Способ ультразвуковой сварки пластмассовых деталей кольцевыми швами

Способ ультразвуковой сварки пластмассовых деталей кольцевыми швами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсннк

Соцнапнстнчесинк

Респттблни

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOiAY СВИДЕтЕЛЬСтВЮ

< >876473 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0901.80 (21) 286831.8/23-05 (51)М. Кл. с присоединением заявки,антк

В 29 С 27/08

Гооударстаавны11 квинтет

СССР до делам нзебретевнй и открытя11 (23 ) Приоритет

Опубликовано 301081. Бюллетень,Рй 40 (53) УДК 678. . 029. 43 (088. 8) Дата опубликования описания 301081

И.В. Мозговой, В.В. Самчелькин, Л.А. Шестель и В.Ф. Калинин 1

1 т

l (72) Авторы изобретения

Омский политехнический институт (7l) Заявитель (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ПЛАСТМАССОВЫХ

ДЕТАЛЕЙ КОЛЬЦЕВЫМИ ШВАМИ

Изобретение относится к .сварке пластмасс, а именно к способам варки ультразвуком деталей из полимерных материалов кольцевыми швами.

Известен способ сварки пластмассовых деталей, заключающийся в нагружении свариваемых деталей силой давления сварочного инструмента, подаче ультразвуковой энергии и перемещении свариваемых деталей под не l0 подвижным сварочным инструментом (1 ) .

Недостатком способа является то, что он не обеспечивает сварку деталей криволинейными, в частности коль1S цевыми швами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ ультразвуковой сварки пластмассовых деталей кольцевыми швами, включающий размещение соединяемых деталей между опорой и контурным сварочным инструментом, сдавливание их сварочным инструментом, введение в детали ультразвуковых колебаний и последующее охлаждение пад давлением P2g.

Недостаток указанного способа заключается в низком качестве соединения вследствие неравномерного нагрева материала по периметру шва, обусловленного вызываемым иитерференционными .явлениями неравномерным распределением амплитуд смещений по контуру сварочного инструмента. При

° этом вследствие неравномерного распределения температур по периметру соединения (фиг. 5) на участках шва с низким значением температуры могут иметь эоны несплавления, а на участках шва с черезмерно высоким значением температуры — очаги деструкции полимера. И то, и другое нарушает гер.метичность соединения и снижает его прочность.

Цель изобретения — повышение качества сварного соединения.

Указанная цель достигается тем, что в способе ультразвуковой сваоки

876473 . 4

Детали 1 и 2 собирают и устанавливают между контурным сварочным инструментом 3 и опорой 4, конструкция которой обеспечивает возможность вращения деталей вокруг продольной оси.

Затем детали нагружают силой сварочного давления (РС ), сдавливая их инструментом 3 (фиг. 1), после чего включают ультразвук (f) и одновремен10 но детали и опору приводят в совместное вращение вокруг их продольной оси с угловой скоростью м> (фиг. 2), при этом сварочный инструмент 3 неподвижен. При появлении в стыке деталей расплава деталь 1 останавливают с помощью тормоза 5, а деталь 2 и опору продолжают вращать вплоть до момента отключения ультразвука (фиг. 3) . Затем детали выдерживают под давлением сварочного инструмента и после того, как материал шва затвердеет, снимают сварочное давление.

Вращение деталей относительно инструмента приводит к выравниванию температуры в зоне сварки (фиг. 4) в е то время как при сварке по известному способу распределение температур характеризуется неравномерностью (фиг. 5).

Процесс сварки по предлагаемому способу был проверен эксперименталь но при выполнении кольцевых швов на следующих образцах.

Пример 1. Винипластовый цилиндр диаметром 76 мм, толщиной стем нок 3 мм соединялся с крышкой из ви35 нипласта толщиной 5 мм. Амплитуда колебаний торца инструмента 30 мкм. и- Сварочное давление 90 кгс. Время т сварки 8 с, время совместного враще40 ния 5 с, выдержка под давлением— о 3 с. Скорость вращения — 70 об/мин.

