автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Исследование кинетики, разработка технологии, оборудования и критериев управления процессом ультразвуковой сварки пластмасс

5 0Г\

' 7 НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

Институт электросварки им. Е. О. Патона

На правах рукописи

НЕСТЕРЕНКО Николай Петрович

УДК 621.791.16:678.06

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ, РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ, ОБОРУДОВАНИЯ И КРИТЕРИЕВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ПЛАСТМАСС

05.03.06 —

технология и оборудование для сварки и родственных процессов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев —1997

Работа выполнена в Институте электросварки иль Е. 0. Патона НАШ

Научный руководитель: ; Научный консультант:

Официальные опполечт

Ведущее предприятие: . НПО "Славутич"', г. Киев '

Направляем'Вэн для ознакомления автореферат диссертаци: Нестеренко Н.П Просим Бас и сотрудников Вашего учрегдешш принят: участие в заседании специализированного ученого совета или приела' ^ свои отзызы (2 экз., .заверенных гербовой печатью) по адресу;' 2Б3650, Киев-5, ГСП. ул. Боженко, 11, ученому секретарю снецсовета

• Бащгга диссертации состоится ''1%” юэ7 г. в \0 їй

на заседании специализированного совета С шифр К 50.02.02) при іінс тотуте электросварки им. Е. 0. Нагона НАНУ.

' ' ' ' I -

, . С диссертацией мо:,аю ознакомиться б нзучно-тохнпчосксй б;;блп теке института

\V9-yV ^ Ю97 г.

‘ Ученый секретарь ■ специализированного совета дскт. тохн. наук

Автореферат разослан

кандидат технических наук,

К О Р А Б Г. Н. '

доктор физико-математических наук, СЕНЧЕНКОВ И.К.

доктбр технических уаук,

Р О С С О Ш И Н С К И Й А. А. доктор физико-математических наук, СЫСОЕВ Е Ы

. опдя Х’?лї;тері:оіппа раготы ■

Л;;?уалк;ость тлгя- :!эдэлкл я KoncTpyttiuoi из. шзастійсс пахоля?-reo бэл5о пг!?о::сэ пр:шэкэк:з в ркшгших отрасяіх ирсь*нлтакностп и

трллопсрта, о?сро;итой л !;ос:;пчзскоЯ .тохкштэ, сольсксп зсзяГсллз и £;лу., ОссбоЛ с0ллсїїлз пспожяозангяг улллалзпых сеоіїстз пслллгроЬ,

Í гпотїзсхгл сгоПхссть, блолсгллэокал ішертяссть, динасіпсская tu-лсолллссгь) пзлгггеся ?л::?ро-^1ЛЬ7раш:сгшоо сборулогшзт» для ?о?::оЛ

о«гззк.!ї r.'.isrr.r л гсзср«:;: тотг.о^отчэсм^ срзд, а лтлгэ гэдгщглхжся ."k::.;c.ítí"’> ' . гсл-тссорбп.леу'п.*? лолспл:;, лсл^аегг-ллл'з пс'л:л, глрллл-:: ' лгг'ллл л ї. її. 0vт;::?; "з 1:~л5ол:л- г^Ьлїлглїл: п эи«ргсс^ерсгг.'> c-r^rJvj cJ-сгн ?гrcro r.'prroro лзосртпллла vcpî^perra«’* :::у;?тої ллллотсл 7л51?:.з^^:;сслл с:лга CTS), 1‘";сг5 с г?н, от::е-йлго~ло л?дллл!<:л ллслГ-Піл? з лрслэзолелио ог:Г"Л?ллсісл рлл“л лг:: ’г:с л~л'л:сго, ;з íosiroo лл^'ллі.ро'л 3 !;гсс::со-лс лсс.-'л^лло р-'-глта лол?лл тер^’-эхгпл'гслл;: л гг:~:'С-:;л \-ллглл: прегсссеэ при УСУ, яр.ллцлііи рлікглслілого глЛлрл сспог-л'л: :;л’.л‘л7р(}? лгд то;л:л:лтл';лсло,гг! процес п, гс"?:ої?;л еглрил^сгллл ~о!:лрлл:сп.г:'г, "рлт ;-рл?:з тлсглл-зш'л ярлесслоП п н.лїрлр'ллсЛ УСЭ.

".rr;óo;:i______сосг?';:і' d рпзрг.^0Т"0 ?срлг:?л"нллсглпх ?*ол-лj:лгї- :і

лллло’-ог.;л UcJ, .-г...:.;:;-') улг'^'э:;:::! л сссг-тлогл.'ллл дгл пггссо~о" л ;r;rpon."':c‘: Ус л уор'гпллотез л^хлллеолего л г-лг,пгш:с;їсго ллзпл-"с-”лл ял л;;:"'?г? пллго;; ;лг:оэ, сопсл::: зрю еглрллл л лзллллэлелрл-л:ллз. ' ,

Гі z'’zcr¡>?2i¿io';"c3 prícro ргтллсл сл’лу:-лп лзлллл;

і. тссг-'і.т-^огс-) л :л’епорллї:г;лзьге-л л^елг-ллегллз гэрлэлгаг,-;,р.:м;ссол л e: .г-'лглллл г:.”'' л; л ол:л"л'.глї олллгр'глул-;•: ■• >r; :;;;л IT/J гглогал;;л'лслл.{ л ''Ло''глл лл'ллтллл, лрл-

^ ... огсг 20. . , 14 к";?, •

". •"'лл ;•••/':•:..• •'-••; лсслодслоллз глел:лс"лзл с"л;л'лг: л;л:.:~

■л..-г>л ‘:лг:—г ллс: л* л:;-. : лл'л~ллл ~ ":г:л с про’?;:с2Г2.-г? л с;; :;;::л "'Л л сс'-с^э t'.vrcvn спллілл^лл’; гзгг’лл,

:-5 і; о'"л! :-т;;^'л.лл:л, с'лспочлг^л’лг: лсілг;:;гл'::ї 'лзл/'л-’'-1-: -гллл-сл ‘ ? л " л/:лл л;;',г".;\ 'л; сл:;р.л-л сс?;;'л;?л:’Л

3. }Л."р*::ллл лпг.ли-,:л:сллл л 'тлсл:-:л::.-;л 'лтелл: г?їлr;c¡ лр'-r,-л:г: ;':тл?л-л сесслл'лл^лнл'ї л пл:;сгл:л'^тілг ::ллло^слсл, л лг::::з ;;::vo гр;с^л'::-оглл?лс-Л, ссЛрллглл лл белолллгел^^лллл 1-Х-c:;:cn:'-'\vx'л;л о:л.блльлосл: п~о'гог;г, у:с лгл ул?ль;;с'; лггл;;ллт г л лллллл:-'*:^ полорллостл ;'Л Г'ллс Л 10’В;-л мЛц'іО.

'. Рллр:Лллла '^тол:г: слслзрлл^лгллы!!« ¿:г'’г>л--;:7рс-

' ■' - 2 - . . шханнческих характеристик сварочных акустических систем с рабочими частотами 20.... 44 кГц н электрической шщностью 100 - 1500 Вт.

б. Разработка технологий и оборудования для непрерывной УЗС тонких ((10.. .60. )10бм) полимерных пленок, атак*» для прессовой УЗС изделий из полиолефинов, сополимеров стирола и метилметакрилате.

Автор защипает: ’

1. Тершмеханическиз «одели и результаты экспериментально-теоретиЧеских исследований процесса виброразогреЕа кристаллических и ашрфаых полимеров при их циклическом натрут,азнии в диапазоне час-sor 20... 44 кГц и статическом усилии сжатия - 100... 1200 Н.

2. Закономерности форьшрования сварных соединений полиолефн-ыов и сополимеров стирола в эависшости от основных параметров ре-ізша УЗС, способов подвода и дозирования вводимой энергии механических колебаний.

3. Закономерности влияния Форш и геометрии разделки крошк

аморфных полимеров на физико-механическиэ характеристики коразъемных соединений. •

4. Схемы расчета частотно-модальных характеристик, ультразву-

ковых колебательных систем и -методы синтеза составных волноводов, пришняемых для УЗС термопластов на частотах 20... 44 кГц с интенсивностью излучения ( ОЛ.-.-ОЛО^Вг/м.11 .

Б. Новые технологии' и способы дозирования вводимой энергии шханнческих колебаний при УЗС наиболее спроко пршщяющихся пластиков: полиэтилена, полипропилена, ЛБС-2020, - ИГО, L'CH-1, УТЮ.' Научная новизна- работы: . _

1. Елервые в рамках связанной теории термоалзкоупругосш разработана. модель термомеханического процесса УЗС кристаллических полиизров и развита конечно-элементная методика ресения соответствующе краевых задач, что позволило обосновать ведущую роль внутренних. гистерезис-пых потерь в разогреве полимеров при их циклическом пагру?,;энш1 в диапазоне частот Eü.v.44 кГц и статическом усилии слатия 100...1200 Н.

