Электрод для высокочастотной сварки полимерных материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 04. 07. 80 (21) 2951872/23-05 51 М. КЛ.з В 29 С 27/04 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ1l2 10 15 20 30 Изобретение относится к сваркепластмасс и может быть использованопри изготовлении изделий, преимущественно сложной конфигурации изпленочных и тонколистовых материалов, нагревающихся до размягченияв поле токов высокой частоты,Известен электрод для высокочастотной сварки деталей из полимерныхматериалов, содержащий Формующийэлемент в виде ленты, которая установлена на электроизоляционныхопорах, закрепленных на металлической плите (,13.Недостатком электрода являетсято, что при сварке деталей швамибольшой протяженности качественногосварного шва получить не удается,поскольку токоподвод осуществляетсятолько по концам формующего элементаа в силу волновой природы электромагнитного поля, по его длине возникаютзоны с пониженной напряженностью поля, недостаточной для сварки.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является электрод длявысокочастотной сварки полимерныхматериалов, содержащий плиту, на ко"торой смонтированы формующий элемент и токоподвод для соединения плиты с генератором ТВЧ (23.Недостатком известного электрода является значительная потеря мощности в процессе сварки, вызванная наличием поля рассеяния между плитой электрода (высокопотенциальной), боковыми поверхностями Формующего элемента и рабочим столом (низко- потенциальной плитой), что приводит к снижению производительности электрода.Цель изобретения - повышение производительности электрода.Укаэанная цель достигается тем, что в электроде для высокочастотной сварки полимерных материалов, содержащем плиту, на которой смонтированы формующий элемент и токоподвод для соединения плиты с генератором ТВЧ, формующий элемент смонтирован на плите с зазором посредством токопроводящих опор, причем отношение высоты опор к высоте Формующего элемента выбрано в пределах от 2 до 20, а отношение расстояния между опорами по контуру Формующего элемента к их высоте - от 1 до 10.С целью повышения удобства эксплуатации и надежности в работе, электрод снабжен прокладкой из поли;.:-:.рного диэлектрика, установленнойе,пу плитой и Формующим элементом.О целью повышения качества сварки, каждая из опор подпружинена относительно плиты.Кроме того, прокладка из полимер-.ного материала имеет эластичный сло=:расположенный со стороны Формующегоэлемента.Такое выполнение электрода позволяет снизить потери мощности в процессе сварки,Наличие прокладки между плитой иформующим элементом предотвращает попадание загрязнений под Формующий 15элемент, упрощает очистку электродаи повышает надежность (устойчивость)конструкции. Пружины и эластичныйслой позволяют повысить скоростьопускания электрода, поскольку они 20амортизируют. удар и тем самымпрепятствуют механическому разрушению свариваемых материалов, а также обеспечивают равномерное распределение давления по длине сварного шва. 25На Фиг. 1 схематически изображенопрецлагаемый электрод; на Фиг. 2вариант выполнения электрода с прокладкой и пружинами на фиг. 3 - тоже, в аксонометрии. ЗОЭлектрод для высокочастотнойсварки полимерных материалов содержит плиту 1, на которой смонтированытокоподвод 2 для соединения плиты 1с генератором ТВЧ (не показан), Формующий элемент 3, установленный сзазором на плите 1 с помощью токопроводящих опор 4, прокладку 5 изполимерного диэлектрика, установленную в зазоре между плитой 1 и Формующим элементом 3, упругие элементыДДб, в частности пружины, и эластичныйслой 7.Отношение высоты опор Н к высотеФормующего элементами Ь выбрано в пределах от 2 до 20 ( - =2:20), а от - 4ношение расстояния между опорами 1по контуру Формующего элемента ких высоте Н - от 1 до 10 ( - - =110)Величины укаэанных соотношенийопределяются тем, что с увеличением 59высоты опор и расстояния между нимиуменьшаются потери, связанные с наличием поля рассеяния, но одновременно с увеличением расстояния междуопорами возрастает неоднородность 55поля по длине Формующего элемента,Тепловой расчет процесса сваркипроизводят по известной ФормулеЦ: А 6 Ч К. - -, (1)эУОгде ( - количество тепла, выделяемого в единицу времени;А - согласующий коэффициент-;Я - Фактор диэлектрическихпотерь: 65плошадь рабочей поверхностиФсрмующего элемента;д 1 толщина пакета свариваемогепловые потери определяются по -педуюшей Формуле- (-.), (2) площадь высокопотенциаль-: ной плиты;высота Формующего элемента,гпе Голя неп с .итывается соотношения роизводительных потерь ра-. на основании следующего-зп о5 ЯЯ.; (У п) Отсюда видно,то чем меньше рас стояние между плитами, тем больше доля непроизводительных потерь.