Способ ультразвуковой сварки термопластов

(54) СПОС ЬТРАЗВУКО ВАРКИ ТЕРМОП Изобретение относится к сварке пласт- сплавляются между собой, что приводит масс, а именно к способам ультразвуковой . к осыпанию волокон в готовом иза.лии. сварки волокнистых материалов, синтети- цель изобретения - повыяение качестческих тканей, мягких пластмасс, ва сварного соединения за счет образоваИзвестен способ ультразвуковой свар- . ния дополнительного сварив о шва. ки термопластов, включающий размещение Укаэанная цель достигается тем, что вФсоединяемых материалов между опсрой и способе ультразвуковой сварки термопласволноводом, сдавливание материалов, вве- тов, включающем размещение соединяемых ление- в них ультразвука и охлаждение материалов меам опарой и волноводом, сварного шва 1 .сдавливание ма 1 ериалов, введение в нихНедостаток укаэаннао способа эаклю- ультразвука и охлаждение сварного шва, чается в том, что он не обеспечивает вы- используют волновод и оперу, имеющие сосокаго качества сварного соединения.Так, осные канавки на рабочих поверхностях, и при сварке волокнистых материалов наб при достижеии заданной толщины щва снилюдается образование пузырей, наплывов, мают давление с соединяемых материалов выплесков, обусловленных выдавливанием и выдерживают их между вшноводом и расплава материала иэ под волновода вопорой при включенном ультразвуке до обоколошовную зону. Формирование этого разавания допащительного шва в канавкахрасплава в специальных выточках, выпол - между важоводбм и опорой. Охлаждение няемых в самом изделии, в данном случае сверна о шва осуществляют при повторном невозможно. сдавливании материалов.Кроме того, вследствие значительного, На 4 лп. 1, изображена схема начальной теплоотвода в холодюые волновод и опору, стадии сварки волокнистых материалов на часть волокон, прилегающих к ним, не фиг, 2 - тини алые зависимости темпе 3 85(Яратуры (Т,фС) и деформации (,%) материала ог времени сварки ИС); на фиг. 3 конечная стадия процесса сварки.Способ сварки термопласгов осущестщщегся следующим образом.5Свариваемые детали 1 (на фиг. 1 и 3набор термопластичных волокон) размеща:юг между опорой 2 и волноводом 3, имеющими одинаковую конфигурацию рабочих тор-цов, состоящих из выступов 4 и 5 и профильной канавки 6, Затем включают статическое давление, сварочная головка с вопноводом 3 опускается и детали 1 сдавливаются между выступами 4 и 5,По окончании стадии уплотнения деалей 1 включают ультразвук и начинаетсяпроцесс сварки, сопровождающийся ростомтемпературы (кривая 7 на фиг, 2) в зонеультразвукового воздействия. Разогрев идействие статического давления приводят 20к деформированйю деталей (кривая 8 нафиг. 2), ь результате чего толщина основных швов, образующихся между выступами 4 и 5, изменяется,При достижении температуры плавления 25скорость деформирования резко меняется(моменг времени, обозначенный точкой Ана фиг. 2), что соотвегствуег вытеснениюрасплава в профильную канавку 6. дпя формирова;ия этого расплава в дополнительный,ЗОсварной шов 10.и стабилизации толщиныосновных швов 9 в момент, когда последняя достигнет заданного значения (точкаВ на фиг. 2), статическое давление снимают беэ отрыва волновода и опоры огдеталей. Это приводит к тому, что деформирование деталей прекращается и толщина основных швов не изменяется (участокВС кривой 8 на фиг. 2). Так как отрываволновода и опоры ог изделия не происходит, то воздействие ультразвуковых колебаний на расплав продолжается и температура его изменяется незначительно(участок ВС кривой 7 на фиг, 2). Крометого, ультразвуковое воздействие приво 5дит к возникновению сил,прижимающих расплав к поверхности профильных канавок 6и течению его по этим поверхностям, врезультате чего формируется дополнительный сварной шов 10 в виде замкнутой наоснование, швы оболочки (фиг, 3),После выдержки времени, необходимогодля формировайия дополнительного сварного шва 10, ультразвук выключают и производят охлаждение сварного соединения55без отрыва волновода и опоры от деталей,При этом статическое давление можетбыть приложено вторично, что позволяет 29 4уплотнить основные сварные швы 9 (участок СЯ:, кривой 8 на фиг. 2) зафиксиро-,вать оболочку дополнительного сварногошва 10.. После охлаждения сварных швов производят подьем сварочной головки с волноводом и процесс сварки прекращаегся.