" 2. Впервые на основе численного решения общей задачи о вибро-

разогрево кристаллических полимеров обоснована при0ли?я>ни&ч модель для описания температурных и механических' полей в зоне сварки, а такке получены соотношения, устанавливающие сависишсть времени :.сварки .от' основных шраштров • реяит УБС 'и.яерыомэханичтсих . свойств полимера. . ■

-з - . ■ . •

3. Установлены зависимости основных парамэтров преобразователей. собранных «а базе пьзокерамики типа ЦГС-24М, от конфигурации, и материала их составных элементов. Показано, что повышение электроакустического к. п. д. преобразователя до 90 7., а такт® минимизация его электрических и механических потерь достигается путем расположения пьезокерашки в плоскости, отстоящей от от узла колебаний на расстоянии 1/12 длины волны стеркиевой коды колебаний. .

4. Установлена корреляция прочности сварных. соединения с электрической мощность:,), потребляемой пьезопреобразователем б процесса УЗС кристаллических полимеров, а тагсз с депортацией зону свар:;и. Показало, что /'•'этеикальнь'з значення прочности нахлесточньп соединений достигался к концу процесса стабилизации Электрической ЮСЇ0С7Я,. а э сяучсэ иктэксквпух регжов - при изменения оне:*л

ПрОИЭЗОД'ГОЯ ОГ 0С0ДКИ. , •

■ 0. Установлено, "гго иэлшфистгишггная структурз меяфаэнкх

зо;:, снижашая прочностные характеристики шва, нормируется на ста-дш! проковки. Показано, что минимизация времени сварки с использованием максимально допустимых амгшггуд и сварочных усилий уменьшает угол раэориентаци:! кристаллитов, а их размеры приблияаются к исходным, что значительно повы-^ет прочность пгйгї.

Достоверность полученных результатов гарантируется согласованностью терчо^ханических моделе'; с законами термодинамики необратим: процессов и экспериментальные данный; использованием строгют математических методоз, обеспечивагоэто: иеобходнмуо точності) ; сопоставлением численных реадгний с точны»«! аналитическими и экспериментальны*'? ре:?уатгхс:.':;.

Нетоды исследования. проведеш« теоретических исследований использовались кетодн термомеханкки циклэтески деформируема вязкоупругих материалов о учетом внутренней дксскяацш: -энергия и зазкснмост.ч свойств материалов от тешературы. Для ресеяия соответствуют краевых задач использовались строгие аналитические н численные методы, в частности, ортогональной прогонки и конечные элементов. Регистрация и обработка экспериментальных данных проводилась с помощь» специально разработанного ииформациояио-иэмерй-тельного и управляющего комплекса на базе УЗ аппаратуры фирмы "Брвдь иКьер" (Дакия) и ЗВІі типа 03-01 •

• -Практическая ценность. Разработанные технологи? и сварочное оборудование были-применены для изготовления полимерных дисковых

£5 •H п р 1 I _ 1 • I л ' ! і '*j t »-♦ W >-é J-} «* ►-Í о \ 1 1 %о o со .

irl * с С ;. о , Í ! О * і rí '•5 "* і o a ? <.2 с% « ■л 4 o j» ■

Б-« к с> о Cv2 і-; i" > •*» w¿ •*» •'\ Xí'i '*■*. f ï '¿Z c.l "iS, а o U« їЗ с5 іч и о o ТЧ W'A

' «J ta 1 О fj* П О о :'i Н ‘■і М4 í-i 'if-І 1C. jj¡ . t í ;’ ) l.Z . из to ІІ-

5 Ö -І о T> „4 ■■ ^ £*¿ Ci »i £• ») í.f ^.) '.ъ си “« ca y П tí

05* * •t *Д о о ¡Lt о К О «' » і-* о « Ч a • - 3 о ч Гг* О И ГІЗ ,

о її о о » "^а 1 ;.j а о * ч о LÎ сз «rjr t £•* 's» r< £•4 .3 <v> «-і Z1 tr К í-5 я *»

Si rj О о ti w¿ сз. <‘> сз »~* •*~4 О . . 1 « ►“^3 '2 о m &J O я

к* о о •2 F-» ч -> ;н О с\ o • « :-4 її» '•3 c'i V.1 >3 CZ CJ ÉH Ьч Г’"* CJ £r<

Щ в а сз L-; о !*_5 ї О О О •O <■•> »••і п Í 3 1П Vу Сі“ (Г4

fcî й fl i*3 d Í’» »1 q T) il) ¿'~ ¿H -O Гі m о И ¿-"і. О « ¿-3 r-t

<?> О ч"3 «Л <"3 і л» ;2 К* ’1 CÎ Cl О ;) і j o ra ш ■иі ••і с? 14 ¡«g м rj СО

»4 м ► 1 I'"* о ti о о <,■> £•2 о »* ww *•£ Ci o и Ci Í О « *•3 с: m o.

!"*3 у»* а с** *■4 а i--t ; ? ri ’,:■* л •r^ . Hí г_із * о а О О &« ІЛ сз « Г-ч Ф

••I о, s-i, Г-* СО о о о ù .j ■*> ► С Tí о 2 <0 !« 15 %? X ч-Ч ‘£> В •?

О с S3» я о о »•') ч »-Ï о tiu Я її о o « V» fi 3Ù* £-• ‘^3

Î4 * <• м5 S3 а г.,- Í-3 ïli S3 (J ÍJ î^3 ro її тН с-* » о ä гч <3 ■"з

« £■4 о О * * CÍ 1-2 » ■ .-J- .4 и » ч R £Û» íj . Ot С t Г". ¿X

- ж о ■С 2 ■'15 Za у< -, T~« гз í-i. î.i Q. Г- o <*.> чґН ‘ * ¿•З п í'i ;5 ‘O ж a ä

'Ц •_» о •;* г Í (.0 о о *'■» и ¿3 о >Ъ Сц •-м t-vj 4 ¿ i.j о. a і-5 о p» o i¿

О о Er *ьЗ q t>2 wî СІ1 СО Î.J Г ;' * > о t'i УЗ O ö4 ф s ex о р-£ Si S

с: Q О О z< Ä v^« М \ C-. Î4 ІГЗ Щ O Ш О • Û о w. »O« О TJ3 J'3

с о сх tit a О <} ‘ і н О <*> íü 0> S'* »-4 i."< í¿\ X о СА a о

u rj ÇJ V 3 rt *о r.í и^З Lhí :=r ài »4 *»« 05 íj; i.3 г, „ il £3 І^З tv¡ а « *z

d п у п Гї ; .■} « Ct г< у.'3 о T Î 1>» t-* o ■ '* t, и Й» о О w o o А

< » п rî w3 ,д а rî а i*’» U5 r> . Í-» 5 O г 1 из in ■'.* •¿ч» Г5 A>3 tO

• - £-L *ix *1 tí V”% v*4 « n K\ С-. Ö t-i "k1 О т-ч гз Ci ■«4 o Л

£4 EU из <J “і >v Îî ы rj bi о Г-* * к \ !Н> 'j L3 О S3 из ІЗ о C-Î o H VQ

о hl а о H ч £2 » Л ¿X Си <*> ■v4 ¿** « ti « О «Гї ä CJ 6- Ci о Ê-* Gk o О

с; р і^з о а. *■3 О Ы » \ *•'3 4 О і: iH « і’’* H л *г? £•4 tC! О ^3 ¡¿ C3 тч

КЗ гз »її f) •/ « сЗ О •j; п <0 д , o e '> í¿ C) Сч о •ІЗ м ¿3 о O o С5

1 fy ч> ч о vi í-j Q 1 ч о А с-, E-i а .-3 СІ o ¿a 's M-î О о из С.Ч *** t? tíí '

О о ГІ. î3 о о О í'í о _м t' o o ігз *■3 Й о о о Г<~

*4* £> о <5? u 04 !:* V*1 'Л C3 î-« О O Í»í СЙ сч ІгЧ о »Q ш

feg Э N £1 a. H ■•с; о J-J с;л en •_2 о ГЗ J ö «H о О k-^Ñ ;1) о S3 z Сч

1 О о 3 о ¿> d о Q О Сч о í£¡ со Гч Ci ¿"4 І.Ч ti 1Л o. CJ Î5* о •¿7 сіі «r> §■

о. о !*ï о сз и. *3 п »•-* *д О r-i О г> Ü В ія vj /-> І--С О [■3 Гз ►i“1

r¿- о 23* о. 5 о о о С-. tvj *4 **-< «V/ y:> Q o ta Î? *‘î Я О О & •J, A &

сз г» р* CJ CJ в U cD О S О í-í •і .3 О « ts. ^•4 L5 t-í Ï'* í * Ш гз >! і сз. ь *•» О e** A О.

il р И о o *^к a о £і< • Cj iX o r4 Z3 ci « rj o o

•* о о. <0 ;-3 » о П5 о- Ч' Í.Í о i-; а. rî •fT í 5 o s а. /•> a и Я

>* ч *4 PJ о C-« «TJ îrB Ф Г5 Ü сз 'О ’.5 О CJ ci о •2 га Гі »~3 vH Й Ч'

а. £« о “ъ сЗ ь* о О Й сз И ж S4 ч.: сл ¿Д. VW î3 rt С) «^3 Ci а w. ¿> 'Ч*

6* СZ ri о а. ф о В о V»* L* Г-4 ► "Т ■:> cí ►’З c • о О о о W «

о Si í- С41*. і-; о ."i о £ « а См с- т 333 н о ТЙ 33!

