Колебательные системы для сварки

Рис. 1. Крутильная колебательная система для сварки

Колебательные системы для сварки и условия их работы. ... 96 [c.72]

Рис. 21. Продольные колебательные системы для сварки

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ СВАРКИ [c.147]

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]

Рис. 3. Схема крутильной колебательной системы для ультразвуковой сварки i —о — то же, что и на рис. 1 4 — волновод 5, 6 — пассивные накладки преобразователя 7 — активный элемент преобразователя — пьезокерамическое кольцо.

М. В. Б р у к. Расчет стержней продольно-поперечной колебательной системы для ультразвуковой сварки. — Ультразвуковая техника, вып. 3, 28, 1966. [c.163]

Машины для ультразвуковой сварки состоят из источника питания, аппаратуры управления, механической колебательной системы и привода давления. [c.119]

Механическая колебательная система служит для преобразования электрической энергии в механическую, передачи этой энергии в зону сварки, концентрирования этой энергии и получения необходимой величины колебательной скорости излучателя. [c.420]

Установка для сварки ультразвуком (рис. 20.5) состоит из электромеханического преобразователя 1 с обмотками, заключенного в металлический корпус 7, охлаждаемый водой трансформатора продольных упругих колебаний 6 сварочного наконечника 5и механизма давления 3, между которыми помещают свариваемые детали 4. Крепление колебательной системы производят с помощью диафрагмы 2 Трансформатор упругих колебаний вместе со сварочным наконечником представляет собой волновод. [c.420]

Ультразвуковой преобразователь с механической колебательной системой служит для преобразования электрической энергии источника тока ультразвуковой частоты (ультразвукового генератора) в механическую энергию ультразвукового инструмента, который предназначен для передачи упругих колебаний в зону сварки и создания рабочего сварочного усилия. Ультразвуковой преобразователь является активным элементом колебательной системы — двигателем. Пассивная часть — механическая колебательная система и инструмент (волноводы) — трансформирует и усиливает упругие колебания, согласовывая выходное сопротивление преобразователя с сопротивлением нагрузки в виде свариваемых деталей. К механической колебательной системе предъявляют следующие требования стабильность рабочей (резонансной) частоты колебаний возможность быстрой замены сварочного инструмента высокие акустико-меха-нические свойства системы — минимальные потери высокое качество крепления всех элементов системы надежное крепление системы к корпусу или к механизму давления сварочной головки отсутствие потерь в креплениях. [c.238]

На рис. 1 показана обычно применяющаяся для сварки крутильная колебательная система [2]. Магнитострикционные вибраторы с продольными волноводами 1 присоединены к стержню 2 с массой 3 и возбуждают в нем крутильные колебания, которые передаются свариваемым деталям 4, помещенным на опоре 5. Ш [c.289]

Такой отбор энергии приводит к возникновению в колебательной системе, где имеются стоячие волны, еще и бегущей волны. Другой пример — использование концентратора для резания или сварки, когда нагрузка на него комплексная (акустическое сопротивление нагрузки Zл). Комплексный характер нагрузки обусловливает не только появление бегущей волны (активная часть сопротивления нагрузки), но и некоторое изменение резонансной частоты колебательной системы преобразователь — концентратор (реактивная часть сопротивления нагрузки). Последнее в свою очередь изменит акустические условия согласования отдельных звеньев колебательной системы и увеличит потери в ней. [c.313]

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]

Рис. 1. Типовые колебательные системы а — продольная б — продольно-поперечная в — продольная для сварки пластмасс

Для изучения условий, обеспечивающих стабилизацию движения сварочного наконечника, сделаем следующее допущение. Примем, что сопротивление системы и нагрузки чисто активно, амплитуда смещения свариваемых деталей и всей системы в целом равна амплитуде смещения сварочного наконечника. Тогда по аналогии с линейными системами механическая мощность колебательной системы в режиме сварки [c.12]

Анализ этих уравнений позволяет сделать выводы, характеризующие колебательную систему, используемую для сварки. Во-первых, из формул следует, что мощность любого элемента колебательной системы, в том числе и сварочного наконечника, характеризуется его частотой, амплитудой смещения и силой. Сила сварочного наконечника является параметром, обеспечивающим заданную скорость сварочного наконечника. Во-вторых, при равной мощности систем, чем больше амплитуда смещения сварочного наконечника, тем меньше эквивалентная сила и сопротивление такой системы. [c.12]

