Инструмент для ультразвуковой сварки

Союз СоветскняСоциалистическиРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕтЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 903029м. Кл. В 23 К 20/О 3 ЬеударетееяяыЯ кекятет СССР яв делан язебрвтеяяЯ я еткрытяЯ.16. 037 (088.8) Дата опубликования описания 07.02.82(72) Авторы изобретен С .А. Довнар, А,М. Григорьев, В.А, Зенькович, АП Р " ИП Я 54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ие и на сваренны лючает колебания их интенсивность Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может найти применение в электронной промышленности, например, для сбор ки полупроводниковых приборов и интегральных схем.Известен инструмент в биметалли ческом исполнении и состоящий из основы и вставки с более высокой добротностью 11. Этот инструмент .обеспечивает локализацию энергии в центральной зоне соединения. Недостатком известного инструмента является то, что он не может вызвать локализацию колебаний в отдельных участках центральной и периферийной зон. Кроме этого, они не выполняют функцию самоотключения колебаний по участкам сварного соединения.Известна конструкция инструмента с конусом на нерабочем торце, глубина которого определяется разностью,. але и конце образо- соединения 123.укция позволяет лока а колебаний на реэопо кольцевым зонам ения, но инструмент ельными потерями нах длин волн в навания сварногоТакая констлизовать. энергнансной частотсварного соединобладает значивнутреннее треучастках не оттолько снижает Наиболее близким техническим ре" шением к данному изобретению является инструмент для ультразвуковой .сварки, выполненнйй. в виде стержня с рабочим и нерабочим торцами и кольцевой проточкой по боковой поверх-. ности 1.33 Конструкция инструмента ограничивает поток акустической энергии по периферии рабочего торца инструмента и усиливает интенсивность. колебаний в центральной зоне соединения. Однако этот инструмент обеспечивает интегральный ввод энергии3 903029 фи не осуществляет ее локализации и ние боковых поверхнотключения на сваренных участках. точки, что связаноЦелью изобретения является повы- сварного соединенияшение качества сварки за счет ло- ному гашению колебакального самоотключения колебаний понад сваренными учаспериферии сварного соединения, а так- Выполнение протоже локализация бегущего поля колеба- оси инструмента приний в центральной зоне сварного сое- вий на границе инстдинения, или модуляции вводиПоставленнаЯ цель достигаетсЯ Ю частоты колебаний отем, что в инструменте для ультра- кальное резонированзвуковой сварки, выполненном в виде бочего торца, Причестержня с рабочим и нерабочим тоРЧа нанса происходит иами и кольцевой проточкой по боковой по окружности торцаповерхности, кольцевая проточка Рас-, 15 момент образованияположена под углом к продольной оси нения на одном из уинструмента, при котором разность цом инструмента реэнаибольшей и наименьшей длин обра- плитуда колебаний позующих от рабочего торца до проточ- струмента от рабочегки равна пределам изменения резо- зи. Увеличение амплинансных длин волн начала и конца контактирование бокосварки, глубина проточки равна 0,3- прорези и вызывает р0, радиуса инструмента, а ширина резонайсного режимапроточки равна амплитуде колебаний ками, лежащими в зонв момент образования сварного сое соединения. Посколькдинения. Нерабочий торец выполнен происходит в произвосо срезом параллельно плоскости коль- соединения то в любцевой проточки. ни сварки всегда нахНа чертеже изображен инструмент боковой поверхностидля ультразвуковой сварки и эпюры зО резонирующий на частколебаний инструмента с длинам оптимальной для возиволн в начале и конце процесса сваР- са в локальной зонеки.сю 20 Инструмент выполнен в виде стержня с рабочим 1 и нерабочим 2 торцами и кольцевой проточкой 3 по боковой поверхности 4, в котором кольцевая проточка расположена под углом к продольной оси ОО инструмента с образованием разности ь Х/2наибольшей 82 и наименьшей Х длин образующих от рабочего торца в пределах изменения резонансных. длинволн начала и конца сварки и выполнена глубиной Ь в пределах 0,345 0,5 радиуса й/2 инструмента и шириной Е, равной амплитудв колебаний в момент образования сварного соединения.