• ж. о о L1* л л t" » ~ о О T3 ¿л £3 O CI X l¡) ч ,ї о Й H

tet л ^ м br; о, М t^4 ?> и І-. І-3 ь--і і J ? - « O О n СІ o С^4 . п .Q И w УЭ CJ сз

. S W 2 ч L! с U'i *»ч ч О 'О и*» о ;_і ;1 Л i! M £?* О и ч и *»••

л Э Li И 43 Й О rJ ІЛ г> °-" 4>, ¡•4 Л О г- гз из d H. <0 о

о S О C- В « « сU а О ;. і “i » » i-í e Î.-4 ;.з * Ê4 п *• « 3 CJ 5* VQ

* Н !^5 3 гз 1 c а o' ч) о ä T*t сз ni i—» л Q o O >'*3 4 ¡3 о сЗ . X? Èr» Kt ¿3

■2 Ъ4 1 » о о і» ■ Ú) О о а. . o .»•, Ґ.2 tí ^■í cí C«. . Í™, сл в о o Q P-i -

55 о о £*» с w. 52 S-4 5 а« Зг< См r*» L T ҐХ ;.; o ü i. t СХ о Oí їг^ о о O’- P-.

25 о 03 Р-. *3 о * ; r.f ■?) Cî А лї ч '1 йі ».•i w ’¿m4 м3 т~Ч Ui ï-t- î-3 o ,

0 о о чО à ч •и 1-І С> f-î . г.з CJ ÍÍ CO О И • гз c¿ о. í¿ Щ Îî3 Í53

с5 Ф a О ti О c; Л Ґ >. О м £ í ♦•’4 Г-2 Г» а . î'î ?’ a fS ts

'. Я К Q ** ts Л *8 О UÊ г.« п о ä о b¡ ’ LI •*1 Гч 4 о п a c. Ci И У СО О Ê3 t-'» л o t-í o §■

' Ни "сЗ Ц *•5 £i Н, 14 І-С ч и- І-3 Cl s О ¡’З w'4 *7-f o сз 05 U1, ’S о l?3 o o 04

л о fcj 52 ut О £T с-5 из о о о ‘4 Сі £> ' i u • í*-í £3 о п сз v0 Ö o О

- ц *■• о. ÎT! » *»» Г-, І--Ч •м C-t Г-ч О t-4 * ¿ и o4 o из • о V'í 4-1 ti Cü O »4 {Д с

о о V* а II й н О О О *■5 Ci, І-* t“'¡ О Ci Î-3 • ¿i *-t N Ґ2 с>

Цч <?> о О U О 5 Л ч*'. со f~t О f ;» ;,¿ fí >v-> ¿^« •* ,< Я о. I-.Î w .u -4 1

й о <*? £ Я о ІЗ а. 6« »4 О *“% О Ь‘ о Г5 С’) Ci п «:3 о гЛ ¿■^ О п га O 1$ *1 fi « ca Ci к о я сз Ü 1 8

Л fr« о &• Q - U* UÎ с. í¿ С і-* І.І* Ä C, ¡r¿* її l¿ o fci О 4-t о о «ГЧ. іД'

- 5 - .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Ео ведении обоснована актуальность исследуемой проблем}, сформулирована цель диссертационной работы, кратко излоЪны основ-' :шэ научные положения, выносимые на задиту.

Пэрвзя глава посвящена анализу существующих представлений о тепловых и реологически:; процессах, протекающих при УЕО мягких и. гястких полимеров, оценке проблем в области разработки критериев, способов и устройств управления процесса)® сварки, сбсбг'.эпигэ научных и технических ренеиий по расчету н проектирования волловодоз, бустеров И пьезопреобрзэователей, рЗбОТЙЕЯЧ В 1»ГЗПОС ¿.СЭХгНИЧЗСКИг н электрических полях, а такгэ конкретизированы научные задачи, поставленные зо введении. '

Глаза П. Для моделирования термокзхаяических процессов при УСС I ягки5с полшероэ обосновано яспользоваяда пркблняэшюй постановки задач!! связанной термовязкоупругости, экдгочаяизй уравнения

а ?аяпэ соответствует» граничные и начальній условия. Здесь £ н 6

- тензори вемплехешк гаяшітуд напряжений и дефор.машш, о *£' + )£7' 9 - тегшэратура; £ частота колебаний; 5” л 'ъ - нодуль сдвига и коэффициент Пуассона, б * Q'(<? ,«Э) + íG"(О ,о); У - переі:8г.зш;е; Ту -средняя га период скорость внутренней диссипация; с, к - коо(йл-циенты сбіеичей теплоемкости и теплопроводности; trg - след тензора Є ; ^ - едшпчннй тензор; р- плотность. . •

Система уравнений (і) интегрируется по вреі.«еяя патовым методом с использованием явной схеки.

Задала из качаем временном иаге репаетея тгую^сп конечных але^энтоэ, причем используется ЕОСЬМИУЭЛОВОЙ ЧЗТЬ’РОХУГОЛЬПЬ.’Й эле-?:знт с квадратичной аппроксимацией нерэнегэяий и тегязратуры.

На основе конечно-эленентного ресеяня задачи о эпброраэогрззв слоя, возбуждаемого прятугояышн воягаводсн (ркс.1), обосновала упрощенная • нодель для описання, тетаературного поля в зоно сварки:

(1)

і

■ ■і

í6*0Í

5=3

: Г ' • / ■ ' S tV

. • Рис. 1.

CsoUZ прессовой У£С 'ПОЛЛ-юрсш и раопрокмаияз їєм-пзрагури 6 в оокэ csa.

Рсспрздолзішг Еорішашг: пзрзкэ-с,:ш:й Оу ка иэлуча&;?А погархкоо-5Í1 lyXöEOrO Еолиоьодз.

a-

йі-

ftT

««

Cf-y'.’ft P-*, с*

en

%)

M'

<íi

ПОП А - 0« ¿в 4 -Св « -*¿J 1

U J—

•

/ /\

/

ш

ni

і

to /S

Пі

гс . c,*jí

Распределение кптекаив-косїі; дзформаций вдоль KOEïyps Еолноьода. .

. Ркс. А. ; .

Ейиэыакиа козффщіюиа связи кЗЗ, •■’ еисосііі Со, солротиъсашш Ка,часУО-еы fr праобразоьатела от upa;.:;;::; t nocís его сборки. ■ ■ ■ -

‘•3 a %“) .г* « t*î ► 3 bat V1 & ►С Н о » *- M » •■a

«.•і» *-♦ !".> t *> îil 0 g О î* ¿3 eu p О <.ÿ !-4 гз о (¡> О n> о я

--Î t3 О ¡M сэ . > Г5 СЭ О О о «►2 £4 ‘■j 0 λ тз о

* О О га О .-.4 » «v3 t;> U p 0 rí Ü5 р» г« Q о “*• Р 0 Со ф

V*-‘ Г.« 0 »■1 О T'I 03 О ¡rj Р >3 »-3 Уз Ö 0 îi гэ >ч rf

Г? ■. і M 4 о с-. t:.4 »<* О U Ü h *3 На U X? t3 ►чэ м с хз н о* Í5 *TJ с» о О

i’l ^:i • і «• 5 м «■'S u ■0 ».vj 0 0 i'o í~í р р 0 ГС S3 р Î4 о

t'i .тл 'Л о 0 îrti о ГЗ 0 a ч r-* Э Г? tl О о ïi CJ „*• 03 J3 0 о p* Ö р

í:¡ ► 2 í-1 «.u *'’* ..TÍ 0 » *•■! *Î3 0 •-І ІГ1 О a £3 <i> *4 О о г> •n е ‘Т> о сэ о ‘О J'J ““ Й> о Ci> » Й тз а *0 1

о ел О 0 0 н « О P3 c> *rî ч ♦ri a s ÇJ ■сз ä » сл G и j“* £з CJ liî «

о *r> 4—« ' і ►-3 і 1 ІУ Г:1 С4 о U» 0 s 0 W V о EÍ £3 T3 P P Ü KJ Tí «-> я о и ш о Я г» ? Ы Ф о н і ч Q ?

