Устройство для ультразвуковой обработки материалов

(19) (11 27 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМУ ТЕЛЬСТ БСС ектроники АН Ри А.В.Гулай(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к ультразвуковой обработке металлов. Устройство позволяет учесть физическиесвойства обрабатываемых материаловпутем вЫцелания одних и ослабления(51)4 .В 06 В 1/00 В 23 К 20/10 других частот спектра возбуждаемыхультразвуковых колебаний в обрабатываемом материале, в зависимости оттребований технологического процесса, в том числе в процессе обработкиВ устройство, содержащее последовательно сеединенные генератор с широким спектром частот, сумматор,усилитель мощности с управляемым входомультразвуковую колебательную систему и реле времени, введен ряд полосовых фильтров (не менее двух),подключенных при помощи реле временина входы сумматора колебаний черезфазоинверторы либо через усилителиаттенюаторы, что обеспечивает нужноеизменение характеристики спектра колебательной системы. 1 ил.Изобретение относится к ультразвуковой технике, в частности к устройствам для возбуждения ультразвуковыхколебаний с широким спектром частот,и может быть использовано в различных технологических процессах ультраГ)звуковой обработки материалов, например боров и интегральных микросхем.Цель изобретения - повышение качества обработки материалов за счет 10регулирования в процессе обработкиспектра ульразвуковых колебаний,На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит генератор 1 15колебаний широкого спектра частот,сумматор 2, усилитель 3 мощности,ультразвуковую колебательную систему 4, реле 5 времени, полосовые фильтры 6 и 7, а также управляемые ключи 8 - 11 фазоинверторы 12 и 13,усилители-аттенюаторы 14.и 15,Генератор 1 колебаний широкогоспектра частотподключен к одному извходов сумматора 2, выход которогосоединен с входом усилителя 3 мощности. Усилитель 3 мощности подключенк ультразвуковой колебательной системе 4. Отдельный выход реле 5 времени соединен с управляющим входом усилителя 3 мощности. В цепь между генератором 1 и сумматором 2 подключены полосовые фильтры 6 и 7. К полосовым фильтрам 6 и 7 попарно подключены соответственно управляемые 35ключи 8, 9 и 10, 11. Выход одногоключа из каждой пары может быть, вчастности, соединен через фаэоинвертор с одним из входов сумматора 2(ключи 8 и 10 соединены соответственно через фазоинверторы 12 и 13), авыход другого ключа из каждой парыМожет быть подключен к другому входу сумматора 2 через усилитель-аттенюатор (ключи 9 и 11 подключены соответственно через усилители-аттенюаторы 14 и 15). Управляющие входыключей 8 - 11 соединены с определенными выходами реле 5 времени.Устройство работает следующим образом.Электрические колебания широкогоспектра частот с выхода ультразвукового генератора 1 подаются на одиниз входов сумматора 2. Одновременно 55данные колебания поступают на систему полосовых фильтров 6 и 7 (два иболее), которые могут быть как пас 1276369 2сивными (Г-, Т- или П-образные ЕС- цепи), так и активными (усилительные каскады, охваченные частотнозависимыми цепями обратной связи). Полосовые фильтры 6 и 7 из спектра колебаний выделяют те полосы частот, колебания которых на определенномэтапе ультразвуковой обработки материалов необходимо либо усилить, либо ослабить (в зависимости от характера технологического процесса). Например, при ультразвуковой микросварке элементов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на начальном этапе процесса необходимо усилить низкочастотную часть спектра и ослабить высокочастотную, а на. заключительном этапе микросварки, наоборот, необходимо ослабить низкочастотные составляющие спектра и усилить высокочастотные. Для этого колебания с выходов полосовых фильтров 6 и 7 через управляемые ключи 8 " 11 подаются на входы подключенных к ним фазоинверторов 12 и 13 и усилителейаттенюаторов 14 и 15, а с их выходов поступают на входы сумматора 2.