CC BY
72
УДК 621.791.16:621.397
Л. А. ШЕСТЕЛЬ Ю. А. САЯПИН В. А. СОКОЛОВ Д. А. КУТАШОВ А. М. СЕМЕНОВ
Омский государственный технический университет
КОМПЛЕКС ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЖЕСТКИХ ПЛАСТМАСС
Представлено оборудование для одноточечной и многоточечной ультразвуковой сварки корпусных конструкций из жестких пластмасс.
Ключевые слова: одноточечная сварка, многоточечная сварка, ультразвук, корпусные конструкции, оборудование, жесткие пластмассы.
При изготовлении корпусных конструкций из жестких пластмасс для приборов различного назначения (радиоприемники, телевизоры, измерительные приборы) зачастую на рабочих поверхностях корпусов требуется устанавливать различные накладные — фальш-панели, акустические решетки радиоаппаратуры, декоративные или информирующие элементы — шильды, этикетки для ручек управления, шкалы для индикации сигналов и др. Совместное изготовление их с корпусами обычно методом литья под давлением либо существенно усложняет изготовление литьевых форм, либо нецелесообразно из технико-экономических соображений, связанных с частой необходимостью изменения несущей с помощью их информации [1].
Как правило, и корпуса, и вышеупомянутые накладные детали изготавливаются из широко применяемых в промышленности марок ударопрочного полистирола, например, УПМ-523, АБС и других пластиков, относимых по модулю упругости к жестким пластикам и, следовательно, хорошо передающим ультразвуковые колебания на достаточно большие расстояния без существенных потерь энергии [2]. Традиционно для фиксации таких деталей на корпусе используют различные малопроизводительные способы соединения пластмасс — склеиванием с применением органических растворителей, расплавлением специальных выступов на деталях нагретым инструментом, соединение пластмассовыми заклепками и др. Однако эти способы как правило требуют либо применения весьма токсичных органических растворителей, что делает производство достаточно вредным, с экологической точки зрения; наличие же выступов — расплавов, снижают эстетичность изделия, оказывая значительное влияние на его конкурентоспособность в сравнении с изделиями аналогичного профиля. Кроме того, упомянутые процессы требуют дополнительных расходов вспомогательных материалов и, как уже упоминалось, весьма малопроизводительны [3].
Изделие представляет собой прямоугольную корпусную конструкцию, изготовленную из указанного выше ударопрочного полистирола УПМ-523 с габаритными размерами 110х100х40 с толщиной стенки 2,5 мм. Накладная лицевая панель представляет собой плоскую прямоугольную пластину толщиной 2 мм с необходимыми для функционирования прибора отверстиями, окнами, пазами, выступами. По периметру ее имеется конусный выступ высотой 0,6 мм и углом раскрытия 90о, равномерный в сечении по всей длине. По всей длине наружной стороны стенки корпуса имеется реборда, которая выполняет функцию фиксации панели от сдвига при сварке, а также способствует формированию шва при расплавлении материала конусного выступа накладной панели с появлением валика расплавленного материала в угловой по внутренней стороне стенки корпуса [4].
Для решения поставленной задачи был разработан комплекс оборудования для сварки, например, для приварки накладных деталей к корпусу прибора предлагается осуществлять по разработанной авторами технологии на одноточечной ультразвуковой установке (рис. 1) — одной акустической головкой относительно небольшой мощности, включаемой в работу коммутирующим устройством. В установке размещена стержневая двухполуволновая ультразвуковая колебательная система с использованием магнитострикционного преобразователя мощностью 150 Вт, с возможностью водяного охлаждения. Рабочий инструмент был выполнен ножевым экспоненциальной формы с размерами рабочего торца 3х4 мм, при этом амплитуда его составляла 25 — 27 мкм. Питание ультразвуковой сварочной головки осуществлялось от разработанного малогабаритного ультразвукового генератора мощностью 200 Вт. Предложенная технологическая схема показала относительную экономию энергии и возможность оперативной подстройки параметров режима сварочной головки. Длительность ультразвукового воз-
Рис. 1. Общий вид установки для одноточечной ультразвуковой сварки деталей корпуса прибора изполистирола
Рис.2. Общийвидустановки для ультразвуковой сварки лицевой панели к корпусу прибора из полистирола (лицевая панель снята)
Рис.3.Внешний вид коммутирующегоустройства
действия при УЗС исчисляется десятыми долями секунды.
