Юрий Васильевич Холопов
ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ
*** 1985 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) Переносные установки для УЗС пленок. Установка РУСУ-28 предназначена для ручной непрерывной сварки пленок ПЭТФ, ПП. ПК-4, ЛП-1 толщиной 20 — 100 мкм, может использоваться для точечной сваркн. Создание установки РУСУ-28 значительно расширило технологические возможности ультразвуковой сваркн, позволило производить сварку в монтажных условиях, получать швы любой протяженности и конфигурации.
Установка РУСУ-28 состоит из соединенных между собой посредством гибкого кабеля сварочного пистолета и генератора. Сварочный пистолет представляет собой ферритопый преобразователь марки Ф-21, помешенный в специальный кожух с рукояткой, с помошыо которой пистолет держат в руке п перемещают по материале, пользуясь линейкой и шаблоном. Усилие прижима инструмента создается весом сварочного пистолета. Волновод — сменный с клинообразной заточкой. Масса сварочного пистолета 1,5 кг. Пистолет компактен, питается от генератора мощностью 70 Вт. рабочая частота 28 кГц. Охлаждение преобразователя воздушное. Схема генератора РУСУ-2в обеспечивает автоматическую подстройку частоты и регулирование мощности, что позволяет сохранять постоянную амплитуду колебаний инструмента при различных его нагружениях в процессе сварки. Установки РУСУ-50 и РУСУ-50М предназначены для ручной непрерывной сварки тонких пленок ПЭТФ толщиной пенсе 40 мкм при изготовлении из них крупногабаритных изделий со сложно! конфнгурацией швов, а также при сборке изделий с высокими требованиями в отношении их геометрии. Сварочный пистолет, изготовленный из феррита марки Ф-21, питается от генератора, который позволяет стабильно поддерживать работу преобразователя на резонансной частоте в сохранять постоянство амплитуды колебаний инструмента при условии малых изменений прикладываемой к нему нагрузки. Мощность преобразователя 30 Вт. Рабочая частота около 50 кГц. Масса пистолета 0,4 кг. Охлаждение воздушное. Установка РУСУ-50-3 отличается от РУСУ-50 повышенной выходной мощностью и более стабильной н надежной схемой питающего генератора. Установки оснащены износостойкими инструментами из дюралюминия Д-16 со сменными рабочими насадками нз титана с клинообразной заточкой. Генератор имеет широкий диапазон настройки, необходимый при наладке установки после смены инструмента. Установка УРСК-7Н предназначена для проведения хирургических «перидий в клинических условиях по ультразвуковой сварке, восстановлению н разрезанию биологических тканей . Установка разработана в МВТУ имени Н. Э. Баумана. Она состоит из генератора УЗУ-1-0.25-0, трех акустических узлов, герметичного контейнера для их хранения и стерилизации. В комплект установки входят пять типовых размеров инструментов-волноводов: один — для сварки, четыре волновода — для разрезания биологических тканей (скальпель для рассечения кожи, мышц, сухожилий, пилка для рассечения костных тканей, прямое и желобоватое долога для снятия тонкого слоя с поверхности твердых тканей шириной 8 мм, а также выравнивания направленных поверхностей). Волноводы изготовлены нз титановых сплавов. Для подготовки различных волноводов-ннструментоп на определенную частоту в генера торе имеется автоматическая подстройка частоты. Для этих це. ей был введен индикатор резонанса, с номощыо которого существенно облегчилось управление установкой. Мощность преобразователя 90 Вт, частота 26,5 кГц, материал — никель. Диаметр корпуса сварочного узла 52 мм, длина без волновода 160 мм, масса 420 г. В настоящее время известно достаточно большое число специальных машин, например типа УПК-15М1 — для сварки по контуру, типа УПУ-1 — для изготовления петель, полуавтоматы типа УПШ-12 — для сварки текстильных тканей, типа УПШ-19 — для. шовной сварки дублируемых пленочных материалов (все разработаны в МВТУ имени Н. Э. Баумана), типа УСУ-01У4, АУС-1,5 (разработка ВНИИЭСО) и др. Все машины отличаются назначением и. как следствие этого, необходимыми устройствами для выполнения технологического процесса. Приведем в качестве примера описание двух машин Устройство для УЗС типа УСУ-01 У4 Устройство сварочное ультразвуковое типа УСУ-01У4 (рис. 73) предназначено для восьмнрядной одновременной шовной ультразвуковой сварки полнэтилектерефталат-нон пленки — светорассеивающей и металлизированной (покрытие — алюминиевая фольга марок А-7, А-6, А-5 п АД-2 по ГОСТ 618 — 73 толщиной 0,02 — 0.10 мк.