і'.ч 0 C3 о TC î< CJ г-4 p Q K-« a 0 ІЗ u> о £J и « £2 п *1 S ГІ “О

•H Гі p T? О і a о § S p {5 3 £S 0 Ö *Й S3 тз я •о £3 W Q CJ о 3 І-1 *о о ¿5 » Е ¿3 о Ш £а

о C'.ï ’ t’î И *;,■» н Q TJ M £ 0 0 P 0 о <.э ф W О 2 *“3 ч Ь о

v ' Î~1 О • > Гч о Га н ?'«3 .4 0 я СЛ 0 ч о о тз о О 0 Q UJ сз

M ( J 1^4 У и ”î £l i£> 0 Г) 0 0 J3 g j^¡5 о\ с» ¿i <•> о í'á •-Î о CEJ о £>

0 о 0 о 4 j м 0 43 U1 ъ Si *-3 2 тз Х5 »-I о О •“S О о » TÍ

r t Í-"« *p Î*C M о X3 Й 0 о 0 rï p « е> р ¿Í» О о 5 сэ о p ч 5Ç

о Сл T3 сл tj3 Ô ХІ w 0 XJ ►3 CJ ь ЬЭ 9 ч t3< сз я S Ü*

0 0 о ■;-j 4 Гз Щ rî çj ¡3 0 •• о о г? р » Г5 о VJ »• ä «■

■ о 4 n ►3 li M í:3 *T5 c> *Б - -'Í Q 0 I«» W W о ш О CJ Î-S и d CJ vT'

u t4 0 » £ CJ tdx 52 p i3 • » 1 О Г* р р ÜÍ У э р t-0 СО Т5 X

-t?* с* 0 £-t “a к* О lit »4 ^•5 & il u ►3 *■? н ч ч2 о Пі О £ Р О

»4 О *3 M P СП b w C3 tí> *0 •2» 0 î? » о Q £ я О “3 О ч 1

* Ci 0 0 0 Mk 4 її Q } * <•> « 0 ?-1 г< V3 rî с 0J S 0 J3 1 Q

0 u M Я о* О t’S 9 p 0 0 В •-* Ь) iï> Ь ÍÓJ О >3 0 Cí> S 3

m 0 a Ve! ч r+ о 0 rî « 0 H 0 » « о о л СП 2 ч І

‘ci p ÎJ *Г"3 w p ** сЬ о tj 0 0 •a •D U S J3 ь н а о р о

и с*) О 1-4 XI »* ТІ сэ О 0 а *5i к о а X? d н S3 О і

ïi 3*4 0 M tj и У ti о 0 ü ?3 *4 1-4 о о и й »-3 о о fi3 ч tu *< со

C-J 1:1 »3 Й *■■> й З 0 їл» ca fc*. tüj 0 р и р tJ О о f* 0 !*•

*r? *1 ^7* О £1 о м Í2? í¿» S3 0 U ч “О t» Р о 3

О ► s О Ö о M о 0 Щ S К о Ä О t3 0 О о

Г-і ■~2 M tj В W*- -3 « D « Р й 12 p & ЬЗ 5С* 6 м м О Г1 Ä и ч ►3 ч a о p

о 0 te 0 P. » О ►3 0 w tá 8 Q о <D ф о Э о 0 ч

»3 0 и Sil tí о п S *ü« g ta *■5 О • О ц •3 *2 F ч ч о Ь4

Г5 a 0 •-4 (•î a * « C,J й 0 •о W ч ^ /-V « ÍD m Ф

гЧ U M ta ►3 ä Í-Ь 0* г; ri 0 0 » » а Г5 й тз га К J3 W о ■о э “8*

p » *n сэ о о “ib О írj •n 8 ü 0 n VI F î? (¿г ►J р О << •тч Ü*

« p ts 0 0 Cd д-l I n О. І9 0 Г л ►1 уэ о Q 0 о т?

H и Î1 ■j /-\ ш О CJ •L) p> 0 a t? о С5 ■ -Ч ►3 а о 3 4 І

■3 X3 <;) Й? T3 0 a 00 <чі т3 О •O П п •в И r « p »-s 0 n 0 ►з гэ *1? SÏ ?4 Э ъ о Сд) >н^ » и fc? »•г о о м S о N я Q

y a c> ; £ *rj ►і CJ» о П Г ч о* d р г/ >3 о • Q о О ö* к р ІЗ

СЛ 0 0 *5 0 >1 О ri <3 ^'î й о ►-J Й w ri 5ГІ 0 *1 C.J U о ►2 щ D о EÎ п О н и о S Q Vî ё 1 g

0 СЛ 8 Q У Hi « 0 0 :;1 * о U •*] ■J р ä І ë О Ç* 0 ч я О 9 ►S о ñ ,ta <• Ф 1 с м ч

0 0 О 0 03 о ci> M Іі ^5 w о о тз ►с О § г 4 2 с»**

M î*î U ¿5 H ÏT V—» я а "S Pi 15 » t3 0 M Q cK S 9 о О tí У — Ч ► 3 t3 О СЭ U и 3 *1 1

•m* H О fÇ П о X? ta 0 *rt w jjj Uí • fj О о- и <$ г Tí р h

0 trï W t‘5 и Í я • о Ö }•; î1» 0 в р гз м Я и |Э cj тз О ч

irj ft О 0 0 vj ä i-1 •« ci в в rj Л о »*3 и а о О ф

Ч.-5 <..J T3 « *o 0 н ti U »-3 Г‘> !r*i а t» О 13 23 О П- О щ о

О •-Í *“î ЄР 0 4 0 Í І w в î3 pt 3 с? О и 0 0 ■3 О b 0 о Í3 о ÍT4 3 О il fcí *'1 Я О ё

C'A ►•J FJ <J >4 UJ ‘1 P VI ?-4 »à 4 *-•5 hi »а о* е* U О я cJ ■о о Т5

3 ► 1. f:1 JT О Ji2 il -4 4 < > О •0 <i> <0 о. о п тз о ч Р

*3 * * .îi p и w П v-2 0 •.’•3 ГІ СІ JÎ ta и *п тз а fes Ч

C-J u * > *■•. 0 о О 0 П U vJ и ti ti C> w О •4 Р О V? О î’^î о ч ч і

? “r « г Ü> я W. ч» О u ►5 •ta d tJ 0 y S F Q TJ и 1 і . ?rj' О U , ¿ í¿j ö 1 ? п «F* a ?

го

... - 8 -ьателей и дана оценка эффективности их работа Установлено, что :

для преобразователя, собранного на базе пьезокерачики типа .ЦГС-24М, характерна релаксация электромеханических характеристик. Показано, что с течением времени происходит падение омического сопротивления, статической емкости и коэффициента связи кэф (рис.4.).

: Такгкэ установлено, что минимизация электрических и мзканичос-

'ких потерь достигается путем располоїения льезокераыкки в плоскос-їй, отстояіцрй от узла колебаний ка расстоянии Х/12. Показано, что прошение-металлической прокладки иезяду пьезокерш.шкой позволяет :

снизить в ней динамические напряжения, стабилизировать работу преобразователя за счет источника теплоотвода, которьш является прок- . ладка, я за счет раскпрония частотной полосы л Га-Гг до 2.5 кГц.

- / На осново анализа экспериментальных данных по изучению влия-шш основных параметров регда» УЗС на термомехаїіическоо поведение кристаллических полимеров в зоне иза установлено, что временные зависимости электрической копуюсги Рзл(Ь), потребляемой пьезопре-‘образователен, и осадки полимера % (Ч) адекватно отраяЕШГ температуриш и реологические процессы в зоне сварки. Так в частности, .момент достилання минимального значения Рэл соответствует переходу лолимэрз п вязкотекучее состояние, а точка перегиба на кривой ../і. Б (Ь) - началу интенсивного течения расплава в зоне сварки.

" - Установлено, что максимальная прочность сварного шза для лак--'

лесточных соединений в интервале изменения амплитуды А, усилия Рсг. '(/>=10... 55 мкм, Рек =50. ..1000 Н ) при фиксированной частоте ї рабочего диапазона (Граб - 20... 44 кГц) шкет быть достигнута к ко;;-цу процесса стабилизации электрической мощности Рэл, а в случае интенсивных рекшов ( А=35... 45 ш.1 и Рсг^ІООО... 1200 Н) - В мо- -мент изменения знака производной от осадки. Ка основании этого с$ор;.[улирован критерий дозирована вводимой механической анергии - ! отключение УЗ колебаний производится в мошнт времени, соответс-

• -твувдиЯ. концу стабилизации электрической шикостл Рэл и началу ее • . .'возрастшш .(.точка А- ка рпс.5). ; ... , :[г-

Последование влияния-основній параметров реккка УЗС ка струк*-., ¿аа. кріістадлзічебіаїх полимеров показали, что. уваліГ'оиие вроыэ-;; ’.ни:>; сЬаркп. - до .1с н усшщя проковки до 250 Н приводит к пончгююа .яроодрсти-шб за счет/образования рриеюированной ,структури^. мак- } ■.^ззііьрс йбнах.',- Показано, чтр; ушньшенио времени ивйрки дб 0,І. Г. 0;4т ••О®.Урійяія,гіроЙовкй'дб.Ірр.-іуІ30 Н (при &\шитудах 25...ЗО іаш.гі.усй-.г

0,6-

ЭЛ -

Э,2, -

Ъ-!С?)н &П,6г

и

ю -

1,0 -

МО

ка о

¿1 (

1 ПЭ ¿--2,11111* я>г5-/оы г%. /

1 |\) Г/5/, ■' . ч,;'

■ /Л1 * - Д*( *-£ д-т ~-Л„

: %

л &

ОА

л <

Ч<‘

0,5

15 ¿,с

Рис. 5. Временные зависимости осадки “5 , элоктрнчссгсоЯ швдости Рол, ее производной Рэл сдвиговой прчиости сварного соединения с при УЗС полиэтилена

Сс - - -

тл

4*5-

0.

