Инструмент для ультразвуковой сварки

(5) М. Кл. В 23 К 19/04 с присоединением заявкиГасударственный нат 4 нтет Соавта Инннстроа СССР пе делам нэебретеннй и открытей(45) Дата опубликования описания 11.11.77(72) Авторы изобретения А. Я. Григорьев и И. П. Янович Физико-технический институт АН Бепорусской ССР(54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ Изобретение относится к упьтразвуковой сварке и может найти применение в сварочном производстве, микроэлектронике, например дпя сварки полупроводниковых приборов.Известен инструмент дпя упьтразвуковой сварки, состоящий из стержня резонансной дпины, выполненного из одного матеоиапа с неоднородной по сечению (радиус.) структурой 11.Известный инструмент обпадает высо- р кими акустическими свойствами, но не обеспечивает равномерность прочности сварного соединения. Наибольшие касатепьные напряжения в сварном соединении в процессе сварки возникают по периферии, а в центре они почти равняются нулю, поэтому в цен трапьной зоне сварного соединения отсутствует сварка.Наибопее близким по технической сущности к изобретению явпяется инструмент 20 дпя упьтразвуковой сварки, выпопненный в виде тепа вращения с рабочим торцом 21,Известный инструмент обеспечивает работу при высоких усипиях нагружения, но не позвопяет попучить равномерность проч насти в зоне сварного соединения вспедствие одинаковой амплитуды копебаннй на его торце и разного напряженно-деформированного состояния, возникавшего в объеме сварйваемого материапа.Иепь изобретения - повышение качества сварных соединений путем увепичения интенсивности копебаний в центре зоны сварки.Этозстигаетса, тем, что предлагаемый инструмент вынопнен в виде усеченного в фокусах эйпйпсоида вращения с суммой длин фокапьных радиусов е кратной дпине попувопны распространяющихся в нем упьтразвуковык колебаний. На фиг. 1 изображен описываемый инструмент; на фиг. 2 - схема. нанравпений распространения упьтразвуковых вопн в инструменте.Инструмент с рабочим торцом 1 выпопненный в виде усеченного в фокусах эппипсоида 2 вращения с суммой дпии фокапьных радиусов, кратной длине попувопны распространяющихся в нем ультразвуковых копебаний, установпен в вопноводе 3, соединен ном с преобразователем 4 упьтразвуковыхкопебаний,Инструмент работает следующим образом.Ультразвуковые колебания, приходящие отпреобразователя 4 через вопновод 3 распрос 5траняются в объеме материала инструмента.Различные резонансные дпины на пути прохождения упьтразвуковой вопны вызываютразцичную интенсивность колебаний на рабочем торце 1 инструмента. Упьтразвуковые овопны, приходящие в пейтр рабочего торца1, имеют наибопьшее чиспо резонансных длинв объеме материала инструмента при отражении от его поверхности. Учитывая, чтосумма дпин фокапьных радиусов, например,Р, Г постоянна, происходит спожениегинтенсивностей вопн, приходящих в фокапьную зону на рабочем торцеприотраженииот боковой поверхности. В сечении элпнпсо-.ида вращения лежит эппипс с геометрическим местом точек для которых сумма расстояний от двух заданных точек (фокусов)есть величина постоянная.Сварное соединение образуется в местахнаибольшего течения метаппа т.е. в сост рветствии с эпюрой касательных напряженийпри ппоской осадке, а в центрапьной зонесварное соединение необразуется, Поэтомудпя повышения качества воспроизведениясварных соединений за счет равномерной ЗОпрочности по всей евариваемой поверхностинеобходимо увецчить интенсивность колебаний в центрапьной зоне, а, следовательно,их амплитуду и тем самым покапизоватьнапряженно- деформируемое состояние вобъеме свариваемого материапа, 894Предпагаемый инструмент могут выиопнчть из стали 40 Х дпя сварки на частоте 20 кгц алюминия топщиной 1 мм с диаметром рабочего торца 10 мм. Йпина попувопны колебаний в инструменте из стапи 40 Х на частоте 20 кгц равняется 80 мм, Инструмент изготавпивают в виде элилсоида вращения с дпиной большой оси, равной 80 мм, затем в фокусахи Г отрезают. Сумма дпин Г, и Г па пути прохождения воп ны при отражении от боковой поверхности, например, в точке М равняется 80 мм. Формупа изо бретения Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Вопосатов ботка, Лениздат, 2. Вопосатовботка, Лениздат,В, А. Ультразвуковая обра 1973,с. 67.В, А, Упьтразвуковая обра 1973, с. 06, рис, 48. Инструмент дпя ультразвуковой сварки, выполненный в виде тепа вращения с рабочим торцом, о т и и ч а ю щ и й с я тем, что, с цепью повышения качества сварных соединений путем увепичения интенсивности копебаний в центре воны сварки, он выпопМен в виде усеченного в фокусах эппипсоида вращения с суммой длин фокальных радиусов, кратной длине полувопны распространяющихся в нем ультразвуковых колебаний.Составитель И. ТютчениковаМРедактор 11. Бродская 1 ехред С. Бена Корр ктор Е, 11 аппЗаказ 3924/8 Тираж 1207 Подписное116111 П 11 Государственного комитета Совета Министров СССРпо депам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Фиииан 11 Г 1 П Патент, г, Ужгород, уп. Проектная 4