Соединение деталей из пластмасс

,127202 СПУБЛИК 09) 4 Е 16 В 19 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВ технологичесовскогоомин., Бла.з пласт, с. 211, К, Соес помощью кола, 979,в Н. Флей и1969й В. ИЗ ПЛАС СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Московский авиационныйкий институт им. К, Э, Циолк(57) Изобретение относится к области ма. шиностроения, в частности к соединениям деталей из пластмасс. 1 Яель изобретения повышение прочности соединении. Соедине. ние деталей содержит установленный в совмещенных отверстиях стержень .с замыкаю; щей головкой, расположенной эаподлицо в одной из соединяемых деталей. Дополнитель. ная головка расположена во второй соединяемой детали, при этом контактирующие поверхности соединяемых деталей в зоне вокруг отверстий сварены. Стержень устанавливают в отверстия с приложением осевого усилия и ультразвуковых колебаний. В результате происходит ультразвуковая сварка сое. диняемых деталей. 2 ил.12720201Изобретение относится к машинострое.нию, в частности - к сборке конструкцийиз пластмасс, и может быть использованопри изготовлении конструкций из листовыхпластмасс или из фасонных деталей, отформованных из листовых пластмасс, дляприспособления элементов жесткости н деталей насыщения к листовым деталям, дляприсоединения крышек и заглушек к корпусным деталям.Цель изобретения - повышение прочности соединения деталей из пластмасс,На фиг. 1 изображено предлагаемое соединение деталей; на фиг. 2 - положениесоединяемых деталей и стержня в начальный момент сборки,Соединение деталей содержит пластмассовые соединяемые детали 1 и 2, в совмещенных отверстиях 3 которых установленстержень 4 с замыкающей головкой 5, расположенной заподл ицо с поверхностью соединяемой детали 1, и с дополнительной головкой б, расположенной заподлицо с поверхностью соединяемой детали 2. Соединяемыедетали в зоне вокруг отверстий 3 связанымежду собой.Размерные параметры стержня и соеди 25-Ь)д няемцх деталей выбраны из следующих выражений: А=до, 0,9 А)Оса)0,1 с 1 о, 0,861) ней детали 6 и на основании опытных данных выбирается в пределах от 0,2 61 (для толстой верхней детали) до 0,8 61 (для тонкой верхней детали).Эксперименты показывают, что для обеспечения соосности штифта и отверстий в деталях высота направляющей головки йне должна превосходить и быть равной толщине нижней детали, чтобы обеспечить свар. ку контактирующих поверхностей деталей при условии, что дополнительная головка стержня расположена в нижней детали.Расположение замыкающей головКи стер. жня в верхней детали заподлицо с ее верх. ней плоскостью, а дополнительной головкЦ, штифта - в нижней детали предопределяет общую длину стержня и длину стержня 1 между замыкающей и дополнительной головками. Диаметр замыкающей головки дэг стержня выбирают из условия обеспечения вытеснения последней такого объема матери ала верхней детали, чтобы он гарантированно заполнил полость 7 по всей длине. Экспериментально установлено, что в случае толстостенной детали объем Ро, вытесненный замыкающей головкой стержня, должен быть не меньше 1,05 объема Ь полости 7, а в случае тонкостенной верхней детали он должен быть не больше 1,25 У. Если принять, чтое А - диам головки; И-диаметр толщина первой соединяе - высота замыкающей госота дополнительной голов- стержня между головками; амыкающей головки; с(о -- ий в соединяемых деталях. дополнительнойстержня; бмой детали; ЬгЛОВКИ; Ьг - ВЫки; 1 ст - длинадэг - диаметр здиаметр отверст Выбор размеров элементов стержня обусловлен следующим.Для быстрой установки стержня в отверстия деталей диаметр его дополнительной головки должен быть равен диаметру отверстий в деталях.Диаметр стержня дмежду головками выполняется меньшим, чем диаметр отверстия до, что обеспечивает образование полости 7, заполняемой материалом деталей. В зависимости от толщины деталей и реологическнх свойств материала величина й. выбирается от О,1 Но (для тонких деталей и низковязких материалов) до 0,9 А (для толстых деталей и высоковязких материалов).Замыкающая головка стержня своей нижней плоскостью не должна доходить до соединяемых поверхностей, чтобы обеспечить сварку последних. Поэтому глубина зафор. мовывания (высота) замыкающей головки Ьм должна быть меньше толщины верхто при отношении Рв/)1,05 диаметрамыкающей головки Ь +Но, а при /1(1,25 - Ьг(ФУж"ф-:М+Соединение деталей из пластмасс осуще. ствляют следующим образом.