м, одностороннее) толщиной 20 — 40 мкм в агрегате для изготовления полотна и канала щелевых световодов-светильников (ЩСС). Устройство состоит из станшш управления и питания и блока акустических систем. Работы проведены под руководством доктора технических наук, профессора В. И. Лощилова. Рис. 73. Внешним вил устройства для УЗС типа УСУ-01У1 Единичное акустическое устройство включает в себя чатннто-рикцпонный преобразователь, двухступенчатый концентратор, бак лажденмя, систему крепления, систему давления. Это устройство most быть использовано для УЗС пленки в монтажных условиях как чиос. Магкнтострнкциоиный преобразователь соединен с первой сту-н.-.ю концентратора посредством панки твердым припоем ПСр45 и лаждается водой, подаваемой в бак охлаждения. Концентратор ме-ничсскнх колебаний разъемный Первая ступень — полуволновая, еднняется с двухполуволновой второй ступенью посредством резь-iBoro соединения. Бак охлаждения — герметичная емкость с поием-,ш и сливным ниппелями. К баку охлаждения приварен фланец, ржащип лля крепления акустическою устройства в агрегате для :готовлоння полотна и канала. К фланцу крепится штанга, на хото-)й располагается груз, имеющий возможность перемещаться вдоль тангп, обеспечивая плавное регулирование сварочного давления. Па трпусс бака охлаждения закрепляется колодка для подключения аку-гнческого устройства к силовому преобразователю. Станция управления и питания выполнена п виде стационарного етал.пичссхого шкафа, в котором расположены восемь взаимно за-еняемых унифицированных преобразователен — по четыэе с каждой ороны шкафа. В нижней части шкафа размещены клеммьые наборы, понижающий трансформатор, почехоподавляклций фнлыр и пуека-гль. Двери шкафа имеют электрические блокировки. Корпус каждого силового преобразователя выполнен в виде рамы, которой с помощью екоб и кронштейнов установлены электрические локи и элементы. На лицевую панель преобразователя ннпесепы следующие органы правления: амперметр для контроля тока, потребляемого выходным аскадом преобразователя, который одновременно служит индикатором резонанса; сигнальная лампочка «Сеть — перегрузка», подстроенное сопротивление для регулирования мощности, переключатель «Сеть — откл.». На задней стенке преобразователя расположены предохранители и разъемы. Автомат типа АУС-1,5. Автомат предназначен для ультразвуковой сварки трикотажно-лавсанового рукава при изготовлении фильтров систем дли переливания крови. Он состоит из следующих основных узлов (рис. 74): сварочного устройства, включающею в себя акустический узел и систему охлаждения преобразователя, привода сварочного давления, опорного элемента, привода поворота опоры, пневмосистемы, устройства для резки трикотажно-лавсанового рукава, узла формирования, панели управления, аппаратуры управления. Все эти элементы расположены в корпусе автомата. Автомат комплектуется источником питания — ультразвуковым генератором типа УЗГ5-1,622. Основой сварочного устройства являются типовой акустический п, магнптострнкционнын преобразователь с обмоткой, концентратор .анпческнх колебаний и бак охлаждения. Магннтострикшюнннй преобразователь соединен с двухступепча-л концентратором, обе ступени которого представляют собой кони-кпе полуволновые стержни, с помощью пайки твердым припоем. В нулевой плоскости первой ступени концентратора располо-н прилип, к которому крепится бак охлаждения. Подача воды для чаждення преобразонателя происходит через приемный к слипиой унеры. Концентратор заканчивается сварочным наконечником с кон-ктной площадью 1ЯХ4 мм, которая определяется технологическими ебовапиямп к сварной точке. Сжатие свариваемых деталей осуществляется с помощью пневма-ческого привода сварочного давления. Поршень привода выполнен виде цилиндрической втулки, в