По предлагаемому способу может осуществляться и двусторонняя ультразвуковая сварка. В этом случае вместо опоры2 используется второй волновод с такойже как у,первого волновода конфигурацией рабочего торца.В случае, если необходимо производитьсварку с одновременной отреэкой сваренной части от основного материала, одиниз выступов волновода и опоры выполняют в виде заостренных режущих кромок,в то время как другие выступы используют для сварки основного шва. При этомрежущие выступы выполняют высотой большей, чем сварочные выступы на величину, равную половине заданной толщинй основного шва. В этом случае стабилизациятолщины основного шва производится авто-матически при смыкании режущих выступов,П р и м е р. Сваривают наборы капронового моноволокна диаметром 0,190,4 мм с целью получения щеток сьемников хлопкоуборочных машин ХВ.Сварку производят как с односторонним, так и с двусторонним подводом энергии ультразвуковых колебаний. При этомиспользуют волноводы и опору с конфигурацией рабочих торцов, показанной нафиг. 2 и 3,Измерение толщины основных сварныхшвов в процессе сварки производят с помощью известного устройстве (не показано),включающего в себя дифференциально-трансформаторный датчик перемещений,элемент задания и элемент сравнения. Вмомент, когда толщина основных сварныхшвов равняется заданной, с элемента сравнения подается сигнал на электропневматический клапан, управляющий работойпневмоцилиндра механизма давления, в результате чего воздух из него стравливается в атмосферу и давление на свариваемыедетали снимается без отрыва волновода иопоры от них. Одновременно с этим включается реле времени, отсчитывающеевремя формирования дополнительного сварного шва. После выдержки этого времениреле времени выдает сигнал на электропневматический клапан механизма давленИя, в результате чего происходит вторич85682 ное приложение статкческого давления. Этот же сигнал используется дпя выключения ультразвука и запуска второго реле времени, которое отсчитывает время ох лажйання сварных швов под давлением. После окончания стадии охлаждения второе релреле времени выдает сигнал на элект ропневматический клапан механизма давления, в результате чего производится подъем сварочной головки и процесс сваркио прекращается.Способ позволяет увеличить среднюю разрывную нагрузку в 1, 5 раза, уменьшить дисперсию в 1,7 раза, а коэффициент вариации - более чем в 2,3 раза, полностью исключить несплавнения и выплески расплава, повьпнает качество сварного соединения. Кроме того, способ легко автоматизируется. Все эти преимущества позволяют получить только при производ- го стве сменных щеток сьемников хлопкоуборочных машин ХВгодовой экономический эффект в размереоколо 400 тыс.руб. формула изобретения1, Способ ультразвуковой сварки тер- мопластов, включающий размещение соедисняемых .материалов между опорой и волно водом, сдавливание материалов, введение в них ультразвука и охлаждение сварного шва, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения за счет образования дополнительного сварного шва, используют волновод и опору, имеющие соосные канавки на рабочих поверхностях, и при достижении заданной толщины шва снимают давление с соединяемых материалов и выдерживают их между волноводом и опарой при включенном ультразвуке до образования дополнительного шва в канавках между ващоводом и опорой. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что охлаждение сварного шва осуществляют при повторном сдавлнвании материалов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Волков С, С. и др, сварка пластмасс ультразвуком. И Химия,Х " 1974Эс. 25-26 (прототип).Составитель Н, Елисеева кина Техред М Рейвес Кор ектор694омитета СССРкрыт ийскан наб д,Заказ 7088/22 Тираж ВНИИПИ Государственного х по делам изобретений и о 113035 Москва, Ж, Рауш