Соединяемые детали укладывают на стол 8 ультразвуковой установки так, что отверстия, выполненные в деталях во время формования или механической обработкой после формования, совмещаются. В совмещенные отверстия устанавливают стержень 45 так, что дополнительная головка входит в нижнею деталь, а замыкающая головка контактирует с поверхностью верхней детали, и инструмент 9 усилием Р прижимают к стержню (фиг. 2). После этого инструмент начинает колебаться в продольном направле нин с ультразвуковой частотой. Стержень вытесняет пластмассу в полость 7, а ультразвуковая энергия подается до тех пор, пока ие образуется сварное соединение пластмассовых деталей в зоне, окружающей стержень. Параметры процесса (амплитуда 55 колебании инструмента, осевое усилие прижич ма инструмента к штифту, продолжительность воздействия ультразвуковыми колебапнями) зависят от упругих и . реологических свойств пластмассы, размеров отверстия и стержня, технических характеристик оборудования и требований к соединению.Пример . Берут две пластинки размером 20 Х 80 мм и одну пластинку размером 20 Х Х 50. мм иэ поливинилхлорида толщиной 3 мм. В пластинках длиной 80 мм просверливают по одному отверстию диаметром 5 мм, которые расположены на расстоянии 15 мм от конца пластинки и по о ее середине. В пластинке длиной 50 мм просверливают два отверстия диаметром 5 мм на расстоянии друг от друга 30 мм. Первые две пластинки укладывают встык на столе ультразвуковой установки, а на них накладывают третью пластинку (накладку), 5 совмещая отверстия, в приспособлении, исключающем,горизонтальное перемещение, .пластинок. В совмещенные отверстия устанавливают стержни из алюминиевого сплава так, что замыкающая головка контактирует с поверхностью накладки, а дополнительная головка входит в отверстия. Длина стержней 6 мм, высота головок по 1 мм, диаметр участка между головками 3, диаметр замыкающей головки 9,6 мм. Акустический узел установки опускают вниз, и ин- д струмент с рабочим наконечником, имеющим диаметр 12 мм, вступает в контакт с одним из штифтов, создавая усилие 10 кг. Включают ультразвуковой генератор марки УЗГ 3-04, и штифт за время 0,5 с входит в отверстия в накладке и пластинке, после чего воздейст вне ультразвуком продолжают в течениес. Затем при таких же режимах производят введениЕ стержня во второе отверстие накладки и второй пластинки. После охлаждения материала соединение способно нагружаться. При испытании на растяжение З 5 разрушение образцов соединения происходит по соединяемому материалу в результате разрыва по сечению, ослабленному отверстием под стержень.Пример 2. Берут круглую пластинку ди. 40 аметром 50 мм и толгциной 5 мм и стержень диаметром 20 мм и высотой 25 мм из полиамида, В центре пластинки просверливают сквозное отверстие диаметром б мм, а в стержне - глухое отверстие диаметром б мм и глубиной 5 мм. Плас тинку .накладывают на стержень, совмещая отверстия, и помешают на стол ультразвуковой установки. В совмещенные отверстия устанавливают стержень из латуни так же, как в примере. Длина стержня 10 мм, высота замыкающей головки 1 мм, высота дополнительной головки 2 мм, диаметр стержня между головками 5,4 мм, диаметр замы. каюшей головки 9 мм. Затем подводят инструмент, включают ультразвук, и стержень за время 0,3 с входит в детали, подачу энергии продолжают еше 0,5 с.Пример 3. Берут две пластинки размером ЗОХ 50 мм из полиэтилена толщиной 4 мм. В середине пластинок просверливают по одному отверстию диаметром 1 О мм. Пл асти нки накл ады в ают друг на друга, совмещая отверстия, и помегцают на стол ультразвуковой установки. В совмещенные отверстия устанавливают стержень иэ стали 45 так же, как и в примере 1, Длина стержня 7 мм, высота замыкающей головки 3,2 мм, дополнительной головки 2 мм, диаметр стерж ня между головкамимм, диаметр замыкающей головки 13 мм. Под действием описанного инструмента стержень в течение 0,4 с входит в пластинки, подачу ультразвуковой энергии продолжают до образования сварного соединения еше в течение 0,6 с. Формула изобретения Соединение деталей . из пластмасс, содержащее установленный в совмещенныХ отверстиях стержень с замыкающей головкой, расположенной заподлицо в одной из соединяемых деталей, отличающееся тем, что с целью повышения прочности соединения, стержень выполнен с дополнительной головкойрасположенной во второй соединяемой детали, контактирующие поверхности в зоне вокруг отверстий сварены, а размерные параметры стержня н соединяемых деталей выбраны из следующих выражений: сЬ.=А; 0,9 со)дт)0,1 с 1 о, 0,8 ба 1 )йзг )0,26 д 1;) э- и д - дищина первой ота эамыка- дополнительржня между ыкающей го. отверстий в аметр дополнительнои гаметр стержня; Ьсоединяемой детали; Ьющей головки; Йд - вной головки;- длиголовками; Ид - диаметловки стержня; до - дсоединяемых деталях. оловки тол- вы сота а сте р зам аметрс СоставительТехред И. ВеТираж 777 ВНИИЛИпо дел 113035, Мосх лиал ППП П.Заказ 6321132 осуда рственного м изобретений а, Ж - 35, Рау атентъ, г. Ужго ЛроконичевКорректор Т. КолбПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5род, ул, Проектная, 4