Устройство для ультразвуковой сварки

(и 781000 Союз Советских Социалистнческих Республик(51)М. Кл. В 23 К 19/04 1 осударствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ. СВАРКИ Изобретение относится к контролюкачества сварных соединений при ультразвуковой сварке металлов и может.найти применение при определении качества сварных соединений.Известно устройство для автоматического контроля качества соединенийпри ультразвуковой сварке по величине изменения амплитуды колебаний сварочного наконечника в процессе сварки, состоящее из задающего генератора, усилителя мощности, регуляторацикла сварки, сварочной системы,датчика регистрации амплитуды колебаний и сравнивающего устройства 11 .Недостатком этой системы являетсято, что контроль качества сварных соединений можно вести только при использовании сварочных систем с большой добротностью (несколько сотей).Раиболее близкимтехническим решением к предлагаемому является устройство для ультразвуковой сварки, состоящее из ультразвуковой сварочнойсистемы, датчика амплитуды колебаний,блока сравнения, регулятора цикласварки, задающего генератора и усилителя мощности 2 .Однако это устройство позволяет"-"-."контролировать качество соединений только при конкретных значениях технологических параметров режима сваркиЦель изобретения - повышение ка 5 чества сварных соединений материаловс искусственными и естественнымипокрытиями,Указанная цель достигается тем,что устройство снабжено дополнитель 10 ной ультразвуковой сварочной системой, работающей последовательно спервой системой, а также блокомкоммутации, эадатчиками величины Фазового сдвига, усилителями-ограничн 15 телями, число которых равно числусварочных систем, и Фазовым детектором, при этом задатчики величиныФазового сдвига подключены к блокусравнения через блок коммутации, а26 каждый иэ усилителей-ограничителейсвоим входом подключен .к соответствующей сварочной системе,а выходом.к.блоку сравнения через фазовый детектор.25На чертеже представлена блоксхема устройства.Устройство содержит задающий1 генератор.1, усилитель мощности 2,который через коммутирующее устройство 3 подключен. к двум ультразвуковым сварочным системам. Контактная кнопка 4 задает начало работы регулятора 5 цикла сварки, который через блок б коммутации подключен к выходам задатчиков 7 и 8 уровня фазового сдвига.5Датчики 9 и 10 сравниваемых сигналов установлены на продольных волноводах сварочных систем и подключены к усилителям-ограничителям 11 и 12,10причем датчик 9 подключен через фазовый корректор 13, Выходы усилителейограничителей 11 и 12 подключены кфазовому детектору 14, сигнал с которого управляет работой блока 15сравнения.Известно, что для образования качественного сварного соединения материалов с искусственными и естественными покрытиями требуется, чтобыв начальный момент сварочного цикладля удаления покрытий амплитуда колебаний сварочного наконечника быланесколько выше, чем в период образования неразаемного соединения. Этотребование реализуется при двухстороннем подводе энергии в зону сварки, т.е. в устройстве, имеющем двесварочные системы с различными коэффициентами усиления по амплитудеколебательных смещений. Системы рабо- З 0тают последовательно. Для удаленияпокрытий используется система с,большим коэффициентом усиления,вторая система выполняет роль опорного элемента, затем при соединении ме- З 5таллов по очищенным поверхностямпроисходит переключение сварочныхсистем.Особенность контактирования деталей в зоне сварки такова, что наразличных фазах сварочного цикла40энергия колебания расходуется последовательно на удаление пленок, покрытий, обмятие микронеровностей,пластическое деформирование, т.е,по мере образования соединения коэфФициент прохождения энергии череззону сварки должен увеличиваться,поскольку исчезает граница разделамежду свариваемыми деталями, иобразуется эона, по которой проходит 50энергия с меньшим коэффициентом отражения. При этом изменяется нетолько энергетический спектр колебаний, прошедших в опорный элементно и фазовые соотношения сигналов,пропорциональных амплитуде колебанийсварочного наконечника и амплитудеколебаний системы, которая в данный- момент выполняет роль опорного элемента,Устройство работает следующим образом,При включении контактной кнопки 4регулятор 5 цикла сварки подает сигнал на коммутирующее устройство 3 иблок б коммутации. При этом коммути рующее устройство"3 подключает выходусилителя мощности 2 к первой сварочной системе (вторая отключается).Одновременно блок б коммутации подключает к блоку 15 сравнения первый задатчик 7 фазового сдвига. После произведенных переключений регулятор 5цикла сварки подает сигнал на включение усилителя мощности 2. Процесс сварки контролируется двумя датчиками 9 и 10, помещенными на продольных волноводах сварочных систем, В цепь датчика 9 включен фазовый корректор 13, который позволяет установить начальный фазовый сдвиг, задавая тем самым необходимую рабочую точку Фазового детектора 14. Когда работает первая сварочная система, сигнал с датчика 9 имеет большой уровень и для приведения его к необходимому постоянному уровню служит усилитель-ограничитель 11. Вторая сварочная система в этот момент выполняет роль опорного элемента, и сигнал с датчика 10, усиленный и ограниченный до необходимого уровня, поступает на второй вход Фазового детектора 14.Сигнал с фазового детектора,пропорциональный Фазовому сдвигу сигналов с датчиков 9 и 10, поступает на вход блока 15 сравнения, Другой вход блока 15 сравнения подключен к задатчику 7 Фазового сдвига через блок коммутации 6, Уровень сигнала с задатчика 7 фазового сдвига можно изменять в заданных пределах, исходя из режима работы сварочных устройств и требований технологии, В момент равенства сигналов на входе блока 15 сравнения на его выходе появляется сигнал, который поступает на регулятор 5 цикла сварки, который производит необходимые переключения задатчиков фазового сдвига и сварочных систем для нормального продолжения сварочного цикла.Работа устройства по второй фазе сварочного цикла происходит аналогичным образом,. только в конце регулятор 5 цикла сварки выключает усилитель мощности 2, и на этом заканчивается цикл работы сварочной машины.В предлагаемом устройстве на Фазовые соотношения сигналов не оказывает влияния изменение технологичес. ких параметров режима сварки (величинасигналов с датчиков), поскольку Фазовые характеристики при Фиксированном положении датчиков зависят только от состояния материалов в зоне сварки, следовательно, эти соотношения косвенно определяют качество сварных соединений. При установке оптимальных уровней фазовых сдвигов, при которых происходит наиболее полное удаление покрытий, соединения обладают максимальной прочностью. Таким образом, устройсПодписноекомитета СССРи открытийская наб., д.4/5 039/10 Тираж 1160 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раушк лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная тво позволяет получать качественныесварные соединения. Устройство для ультразвуковой сварки, состоящее из ультразвуковой сварочной системы, датчика амплитуды колебаний, блока сравнения, регулятора цикла сварки, задающего генератора и усилителя мощности, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений материалов с искусственными и естественными покрытиями, устройство снабжено дополнительной ультразвуковой сварочной системой, работающей последовательно с первой системой, а также блоком коммутации, задатчиками(величины фазового сдвига, усилителями-ограничителями, число которых равно числу сварочных систем, и фазовымдетектором, при этом задатчики величины фазового сдвига подключены кблоку сравнения через блок коммутации, а каждый из усилителей-ограничителей своим входом подключен к соответствующей сварочной системе, авыходом - к блоку сравнения черезФазовый детектор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Холопов Ю.В. Ультразвуковая сварка. Л., "Машиностроение", 1972,5 с.122. 2. Колешко В,М. Ультразвуковая микросварка. Минск, "Наука и техника", 1977, с.313.