ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические основы ультразвуковой сварки из "Ультразвуковая сварка " Технологическое оборудование для ультразвуковой сварки, независимо от физико-механических свойств свариваемых материалов, которые являются непосредственными объектами интенсивного воздействия ультразвуковых колебаний, имеет одну структуру и состоит из следующих узлов источника питания, аппаратуры управления сварочным циклом, механической колебательной системы и привода давления. [c.5] Важнейшим узлом, составляющим основу и специфику оборудования и технологии ультразвуковой сварки металлов и пластмасс, является механическая колебательная система. Эта система служит для преобразования электрической энергии в механическую, передачи этой энергии в зону сварки, согласования сопротивления нагрузки с внутренним сопротивлением системы и геометрических размеров зоны ввода энергии с размерами излучателя, концентрирования энергии и получения необходимой величины колебательной скорости излучателя. Система должна работать с максимальным к. п. д. на резонансной частоте независимо от изменения сопротивления нагрузки. [c.5] Типовая колебательная система (рис. 1) состоит из электромеханического преобразователя 1, волноводного звена — трансформатора или иначе концентратора колебательной скорости 2, акустической развязки системы от корпуса машины 3, излучателя ультразвука — сварочного наконечника 4 и опоры 5, на которой располагаются свариваемые детали 6. [c.5] Широко известны колебательные системы с использованием резонирующих стержней 7 (рис. 1, б), работающих в режиме изгибных колебаний. [c.5] Волноводное звено 2 служит для передачи энергии к сварочному наконечнику. Это звено должно обеспечить необходимое увеличение амплитуды колебаний сварочного наконечника по сравнению с амплитудой исходных волн преобразователя, трансформировать сопротивление нагрузки и сконцентрировать энергию. [c.6] В общем случае рассматриваемая система является системой с распределенными параметрами и, как следствие этого, она имеет бесконечное число степеней свободы и собственных частот. Система составлена из резонансных, кратных полуволне звеньев. [c.6] Растяжение и сжатие участков волновода сопровождается соответствующими поперечными колебаниями. Эти колебания вызывают неоднородное распределение напряжения в поперечных сечениях стержня и влияют на скорость распространения волны с. [c.6] Практически для волновода с продольной волной обязательно условие dix 0,5. [c.7] Коэффициент затухания р связан с физическими параметрами и со структурой среды, частотой колебаний и определяет величину внутреннего трения в системе. [c.7] Особым видом активного сопротивления является удельное волновое сопротивление w = рс. Физический смысл w состоит в том, что оно связывает амплитуду колебательного давления с амплитудой скорости. [c.7] Все параметры системы взаимосвязаны. [c.8] Колебательный режим волновода характеризуется распределением вдоль него амплитуд напряжений и смещений. [c.8] В реальных системах распределение колебательных параметров, естественно, несколько сложнее. Это объясняется потерями в ней, неоднородностью структуры и формы волновода, сопротивлением нагрузки, которое, как известно, во время сварки резко переменно. [c.8] На рис. 2 приведены кривые распределения колебательных смещений по длине волновода при различных нагрузках. [c.8] При Rh = О (рис. 2, а) сварочный наконечник свободен. Волна смещения устанавливается таким образом, что амплитуда наконечника максимальная. Смещение в узле = 0. Коэффициент бегущей волны /Сб = = О, где — амплитуда колебаний в пучности. Переноса энергии в зону сварки нет. [c.8] При = Sw (рис. 2, б) в стержне наблюдается только бегущая волна. Система согласована с нагрузкой, /Се = 1. [c.8] На рис. 3 приведены экспериментальные резонансные кривые колебательных систем. Из рисунка видно, что при использовании по существу одного и того же оборудования характер нагрузки получен различный. [c.9] Инерционный характер нагрузки (рис. 3, а), по-видимому, обусловлен интенсивным налипанием свариваемого материала на сварочный наконечник, внедрением его в свариваемый металл, воссоединением с массой детали. Упругий характер нагрузки (рис. 3, б), наоборот, обусловлен скольжением сварочного наконечника без воссоединения его со свариваемыми материалами, а также некоторым защемлением его в свариваемой детали. [c.9] В колебательной системе, обладающей реактивным сопротивлением, между приложенной силой и скоростью возникает временной сдвиг. [c.9] Реактивность нагрузки, вносимая в систему, вызывает изменение ее собственной частоты. При использовании колебательных систем для сварки это явление нежелательно, так как выход системы из резонанса приводит к резкому уменьшению колебательной скорости сварочного наконечника (рис. 3, а и б) ив конечном счете к уменьшению мощности, выделяющейся в зоне сварки. [c.10] Вернуться к основной статье