Инструмент работает следующим образом. Ультразвуковые колебания от волновода передаются на инструмент и возбуждаются в нем на резо. нансной частоте. Кольцевая проточка ограничивает интенсивность колеба ний по периферии рабочего торца ин:струмента. С увеличением амплитуды колебаний происходит контактироваостей 5 и 6 прос образованиеми ведет к локальний в инструментетками.чки под углом кизменении услорумент - изделиемой в инструментбеспечивает лоие периферии рам эффект резовсех участкахинструмента. 8сварного соедичастков под торко возрастает амобразующей ино торца до проретуды приводит квых поверхностейеэкую расстройкуработы над участе образовавшегосяу процесс сваркильных участкахой момент времеодится участокинструмента,оте, являющейсяикновения резонанна границе периферииная поверхность торца инструмента " изделие. Выполнение скоса на нерабочем торце инструмента обеспечивает воэможность его работы с локализацией колебаний в центральной зоне соединения, которая из-за недостатка сдвигающих напряжений особенно нуждается в уве-. личении интенсивности и локальном вводе колебаний. Локализация колебаний в центральной зоне приводит к еще одному положительному эффекту- создает дополнительные локальные сдвигающие деформации. Причем этот эффект совпадает с распространением локальных деформаций и образованием сварного соединения и по периферийной его части. Такой прием целесообразно испольэовать для управления формой соединения после сварки, т.е. его деформация может быть выполнена вдоль оси волновода или поперек.Подбором режимов и установкой инструмента можно добиться образования соединения в виде круга.5 9030Выполнение на инструменте прорезй ограничивает интенсивность колебаний, распространяющихся по поверхности инструмента, а следовательно, и по периферии рабочего торца. Поэтому интенсивность колебаний в зоне .сварки будет неоднородной и ее величина имеет наибольшее значение в центральной зоне сварки. Это компенсирует недостаток напряжений в центральной 1 О зоне сварки и исключает непровар. Сварное соединение возникает в местах наибольшего течения металла. В центральной зоне сварное соединение на; участках с радиусом 0,5-0,7 радиуса И всей сварной зоны не образуется. Поэтому, если глубина прорези составит 03"0,5 радиуса зОны, то поток энергии увеличится в зоне с радиусом 0,5-0,7, т.е. в местах непровара. а Увеличение или уменьшение глубины прорези вызовет соответственно обра" зование кольцевой непроваренной зоны и не будет локализовывать поток в зону с радиусом 0,5-0,7, т,е. непровар 2% останется в круглой зоне. Поэтому такая конструкция усиливает поток энергии в центральной зоне, локализует его и локально отключает колебания по периферии для предотвращения Зв высокой степени деформации соединения и разрушения уже образовавшихся участков сварки. Использование инструмента обеспечивает увеличение прочности сварных соединений и повы" шение надежности изделий в жестких условиях эксплуатации. 6 Формула изобретения1. Инструмент для ультразвуковойсварки, выполненный в виде. стержняс рабочим и нерабочим торцами икольцевой проточкой по боковой поверхности, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качествасварки за счет локального самоотключения колебаний по периферии сварно;го соединения, кольцевая проточкарасположена под углом к продольнойоси инструмента, при котором разность наибольшей и наименьшей длинобразующих от рабочего торца допроточки равна пределам изменениярезонансных длин волн начала и конца сварки, глубина проточки равна0,3-0,5 радиуса инструмента, а ширина проточки равна амплитуде колебаний в момент образования сварногосоединения.2. Инструмент по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цвльюлокализации бегущего поля колебаиййв центральной зоне сварного соеди"нения, нерабочий торец выполнен сосрезом параллельно плоскости кольцевой проточки.Источники информации.,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРГ 590110, кл. В 23 К 19/04,1976.2. Авторское свидетельство СССР.Ф 620351. кл. В 23 К 19/04 ф 1978.3. Патент СИ 1 А У М 31505,кл. Е 23 К М 06, 26. 12.78 прототип) .903029 Составитель 3. КатинТехред М, Надь Корректор М,дактор Т. Мороэ каэ 12 иал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная,4 Тираж 1150 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 13035, Москва, Ж, Рауас