-*& ' о - Г Л -/С /V

/ЬАч ^ \м/А . к /// к > ■

■X << ; ■ .5Л '¡V \ . Х’.ч-4^

. . й ■■ о,5 ■. /,г> <5. . ,*,с .

Рис. 5. Ереткаш; заа”ст>стй тешвратури- IV оссдкг сдвиговой прочности сварного срэдкнзккя . при У80.' полистирола нзрхп УГО. '. .......

Ущ^а Го Ч

- 10 - ' . ■ ■ лин сжатия 180. . .240 Н) существенно повышает физнко-мехаяическкэ характеристики шва н производительность процесса УЗС. При этом показано, что признаком оптимальности параметров режима УЗС является формирование обязяс, для соединяет« изделий, сферодитов заверенной Форш. •

Предложен механизм УЗС аморфных полимеров, основанный на взаимосвязи кинетики изменения Форш соединяемых поверхностей с термо-деформаадонными процессами! и реяимзми сварки.

Установлено, что для большинства аморфных полимеров оптииаль-кой разделкой является V - образный выступ с углом раскрытия

00.°.. 110°и высотой (0,5... 0,8). 10 V. При этом, максимальной разрывной нагрузке соответствует момент окончания стадии с максимальной скоростью деформирования зоны сварки. На основании этого предложи новый способ дозирования вводимой энергии в изделия из иестких полиморов - отключение УЗ колебаний производится в момент окончания стадии с максимальной скоростью деформирования зоны сварки (рис. 6). •

В четвертой главе рассмотрены вопросы технологии непрерывной п прессовой УЗС деталей из полиолефинов, сополимеров стирола и ме-тйлметакрилата, приведены алгоритмы технологических процессов.

•В качестве исходного материала для изготовления супинаторов используется предварительно пропитанный материал (олигомерное свя-зутоцее и стекловолокно), который необходимо герметизировать в ламинированную ПЗТО пленку (ТУ 6-05-1831-77) толщиной (50+10). 10 м.

.. Герметизации ПШ производили с помола непрерывной УЗС в ре-:,;:мо, выбранном исходя из рекомендаций третьей главы: амплитуда колебаний рабочего торца волновода Л * 27.10см, статическое усилие

■ сглтпя Fc:,; *> 110 Я, скорость протяжен пленки v » 0,04 м/с.

Технологические -исследования показала, что для иислючения влияния дестабилизирующих факторов, в частности, разнотолзшяости свариваемых пленок, которая достигав? 40%, волосообразно пспользс-

• вать разработанное устройство дозироьаши вводимой шжшческой энергии, принцип работы которого основан на реализации Функцпо-. вальвой зависимости вводимой анергии от ткины материала, яаходя-цзгося неяосродствояно в зоне сварки. Установлено, что оптимальной ’укладкой сварпвазиоЗ.пленки является: ” полиэтилен + полиэтилен". -

■ • Другшндяделкямл КЗ кристаллических пояхмзроь, приаяшельпо • к Ko^opira разработка тешиэгия проссоЕоЛ УЕС, ' являлись ^ полиэтп- -

гаиовыо (168-10 ГОСТ 1S337-C5) контейнеры, предназначению для (ранения сыпучих взрывоопасных веществ, а такта гофрнровзянь'э' ['гиьтрук^яэ элементы (ФЭ), используем для тонкой очистки аидкшт технологических сред. При этом, для обеспечения' герметичности и зрочиости СБЗрниХ соединенна предлогом НОВЫЙ технологический ЦККЯ:' fSC: бключэнкэ УЗ колебаний производится одноврэнэино с прилогэин-э!.1 статшїеского усилил с-гатня Гея, величина которого уменьшается в .'0):зит начала стабилизации электрической моетости Рэл, эвыклгта-:гко УЗ колебаний - и лгомэнт окончания стадии ее стабилизации. Прч : 3TOÜ, рекомендованы слядугг^э релям сварки: f «г 22 кГц; F1 =100 Н; ?2=« БО Н; А - 20.10"а ' . '

Установлено, что приварку ткбракм толщшаки 5... 15 іссм, па- ■ гбкодимо производить па частоте ие монее 40 ;?Га с использованием з;кілитуд, величина которих сравнила с ее толг^кой. При этом качество сварных соединений обеспечивается за счет использования •• заработанного способа дозирования вводимой механической .энергии: ", эклячепие УЗ коягбзний при заданно*! усилии ояатия ( для болыгинс-гва материалов Fea * ICO Н), а их выключение - в момент стіш зна- ' :а. производной ¿Рэл /cit. -.""

Установлено, что качественное сварное соединение подлог«:; 50. •" збеспечиваэт разработанный способ упра&кнш: УЗ колебания вкяхичл-, от па участке устаковизпэСся деформации свзрж&оіюй конструкция [скорость опускания сварочной головки равна нулю), а их Еикггтэшк» . троиэЕодяг в момент ешм знака второй производной от осадки. •

• Показано, что получение качественных сварких соединений из .■ ;опол.кероз вдтилнетакріката обаспэчквается оледуккйЯ схемой УЗС: статическое давление прикладывается до вклгзчгииа УЗ колебаний jf. зотаетоя постоянны:.! в течение всего цикла; пачальнгя агяшгада ко-, табаний А1 укзпьсаэтея до значения дз з номопт достигэяия электри-горкой мощностью Рзл »язтшьнзго значения; вкяоявняе УЗ-яолеба- , шй производят при значеній осадки, равном h/2 V-образного іі'ступа.

Исходя 1тэ подучзшшх результатов разработана технология Ї30 ’егосорбционтя колонок и корпусов гзщкостяого коипаоа. . Яри этом • >экок?ндуэтся елззуглге пзраязтры ре;с».*а сварки: f= £0 кГц; Al = -;35...<!0).10'óm; А2 = (15. ..18) .10*1« Fe к - 120 Н; высота V -обр~з-*ого выступа составляет h = 0,7. юЧі, а его угол раскрутил ¡f = 100f.

;. Показано, что при .ТСС пласт; гаес, интервалы тетератур в-тско-І тхучгго ссстояшт которых лгрэкрыгаитсл ;r.ró> ь .области близкой. л': <\

- 1 •. . - 12 - • • . ' ' ' температурам термодеструкции одного из них, максимальная прочность сварных соединений достигается выполнением следующих, условий: одна иа деталей, доллиа иметь V -образный выступ с % =30.°.. 40еи h =0,7. юЛ»; УЗ колебания необходимо вводить со стороны детали с ■большим модулем упругости; включение УЗ колебаний производить при усилии сжатия Fes > 350 Н, а их выключение - в момент достигзния максимальной скорости деформации зоны сварки. На этой основе раэ-работала технология УЗС широкоугольных светоотражателей , фонарей поворотов и заднего освещения автомобиля "Таврия", а таю® знаке "Аварийная остановка". При этом f = 20 кГц, А = 25. ..30 мкы, tnp =2,5. ..3,0 с.

. В пятой главе дано описание разработанных устройств автоматн-знрованного управления процессом сварки, а такие специализированных установок с микропроцессорным управлением. АСУ, в основу которых залокен критериальный принцип, позволяют реализовать 10 критериев управления, а таюгз выполнение следующих операций: выдачу

программируемого виброимпульса после операции "Проковка” для учета потерь холостого хода колебательной системы; индикацию и ввод в память соответствующей максимальной нагрузки генератора; сигнализацию аварийного состояния при превышении максимальной мощности УЗГ. свыше. 11 ОХ более 30 мс; заданно верхних и шишк предельных значений параметров сварки; точнум индикацию и ввод в память величины энергии, сообщаемой свариваемому объекту; счет и нумерация сварочных операций с возможностью отбора (годная деталь/брак); выдачу всех данных, на терминал. и/или на печатаете устройство для протоколирования; управление транспортный механизмом, заемными устройствами кассет и опоры, пневмоприводом акустической головки; удобное и простое управление.

. . ОБЩИЕ БЛЕЩИ .