Этот вид колебаний фундаментально исследован Рэлеем 146]. Однако математический анализ механической колебательной системы, состоящий из преобразователя, концентратора и резонирующего стержня со специфическими граничными условиями на концах, весьма затруднен. Приемлемого решения до настоящего времени еще не предложено. Поэтому стержень, передающий энергию в зону сварки, рассматривается как отдельное звено. Для расчета собственной частоты такого однородного стержня используется уравнение собственных колебаний стержня [c.82]

Экспериментальные данные и опыт эксплуатации сварочных машин на промышленных предприятиях показывают, что эффективность работы механической колебательной системы в значительной мере зависит от качества соединения преобразователя с волноводом — концентратором. В колебательных системах, используемых в машинах для ультразвуковой сварки, получил распространение единственный метод соединений — пайка. Другие способы (склеивание, применение резьб, сварка и т. п.) широкого практического распространения не получили (за исключением колебательных систем для микросварки). [c.95]

Измерение механических параметров, характеризующих работу механической колебательной системы, предназначенной для сварки, в ряде случаев затруднено. Например, практически невозможно точно измерить амплитуду смещений сварочного наконечника при сварке пластмасс, поскольку его колебания направлены нормально к плоскости свариваемых деталей. Поэтому можно говорить только о приближенных методах определения механической мощности, выделяющейся в зоне сварки, и т. п. Некоторые методы и аппаратура для определения этих величин рассмотрены ниже. [c.109]

Результаты, полученные в работах [49, 50], показывают, что для определения мощности, выделяющейся в зоне сварки, могут быть использованы резонансные кривые системы и формы колебаний волновода, передающего энергию в зону сварки. При проведении экспериментальных работ по снятию резонансных кривых колебательной системы и обмеру форм колебаний резонирующего стержня был использован комплект контрольно-измерительной аппаратуры и оборудования, блок-схема которого приведена на рис. 6. В качестве источника питания был использован генератор типа УЗМ-1,5. Свариваемый материал — медь толщиной б = = 0,2 -Ь 0,2 мм. [c.111]

Для измерения мощности, выделяющейся в зоне сварки, можно воспользоваться и мостовым методом. В этом случае электроакустический к. п. д. колебательной системы определяется из круговых диаграмм, снятых при сварке и в режиме холостого хода. Активные и реактивные составляющие полного сопротивления преобразователя измеряются в интервале частот 25% от резонансной частоты системы. Измерения сопротивлений производятся при помощи высокочастотного моста. По результатам измерений строятся кривые, которые могут иметь вид, показанный на рис. 66. [c.114]

Некоторую стабилизацию мощности, выделяющейся в зоне сварки, можно достигнуть варьируя выходными параметрами колебательной системы. В ряде случаев, особенно для сварки изделий в микроэлектронике, наиболее рационально использовать системы с малыми Ку. Уменьшение Ку продольного волновода при заданной мощности системы приводит к существенному повышению ее эквивалентной силы и, как следствие этого, позволяет стабилизировать lee в процессе сварки. С этой целью был разработан волновод с коэффициентом усиления Ку<. [c.117]

При использовании колебательных систем, нуждающихся в автоподстройке, выбор схемы автоподстройки частоты зависит от параметров, достаточно точно отражающих работу этой механической колебательной системы в режиме сварки. Для этой цели [c.121]

Пространственное расположение колебательной системы иногда имеет весьма важное значение. Известны сварочные машины с верхним расположением акустического узла — над столом, нижним — под столом и горизонтальным. Возможные варианты кинематических схем сварочных машин для сварки пластмасс приведены на рис. 83. [c.145]

Типовая машина МТУ-04-3 (рис. 184, а) для ультразвуковой сварки меди толщиной 0,005—0,2 мм с другими материалами разной толщины состоит из акустического узла 1 (механической колебательной системы), сварочной головки 3, которая укреплена на столе 4, привода давления 2, аппаратуры управления и источника питания, которые расположены в шкафу 5, и педали управления 6. Задняя стенка головки откидная. [c.225]

Предыдущие параграфы были посвящены условиям образования сварного соединения. Необходимые для этого воздействия получают с помощью сварочной механической колебательной системы. Известны три основных типа применяющихся для сварки колебательных систем продольная, продольно-поперечная и крутильная. Рассмотрим особенности их конструкций. [c.96]

