Инструмент для ультразвуковой сварки

О П И С А Н И В (1 ц 539712ИЗОЬЕЕТВНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 25,12.76, Бюллетень4Дата опубликования описания 14.02,77 Государственный комите Совета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения виар и А, М игорьев изико-технический инсти Н Белорусской СС) Заявитель ВА 4) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛ ВУ Изобретение относится к ультразвуковой сварке и может быть использовано в инструментальном производстве, микроэлектронике, например, для сварки проволочных выводов с корпусом полупроводниковых приборов или при сборке интегральных схем,Известен инструмент для ультразвуковой сварки, содержащий полый стержень с рабочим торцом 11.Известный инструмент позволяет значительно снизить потери энергии на внутреннее трение при распространении в нем ультразвуковых колебаний, Однако конструкция инструмента не обеспечивает увеличение амплитуды, например, в процессе сварки на небольших мощностях.Для увеличения амплитуды колебаний требуется увеличивать подаваемую на преобразователь мощность от ультразвукового генератора, что приводит к увеличению потерь энергии в сварочной системе и некачественному воспроизведению сварных соединений,Также известен инструмент для ультразвуковой сварки, содержащий сплошной стержень с рабочим торцом 2.Данный инструмент является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, Инструмент обеспечивает работу при высоких усилиях напряжения, но для получения на его торце достаточной для осуществления сварки амплитуды колебаний необходима значитель-.ная мощность, подаваемая от генератора на преобразователь.5 С увеличением мощности колебаний увеличиваются потери энергии в материале инструмента и волноводе, что снижает добротность сварочной системы, увеличивает рассеивание прочности сварных соединений и 10 снижает стабильность процесса сварки.Целью изобретения является повышениестабильности процесса сварки.Это достигается тем, что в теле стержняпараллельно его оси на расстоянии от рабо чего торца, кратном полуволне, размещенавставка, выполненная из материала с более высокой добротностью по отношению к материалу стержня, при этом длина вставки равна нечетному числу четвертей, волны, распро страняющейся в инструменте.На чертеже показан биметаллический инструмент.Он содержит сплошной стержень 1, соединенный в пучностях колебаний и по боковой 25 поверхности со вставкой 2. Вставка 2 размещена в теле стержня параллельно оси инструмента на расстоянии, кратном полуволне от рабочего торца, т. е. в пучности колебаний. Длина вставки равна нечетному числу ЗО четвертей волны, распространяющейся в инструменте, что обеспечивает размещение вставки около волновода в узле колебаний. Вставка выполняется из материала с более высокой,по отношению к материалу стержня добротностью, а следовательно, и более высокой амплитудой колебаний.Инструмент 1 со вставкой устанавливают в волновод и настраивают на резонансный режим работы, т. е. закрепляют его в узле или пучности колебаний в зависимости от способа крепления. В. инструменте возбуждают ультразвуковые колебания резонансной частоты, под действием которых в нем распространяется волна с разной величиной амплитуды смещений на торцах вставки 2 и стержня 1 инструмента, что позволяет значительно увеличить амплитуду колебаний на рабочем торце.Ультразвуковая волна Х, распространяющаяся в инструменте, вызывает наибольшее смещение материала в пучностях колебаний, Резонансную вставку закрепляют асимметрично оси инструмента между узлом колебаний и пучностью. При этом материал вставки по отношению к материалу стержня имеет большую амплитуду колебаний. Это достигается выбором материала вставки и стержня.Можно также вставку взять из материала стержня, но ее термически обработать на более высокую твердость. Таким образом, значительно увеличивается добротность материала вставки, уменьшаются потери на внутреннее трение, что приводит к увеличению амплитуды колебаний. Разница в амплитудах колебаний дает величину, которая определяет изгиб оси инструмента,Для изготовления инструмента изгибных колебаний диаметром 5 мм, длиной 54 мм для ультразвуковой сварки с частотой 60 кгц и с использованием генератора мощностью 100 вт выбирают материал стержня - сталь 539712440 Х, вставки - титан. Сегментного сечений вставку высотой 6=12 мм и толщиной 1=3 мм соединяют припоем ПСрсо стержнем между узлом и пучностью колебаний на расстоянии 1=18 мм (длина изгибной волны в инструменте) от,рабочего торца инструмента.Амплитуда А колебаний составит (при соответственной величине амплитуды колебаний стержня А=З мкм и амплитуде вставки Авист=6 мкм)А 1 А - А ) з (б 518 А - 1 ф+ и - 3 1= 3 + 11 = 14 (мкм),Таким образом, конструкция инструментапозволяет обеспечить при неизменной величине потребляемой мощности увеличение амплитуды колебаний в зависимости от матери ала вставки в 5 и более раз, а следовательно, повысить стабильность процесса сварки. Формула изобретения25 Инструмент для ультразвуковой сварки,содержащий сплошной стержень с рабочим торцом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности процесса сварки, в теле стержня параллельно его оси на рас стоянии от рабочего торца, кратном полуволне, размещена вставка, выполненная из материала с более высокой добротностью по отношению к материалу стержня, при этом длина вставки равна нечетному числу четвертей 35 волны, распространяющейся в инструменте.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Волосатов В, А. Ультразвуковая обработка, Лениздат, 1973 г., стр. 96, рис, 48 б.4 о 2. Холопов Ю. В. Ультразвуковая сварка,Л., 1972 г., стр. 44.ПодписноеСР пография, пр. Сапунов каз 2943/10 Изд,365 ЦНИИПИ Государственного к по делам изобр 113035, Москва, ЖТираж митета Совета тений и открыт Раушская наб 1178Министровйд. 4/5