1. В рамках связанной теории термовязкоупругости разработана модель термомеханического процесса УЗС кристаллических полимеров, а такх» развит конечно-элементный метод решения соответствующих краевых задач, что : позволяло обосновать ведущую роль внутренних гкстерезисных потерь в разогреве полимеров при их циклическом иаг-руиешш в диапазоне частот 20... 44 кГц и статическом усилии сжатия 100. ..1200 II - Показано, что согласование теоретических и зкепери-

■ ментальных данных имеет место вплоть до. температур термодеструкш:;:. ■/галпмера. '■ ' ■ '

п o w > Zi Гч tr Г- f і T s ' ... 'O O ■ ; -1

is *-} **► íj r0 ЇИ \э o '•■” <\> o Ö o* 'і o 6

s» o V« » 13 o o Г7 о u; o o І-J ' Э ‘Г?

SÜ d *-» \-5 ÎT í » ’?• IS с * 4¡ ►j Ok о

Q ►-3 Э *n ; ^ -¿ S3 с TJ CJ (i

?* *•4 % «î ГЇ o i* fcv3 C' r¿ ¿ í

O o í-t o »•3 CJ o ' * CJ *—l O

ігз и 'V *-> *~3 £2 Г* o 'î> Q bj t? o »-3 •лї

Ö* >“3 o D o •t; tx Ї1 L* o ••— "г "і 0 г:

o T3 ?4 *r? ü4 V? 3-і “T« Î; J Г) "Л ■ J Гі *0

C4 o > Г* TÜ o cv xz *TjJ • i ^ J v.3 ?:l * *

P *1 Ctf ГЗ u »■? o їл. ; j T? <:i -з

r « o *“b í-> ‘л T.1 p o i * ;;; n сз <-" Ф

o o ЕЭ í> tTÍ » XJ* CA O C” o :1 »5 •e r"i

«k Î* (.3 tr o 'J-Д *3 s o *r? t Л O o о Г i 6 « j

1-5 ÎI3 * '.1 o -i СЛ f{< o V-T О ; j Ф ':*

» 4 >í 13 c> « 1-J í-’»> í'i í.» ;• O í ) !. 1' О n>

f » * O p *4 o *~3 Î-1 Ьз О ¡L> . j

*— Ja f-2 i-Ü Г5 »» o 1-І 4Í •C5 ;r І 4 y ‘.¿

• o o k-i o p *6 О r. í *

• £** rj ТД • ЇІ 55 СЛ .-"'I J J fn O -** '."1 ■7

Uí O ГЗ * я y íí *f ’« Ц; :" * * > ‘i k- Ї‘Л

*"5 Г0 ■-■* : > íy fï y y. *•2 С ti o ;

p кЛ » 'O 1 . o\ l'l V ■> *"; I J v-ï c; l'-j ' f-?

S3 i, 2 O СЛ O *’» T5 o u r* ГЗ ■Г" ÍJ a Г’2 %*•* O O

.’<* £ * O я o p -i .'i--? • -J £4 p •li o \ Л Iі

o T5 r-l ? » CJ и t.J o

o f¡> L- ►~í rj ГЗ o «-Ї ► — N "■* ¿í ' -j o i»* O

« i n ІЗ I3' :-s u o 41 U5 “ íi Тл Cí ■-'ul

o r'» o r¿ r¡7> Г si o ►■í ó Hj y-. O

o *■3 1-у ? o *- ~3 K. « ^•l »-i Q * s b-* 7» ї~д

»3 я rç «V-; w o L3 rj o rj • O

£» trj Hí O Í3 o ?í rr Î.2 o V? ,- ; »’5 Ï» • -3

.* o H и ¿>1 o C7> 1J. D • O

o p Л-.Т .’л. 1-3 - ^ O СО »-2

b >5 rj 13 rz GS i» P TS

o Q o R ¿3 ГЧ íí z~< ►^2 Г-s * b u

s. *CÍ Зга » o p Ф w 1 p o '•í fJ Í3 u

o Ü* H Iй : o o O O о. -Я

y o o V • ¡U o сл o V ¿ : із Q

o Î* £"3 c> • ' ” p **5 »3 O !.Г; T3

O <o o tí o 1-3 2 чл ■J t-- ~~ »-4

f 4 O o » P rj ‘ ■/ ai *; * ГЛ o if*

'o ►*3 M o V-J • ÎT5 • r*v •t • *-j O P?

S3r £3 • 5 o "’* t-b * »-* r* ■v» í:3 O

o •“í •¿5 o o, 04 ЇЗ O VI *•; * a'

P5 o •■i> o s __ ■-> o o C3 f 3 O -'4 П O

►s o £13 4 H5 Í3* •Ні -*ч O • O f M i-J 4» 'O

45 *rj o П H <?• *£■* b лі ► ’■Î ‘t ¿ Г,д

tH <3 O H o ГЗ <<s ГЗ t. z ! r.^ -Ü • !•« s-/ w • Ji

И *:? p S3 o o <,-4 *v (>л

ít ?s 3 o £“í Г"ї ca a -i <2 O І O ry •’.— C'-

w З -3 Jj PÎ » w o i'> î^î 4 ) w O ^2 u

t.^ ?£' Q & t5 o ►-3 m o o u¿ “í

з: T3 t4' O o o Kí Ui vo

o <t> Sí 1rs a> * - o ЇЛ F 14 o p Q

f-a 2Í СО ТА »4 o и ü* »“J w VJ O «ц^

o ^3 o !"»5 ►3 Q a * ."5 »~*

en T3 ГЗ rj я Í--4 ' ГЗ Î4 СЛ tí :-J • »^3 \

Ш 05 Íw ?tí ►ff* T3 ' ■J <J Ü

»•4 ti "0 o л* í-i i ;•> 1 M Г-* C1

ГЗ CJ r"\ ".. o * '■> i^2 г с o *» ;j l j O 2-4

ZZt O 03 >-i o P> -<0 ':-j гЛ Г j ¡.3 o w Еяі

bl s "O fH trt i'í • *? їд5 p ai o u rt •-^ ~'- Tí л *

?3 o O o o ІЗ i « »“3 un ГЗ O P t ' ■» < j <4?

SJ 1 2* 5 E e І* 7 о 1 l. 1 T г • CJ 1 s

í-.l í- -i «>> ^ 4 ■ * j . ï ' т w *-s %ж,

t» “■ ^ 5-J О ГД ■-y t3 <¡> ¿2 0 p H

и» /■) í.f r,f r î XI t) b E^t

0 O [' l *>J li* 4 J 0 о Ч- 'J2 О

t-j ьЛч ¿i j - ■‘.'J Ї-Л Kj 'ГЭ о -J ►3

re O 5-ї * ?3 СЭ P P n 0 p Г0

► •> (? o L> ’ г '*4 0 0 д ►3 і Ü •

O f'.' *-J i/n H td • Kî О Ы

0 Г-3 Ü •" y CJ . * !=3 : * Ы*

a VI < i ТГ? • “ 0 і '• 0 »*3 *0 52! ’^5 tr*

Ç -j ”•> . ГЭ Ci с-’З "Гї ■ .” T.î *•» 0 (.i> i^3 r Ч 0 ‘■J

'X> p ГЭ *'3 Ґ/ ÎÛ Lî Г-Z 0 0 13 0 0 0

U» КЗ ¡J 0 %.* ҐІ >.î *•;« r-*» Г-3 0 1Э î5» 0

c? v5 41 ; t t"'. ; -j **’.'? ; i О ru ►3 •"З

f? L*í ' '3 Çî «•5 î-• ï î П «.jS 0

* 0 fj £‘3 0 ■Tî tj f J c> *d

,'.Tj 0 Q ► 2 ‘ * n ГГ« :'î fi «3 Q

'¿1 t- * ►-Э *“ ?"i 0 iki ^i» rj

я i-. > 1 Г5> n О ? J ist »-1 •*ï« 0 &

o !,? rü Г» Г'Л * ’ Г“ T5 r.^ N

«лі Î-» i> ' j О Г -» ! J ■.» О £3 О

VJ 1 «> * 3 1.1» iJ *» \J W «• H

0 ; J! * г i-'i 6- * о XJ r*i rj 0 О

p < ¡ Ї-І "V" П • t J i'î 0 "ГЇ U *0 S

і I ! 3 í > Ґ™ ¡C ) • ■■ • ’ > C.1 ç»> *-"* î*» 0 t?

0 (5 ' * v'J >. * ‘ .-5 "Г 0 Гї c5 «ra u 0

* ►Î iJ r,-j ; 1 О : і ïi u í t 4 ê 0 **3 0

*ТЗ ¡ •’ ‘ Iі 0 ÍP cî 0 D P t^î 3 0*.