В каждой из этих систем имеется активный элемент — электромеханический ультразвуковой преобразователь — и пассивная волноводная система, колебания которой он возбуждает. Пассивная часть колебательной системы служит для передачи энергии ультразвуковых колебаний сварному соединению, приложения необходимого для сварки давления и согласования преобразователя с нагрузкой, которую представляет собой [c.96]

Рассмотрим некоторые экспериментальные данные, относящиеся к работе сварочных колебательных систем под нагрузкой. К сожалению, подобных данных гораздо меньше, чем относящихся к процессу образования сварного соединения. Поэтому не всегда можно достаточно полно рассмотреть отдельные вопросы работы сварочной системы. Для анализа условий работы сварочной системы надо знать характеристики нагрузки, с которой система связана через сварочный наконечник. Из сказанного ранее следует, что нагрузка (сварное соединение) при сварке нагревается. Следовательно, часть ультразвуковой энергии, поступающей в зону [c.99]

Выражения (15) и (16) можно использовать при оценках массовой нагрузки на механическую колебательную систему с тем, чтобы учесть вызываемое этой нагрузкой снижение резонансной частоты системы при сварке. К сожалению, нет возможности сравнить расчетные по выражениям (15) и (16) величины с экспериментом. Нам известны только данные работы [70], где инерциальные составляющие нагрузки определялись по снижению резонансной частоты колебательной системы при сварке латуни 8=0,4 мм и сплава Д16АТ 8=1 мм (ширина пластин неизвестна). Отношение инерциальных нагрузок составляло 1,64 [70], а отношение вычисленных ЛГ,, по выражению (15) для этих металлов (ширина деталей принята одинаковой) — 1,24. [c.96]

Остановимся на вопросе о мощности /, ,, отдаваемой генератором в нагрузку (колебательная система — зона сварки). Мы приводили численные значения именно этой мощности [34], а не мощности, отдаваемой в зону сварки, полученные простым умножением мощности, потребляемой генератором из сети, на его к. п. д. и к. п. д. электроакустического преобразователя. Столь грубая оценка, конечно, завышена для значений мощности, идущей непосредственно на сварку, так как часть мощности рассеивается в колебательной системе и в деталях вне зоны сварки. Возможны и более непосредственные оценки мощности, передаваемой в зону сварки, с учетом кц, измеренного в рабочей части изгибно-колеблющегося стержня [73], которые, например, при сварке меди 5= 0,2+0,2 мм на машине с паспортной мощностью 1,5 кет (МТУ-1,5) дают величину 115 вт. Соответственно энергия Е, отдаваемая в зону сварки, равна =/ -т 300 вт сек. Для технических надобностей годятся показанные грубые оценки сварочной мощности. На наш взгляд, более важны вопросы зависимости энергии, затрачиваемой на сварку, от толщины и механических характеристик материала свариваемых деталей (например, от его твердости /7б) и о взаимосвязи и Знание это11 взаимосвязи позволило бы регулировать важный параметр режима Ед только с помощью электрического генератора. В ряде работ показано, что зависимость (Рэл) — линейная в некоторых пределах при неизменной толщине деталей (см., например, [21]). Для выбора мощности генератора для заданных объектов сварки необходимо знать зависимость Р (8) шР Нв). Известны две эмпирические зависимости (8) для сварки меди толщиной 8=0,1—0,3. иж Рэд о [50] и —8 " для сварки листов одинаковой толщины в широком диапазоне толщин [34]. Физическая сущность таких зависимостех не очевидна. Можно лишь полагать, что увеличение 8 повышает силу сопротивления колебаниям сварочного наконечника и рассеяние энергии в деталях вне зоны сварки. Мы полагаем само собой ])азумеющимся, что с ростом 8 обычно увеличивают площадь сварного соединения и соответственно повышаются затраты энергии Е непосредственно на сварку. Что касается зависимости величины Е от свариваемого [c.143]

Колебательная система, передающая упругие механические колебания ультразвуковой частоты от места их вазникновения (преобразователь, меха- нический генератор) к месту их приложения (зона сварки, ванна для очистки И Т. д.), является неотъемлемым узлом, большинства установок для ультразвуковой обработки. От правильности выбора и расчета элементов колебательной системы, точности их согласования с генератором и приемником колебаний и тщательности выполнения системы зависит эффективность и надежностб действия всей установки в целом, ее энергетический к. п. д. и ряд друг 1х важных свойств. [c.379]

