3 Выполнение работы

1. Подготовить материал под сварку. Разделать кромки с учетом толщины.

2. Закрепить заготовки в сборочном приспособлении с соблюдением определенных зазоров. Подкладка в приспособлении должна быть изготовлена из дерева или другого плохо проводящего тепло материала.

3. Определить все необходимые параметры сварки, пользуясь таблицей 1 (материал указывается в каждом случае отдельно).

4. Установить необходимую температуру и расход газа.

5. Произвести сварку.

Лабораторная работа № 3

« Расчет профиля волновода для уз сварки»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить конструкцию акустического узла и методику расчета геометрии волновода для УЗС.

1 Содержание работы

Инструмент-волновод предназначен для увеличения амплитуды смещения выходного торца трансформатора упругих колебаний и передачи механической энергии от последнего к нагрузке, т.е. для ввода УЗК в вещество. Рабочий (выходной) торец волновода может иметь различную форму в зависимости от свариваемого изделия и вида УЗС.

Расчетные формулы для определения геометрических размеров волноводов выводятся из решений дифференциального уравнения распространения продольных УЗ волн в стержнях переменного сечения. Наибольшее значение амплитуды смещения торца волновода соответствует резонансному режиму работы колебательной системы, когда частота свободных колебаний равна частоте вынужденных колебаний. Поэтому решение заключается в нахождении частотного уравнения, связывающего геометрические размеры стержня и физические характеристики материала, из которого он изготовлен, с частотой свободных колебаний.

Для сварки пластмасс в УЗК поле в основном применяются волноводы четырех типов: цилиндрические (ступенчатые), конические, экспоненциальные и катеноидальные (табл. 1).

Расчетные формулы для определения геометрических параметров волноводов получают из решения волнового уравнения:

_{, (1)}

где - плотность материала волновода;

- площадь поперечного сечения волновода, являющаяся заданной функцией от х;

- модуль упругости материала волновода;

- смещение.

Исходными данными для расчета волноводов являются:

S₁ - площадь входного торца волновода;

f - частота УЗК;

S₂ - площадь выходного торца волновода;

C_e - скорость продольных УЗК в материале волновода;

n - число полуволн, укладывающихся на длине волновода;

_.

Формулы для аналитического расчета геометрических параметров волноводов приведенных типов, представлены в табл. 1.

Аналитический расчет волновода весьма трудоемок, особенно в том случае, когда необходимо иметь дело с различными материалами с различными значениями требуемого усиления амплитуды смещения выходного торца волновода.

Поэтому весьма целесообразным представляется использование средств ЭВТ для расчета геометрических параметров волноводов по исходным параметрам: частота У3К, материал волновода (скорость распределения продольных УЗК), площадь входного торца волновода, площадь выходного торца волновода. В качестве экспресс метода для расчета геометрии волновода используется также метод номограмм.

Наибольшее применение в практике УЗС пластмасс получили точечные экспоненциальные волноводы и ножевые.