Инструмент для ультразвуковой сварки

Союз Советсиик

Социалистически

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВ ЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>903029 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230680 (21) 2945641/25-27 с присоелинением заявки М (23) Приоритет (SI)M. Кл.

B 23 К 20/10

3Ьоударетвеай коиятет

CCCP ао авлаи язебрвтекяй н еткритяб

Опубликовано 07. 02. 82. Бюллетень М 5 ° (53) УДК 621. 791.16.037 (088.8) Дата опубликования описания 07.02.82

С.А. Довнар, А,M. Григорьев, В.А. Зенькович, АП P " ИП Я (72) Авторы (54) ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может найти применение в электронной промышленности, например, для сборки полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен инструмент в. биметаллическом 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 периферяйной 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 .

2 длин волн в начале и конце образОвания сварного соединения 1.23 .

Такая конструкция позволяет локализовать. энергию колебаний на резонансной частоте по кольцевым зонам сЪарного соединения, но инструмент обладает значительными потерями на внутреннее трение и на сваренных участках не отключает колебания, а

19 только снижает их интенсивность.

Наиболее близким техническим ре" шением к данному изобретению является инструмент для ультразвуковой, .сварки, выполненнйй: в виде стержня с рабочим и нерабочим торцами и коль цевой проточкой по боковой поверх-. ности f33 . 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 энергии

3 903029 4 и не осуществляет ее локализации и ние боковых поверхн отключения на сваренных участках. точки, что связано

Целью изобретения является повы- сварного соединения шение качества сварки за счет ло- ному гашению колеба кального самоотключениЯ колебаний по 5 НаА сваренными у ас периферии сваРного соединениЯ, а так- Выполнение прото же локализация бегущего поля колеба- оси инструмента при ний в центральной зоне сварного сое- вий на границе инст динения. или модуляции вводи

ПоставленнаЯ цель достигаетсЯ lo частоты колебаний о тем, что в инструменте для ультра- кальное резонирован звУковой сварки, выполненном в виде бочего торца. Приче стеРжнЯ с Рабочим и нерабочим тоРЧа- нанса происходит иа ми и кольцевой проточкой по боковой по окружности торца поверхности, кольЦеваЯ пРоточка Рас-. )5 момент образования положена под углом к продольной оси нения на одном из у инструмента, при котором разность цом инструмента реэ наибольшей и наименьшей длин обра- плитуда колебаний по зующих от рабочего торца до проточ- струмента от рабочег ки равна пределам изменения резо- зи. Увеличение ампли нансных длин волн начала и конца контактированию боко сварки, глубина проточки равна 0,3- прорези и вызывает р

Q,g радиуса инструмента, а шиРина резонайсного режима проточки равна амплитуде колебаний ками, лежащими в зон в момент образования сварного сое- 25 соединения. Поскольк динения. Нерабочий торец выполнен происходит в произво со срезом параллельно плоскости коль соединения то в люб

У цевой проточки. ни сварки всегда нах

На чертеже изображен инструмент боковой поверхности для ультразвуковой сварки и эпюры зО резонирующий на част колебаний инструмента с длинам оптимальной для вози волн в начале и конце процесса свар са в локальной зоне ки. с

Инструмент выполнен в виде стержня с рабочим 1 и нерабочим 2 торца-! ми и кольцевой проточкой 3 по боковой поверхности 4, в котором кольцевая проточка расположена под углом к продольной оси ОО инструменФ та с образованием разности ьХ/2 наибольшей 8 и наименьшей Х длин образующих от рабочего торца в пределах изменения резонансных. длин волн начала и конца сварки и выполнена глубиной Ь в пределах 0,345

0,5 радиуса d/2 инструмента и шириной L, равной амплитуде 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- 55 ний по периферии рабочего торца ин :струмента. С увеличением амплитуды колебаний происходит контактироваостей 5 и 6 прос образованием и ведет к локальний в инструменте тками. чки под углом к изменении услорумент — изделие мой в инструмент беспечивает лоие периферии рам эффект резовсех участках инструмента. 8 сварного соедичастков под торко возрастает амобразующей ино торца до проретуды приводит к вых поверхностей езкую расстройку работы над участе образовавшегося у процесс сварки льных участках ой момент времеодится участок инструмента, оте, являющейся икновения резонан-. на 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 эффектусоздает 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 9030

Выполнение 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. 1О 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 0,3-0,5 радиуса зоны, то поток энергии увеличится в зоне с радиусом

0,5-0,7, т.е. в местах непровара. zo

Увеличение или уменьшение глубины прорези вызовет соответственно образование. 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.

Формула изобретения

1. Инструмент для ультразвуковой сварки, выполненный в виде. стержня с рабочим и нерабочим торцами и кольцевой проточкой по боковой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества ! сварки за счет локального самоотклю;,чения колебаний по периферии сварно;го соединения, кольцевая проточка расположена под углом к продольной оси инструмента, при котором разность наибольшей и наименьшей длин образующих от рабочего торца до проточки равна пределам изменения резонансных длин волн начала и конца сварки, глубина проточки равна

0,3-0,5 радиуса инструмента, а ширина проточки равна амплитуде колебаний в момент образования сварного соединения.

2. Инструмент по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с цвльа локализации бегущего поля колебаиий в центральной зоне сварного соединения, нерабочий торец выполнен со срезом параллельно плоскости кольцевой проточки .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Г 590110, кл. В 23 K 19/04,1976.

2. Авторское свидетельство СССР.

И 620354, кл. В 23 К 19/04, 1978.

3. Патент СИ1А И Ì31505, кл. В 23 К 1/06, 26. 12.78 {прототип) .

903029

Составитель 8. Катин

Редактор T. Мороэова Техред М, Надь Корректор М, Пожо

Закаэ 12523/18 Тираж 1150 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная,4