►'-2 r > <l3 P і “,.t 0 04 Ы- 0 *a

«•í Í.í O u О •Q ££ VJ S & 0 a <0 1

O bí f.*3 Г-* t ■j в 1 0 P & ГЧ n

• u n ¡y 0 • j *Ô • Д tí ;-j О О fj¡ 0 0 »-*

• i ‘p CJ '-î ï'2 JTÎ гі О «î t-j H 03

M и ;,î -7 ; ; 'J;' £2 Іл bî

i..¿ 14 Ö -•Г < «» i—i f3 ^3 i-<i Л » іЛ і

O O ,^5 4 } і • ^ 1^2 0 ,5 Cî ►Э 0 В

¿-Í P 0 Г a r.» Ci> »«Э Í5 О rî • î< 0 ■

c> O ¡«J сз II О И Г5 Ф =3 СЛ

0 O !» О * '"J t. ^ Г* î«î Vй » T2 l 3

0 ffi O . í «І 0 £5 СЭ О О a Cl)

Ti O i.j ( .- r> t; ’ 3 H w w CA »

*f> .' V ►^T î * Ci ';* rj Й rn и ?t» tï> Ü

<~j Ö 0 • ;;.( 0 t» a T? X •“*M fj c?

D » Г' 0 H ’.^5 S p 0 * j - Û3

• ■* CJ» 3--Í 0 í;l 171 £3 Í4 «■t» ь

TU TU c5 ?-r r? • » 1 v-3 r-* Й «î Ф S3 Í2

s'J ’ •, ‘Tí ¡r S О О cJ д;

P p 0 d 72 »’■ T? О 0 <l> 0 p M»

p і з “J О • I ’ V) 0 0 ьа 0 S

t7* 0 T'i -» U tz C*) &• rj 0

4J J ‘ "3 .. '< ■ 45 0* ІЛ 0 'J 05 В

'’■■J * , 3 * Ч p d <■> X5 14 ** *a H

• J Zí »-»■ v3 S3 x; ЇЧ s*

0 •~4 О : -« 0 О ci <**» Q 0 0 23 0 c>

' "i 1-і Ï-.J *~i 'JJ 0 r? tJ *"î * * fci в

.Э • Sí 0 0 0-

0 f:5 ■o ';; * ♦ r3 О r» z*

0 1П ü * Ï '■ • ' > h ►-y 0 «î P ■ ^

»-3 i i 0 f3 fr»*. r> £3 *~3 Ы ti

О fî n r r* 0 t3 u 0 0

S3 0 ■к* * J 0 ri из « £*« ЪЭ ьЭ *-a

a ► 3 ’.ÎÎ О ¡4 Й О Tî

O '. 1 К-Д ••^ *•4 *.** ■ ; Vd я ■g sa <i>

»-з í3 0 0 * j •'•Í ‘“î CJ лЗ о г? w

4-Й 1 1 1 V' H 1 ' о ' 1 2 О 1 Q

... - 14 -

расстоянии 1/12 длины волны стержневой коды колебаний.

б. Установлено, что в диапазоне варьирования амплитуд колебаний волновода и сварочного усилия (А=10...35 ыкм, F=100...1000 К ) экстремумы временных зависимостей потребляемой пьезопреобразовате-леи электрической мощности и скорости деформаций зоны сварки отвечают переходу полимера в вязкотекучее состояние. Показано, что при заданном режиме УЗС кристаллических полимеров максималькзя прочность сварного соединения достигается к концу процесса стабилизации электрической мощности, а' в случао кктссшк« рожшв ( А » »35...40 мк» и F-1000... 1200 Н) ™ с «ошкт изкзизикя зкзаа произ-' водкой от осадка 11а основании этого сфор;.:ул;;рскзн критерия дозирования вводимой механической эксрг;:к. При атом, с цело обсспзчзкия качества сварных соединения и максимальной прэиэьо&гголыЬстк про -цесса УЗС изделий из полиэтилена 153-10 (ГОСТ 15337-07) рекомендованы следующие рекимы: f=20 кГц, А=25. .28 мкм, Fck*2G0 H, tnp- 0, Sa. . 7. Установлено, что при УЗС сополимеров стирола и допшэт-

едрллата наличие тангенциальных колебаний ь свариваемых деталях ье-вносит существенного вклада в процесс их виброразогрева, а скорость процесса и прочностные характеристики шва определяются размерами и Форши разделки крою;;. Показало, что оптикапькои раэкол-koîi является V-образныГ« выступ с углом раскрала* 80?.. U0°i: высотой ( 0,5.. /0,8). 10 Установлено, что при заданном рамниэ УЗО сополимеров стирола максимальной разрывной нагрузке- çootsôïctbyo-i область с максимальной,скоростью деформирования эонм свар;:и. йрн этом оптимальные рояимы ■ процесса . УЗС изделий кз УК <6207Г-23) следуждиэ: f « 22 кГц, Л »• £5.. .U'ù w.V,, fed » 530... 420 H,,

tnp *= 2,Б... 3t2 0. .

■ 8. Разработана к внедрена технологий непрерывно!: УЗС лашнирэ-

ванной Ш№ пленки (ТУ 6-051831-93). толщиной 50±10 мк:,:. Предложи новый способ автоматического дозирований вводимой вводимо« энергии, основанный на ее функциональной эависишсти от; толдош плэнг.н, ка-ходяцзйся непосредственно в зоне сварки. При этом, для обеспечен;..': каксииальной прочности шва (не ызнее 80 % от когезионной) п исключения .дефектов типа ’’кепровар" или "проюг" рекомендована следуя-цие ре^имье А»27 шш; Fc»=110 И; \МЭ,04 «/с. Установлено, что оп-;шальнов укладкой пленки является: полиэтилен •+.полиэтилен” ■

. 0. Разработаны и внедрены технологии прессовой УЗС полимерных годел!!й,?ш^ легкой ц^ыы2и1енностей,.,автЬ!.йб1'1-

* - ■ -'їй - ■ кестроения, а ?акю УЗ сварочные установки, работайте з диапазоне 'тстот 20... 44 kFu и позволяющие производить регулировку основных параметров в пределах: амплитуду колебаний волновода- А=10... 45іясм; спарочное усилив - Feas» 10... 1300 Н, выходную электрическую моц- . пссть- Рэл=100... 1200 Вт; время сварки и проковки - t= 0,01...6 с; . скорость протяжки свариваемых пленок - v=(0,01... 0,1) м/с. Обеспечение качества сварных соединений и повышение в 5... 10 раз производительности технологического процесса осуществляется за счет применения разработанных АСУ TIL '

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Слоэарь-справочннк по сварке и склеиванию пластмасс •

/ Г. 1!. Кораб, А. Н.Шэстопал, Н.П.Нестеренко и др.; Под ред.R Е.Пато-

- Клев: Наукова думка, 1988. - 160 с.

2. Теоретическое исследование термомеханического процесса ультразвуковой сварки пластмасс / 1LK Сэнчешсов, ■ О. В. Тарасенко,

¡L Л :1зстешко и др. // Сварка и склеивание изделий из полимерных гетериалов: Сб. науч. тр. - Киев: ИЗО им. Е. 0. Патона, 1987. - с. 76-79.

S. Нестеренко Н. II , Потрохов А, В., Авраменко И. В. Герметиза-

іяіл предварительно пропитанного материала для супинаторов обуви с по:;о'лыо сварки термопластичной пленки // Сварка и склеивание изде-лгА из полимерных материалов: Сб. науч. тр. - Киев: ЯЭС нм. Е. 0. Пато-па, 1987. - с. 84-89. . -

4. IÍ вопросу об управлении процессом ультразвуковой сварки тонких полимерных пленок / Н. П. Нестеренко, А. В. Потрохов, Й.ЕАвра-гэнко и др. // Новые разработки по сварке и склеиванию пластмасс: Со. ?;ауч. тр. - Киев: IEC им. Е. 0. Пзтона. - -1989. - с. 30-3-1.

Б. Тарасенко -0. В., Нестеренко Н. П. Научно-технологический комплекс для УЗС полимеров // Электротехническая промышленность. Электросварка. - 1983. - 1(76). - с. 19.

5, Тграсенко 0. Е , Нестеренко Н. П., Потрохов А. В. Управление

Г;'й;>з(;сом УЗС пластмасс по мощности, потребляемой колебательной

// Двтоы. сварка. - 1985. - If 1. - с. 72-73.

.7, К расчету планарных колебания и вкброразогрева. пластин пэ- . 1>с-?.'чнноЯ толщины / И. К. Сенченков, В. 51 Козлов, Н. IL Нестеренко и др. ' // їїрккл. механика - 1992. - т. 28, .‘;б. - с. 64-69. . ' ’

В. Сзиченкоз И. К. Нестеренко Н. П. Проектирование инструмента с сиесиї'іійтоичной продольно-изгибной модой колебаний для контурной ¡/с^траэвтковой сварки пластмасс //Авт. сварка - 1995. - .'5 6. -с. 39-42.

9. Л. о. .1175730 СССР, 1ÜÜ53 В 29 С 65/18 // В 29 L 23; 22. Уот-Pv'ctbo для контактно-тепловой сварки пластнассовых труб / Г. Н. Ко-

ü. В. Тарасенко, Н. П. Нестеренко и др. - Опубл. 30.08.643. Емп. 32.