которой укреплено сварочное устрон-вс. Опорный элемент является составной частью механической коле-1 тельном системы и представляет собой квадрат, посаженный на in через подшипники. На каждой нз стороч квадрата с помощью ;и укреплена каретка, которая имеет прижимное устройство, служащee для нрижнма сложенного трикотажно-лавсанового рукава к каретке. Перемещение каретки н прижим рукава обеспечиваются кулачами. Вращение опорного элемента осуществляется через специальное юднло приводим поворота опоры. Привод поворота опоры представляет собой цилиндр с поршнем, такрсплснный на качающейся подставке. Ппнводы сварочного устройства и поворота опоры являются нс-юлннтельиыми элементами пневмосистемы, которая состоит нз при-гмяого вентиля, редуктора е манометром, воздухоочистителя, лубрикатора, электромагнитных клапаион типа КЗМ-5 и дросселей. При изготовлении фильтра необходимо складывать трикотажнолавсановый рукая в специальный профиль, что осуществляется в узле формирования. Узел формирования содержит специальный вкладыш с формирующими пазами, в которые входят н производят горизонтальное складывание рукава пружины. Для вертикального складывания применяются обжимные ролики, снабженные тормозным устройством. Запуск автомата осуществляется с напели управления, на которой размещены выключатели «Сеть», «Автоматический режим», «Наладка». «Освещение», кнопки «Пуск», «Стой», сигнальные лампочки. Машина типа УСМ-19. Машина служит для ультразвуковой сварки воздухоочистителей нз полиэтилена, предназначенных для двигателей внутреннего сгорания. На машине производят сварку по криволинейному замкнутому контуру длиной 400 мм с использованием контурной многостержнепой ультразвуковой сварочной голевкн. На станине машины смонтированы сварочная головка, механизм давления с элементами пневмосхемы н блок управления. Электрическая и пневматическая схемы установки обеспечивают выполнение следующих операций: сжатия детален межлу подвижной опорой н инструментом, включения ультразвуковых колебаний и отключения нх по достижении заданной величины осадки, выдержки под давлением и подъема подвижной опоры после окончания сварки. Управление машиной осуществляется кнопкой с пульта. В машине применено нижнее расположение акустической гвароч ной головки, которая состоит нз четырех колебательных систем, размешенных на общей диафрагме. При нпжнем расположении головки в водоохлаждаемом бачке с открытой поверхностью повышается эффективность охлаждения, так как при этом колебательные системы почти полностью погружены в воду в отличие от существующих сварочных головок с закрытым герметизированным бачком охлаждения» в котором размещены лишь чагннтострнкшюнный преобразователь и часть трансформатора колебаний до диафрагмы. Сварочное давление создастся пневмоцилиндром, а его значение регулируется редуктором п контролируется по манометру, расположенному па передней панели. Подача изделия в зову сварки и его съем осуществляются вручную. Время сваркн (длительность пропускания ультразвуковых колебаний) и выдержки полученного шва под давлением задаются регулятором циклов сваркн (РЦС). Электрическая схема машины предусматривает возможность отключения ультразвуковых колебаний концевым инкровыключатс.тем по достижении заданной величины осадки, регулируемой микрометрическим винтом. Производительность сварочной .машины — 1000 изделий в смену. В качестве источника питания используется ультразвуковой генератор УЗГ-2-10. Краткие технические данные машины УСМ-19 приведены ниже Машина тина УСЛ1-15. Машина предназначена для ультразвуковой сваркн обрезнненнон пятки вентиля с камерным рукавом На цельносварной станине 12 (рис. 75) машины крепятся все основные узлы и агрегаты. Акустическая голонка 5 со сменным инструментом 7 с помощью скобы 6 крепшея к направляющей 3, тем самым обеспечивая настроечные операции, например при смене инструмента — перемещение его относительно вертикальной стойки 4. Столик 6, выполняющий функции опорного узла, соединен шгоком 0 с пневмоцклчнд-ром 11, создающим сварочное давление на соединяемые детали. Столик 8 служит также для расположения на нем вентиля 14 и камеры 15, поддерживаемой упорами 13. Управление машиной производится с но-хющыо пневматической и электрической схем, смонтированных в блоке управления 1, расположенном в верхней части стойки 1, имеющей лицевые панели 10 п 2, на которых кренятся все органы управления и кошроли. Пневматическая и электрическая схс.