Способ герметизации отверстий в корпусных деталях пленочными диафрагмами

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 41637 А 1 РЕСПУБЛИК 9) .дДе ( С 65/02, 65/08, 65/3 51) ВЕР НОЧ пласт- гермеалях с Цель - ности особе дета- уста- етали ии отверстий в корными диафрагмамием,нагрева. тупенчам спосо- которую ого импульсн вы полня меха нич тья детал ес и,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Омский политехнический институ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1245443, кл, В 29 С 65/08, 1984.Заявка Японии М 61-1289,кл. В 29 С 65/36, 1986.(54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ОСТИЙ В КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЯХ ПЛНЫМИ ДИАФРАГМАМИ(57) Изобретение относится к сваркемасс и может найти применение притизации отверстий в корпусных детиспользованием пленочных диафрагм,повышение прочности и герметичсварного соединения. Для этого в спгерметизации отверстий в корпусныхлях пленочными диафрагмами передновкой диафрагмы на торце д Изобретение относится к сварке пластмасс и может найти применение при герметизации отверстий в корпусных деталях с использованием пленочных диафрагм.Цель изобретения - повышение прочности, герметичности сварного соединения.На фиг. 1 - 4 изображены этапы осуществления способа. с использованием термоимпульсного источника нагрева; на фиг 5-8 - то же, с использованием ультразвука; на фиг. 9 - форма ступенчатой проточки на торце детали; на фиг. 10 - циклограмма процесса герметизации с помощью ультразвувыполняют ступенчатую проточку, в которой размещают диафрагму. В процессе сварки осуществляют формирование кольцевого пояса из материала детали по периметру диафрагмы. При этом прикладывают сварочное давление к зоне соединения через материал детали и нагревают ее до достижения величины осадки торца детали при оплавлени и Л = (1,1-1,2) о,л, где ппл толщина пленочной диафрагмы, мм. Кроме того, деталь и диафрагму в зоне соединения нагревают энергией ультразвука. При этом перед размещением диафрагмы в ступенчатой проточке осуществляют вырубку ее волноводом, после чего амплитуду ультразвуковых колебаний уменьшают до 0,5 - 0,6 от первоначальной. Величину сварочного ф давления выбирают равной давлению акустического" контакта при наименьшем значении . амплитуды ультразвуковых колебаний, 2 з.п. ф-лы, 13 ил. ка; на фиг, 11 - сх материала детали фиг. 12 - геометрич инструмента при т ве; на фиг. 13 - то нагреве,Способ герметиза пусных деталях плен заключается в следуюС помощью термо На торце детали 1 тую проточку 2 (фиг, 1 бом или в процессе ли ема перераспределения в процессе сварки; на еская форма сварочного ермоимпульсном нагреже, при ультразвуковом10 размещают предварительно изготовленную диафрагму 3 из пленочного материала, устанавливая ее на выступе 4 торца детали 1 (фиг, 2). После этого в контакт с торцом детали 1 вводят термоимпульсный источник нагрева 5, осуществляя сжатие торца детали и нагрев его. Под действием нагрева и сварочного давления материал детали 1 плавится и деформируется, при этом осуществляется формирование кольцевого пояса 6 из материала детали 1 по периметру диафрагмы 3. Одновременно происходит нагрев детали и диафрагмы в зоне соединения и сварка их, При этом сварочное давление к зоне соединения прикладываютчерез материал детали 1, а нагрев ее осуществляют по осадке материала при оплавлении торца детали на величину Л= (1,1 - 1,2) для., где дпл, - толщина пленочной диафрагмы, Для улучшения внешнего вида изделия источник нагрева 5 содержит теплоизолирующую ограничивающую цилиндрическую вставку 7, э рабочая поверхность его выполнена с декоративным рифлением.С помощью энергии ультразвука.Полимерную пленку в виде ленты или пластины 8 размещают между торцом детали 1 и рабочим торцом волновода 9 фиг, 5, 6). Размер пленки должен быть больше наружного диаметра детали на 5-10 мм соответственно. На торце детали 1 выполняют ступенчатую проточку, После этого рабочий торец волновода 9 прижимают к торцу детали 1, прикладывая сварочное давление, и включают ультразвуковые колебания с ам- плитудой порядка 40 - 50 мкм, Осуществляют вырубку диафрагмы волноводом 6 (фиг, 7). После окончания через 0,2-0,3 с) отделения диафрагмы 3 от пленки диафрагма под действием собственного .