Способ ультразвуковой сварки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соаетеииа Сециалистичееииз Республик(51) М. Кл, В 23 К 19/ 4447 25-27 соеаинеиием заявкиосударственный ком нте сссР но делам изобретений н открытий.Ф.Ступа аявите 54) СПОСОБ У АЗВУКОВОЙ СВАРК едос такж сится есоединенияинструментапрочности сная отсутстсом сварки.Известенсварки, по 22) Заявлено 29.11.76 (2 Изобретение относится к областй ультразвуковой сварки и может быть применено при сборке полупроводниковых приборов и микросхем.Известны способы ультразвуковой сварки, по которым для устранения нестабйльности частоты механического резонанса преобразователя на воспроизводимость качества соеди-"- нений применяют одноФаэовое модулирование частоты возбуждающего сигнала 1 .Поскольку даже незначительная расстройка частоты механического резонанса преобразователя значительно уменьшает амплитуду его ме-" ханических колебаний, то это приво" дит к необходимости увеличивать вре. мя сварки, что снижает производи= тельность оборудования. аткам этого способа отно"ослабление полученногопри отделении и подъеменизкая стабильностьоединений, обусловленвием управления процеспо прочности соединения,способ ультразвуковойкоторому производят автоматическое выключение возбуждающего преобразователь генератора 2Отличительной особенностью этого способа является автоматическое выключение ультразвукового генератора по достижении необходимой прочности соединения, критерием ко. торой является уменьшение амплитуды колебаний инструмента под действием тормозящей силы, развиваемой образующимся соединением, до определенной величины,Надо отметить, что после выключения генератора сигнал, возбуждающий преобразователь становится равным .нулю, а следовательно, равен нулю и сигнал обратной связи, используемый в схеме автоподстройки, последняя теряет информацию о частоте механического резонанса преобразователя и частота колебаний задающего генератора становится отличной от частоты механического резонанса. Поэтому в начале каждой последующей операции сварки, частота сигнала, возбуждающего преобразователь, не будет равна частоте механического резонанса до тех пор, по- ка не произойдет захват частоты механического резонанса.Кроме этого, при работе в режимезахвата система автоподстройки имеетменьшую помехоустойчивость, чем приработе в установившемся режиме, поэтому при работе в значительной мереувеличивается вероятность, что захват частоты механического резонансане произойдет, амплитуда колебанийбудет мала и сварка не произойдет,При сварке по данному способуполученное соединение ослабляетсяпри отделении инструмента от образовавшегося сварного соединения,Таким образом, недостатками этого способа сварки являются низкаяпроизводительность и стабильностьпроцесса сварки,Наиболее близким по своей технической сущности к данному способу.является способ ультразвуковой сварки с автоподстройкой частоты, прикотором в начальный период сваркиамплитуду колебаний инструмента планно увеличивают, затем стабилизируютее в течение времени 0,04 - 1 сек,после чего скачкообразно уменьшаютна 1/3 от максимального значения 3 .Особенностью указанного способаявляется то, что отделение инструмента производят при наличии в немколебаний, благодаря чему в значительной мере устраняется эффект ослабления полученного соединения на операции отделения инструмента,Однако уменьшение амплитуды колебаний до нуля после отделения инструмента, при применении системавтоподстройки частоты, приводит кснижению производительности и стабильности прочности соединений,Таким образом, недостатками указанного способа сварки являются низкая производительность и стабильностьпрочности соединений.Целью изобретения является увеличение производительности и стабильности процесса сварки с применением систем автоподстройки частоты.Поставленная цель достигается тем,что после уменьшения амплитуды колебаний на 1/3 от максимального значения, производят ее дальнейшее плавное уменьшение до уровня, лежащегов пределах от 1/4 максимального значения амплитуды колебаний до ее величины, равной порогу чувствительности системы автоподстройки, послечего амплитуду колебаний оставляютна этом уровне до начала следующегоцикла сварки,На фиг. 1 представлен график изменения амплитуды колебаний инструмента; на фиг. 2 - график изменениячастоты задающего генератора и механического резонанса преобразователя.Суть способа заключается в следующем. Перед сваркой настраивают систему автоподстройки на удержание частоты механического резонанса преобразователя, подав на преобразователь возбуждающий сигнал с ультразвукового генератора, частотой которого 5 управляет система автоподстройки.