■ 10. Л. С. 1214465 СССР, ШІЗ В 29 б 65/02 // 3 29 L 7:00, В 31

л 19/50. Устройство для сварки л отделения пакетов из полимерной

і! -.¿нки / Г. Н. Кораб,. a IL Иуинйрук, Н. Е Нестеренко и др.- - Опубл.

Ж 02. П6. Вал. 1S 8. - ' . .

11. .'и с. 1452698 СССР, ШЗ В 29 С 65/02. Устройство для не-1.1'г эг/ывпой сварки полимерных Материалов / л. Н. Березин, Л. 3. Колесип-: • з, Н. П. Нестеренко и др. Опубл. 23.01.80. Бяд. •# а

1;?. А. о. 1519915 СССР, !Ш4 В 29 С 65/08. Устройство ДЛЯ зов-

::~'л ультразвуковой сварки полимерных материалов /Н. П. Нестеренко, д. 3. Потрохов, IL JL Бэр-сова и др. Опубл. 07.11,89. Бал. is 41. '

Гислодовалие термического процесса УЗС пластмасс / 0. J.v Тгр^енко, И. П. Нестеренко, Б.Я.ЧзрНПГС И др. /./ !£эяд. СИШ03. •

■ , ■ -16 - • • . ■

; ’‘Прочность материалов и элементов конструкций при УЗ частота'; ка; гругэшш" (Киев. септ. 1984): Тез. докл.: Киев. -193-1. - с. 12.

14. Нестеренко И. П., Потрохов А. а •. Применение АСУТП при УЭ пласп:лз // Бсесоюзн. . конф. "Прккекзиие и перспективы развит: ультразвуковой техники' и технологии в казино- и яркборос^роешя' (Киев, 21-23 я»ш. 1936): Тез. докл. : Клев - ÎC85.

15. Тарасенко 0. в., Нестеренко Н. П., Кохам А. г. Автоштииес-' кал система управления технологическим процессом УЗС тер*:опластач-

■ них материалов // Краткие аннотации работ по ссаоко, Бщкшюнииз i 1983 г. АН УСС? 1ЙС Jîî.i. Е. 0. Штока - Ш-ЭВ: ЬЗС. 1983. - с. 212.

. ■ 16. Авраменко II. В. . Потрохов А. В,, Нестеренко И. Il Н<*котора’

особенности ультразвуковой сварки топких полимерных иденск / ! копф. колодах - ученых и специалистов (Киев, 16-20 иая 1С83): Tos.

. докл. : Киев, ЬЗС иг.;. Е. 0. Питона - 1083. - с. 62.

Î7. Тарасенко 0. В. , Нестеренко И. II, Тапцлра Т. Е Песлсдоза-ппо структуры превращений з полиаьгщнш полжесах пол ïjj // Loe-

■ сою. конф. "Основные направления-развития У5С и технологии т

' 1SSD-1990 гг." (Суздаль): Тез. докл.: Суздаль. - 1089.

10. Экспериментально-теоретическое ксследоьапке теркзпехан;-;-чсских процессов при тсршкетульской и ультразвуковой ciæpk: пластмасс / íí. II Сончепкоь, А. Н. £ереэш!. i!. Я Нестеренко и др. // 1 Всесогез. кокф. "Механика кеодкосюдних структур" (.'¿hoz, 2-С сскт. 1900): Тез. докл. : Лаьоь - 1GC-0. - ч, 2. - с. 31,

19. Сепчепксь К. К. , Чераикко 0. Е , Нестеренко - И. Е lave готическое глэделпрокшие терг.:о2к0рзшокны;< ягоцессов в -технологически: скстеиах ’для.УЗС пластмасс // !3 Есесоху. кснсо. "Механика неоднородных структур" (&.B0D ): Тез. докл. : Лыаз - 1031. - ч.2. - с, 31.

’ ь;имл АВТОРА - •

■ В С 1,6,H.1SJ исследовали Оуккц»:эиаш:ке заы;о;:;.юоги электрп-

• ческой иопгюстп, потребляемой пьозоарео&разоаателеу в прсас-сс< УЗС, от сснсаикл параметров ре;:з:;«а сварки, сгхтегагкзиросаии, предлог-гни и обоснованы носке критерии ааталатпзированкого уярао-

. лонет технологически;.! процс-ссс;:. Б [2,7,18,19] разработана тер::з-механкческие ¡лэдели процесса УЕС глгккп иоликероз, npoE:-.uvií чкз* лешшп анализ дхсспиатик-ого разог^аа вхзкоуноугкк тол кра к:

• циклическом нагруби;;;;. 3 £3,4', 16) ксследолкхы ссссенксстп техно-

логии кепрер13кок УЗС токкл:: поличесгнг: ач;^па:;, 1ц.';дло;лиа их. к способ и jCTponcvsa для дозировали,-; иездх:.:ей УЗ Бие^гнл. ü lü: исследовала? юэмхлоити ио^олг-сога'ПК! р/сгаеота'пнл.: а:;:'.;г;-керигелыпп: уе^.-зкат!: з:о;:тг^^а;, оегкхк; и у,if :æ::2üs:iî нго;:а::ос;

¿ТО пласткасе. Ь СО г-глотал;; с::ч^стотно-^одзль'К!:: хсрек;-.,1-ркстпк ьолпогодоэ, кспсльзу.-г::::) гоголи ор^сгслалгиеГ. к;<згоккл ¡ конечны;: ел_л;:лтса, Б [Оли олссно^-сига и i.¡. : ..с. кспо^лнл дг^|ереиш;ал^ио-а'ГХ’;С1/эрг:атор1,тп-о датчика ликеГлилс г;ере;.а-л.;-инг: л..' контроля и уипаелслил проиг-ссс:-' сг-аркн по;л;;:;!р.н::-: г.ета:.^Г; и конструкций. ' Ь tlO.113 c.,íOüi;3::'!:a и nr-c;:o:.^K"

опор:: в виде дь;^; о а: .лкуггл-: ::;хал:лчоскил лент. Б ПЗ] исслэдот-ан: Еишине cciiobhívc нара!.:етрог> ¡г::ил” п ”.*-.:ctj:!k:" ре:..г;ев УЗО UDOïôKaiiije тер;.:лчес>с;1л лроцсссов в зеке а;^. В C17J кзеледо'-лк. Елияни; ■ прополочного усилил к ipo:.:;i¡:i ка струн::гркые :.3k;:¡:í:;:;; : высокоориеатьооиаи-и;-: по,.:л::;рлх при крезеелзй УБЗ. ■

3û4,7-I3î*!C0. 2г.0П,9?.-ССП ÏTCC

: ! ■ - 17 - ■ -

' АНОТАЦІЯ,

: 'Нестеренко М. Е Дослідження кінетики, розробка технології, обладнання та критеріїв керування процесом ультразвукового зварювання пластмас. ‘ . .

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних ' наук за спеціальністю 05.03.06 - "Технологія та устаткування для зварювання та споріднених процесів", Інститут електрозварювання їм. є. О; Патона НАН України, Київ, 1997.

Захищаються 15 наукових робіт та 4 авторських свідоцтва, які містять дані про розробку термомеханічних моделей та технології ультразвукового зварювання (УЗЗ), критеріїв керування та устаткування- для пресового та неперервного УЗЗ термопластів на прикладі полюлефішв та сонолшерів стиролу. Запропоновано механізм вібророзігріву та зварюваності полімерів. Розроблені схеми розрахунку частотно-модальних характеристик активних та пасивних елементів ультразвукових технологічних систем. Встановлено взаємозв'язок термодеформаційних циклів з міцністю та структурою зварного з'єднання. Здійснено.промислове впровадгення розроблених технологій та автоматизованого обладнання для УЗЗ виробів технічного і медичного призначення.

Ключові слова:

ультразвукове зварювання полімерів, параметри зварювання, п'єзоелектричний перетворювач, бустер, акустичний хвилевод.

ABSTRACT " .

Nesterenko N. P. Investigation of 'kinetics, developrrent of technology, equipments and control criteria of processes of ultrasonic welding of plastics. .

Thesis for a candidate of technical sciences degree in speciality 05.03.06. - "Technology and eguipiwnt for welding and

related pr¡cesses", E. 0. Paton Electric V/eJding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1997.

Defended are 15 scientific publicatms and 4 inventor's certificates which contain the results of development of thermomechonica] models and technologies of ultrasonic welding (USW), criteria of control and equipment for press and continuons USW of thermoplastics as an example of polyolephyns and stirol's sopolyrars. Mechanism of vibroheating and welding possibility is proposed. Some schemes for the calculation of frequency-modal characteristics of active and passive ultrasonic technology system olemens are elaborated. The connection of thermodeformation cycle v/ith strength and structure of welding joint is established. Industrial introduction of technology and automatical equipment designed for USW of technical and medical components is realized.

Ке/ v(ords: ultrasonic voiding of , polymers, welding

parameters, piezoelectrical transducer, booster, acoustic sonotrod.