Способ ультразвуковой сварки

ОП ИСАНИЕ8721 Я 2ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик(23)Приоритет РВударстекнныа квинтет СССР ве делам иаебретеннй и еткрытввОпубликовано 15,10,81. Бюллетень лй 38 Дата опубликования описания 17. 10,81(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при пайке и сварке, например, полупроводниковых, приборов и интегральных схем.Известен способ ультразвуковой свар- ф ки с введением в очаг деформации переменной амплитуды колебаний с нарастанием ее до максимального значения и автоматическим поддержанием частоты и последующим спадом 1Однако он не обеспечивает достаточной стабильности качества соединений из-за отсутствия щироко диапазонного введения частоты колебаний в зону сварки и воэможности модуляции частоты непосредственно инструментом для расщирения технологических возможностей по выбору оптимального режима сварки,.Известен также способ ультразвуковой3) сварки, включающий введение через инструмент в очаг деформации колебаний с модуляцией частоты 2. 2Известный способ обеспечивает повышение качества сварных соединений, но обладает ограниченной возможностью изменения диапазона частот модуляции, подаваемых на сварочный инструмент от блоксхемы модуляции генератора. Изменение частоты колебаний, проходящих через волновод и концентратор, искажает собственные резонансные колебанйя в ьтатериале механической части системы и приводит к снижению интенсивности распространяющихся колебаний, Вынужденное изменение частоты. колебаний в материале резонансной длины не обеспечивается изменяемой длиной жщноводных элементов. Помимо этих недостатков модуляция частоты генератором приводит к изменению частоты колебаний и амплитудно-частотной характеристики инструмента только в направлении оси волновода и не исключает эллипсовидной формы соединения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ ультразвуковой сварки, вклю30 40 Удар по инструменту может быть осуществлен с кручеником, т.е. можно ударом получить не только изгибные, но и продольные, и крутильные колебания. В отличие от создания в инструменте вынужденных вибраций, придание ему собственных45 колебаний обеспечивает волновой характер их распространения в материале инструмента в диапазоне частот звукового спектра. Это приводит к работе инструмента в волновом режиме и в шумовом спектре частбт синусоидального характера, который с течением времени обладает уменьшением амплитуды и частоты колебаний.Такое распространение колебаний в амплитуде обеспечивает изменяющуюся величину их модуляции по амплитуде и частоте в различные моменты включения ультразвуковых колебаний и позволяет, таким образом; з 872чающий введение в очаг деформации ультразвуковых колебаний и звуковых колебаний,возбуждаемых в ненагруженной частиинструмента 3 ),Целью изобретения является повышениекачества сварных соединений за счет упрощения поиска оптимального режима,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу ультразвуковой сварки, звуковые колебания вводят в видеосвободных изгибных колебаний.С целью повышения равномерностисварного соединения свободные изгибныеколебания возбуждают в направлении наименьшей амплитуды колебаний рабочеготорца инструмента,На чертеже дано устройство для реализации способа,Ультразвуковые колебания от,преобразователя 1 через валновод 2 передаютсягона инструмент 3. Привод 4 вращения, например электродвигатель ИПН 30, вращает ось 5, на которой размещена плоскаяпружина 6 с ограничителем 7 жесткости,установленным в корпусе 8,25Способ осуществляется следующимобразом,Инструмент 3 погружают на свариваемые детали и ударной нагрузкой черезпружину 6 возбуждают в инструментепо принципу камертонасвободные изгибные колебания звукового спектра частот, Затем в определенный промежутоквремени звучения инструмента подают нанего ультразвуковые колебания. Изменением усилия удара пружины или выбором 35материала инструмента в нем возбуждаютсобственные изгибные колебания звуковойчастрты с различным декрементом затухания и интенсивностью колебаний. 122упростить выбор режима сварки. Способ позволяет вводить в зону сварки одновременно колебания резонансной основной частоты и колебания в диапазоне шумового спектра. Кроме того, создание изменяющегося напря женнодеформированного состояния материала при его изгибе от ударного импульсного нагружения вызывает в зонах изгиба изменение плотности материала и скорости, распространения звука, что приводит к изменению частоты колебаний основного ультразвукового воздействия. Следовательно, на рабочем торце инструмента в процессе сварки выделяются колебания шумового звукового спектра с различной частотой и амплитудой, модулированной во времени, и модулированные ультразвуковые колебания основной частоты. Это позволяет усилить сигналы эмиссии при деформации соединенных материалов, интенсифицировать процессы ломки окисных пленок на основной частоте и исключить после схватывания материалов за счет плавного уменьшения частоты и амплитуды колебаний разрушение сварного соединения. Способ исключает электронные блок-схемы модуляции, а также позволяет исключить эллипсовидную форму деформированного соединения и приблизить ее к кругу, Это достигается изгибом инструмента в плоскости, перпендикулярной оси волновода и обеспечивает в этом направлении оптимальные условия для интенсификации процесса.Кроме того, в предложенном способе с уменьшением амплитуды свободных колебаний возрастает добротность инструмента, т.е, его чувствительность. Это особенно важно в момент регистрации завершения процесса сварки, чтобы вовремя прекратить ввод основной ультразвуковой энергии.формула изобретения1, Способ ультразвуковой сварки, включающий введение р очаг деформации ультразвуковых колебаний и одновременно звуковых колебаний, возбуждаемых в ненагруженной части инструмента, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений за счет упрощения поиска оптимального режима, звуковые колебании вводят в виде свободных изгибных колебаний.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности сварного соединения, сво872122 Составитель Но Техред А.Баб ютченк Е. Дор з 889 19 ТиражВНИИПИ Государстпо делам изобр113035, Москва, Ж 1151енного комитета СССРтений и открытий-35, Раушская наб., д Подписи Фил ПП "Патент", г г род ул Проектная 5 бодные изгибные колебаши возбуждают в направлении наименьшей амплитуды колебаний рабочего торпа инструмента,Источники ивюрмадии,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР И 365224, кл. В 23 К 1 9/04, 25.1 1.71, 62. Колешко В. М, Ультразвуковаямикросварка, Минск, "Наука и техника",1977, с. 154, 240-241. 3, Авторское свидетельство СССР позаявке % 2772412/25 27,кл, В 23 К 20/10, 1979. Корректор. М, Шарощи