На первый взгляд кажется, что долю непроизводительных потерь можно существенно снизить за счет увеличения высоты Ь формующего элемента. Однако с увеличением и увеличивается площадь боковой поверхности Формующего элемента что в свою очередь также приводит к большим непроизводительным потерям энергии. Поэтому высоту Формующего элемента целесообразно ограничить толщиной пакета свариваемых материалов, т.е. в пределах от 0,1 до 5 мм и установить его с зазором относительно плиты на токопроводящих опорах. Учитывая тот Факт, что с технологической точки зрения, изготовление Формующего элемента с высотой менее 1 мм довольно затруднительно и жесткость (Формоустойчивость) его невелика, а непроизводительные потери за счет боковой поверхности з данном случае ":езначительяы вГ " л 7 и тм л ь но" принято гутсо т.т ф мующего элемента, равной 1 ьРл.В случае применения токОпроводя:. щих опор Формула (3) приобретает следующий вид Ч,се 5 ФзПоскольку снижение уровйя нецроизводительных потерь ниже 10 не дает заметного технико-зкономического эф"потФекта, принимаем - = 0,1.Я 6Для изготовления больших по площади изделий сложной конфигурациииспользуют электроды, в которых рабочая поверхность Формующего элементаобычно составляет около 1% площадивысокопотенциальной плиты. Подставляяв Формулу (4) эти значения, а такжеминимальные значения Ф и Ь,соответственно равные 0,1 и 1 мм, получим величину Н Ф 2 мм, отсюда минимальное значение отношения - = 2; подставляяИмаксимальные значения Ф и Ь, равные 5, получаем расчетное значение Н "130 мм. Однако экспериментальные значения указывают на отсутствие существенного снижения потерь за счет увеличения Н более 100 мм. Отсюда максимальное значение отношения в :20.0МИз литературных данных следует, что максимальное расстояние между опорами находится в пределах. от 100е до 800 мм.Отсюда отношение в нахоН дится в пределах от 1 до 400. Поскольку токопроводящие опоры до определенного их количества не вносят существенный вклад в непроизводительные потери, а равномерность поля, как указывают экспериментальные данные, несколько возрастает, целесообразно ограничить диапазон значений представленного соотношения в пределах от 1 до 10.Электрод работает следующим образом.Электрод устанавливают на свариваемые пленки (листы) и создают давление. После этого по токоподводу 2 на плиту 1 подается ток высокой Зц частоты, который по опорам 4 поступает также на формующий элемент 3. Участок пленки, находящийся под формующим элементом 3 разогревается и сваривается. 35Прокладка 5 предотвращает попадание загрязнений под Формующий элемент 3 и упрощает очистку электрода. Одновременно прокладка 5 повышает надежность (устойчивость) конструкции и улучшает ее эстетический вид. Упругие элементы б и эластичный слой 7 позволяют повысить скорость опускания электрода, поскольку они амортизируют удар и тем 4 самым препятствуют механическому разрушению свариваемых пленок, кроме того, они обеспечивают более равномерное распределение давления по длине сварного шва, чем известные конструк" ции. Поскольку формующий элемент 3 удален от плиты 1 на высоту Н опор 4, напряженность поля рассеяния невелика, а следовательно, и величина потерь минимальна. Практически вся энергия высокочастотного поля концентрируется под Формующим элементом 3.Предлагаемый электрод имеет высокую производительность, удобен и надежен в работе и обеспечивает высокое качество сварки. Формула изобретения1.Электрод для высокочастотнойсварки полимерных материалов, содержащий плиту, на которой смонтированФормующий элемент и токоподвод длясоединения плиты с генератором ТВЧ,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения производительностиэлектрода, Формующий элемент смонтирован на плите с зазором посредством токопроводящих опор, причем отношение высоты опор к высоте Формующего элемента выбрано в пределах от2 до 20, а отношение расстояния между опорами по контуру Формующегоэлемента к их высоте - от 1 до 102. Электрод по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения удобства эксплуатации инадежности в работе, он снабжен прокладкой из полимерного диэлектрика,установленной между Плитой И формующим элементом,3. Электрод по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения качества сварки, каждаяиз опор подпружинена относительноплиты.4. Электрод по пп. 1 и 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что прокладка из полимерного материала имеетэластичный слой, расположенный состороны формующего элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ГДР У 82820,кл. 39 а 19/02, 1971.2. Патент ГДР Р 119547,кл. В 29 С 27/04, 1976 (прототип).950544 г.З Составитель Н. Елисеева Редактор А, Химчук Техред С,Мигунова КорректорМ. щарсещ еешти ештюю щ т . Ф,д. 4/ 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн 17 Тираж ПИ Государственн делам изобретен 35, Москва, Ж79го комитетай и открытийРаушская на