Также для ультразвуковой сварки деталей корпусной конструкции была разработана опытная многоточечная установка настольного исполнения (рис. 2).
Она состоит из размещенных в корпусе из тонколистовой стали узлов — блока сварочных головок, блока размещения и подачи изделия в зону сварки, системы охлаждения сварочных головок и коммутирующего блока. Сварочный узел состоит из четырех ультразвуковых сварочных головок стержневого типа мощностью 200 Вт, работающих на частоте 40 кГц. Они расположены в верхней — консольной части корпуса и закреплены на пластине на определенном расстоянии друг от друга в пределах габарита свариваемого изделия, причем каждая из головок установлена в направляющей гильзе с пружинным механизмом, обеспечивающим возможность индивидуальной настройки и создания сварочного давления в своей рабочей зоне. В консольной части корпуса, над сварочным узлом, расположено распределительное устройство, предназначенное для подвода к сварочным головкам электроэнергии и гибкие трубопроводы для подвода и отвода охлаждающей воды. В нижней части корпуса установки, под блоком сварочных головок, расположен механизм подачи изделия в зону сварки. Он представляет собой плиту, на которой закреплено приспособление для фиксации элементов изделия под сварку, при этом плита имеет возможность вращения вокруг оси по дальней (от оператора) стороне из крайнего нижнего в горизонтальное, рабочее, положение. Там же расположена система рычагов, которая обеспечивает вращение плиты с помощью электромагнита с сердечником из нижнего в рабочее положение с возможностью жесткой её фиксации в этом рабочем положении. Управление работой ультразвуковых сварочных головок — настройка в режим резонанса, установка времени работы каждой головки осуществляется с помощью коммутирующего устройства (рис. 3), в состав которого входят ячейки многопозиционного реле времени, блоки согласования каждой сварочной головки с колебательным контуром разработанного ультразвукового генератора. Блок согласования представляет собой набор индуктивностей и переменных конденсаторов, обеспечивающих дополнительную подстройку каждой головки в режим резонанса [5].
Включение установки в рабочий цикл для обеспечения безопасной на ней работы осуществляется двумя спаренными кнопками, расположенными на консоли в нижней передней её части.
Техническая характеристика установки
Потре&шемвя мощность, кВт................................0,75
Напряжение питающей сети, В..............................220
Мощность одвой сварочной головки, кВт..........0,15
Резонансная частота
сварочных головок, кГц..........................................40,0
Пределы регулирования
сварочного усилия, Н.............................................0-200
Габаритные размеры установки, мм.....200х150х450
Масса, кг (без блока управления)..........................45
Вывод. Разработано оборудование, которое может быть рекомендовано для сварки деталей сложной конфигурации, при изготовлении корпусных изделий из жестких пластмасс на основе сополимеров полистирола, поликарбоната, полиметилмета-крилата и других жестких пластиков.
Библиографический список ШЕСТЕЛЬ Леонид Александрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Ма-
1. Шестель Л. А. Многоточечная ультразвуковая сварка шиностроение и материаловедение», секция «Обо-корпусных конструкций из жестких пластмасс / Л. А. Ше- рудование и технология сварочного производства». стель, Ю. А. Саяпин, В. А. Соколов, Д. А. Куташов // Омский САЯПИН Юрий Александрович, старший препо-научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. — давателъ кафедры «Машин°стр°ение и материало-2014 _№ 2 (130) _С 99_102 ведение», секция «Оборудование и технология сва-
2. Кацнелъсон, М. Ю. Полимерные материалы / М. Ю. Кац- рочного производства».
нелъсон, Г. А. Беляев. _ Л. : Химия, 1982. _ 317 с. СОКОЛОВ Валерий Алексеевич, гандедэт техниче-
„_ ^ ^ ^ ских наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Ма-
3. Волков, С. С. Сварка пластмасс ультразвуком / С. С. Вол-
шиностроение и материаловедение», секция «Обо-
ков, Б. Я. Черняк. — 2-е изд., перераб и доп. — М. : Хи-
рудование и технология сварочного производства». мия' . с. КУТАШОВ Дмитрий Анатольевич, ассистент кафе-
4. Шестель, Л. А. Улътразвуковая сварка панели телевизо- дрЬ1 «Машиностроение и материаловедение», сек-
ра / Л. А. Шестель, Ю. А. Саяпин, В. А. Соколов // Сварочное ция «Оборудование и технология сварочного про-производство. — 1995. — № 8. — С. 6 — 7. изводства»
5. ^лкс^ С. С. Разработка процесса улкграотуксжсж свар- СЕМЕНОВ Александр Михайлович, студент гр. С-510. ки изделий из полиэтилентерефталатных пленок / С. С. Вол- Адрес для переписки: [email protected]
ков, Л. А. Шестель, В. А. Соколов // Сварка и диагностика. —
2013. _ № 2. _ С. 58-62. Статья поступила в редакцию 17.09.2014 г.