На. таком режиме сварено 85 образцов. Все образцы показали IOO прочч- ности от основного материала на отрыв и 100 герметичности. пластмассовых деталей кольцевыми шва ми, включащем размещение соединяемых деталей между опорой и контурным сва рочным инструментом, сдавливание их сварочным инструментом, введение в детали ультразвуковых колебаний и последующее охлаждение под давлением одновременно с введением ультразвуковых колебаний соединяемые детали приводят во вращение совместно с опо,рой вокруг их продольной оси до момента образования расплава в зоне стыка деталей, после чего деталь, кон тактирующую с инструментом, останавливают, а другую деталь продолжают вращать вместе с опорой до окончания действия ультразвуковых колебаний.

Предлагаемый способ, повышает качество сварного шва за счет выравнивания температур по периметру стыка деталей, а также в результате улучшения условий,перемешивания материала в зоне сварки. При совместном вращении соединяемых деталей относительно неподвижного инструмента, на излучаю щей поверхности которого с результат интерференции имеет место неравномер ,ное распределение амплитуд смещений усредненное по времени значение акус тической энергии, введенной в каждый участок шва, будет одинаковым, что приведет к равномерному разогреву и плавлению полимера по всему перимет1 ру шва. После образования расплава одна из деталей останавливается, а другая продолжает вращаться, при это расплавленный в зоне стыка материал подвергается одновременному воздействию ультразвуковых колебаний и сдв говых деформаций, что интенсифицируе процесс перемешивания расплавленного материала и в итоге повьппает качеств шва.

На фиг. 1 изображен момент сварки после нагружения деталей Силой сваро ного давления (P ), но до подачи ультразвуковых колебаний; на фиг.2 момент сварки, соответствующий совместному вращению деталей на фиг.3 момент сварки, соответствующий вращению одной детали относительно другой; на фиг. 4 — распределение температур по периметру шва при сварке . предлагаемым способом; на фиг. 5 — распределение температур при сварке контурным инструментом известным спосо- 55 бом.

Способ сварки деталей заключается в следующем.

Пример 2; Капролоновый баллон диаметром 40 мм и толщиной стенки 4 мм соединялся с капролоновой крышкой толщиной 4 мм. Амплитуда колебаний торца инструмента 25 мкм.

Сварочное давление 60 кгс. Время сварки 5 с, время совместного вращения 4 с. Скорость вращения !15 об/мин, Выдержка под давлением 5 с. Из 127 сваренных образцов все показали 100% герметичность при прочности на отрыв, равной прочности основного материала.

8764

Предлагаемый способ повышает качество сварки полимерных материалов кольцевыми швами и одновременно увеличивает верхний предел диапазона

1 диаметров кольцевых швов, которые могут быть сварены ультразвуком, так как с увеличением диаметра рабочей поверхности контурного сварочного инструмента растет влияние интерференции волн и увеличивается неравномер- 10 ность распределения амплитуд смещений по периметру излучающей поверхности сварочного инструмента.

Формула изобретения

Способ ультразвуковой сварки пластмассовых деталей кольцевыми швами, включающий размещение соединяемых щ деталей между опорой и контурным сварочным инструментом, сдавливание их сварочным инструментом, введение в

73 6 детали ультразвуковых колебаний и последующее охлаждение под давлением, отличающийся тем, что с

1 целью повышения качества сварного соединения, одновременноно с введением ультразвуковых колебаний соединяемые детали приводят во вращение совместно с опорой вокруг их продольной оси до момента образования расплава в зоне стыка деталей, после чего деталь, контактирующую с инСтрументом, останавливают, а другую деталь продолжают вращать вместе с опорой до окончания действия ультразвуковых колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Волков С.С. и др. Сварка пластмасс ультразвуком. М., "Химия", 1974, с. 30.

2. Волков С.С. и др. Сварка и склеивание пластмасс. M., "Машинострое-: ние", 1972, с. 67-72 (прототип).

Щыг. 1

876473

Заказ 9472/20

Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Елисеева

Редактор 93. Середа Техред M.Íàäü Корректор О. Билак