веса и ультразвуковых колебаний, распространяющихся по стенкам детали, опускается вниз в ступенчатую проточку и устанавливается на выступе 4 торце детали. Затем амплитуду ультразвуковых колебаний снижают до 0,5-0,6 от первоначальной, Продолжающееся ультразвуковое воздействие вызывает дальнейший разогрев и плавление материала на торце детали. Образующийся расплав под действием усилия рабочего торца волновода 9 смещается вниз по кромке и вступает в контакт с диафрагмой 3, при этом формируется кольцевой пояс 6 из материала детали 1. Вследствие высокой температуры расплава и интенсификации реологических процессов в зоне соединения ультразвуковыми колебаниями между корпусом детали 1 и диафрагмой 3 образуется прочное сварное 20 25 30 35 40 45 50 55 соединение (фиг. 8). При доСтижении величины осадки детали заданного значения,равного 1,1-1,2) д процесс сварки прекращается и материал в зоне соединения охлаждается под давлением. Так как при ультразвуковой сварке волновод имеет температуру, близкую к температуре окружающей среды, то продолжительность процесса охлаждения не превышает 1,0 - 1,5 с В обоих случаях при использовании термоимпульсного нагрева или энергии ультразвука для соединения детали и диафрагмы ступенчатую проточку выполняют, исходя из следующих соотношений: Ь = 3 д а =0.5 Ь, где Ь - глубина ступенчатой проточки; Ь - толщина стенки детали; дп, - толщина пленки; а - ширина ступенчатого выступа фиг. 9). Геометрические размеры ступенчатой проточки выбираются из условия достаточности обьемэ материала на вертикальной стенке детали в зоне проточки для образования в процессе сварки кольцевого пояса толщиной, не менее толщины пленки и внутренним диаметром, равным диаметру отверстия. Величину сварочного давления при ультразвуковой сварке выбирают равной давлению акустического контакта при наименьшем значении амплитуды ультразвуковых колебаний,В случае использования давления сварки ниже. оптимального значения давления акустического контакта происходит отрыв торца волновода от торца детали, в результате чего материал на торце детали под действием высокочастотных ударов разогревается и деформируется, Полимерная пленка, располагаемая между торцом волновода и торцом детали также деформируется и разогревается на торце, в результате чего происходит подрезание пленки по внутренному и наружному периметрам герметизируемого торца детали.Выбор значения амплитуды ультразвуковых колебаний в первоначальный момент ультразвукового воздействия прямопропорционально зависит от толщины полимерной пленки и для пленок толщиной до 300 - 500 мкм, оптимальной является амплитуда в пределах 40 - 50 мкм. Применение амплитуды колебаний выше указанного интервала значений ускоряет процесс вырубания диафрагмы, однако материал на торце детали испытывает значительные ударные нагрузки, в результате чего происходит деформация материала на торце детали из существенного разогрева с возможным разрушением как торца, так и всей детали в целом. Использование амплитудь 1 колебаний ниже указан ного интервалазначений снижает эффективность процесса отделения диафрагмы от полимерной ленты (пластины) и, следовательно, увеличивает продолжительность процесса герметизации. Уменьшение после вырубки диафрагмы амплитуды ультразвуковых колебаний среднем до 50 - 60 от первоначальной, т.е. до 25 - 30 мкм необходимо для стабилизации процесса плавления материала на торце детали, в результате чего увеличивается продолжительность взаимодействия расплава с диафрагмой, происходит более плотное заполнение расплавом ступенчатой проточки (формование кольцевого пояса) и образование плавного перехода от кольцевого пояса к диафрагме.