© Л. А. Шестель, Ю. А. Саяпин, В. А. Соколов, Д. А. Куташов, А. М. Семенов
Информация
Конкурс работ на соискание премий Правительства РФ в области образования в 2015 году
Объявлен открытый публичный конкурс работ на соискание премий Правительства Российской Федерации 2015 года в области образования. Премии Правительства Российской Федерации в области образования присуждаются гражданам Российской Федерации, иностранным гражданам и лицам без гражданства за достижения по следующим направлениям:
а) внедрение инновационных разработок в сфере образования и осуществление профессиональной педагогической деятельности на высоком уровне, обеспечивающие:
— создание эффективных технологий обучения;
— проведение научно-практических исследований, результаты которых нашли отражение в научных изданиях и монографиях и оказывают эффективное влияние на развитие системы образования Российской Федерации;
— разработку и внедрение авторских программ, методик обучения, форм и методов оценки подготовки обучающихся, воспитанников, способствующих повышению эффективности образовательного процесса и получивших широкое распространение.
б) создание высококачественных учебных изданий для системы образования Российской Федерации.
Лауреаты премии не могут выдвигаться на соискание премии повторно. Выдвижение работ на соискание премии
осуществляется органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской Федерации и организациями и предусматривает их предварительное и всестороннее обсуждение с участием представителей государственно-общественных объединений, действующих в системе образования, ведущих образовательных и научных учреждений, научно-педагогических сообществ, объединений работодателей и институтов общественного участия в управлении образованием. Решение о выдвижении работы и авторского коллектива в целом принимается на заседании коллегии, ученого или педагогического совета образовательного учреждения. В случае представления работы от образовательного учреждения, неподведомственного Минобрнауки России, согласование представляемой работы с органами управления образованием по подчиненности обязательно. Органы государственной власти и организации могут выдвинуть только одну работу на соискание премии в году, за который она присуждается. В случае, если исполнителем работы является авторский коллектив, состав соискателей премии не должен превышать 10 человек. Определение соискателя или состава соискателей из общего числа исполнителей работы производится исходя из оценки творческого вклада соискателя путем тайного голосования на заседаниях ученых, педагогических советов или в коллективах организаций, где непосредственно выполнялась работа. Не допускается включение в состав соискателей лиц:
— осуществлявших в процессе выполнения только административные и (или) организационные функции;
— удостоенных за эту работу других премий, учрежденных Президентом Российской Федерации или Правительством Российской Федерации;
— включенных в авторский коллектив, выполнявший другую работу, выдвинутую на соискание премии Правительства Российской Федерации в области образования, науки и техники, а также науки и техники для молодых ученых в году, за который она присуждается.
В случае присуждения премии авторскому коллективу, выполнявшему работу, представленную на соискание премии, денежное вознаграждение делится поровну между лауреатами премии, а диплом и почетный знак лауреата премии вручаются каждому из лауреатов. Работа, не прошедшая по конкурсу, может быть выдвинута на соискание премии еще один раз. При этом оформление документов производится заново. Представление работ должно производиться в соответствии с указанным Положением и Перечнем, образцами и требованиями, предъявляемыми к оформлению прилагаемых к работе на соискание премии Правительства Российской Федерации в области образования документов. Документы опубликованы на сайте «Российской газеты».
Работы принимаются в Министерстве образования и науки Российской Федерации по адресу: 125993, г. Москва, ул. Тверская, 11, до 10 февраля 2015 года. Телефоны для справок: (8495) 629-32-62, 629-10-28, 629-17-09.
Информация о конкурсе на сайте Шр://минобрнауки.рф/новости/4581 .
Источник информации http://www.rsci.ru/grants/grant_news/267/237137.php (дата обращения: 17.11.2014).
