Управление режимом высокочастотной сварки изделий из пластмасс сложной формы

• Автор: Трофимов, Николай Валентинович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯИ

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС СЛОЖНОЙ ФОРМЫ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.
2.1 Способ и устройство для высокочастотной сварки изделий из пластмасс сложной формы
2.2 Высокочастотная установка с технологическим устройством для сварки изделий из пластмасс сложной формы как объект управления.

3 МЕТОД ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

ПО ГЛУБИНЕ ПРОГРЕВА ОКОЛОШОВНОЙ ЗОНЫ.

3.1 Математическая модель процесса высокочастотной сварки пластмасс

в рабочем конденсаторе с одним изолированным электродом

3.2 Оценка качества сварного соединения по глубине прохрева околошовиой зоны.

3.3 Приближенный метод расчета мощности при неполном заполнении материалом рабочего конденсатора.
4 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССОМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ
ПЛАСТМАСС СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
4.1 Способ управления режимом высокочастотного нагрева при сварке
изделий из пластмасс сложной формы.
4.2 Разработка автоматизированной системы управления процессом высокочастотной сварки изделий из пластмасс сложной формы
4.3 Исследование автоматизированной системы управления процессом высокочастотной сварки изделий из пластмасс сложной формы и
оценка эффективности от ее применения
ВЫВОДЫ.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Рассмотрена методика настройки режима ВЧ-нагрева, обеспечивающего равенство времен сварки в каждом из соединений. Поставлена задача управления режимом сварки в изделии из пластмасс сложной формы непосредственно в цикле сварки при промышленной эксплуатации технологической оснастки. В третьей главе представлены результаты теоретического исследования процесса сварки пластмасс в высокочастотном электрическом поле. Предложенная математическая модель описывает распределение температуры в толще термопласта с учетом конструктивных особенностей технологической оснастки, предназначенной для соединения деталей в изделиях сложной формы (несимметричная тепловая задача). На основе численного решения уравнений математической модели исследовано поле температур в термопласте при различной глубине прогрева околошовной зоны. Разработана и апробирована расчетная методика оценки качества сварного соединения в процессе ВЧ-сварки пластмасс но глубине прогрева околошовной зоны. Па примерах соединения деталей из поливинилхлорида и полиамида показано, что при ВЧ-сварке в технологической оснастке с одним изолированным электродом наиболее рациональными являются режимы процесса, обеспечивающие глубину прогрева околошовной зоны в пределах (0,3-0,) от толщины детали. В качестве регулирующего органа технологического устройства применена реактивная лампа - пентод, включенная последовательно со вторым рабочим конденсатором и изменяющая собственную емкость при изменении напряжения смещения на ее управляющей сетке. Работоспособность системы проверена на примере сварки изделия сложной формы из полиамида-0. Предложенный способ сварки и автоматизированная система управления внедрены в технологическую линию производства химических источников тока - аккумуляторных батарей сложной формы. Научная новизна. Разработана математическая модель сварки пластмасс в высокочастотном электрическом поле, описывающая сварку как нестационарный процесс распространения тепла в многослойной системе высокопотенциальный электрод - изоляционный вкладыш - гермопласт -заземленный электрод и учитывающая зависимости фактора диэлектрических потерь и теплоемкости термопласта от температуры. Разработана методика оценки качества сварного соединения в процессе ВЧ-сварки пластмасс по глубине прогрева околошовной зоны, определяемой расчетным путем с учетом конструктивных особенностей технологической оснастки. На примерах соединения деталей из поливинилхлорида и полиамида показано, что при ВЧ-сварке в технологической оснастке с одним изолированным электродом (несимметричная тепловая задача) значения глубины прогрева околошовной зоны, обеспечивающие заданное качество сварки, находятся в пределах (0,3-0,) от толщины деталей. Впервые предложен способ управления процессом ВЧ-сварки деталей из пластмасс сложной формы, обеспечивающий равенство времен сварки в отдельных, отличных друг от друга по распределению электрического поля соединениях. Разработана автоматизированная система управления процессом ВЧ-сварки изделий из пластмасс с внешним и внутренним соединениями. Система осуществляет регулирование общей удельной мощности по закону изменения удельной мощности во внешнем соединении и тем самым реализует режим равенства времен сварки в соединениях. Практическая ценность. Разработана конструкция технологической оснастки для ВЧ-сварки изделий из пластмасс сложной формы с двумя сварными соединениями, содержащая устройство для автономного регулирования напряженности электрического поля во внутреннем соединении. Разработана методика автоматизированной настройки ВЧ-устаиовки с технологической оснасткой для сварки изделий из пластмасс с двумя соединениями в режим равенства времен сварки в отдельных соединениях. Методика предусматривает определение напряжения на втором рабочем конденсаторе (во внутреннем сварном соединении) в режиме реального времени. Предложенный способ ВЧ-сварки деталей из пластмасс в изделии сложной формы и способ управления режимом процесса защищены патентом РФ на изобретение и внедрены в промышленное производство аккумуляторных батарей.