В начальный момент сварки ампли-туду колебаний инструмента плавно увеличивают от некоторого первоначального урс)ння, который выбирается Я из тех соображений, чтобы эти колебания не оказывали заметного влияния на контактные поверхности например, меньше 1/4 максимальной амплитуды колебаний при сварке), но был достаточен для нормального функционирования системы автоподстройки, т.е.был больше или равен порогу чувствительности этой системы, до величины, необходимой для снарки участок кривой аЬ ) фиг, 1. Это плавное увеличение амплитуды колебаний инструмента производят плавным увеличениемамплитуды возбуждающего сигнала.Вместе с тем следует отметить, чтов ряде случаев при применении высокодобротных копебательных систем(например, с добротностью Я = 200300) оказывается возможным унели"чинать нозбуждающий сигнал скачкообразно. Плавное увеличение амплиту ды колебаний инструмента обеспечивается в этом случае эа счет переходной характеристики колебательнойсистемы. Так, в случае примененияколебательной системы с резонансной 35 частотой 1.р = 60 кГц и добротностью11 = 300 единиц, постоянная времениее составит:Я 5001,7 мсек1 ра ЬОООО 5,14/а время переходного процесса 31=5,1 мсек, что вполне достаточно для практики, ы начальный период участок аЬ происходит разрушение окис лов контактирующих поверхностей,удаление пленок влаги и остатков окислов. Далее амплитуду колебаниивозбуждающего сигнала стабилизируютна оптимальном уровне, характер изменения амплитуды колебаний инструмента в этом случае можно определить из формулы А: 3 КЦ , гдеоамплитуда возбуждающего сигнала;КЧ- передаточная функция колебательной системы. при работе колебательной системы н режиме постоянной скорости, амплитуда колебаний инструмента на участке Ьг будетпрактически постоянной, при работе в режиме постоянной силы, амплитуда колеба ний инструмента будет уменьшатьсяс образованием соединения иэ-заторможения инструмента (участок ЬР ), Процесс образования соединения длится 0,04-; 1 сек. По достижении мак 65 симальной прочности соединения осу647086 увеличить производительность и с 1 абильность процесса сварки,Формула изобретения Способ ультразвуковой сварки с применением систем с автоподстройкой частоты, при котором увеличивают амплитуду колебаний инструмента в начальный период сварки, стабилизируют ее в течение времени 0,04 1 сек, скачкообразно уменьшают на 1/3 от максимального значения, о тл и ч а ю щ и,й с я тем, что, с целью увеличения производительности и стабильности процесса сварки, после скачкообразного уменьшения амплитуды колебаний производят ее дальнейшее плавное уменьшение до уровня, лежащего в пределах от 1/4 максимального значения амплитуды колебаний во время сварки до порога чувствительности системы автоподстройки и оставляют ее на этом уровне до начала следующего цикла сварки. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе,1, Рыдзевский А,П. и др. Эффективность частотной модуляции при ультразвуковой микросварке, Авто. матическая сварка, М 11, 1972, с. 54-57. 2. Автоматическое дозирование энергии при ультразвуковой сварке Экспресс-информацияф, Сварка 945, 1973 11-13. 3. Авторское свидетельство СССР 9 365224, кл. В 23 к 19/04, 1973, Вп Составитель В.Техред О. Андрейк атин Ко е Редактор А.АбрамоЗаказ 210/8 Тираж 1221ИИПИ Государствепо делам иэобретосквав Жв Рауш 035 илиал ППП Патентф, г.ужгор ществляют резкий спад амплитуды ко-: лебаний инструмента участок пд ), уменьшая амплитуду возбуждающего сигнала на 1/3 от максимального ее значения при сварке. Этим устраняют причину разрушения полученного сварного соединения, После этого произво дят плавный спад амплитуды колебаний (участок у е ), который осуществляют плавным уменьшением амплитуды возбуждающего сигнала, обеспе- чивая отделение сварочного наконеч ника от 1 роволочного вывода, не оказывая значительного воздействия на качество уже полученного соединения.Этот спад осуществляется не до яуля, а до уровня, лежащего в пре- )5 делах от 1/4 максимального значения амплитуды колебаний во время сварки, до порога чувствительности системы автоподстройки (кривая Яе ) и оставляют ее на этом уровне до начала следующей операции сварки (участокеа ), так как сигнал, возбуждающий преобразователь не равен нулю за весь цикл работы сварочной машины, то постоянно отличен от нуля и сигнал обратной связи, используемый в схеме автоподстройки, поэтому схема авто- подстройки все время поддерживает частоту генератора т , равной частоте механического резонанса преобразователя 1 Р . При работе режимЗИ захвата исключается, благодаря чему увеличивается стабильность процесса сварки.При работе по данному способу сварки время захвата 1 з исключается, что и позволяет увеличить производительность.Таким образом применение предлагаемого способа сварки позволяет о рр ктор И, ГоксичПодписнОейбго комитета СССРний и открытийская наб. д.45ул.Проектная,4