мы обеспечивают работу машины в полуавтоматическом и автоматическом режимах. Грибовидный инструмент 7 выполнен таким образом, что сто внутренняя полость повторяет форму резиновой пятки пептнля, осуществляя равномерное давление по всей плоскосш соединения, но ке касаясь металлического штуцера. Полученные результаты исследовании н испытания свидетельствуют о возможности применения ультразвуковых колебании для приварки вулканизованной пятки к иезулканнзованному телу камеры в производстве. Полуавтомат типа УЗС-20. Полуавтомат служит для ультразвуковой сварки капроновых баллонов, предназначенных для хранения сжиженного горючего газа под давлением до I МПа. Полуавтомат имеет 12-П031ШИ0ННЫЙ поворотный стол, который обеспечивает подачу собранных изделий в зону сварки и автоматическую выгрузку сваренных изделий. Краткие технические данные полуавтомата приведены ниже Установка внедрена в производство на омском заводе «Элек-троточпрнбор» может быть применена для сварки малогабаритных изделий из полистирола, капрона, поликарбоната и других жестких н полу.кс-стких пластмасс. 25. ПОДГОТОВКА СВАРОЧНОЙ МАШИНЫ К РАБОТЕ, ПОРЯДОК РАБОТЫ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ Подготовка оборудования для УЗС к работе, наладка пневматических, 1идрав..нчееких устройств, методика обнаружения неисправностей аппаратуры управления мало чем отличаются от используемых в контактной сварке. Порядок подготовки машины п работа на ней зависят от назначения машины н ее конструктивных особенностей. Техническая документация, которая поставляется вместе с машиной за.ю-дом-изготовителем, содержит все эти данные. На примере сварочных машин типоп МТУ-0,4-4УХЛ4 и МТУ- i (5-ЗУХЛ4, которые выпускаются серийно, покажем основные особенности обслуживания. Подготовка машииы к работе и порядок работы. После получения машины н вскрытия упаковки проверить компактность поставки. Произвести расконсервацию сварочного устройства и генератора. После установки машины подвергнуть ее осмотру. Проверить болтовые соединения сварочного устройства. Ослабевшие соединения подтянуть. Проверить исправность системы охлаждения акустического устройства. Проверить исправность пневматической системы. В резервуар маслг.распы-лнтеля через отверстие в его верхней части залить масло турбинное 22 (ГОСТ 32 — 74) — примерно 150 г. Поворотом дозирующей иглы отрегулировать маслораспылнтель на подачу 1 — 2 капель масла за 12 — 20 ходов поршня привода сжатия. После регулирования дозирующую иглу закрепить контргайкой. Проверить сопротивление изоляции акустическою устройства. Оно должно быть не менее 0,5 МОм. Подготовку источника питания необходимо производить н соответствии с его инструкцией по эксплуатация. Подключить источник литания к сварочному устройству. Заземлить генератор и сварочное устройство. Подключить ультразвуковой генератор к питающей электросети. Проверить работу сварочного устройства при выключенном источнике питания. Подать воздух и воду на сварочное устройство машины. Установить редукционным пиевмоклапаном по показаниям манометра необходимое давление воздуха. На регуляторе цикла сваркн тумблер «Сварка откл. — в к л.» поставить в положение «Откл.». Тумблер «Серия — один» установить в положение «Один». Рубильником (или автоматом) подключать генератор к электросети. Включить переключатель. При этом должна загореться сигнальная лампочка «Сеть». Нажатием кнопки «Пуск» подать напряжение на регулятор никла сварки. На передней панели регулятора должна загореться сигнальная лампочка. Установить на регуляторе цикла сварки необходимые выдержки времени. Нажать на пусковые кнопки и проследить работу з одиночном цикле. Кнопки можно отпустить после начала выдержки времени «Сварка». Проверить работу машины с включенным источником питания. На регуляторе цикла