С выхода сумматора 2 колебания подаются через усилитель 3 мощности на вход ультразвуковой системы 4, механические колебания которой вводятся в технологическую среду, например, в зону ультразвуковой микросваркн, Включение усилителя 3 мощности в начале технологического процесса осуществляется сигналом с отдельного выхода реле 5 времени. При прохожденииколебаний через фаэоинверторы 12 и 13 фаза колебаний изменяется на 180 что при сложении этих колебаний в сумматоре 2 с колебаниями с выхода генератора 1 приводит к ослаблению колебаний выделенной полосы частот, При прохождении колебаний через усилители-аттенюаторы 14 и 15 фаза колебаний не изменяется, но амплитуда колебаний на их выходе может изменяться в широких пределах (коэффициент передачи усилителя-аттенюатора регулируется от значений, меньших единицы (например, О, 1), до величин, значительно превышающих единицу (например, 100). Поэтому суммарная интенсивность колебаний, прошедших через усилитель-аттенюатор, на выходе сумматора 2 увеличивается. Например, при ультразвуковой,мнкросварке в начальный момент колебания с выхоние технологического процесса, что приводит к повышению качества и стабильности обработкиУстройство может быть использовано не только при ультразвуковой микросварке но и при проведении других процессов обработки материалов ультразвуком, например при вы 40 1276да генератора 1 поступают через фильтр б,выделяющий, например,. верхнюю полосу частот, открытый ключ 8 и фазоинвертор 12 на вход сумматора 2, в котором ослабляют высокочастотные 5 составляющие спектра. В этот же момент колебания нижней полосы частот, выделяемые фильтром 7, поступают через ключ 11, усилитель-аттенюатор 15 на вход сумматора 2 и усиливают низкочастотные составляющие спектра.Через определенный промежуток времени, например= (0,2 - 0,7) с (где й, - длительность процесса микро- сварки), сигналом с выхода реле 5 времени закрываются ключи 8 и 11 и открываются ключи 9 и 10, При этом колебания верхней полосы частот, выделяемые фильтром 6, подаются на вход сумматора 2 через усилительаттенюатор 14 и усиливаются, а колебания нижней полосы частот, выделяемые фильтром 7,"подаются через фазоинвертор 13 и ослабляются, Переключение ключей 8 - 11 в течение технологического процесса ультразвуковой обработки материалов может производиться многократно.Устройство позволяет производить сдвиг спектра возбуждаемых ультразвуковых колебаний, а также подъем или исключение любой из частотных составляющих в спектре колебаний, в том числе с переключением в процессе обработки. Оперативное управление спек-ц тром ультразвуковых колебаний позволяет учесть физико-химические свойства обрабатываемых материалов, а также изменение этих свойств в тече 369 4полнении отверстий, опрессовке, завальцовке.Зкономический эффект от использования устройства может быть полу" чен в основном за счет повышения качества обработки. Например, при использовании для ультразвуковой микро- сварки высоковольтных транзисторов экономический эффект образуется за счет повышения процента выхода годных после испытаний транзисторов на термоциклирование.формула из обретения Устройство для ультразвуковой обработки материалов, содержащее последовательно соединенные генераторгколебаний широкого спектра частот, сумматор, усилитель мощности, ультразвуковую колебательную систему, а также реле времени, один из выходов которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, и не менее двух поцосовых фильтров разных частот, подключенных к выходу генератора колебаний, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения качества обработки материалов за счет регулирования в процессе обработки спектра ультразвуковых колебаний, в устройство введены управляемые ключи, число пар которых и равно числу полосовых фильтров, и фазоинверторов и и усилителеЪ аттенюаторов, при этом входы управляемых ключей попарно соединены с выходами соответствующих полосовых фильтров, выход одного из управляемых ключей каждой пары - через соответствующий емуфазоинверторов,а выход другого - через соответствующий ему усилитель-аттенюатор подключены к соответствующему входу сумматора, управляющие входы всех управляемых ключей соединены с выходами реле. времени, при этом число выходов последнего не менее чем и + 1.1276369 Составитель В.ТкачеТехред И.Попович Корректор И.Мус Дыпын акт аказ 6611/ е д.4/ твенно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4Производс Тираж 428 ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 113035, Москва, ЖПоо комитета ССи открытийРаушская наб,