс вследствие неравномерного нагрева материала по периметру сварного шва. На участках сварного шва с черезмерно высокой температурой имеют место очаги деструкции полимера, а на участках с низкой температурой— зоны несплавления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов, содержащее сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей (2j.

Недостаток известного устройства заключается в том, что в процессе сварки во вращение приводится противолежащая ультразвуковой сварной головке деталь совместно с опорой, а это не позволяет осуществить быструю остановку свариваемых деталей из-за большой инерционной массы детали и опоры. Вследствие низкой прочности сварного соединения при температурах, близких к температуре плавления, под действием инерционных сил происходит зарождение микротрещин или срез образовавшегося сварного соединения. Кроме того, с увеличением габаритов свариваемых деталей инерционная масса возрастает, а вращение крупногабаритных деталей практически невозможно.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей устройства за счет обеспечения сварки деталей различного габарита и веса.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов, содержащем сварочную головку с рабочим инструментом, связанную с механизмом создания сварочного давления, опору и привод вращения одной из свариваемых деталей, сварочная головка выполнена с продольным осевым каналом и снабжена установленными в нем в узлах колебаний сварочной головки направляющими, а привод вращения одной из свариваемых деталей выполнен в виде вала с захватом, установленного в направляющих сварочной головки и связанного с последней через механизм создания сварочного давления.

Зо

Такое выполнение .устройства позволяет сваривать детали различного габарита и веса, устанавливаемые на опоре, так как в процессе сварки во вращение приводится деталь, прилегающая к сварочному инструменту, а массивная деталь остается на опоре.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство с разрезом по сварочной головке; на фиг. 2 — то же, с разрезом по механизму создания сварочного давления в момент сжатия деталей валом; на фиг. 3 — то же, в момент сжатия деталей сварочной головкой; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез

Б — Б на фиг. 1; на фиг. 6 — циклограмма работы устройства.

Устройство для ультразвуковой сварки деталей из полимерных материалов (фиг. 1) содержит опору 1, на которой размещают свариваемые детали, привод 2 вращения одной из свариваемых деталей, расположенный со стороны ультразвуковой сварочной головки 3 и выполненный в виде вала 4 с захватом, проходящим через продольный канал 5, выполненный в ультразвуковой сварочной головке 3, включающей сварочный инструмент 6. Ультразвуковая сварочная головка 3 установлена в корпусе 7 с возможностью осевого перемещения. В узлах колебаний ультразвуковой сварочной головки 3 и сварочного инструмента 6 смонтированы направляющие 8 вала 4 с захватом. Вал 4 с захватом взаимосвязан с ультразвуковой сварочной головкой 3 через механизм 9 создания сварочного давления таким образом, что их поступательные перемещения взаимно противоположны.

Механизм создания сварочного давления может быть выполнен, например, в виде двухпоршневого пневмоцилиндра (фиг. 2 и 3) с полостями 10 — 12, обеспечивающего перемещения вала с захватом и сварочной головки в противоположных направлениях.

При изменении размеров свариваемых деталей сварочный инструмент может быть заменен на другой. Размещение направляющих для вала в узлах колебаний сварочной головки и сварочного инструмента обусловлено тем, что амплитуда колебаний в плоскости, проходящей через узел колебаний, равна нулю. Следовательно, такое размещение направляющих не оказывает влияния на работу акустической системы, т. е, не выводит систему из резонанса, а также не происходит совместного колебания опор со сварочным инструментом и сварочной головкой.

Устройство работает следующим образом.

Свариваемые детали 13 и 14 устанавливают на опору 1. Затем включают ме1155462

Ри 2 ханизм 9 создания сварочного давления, подавая воздух одновременно в полости 10 и 12 пневмоцилиндра (фиг. 2). При этом вал 4 с захватом, перемещаясь по направляющим 8, вводится в зацепление с деталью 14 и создает заданное давление

Р „ (фиг. 6), а так как поступательное перемещения вала с захватом и ультразвуковой сварочной головки 3 взаимно противоположны, то в данный момент ультразвуковая сварочная головка 3 перемещается вверх, и между рабочей поверхностью сварочного инструмента 6 и деталью 14 образуется зазор. После создания давления Р,в (фиг. 6) включают привод вращения. В процессе трения свариваемых деталей 13 и 14 происходит разогрев материала и образуется расплав в зоне стыка. После образования расплава (через время а ) одновременно под действием механизма 9 создания сварочного давления при подаче воздуха в полость 11 пневмоцилиндра (фиг. 3) ультразвуковая сварочная головка 3 перемещается в корпусе 7 и сварочный инструмент 6 своей рабочей поверхностью приводится в контакт со свариваемой деталью 14, создавая заданное давление Рср (фиг. 6). Вал 4 с захватом, перемещаясь по направляющим 8, разъединяется с деталью 14, и происходит отключение привода 2. Под действием сил трения между свариваемыми деталями 3 и 14, деталью 14 и рабочей поверхностью сварочного инструмента 6 происходит останов детали 14. В момент создания заданного давления Р«, {фиг. 6) включаются ультразвуковые колебания, энергия которых осуществляет дополнительный разогрев материала в зоне стыка деталей и интенсифицирует процесс перемешивания

5 расплавленного материала. Через заданное время {фиг. 6) ультразвуковые колебания отключают и свариваемые детали 13 и 14 выдерживают под давлением Р„, до затвердевания расплавленного материала.

После охлаждения свариваемых деталей 0 давление Р„, снимают.

Наличие в устройстве для ультразвуковой сварки пластмасс сменного сварочного инструмента и размещение привода вращения со стороны ультразвуковой сварочной головки значительно расширяет технологические возможности. Изменение размеров свариваемых деталей, прилежащих к сварочному инструменту, обеспечивается наличием сменного сварочного инструмента, рабочая поверхность которого соответствует размеру свариваемой детали. Размещение привода вращения со стороны ультразвуковой сварочной головки да- ет возможность осуществлять сварку деталей различного габарита и веса, устанавливаемых на опоре. так как в процессе сварки во вращение приводится деталь, прилежащая к сварочному инструменту, а массивная или габаритная деталь остается неподвижной на опоре. Это позволяет использовать предлагаемое устройство для приварки деталей типа штуцеров, заглушек к бакам, трубам и к другим различным крупногабаритным деталям.

Il55462

Pgg(И и, пЮ мин

/c@, И мкм

Nuz.

Составитель Н. Елисеева

Редактор С. Лисина Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 3011/15 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4