сваркн тумблер «Сварка откл. — вкл.» поставить в положение «Вкл.» Тумблер «Серия — один» установить в требуемое программой работы положение. Пакетным выключателем, расположенным на лицевой панели генератора, подать напряжение в его схему. Рукояткой автотрансформатора «Ток подмагничивания», расположенной с правой стороны корпуса генератора, подать ток подмагничивания, равный 15 — 17 А. Рукоятку автотрансформатора «Мощность», расположенную с правой стороны корпуса генератора УЗ Г5-1,622, установить в среднее положение. Прн нажатой кнопке «Анод — вкл.», расположенной на лицевой панели генератора, вращением ручки «Частота» добиться максимального отклонения сгре.чкн на амперметре «Анодный ток». Это положение ручки «Частота» соответствует резонансной (рабочей) частоте акустического устройства. Вращением рукоятки «Мощность» установить анодный ток не более 0,8 — 0,9 А. Установить на опоре образцы свариваемых детален. Нажать на пусковые кнопки. При автоматическом режиме необходимо, чтобы кнопки все время были нажаты Проверить качество сварного соединения. Машина готова к работе. В случае резких нарушений технологического режима или неисправностей машину отключить кнопкой «Стоп». После окончания работы снять напряжение со схемы генератора, снять напряжение питания с машины рубильником (или силовым автоматом), отключить воздух и в последнюю очередь перекрыть воду, охлаждающую акустическое устройство. Техническое обслуживание. Периодически, не реже одного раза в месяц, проверять болтовые соединения. Через пробку в крышке мас-лораепылнтеля систематически добавлять масло. Следить за системой охлаждения. При обнаружении течи воды из мест соединения шлангов акустического устройства подтянуть ганки на штуцерах. Не допускать попадания в систему охлаждения"крупных частиц, затрудняющих проход воды. Работа на машине без охлаждения акустического устройства запрещена. Периодически, ие реже одного раза в неделю, очищать машину от пыли. Согласование источника питания с акустическим узлом (не примере генератора УЗГб-t,6Т22). Согласование производится пстем подбора числа витков вторичной обмотки выходного трансформатора и значения компенсирующей емкости. Дли согласования используются осциллограф и вольтметр тина С-50 со шкалой 0 — 300 В, которые подключаются к контрольным точкам. Последовательность согласования следующая: обесточивается генератор, открываются двери генератора в устанавливается необходимая компенсирующая емкость з соответствии с известным cos ф магиитострнкцнонного преобразозателя и приведенными ниже данными: Устанавливается требуемое число витков выходного трансформатора. Подбором числа витков вы.хат ног о трансформатора и значения компенсирующей емкости надо добиться, чтобы при настройке частоты генератора в резонанс с частотой собственных колебаний магнитострик-ционного преобразователя анодный ток был не более 1,5 А, напряжение на выходе — не более 250 В, форма выходного напряжения была близка к синусоидальной. При проведении наладочных работ с машинами для УЗС должны использопаться соответствующие приборы, рекомендованные в табл. 4. Техника безопасности. Соблюдение требований техники безопасности обязательно для всех инженеров н административно-технических работников, обслуживающего персонала, связанного с эксплуатацией машин для УЗС. К обслуживанию машины могут быть допущены лица, прошедшие соответствующий инструктаж п ознакомление с конструкцией и описанием машины. Перед началом работы необходимо проверить наличие резннезого копрнкя на рабочем месте, исправность заземления и блокировки генератора. Запрещается работать при снятых стенках источника питания, касаться руками работающей колебательной системы, производить замену колебательной системы без выключения машины. Классификация электротехнического дежурного персонала, обслуживающего машину, должна быть не ниже IV квалификационной группы по технике безопасности. При изучении мер безопасности необходимо дополнительно руководствоваться указаниями по технике безопасности, приведенными в эксплуатационной документации на сварочную машину и ультразвуковой генератор. |