Установки для УЗС состоят из следующих основных частей и узлов сварочной головки, представляющей собой ультразвуковой преобразователь с механической колебательной системой и ультразвуковым инструментом источника питания, представляющего собой ультразвуковой генератор с дозатором энергии — реле времени механизма создания сварочного усилия сжатия свариваемых деталей устройства для фиксации и перемещения под сварку соединяемых элементов или материалов. Если установки предназначены для соединения миниатюрных элементов или деталей, то применяется специальное устройство-манипулятор, преобразующее перемещения рук оператора в малые перемещения ультразвуко- [c.238]

Автором [49] было исследовано влияние амплитуды смещения на сварку в чистом виде при постоянной электрической мощности систем. Для этой цели были использованы колебательные системы с различными коэффициентами усилений, основные параметры которых приведены в табл. 1. Размеры резонирующих стержней и условия ввода, энергии обеспечивали получение ста-бильной амплитуды смещения свароч-ного наконечника в процессе сварки. [c.17]

Правомерность высказанного положения можно было бы подтвердить и следующими соображениями. Д. Джонс и др. исследователи [64], которые для сварки используют относительно небольшие I e. отмечают, что поверхностные пленки препятствуют образованию сварного соединения. И, наоборот, Ф. Коллинз, Я. Антоневич, Л. Л. Силин и др. [44, 55, 58], которые используют продольные колебательные системы с относительно большими амплитудами, сваривают различные металлы с поверхностными пленками. [c.53]

Продольная колебательная система использовалась в первых зарубежных сварочных машинах и в отечественных машинах УЗСМ-1, УТ-4, УЗТШ-1. Она показана на рис. 21, а в варианте с двумя полуволновыми коническими концентраторами. Очевиден основной недостаток такой системы — усилие N приложено к консоли, что обусловливает появление изгибающего момента и паразитных изгибных колебаний, отрывающих сварочный наконечник от детали. Поэтому контакт наконечника с деталью нестабилен и качество сварки низкое. Этот недостаток усугубляется при сварке более толстых деталей, когда приходится увеличивать значение N. Неудачное использование такой продольной системы связано также с тем, что не учитывалась реактивная составляющая нагрузки и использовалась весьма несовершенная технология сварки [48]. По этим причинам колебательная система, показанная на рис. 21, а, не нашла применения при сварке толстых- деталей и использовалась только для сварки фольг, а в других применениях была вытеснена продольно-поперечной системой. Однако в последнее время продольная система стала широко применяться для микросварки. Вариант этой системы, показанный на рис. 21, б, с успехом применяется сейчас для сварки конструкций достаточно больших толщин [34]. В этой модификации недостаток, присущий системе, показанной на рис. 21, а, устранен другой схемой приложения силы N. [c.97]

Рассмотрим кратко основы расчета сварочных колебательных систем (см. рис. 21—23). Исследований и расчетов, относящихся к продольным, изгнбным и крутильным колебаниям стержней, известно много, но нас, естественно, интересуют особенности конструирования и расчета стержней, применяемых для ультразвуковой сварки. Специфика работы сварочных колебательных систем, например, по сравнению с системами для резания, состоит прежде всего в наличии в системе не только стоячих. [c.101]

Машины третьего типа [34] предназначены для получения а) протяженных швов на тонких листовых, материалах (стационарные машины с мощностью 2 кет и выше, скорость до 2 м1сек) б) протяженных швов на тонких листовых материалах — алюминиевых фольгах толщиной 0,02—0,12 мм (перемещающиеся сварочные головки, скорость сварки 1,5—6 м1мин). Машины третьего типа строятся на основе продольной колебательной системы [c.137]

Как уже указывалось, к продольной колебательной системе предъявляются требования массивности и использования такой схемы приложения усилия Ж, которая обеспечивала бы приложение минимального изгибающего момента. Массивность требуется не только для того, чтобы обеспечить изгибную устойчивость, но и в связи с требованием минимальной расстройки нри сварке из-за приложения массовой нагрузки (см. 5 гл. 1). В случае применения комбинированной системы (продольный волновод для шовно11 сварки с изгибно-колеблющимся диском) диск также должен быть массивным. [c.138]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...