П р и м е р . Цилиндрическую деталь с наружным диаметром 50 мм и внутренним 46 мм необходимо загерметизировать с одной стороны пленочной диафрагмой толщиной 300 мкм, Герметизирующая диафрагма должна выдерживать избыточное внутреннее давление в сосуде до 1,5 кгс/см,Цилиндрическую деталь изготавливают литьем под давлением из полиэтилена низкого давления марки 20508-007 (ГОСТ 16338-77), а герметизируют полиэтиленовой пленкой марки 107-76 (ТУ 6-05-1525-77).Предварительно на герметизируемом торце детали выполняют ступенчатую проточку следующих размеров: при в = 2 мм; Ь = 3 дпл. = 3 х 0,3 = 0,9 мм, а = 0,5 х 2 = 1 мм.Герметизация с помощью термоимпульсного источника нагрева.Деталь устанавливают в опоре, обеспечивающей соосность детали и нагревателя, а также параллельность торца детали нагревающей поверхности источника. Нагреватель подключают к импульсному источнику тока, а контроль величины осадки может осуществляться визуаль-. но с помощью индикатора (например, типа ИЧ) или автоматически с помощью специальных приспособлений, содержащих конечный микровыключатель(на черт. не показаны),Предварительно вырубленную из пленки диафрагму диаметром 46 мм устанавливают на выступ ступенчатой проточки торца и нагреватель вводится в контакт с деталью с давлением ф 0,06 - 0,08 МПа, Температура нагревателя 240 ф 10 С. При достижении величины осадки значения Л= 1,2 дпл.= =1,2 х 0,3 = 0,36 мм источник питания отключают и под давлением осуществляют охлаждение материала до 50 - 70 С. После охлаждения деталь извлекают из опоры и проверяют на прочность и герметичностьсварного соединения,Герметизация с помощью ультразвука.Деталь устанавливают в опоре, обеспе чивающей соосность детали и волновода, атакже параллельность торца детали рабочему торцу волновода. Ультразвуковая система состоит из генератора УЗГ 2-4 М, преобразователя ПМС 15(не показаны) и ко нического волновода. Полимерная пленка ввиде ленты шириной 55 мм или пластины размером 55 х 55 мм размещают на торце детали, затем в контакт с деталью вводят рабочий торец волновода с давлением 0,8 - 1,0 МПа.15 Предварительно ультразвуковая системанастраивается на резонансный режим работы, мощность генератора должна обеспечивать амплитуду колебаний не ниже 40 мкм. Продолжительность ультразвуковых 20 колебаний с такой амплитудой колебанийсоставляет 0,2 - 0,4 с, затем после вырубки диафрагмы амплитуду путем изменения выходном мощности генератора уменьшают до 25-30 мкм. При достижении величины осад ки значения 0,36 - 0,01 мм ультразвуковыеколебания отключают, а материал в зоне соединения в течение 1,0 - 1,5 охлаждают под давлением. После охлаждения деталь извлекают из опоры и проверяют на проч ность и герметичность сварного соединения,Формула изобретения 1. Способ герметизации отверстий в 35 корпусных деталях пленочными диафрагмами, включающий установку пленочной диафрагмы на торце детали и сварку.диафрагмы с деталью путем нагрева их в зоне соединения и сжатия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияпрочности и герметичности сварного соединения, перед установкой диафрагмы на торце детали выполняют ступенчатую проточку, в которую размещают диафрагму, а в процессе 45 сварки осуществляют формирование кольцевого пояса из материала детали по периметру диафрагмы, прикладывая при этом сварочное давление к зоне соединения через материал детали и нагревая ее до достижения величи ны осадки торца детали при оплавлении Л==(1,1 - 1,2) дпл., где дпл, - толщина пленочной диафрагмы, мм.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что деталь и диафрагму в зоне соединения на гревают энергией ультразвука, при этом передразмещением диафрагмы в ступенчатой проточке осуществляют вырубку ее волноводом, после чего амплитуду ультразвуковых колебанийуменьшают до 05 - 0,6 от первоначальной.З.Способ поп.2, отличающийс я тем, что величину сварочного давления выбирают равной давлению акустического контакта при наименьшем значении амплитуды ультразвуковых колебаний.. Сегля ни к Техред М,Моргентал Редак ектор Н. Ревская каэ 1114 Тираж 402 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и откры 113035, Москва, Ж; Раушская наб., 4/5м при ГКНТ СССР иэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага