×
29.12.2017
217.015.fd95

Способ сварки тонколистовых материалов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу и устройству для сварки тонкопленочных изделий из металлов. Воздействуют импульсами светового излучения с плотностью 103 – 104 Вт/см на металлические тонкие пленки. Импульсы светового излучения фокусируют на металлических тонких пленках в месте контакта двух прозрачных валков, вращающихся в противоположные стороны. Причем частота следования импульсов светового излучения составляет от 10 до 50 Гц, а скорость вращения валков выбирают из условия попадания на место прижима металлических тонких пленок от 5 до 10 импульсов светового излучения. Устройство содержит вращающиеся в противоположные стороны прозрачные валки и источники светового излучения, выполненные в виде заполненных инертным газом светопрозрачных колб с электродами, введенными через торцы колб и соединенными с разрядными высоковольтными конденсаторами, которые снабжены отражателями, фокусирующими импульсы светового излучения в месте соприкосновения металлических тонких пленок. При этом источники светового излучения расположены внутри прозрачных валков. Изобретение позволяет сваривать тонкие пленки металла шириной от 10 до 50 см и требует применения сложных оптических систем. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сварке металлов и может быть применено для сварки тонкопленочных изделий и предназначено, в частности, для изготовления и установки идентификационных меток на банковские карточки.

Известна классификация световой сварки (ГОСТ 1921-74), согласно которой она делится на солнечную, лазерную и сварку, созданную искусственными источниками света. Наша заявка относится к третьему виду сварки - с использованием сварки с помощью искусственных источников света.

Известна лазерная сварка [1], предназначенная для сварки листовых материалов. Однако она плохо применима для сварки тонкопленочных изделий, особенно для пленок большой ширины, которые потребуют сложной оптической системы для обработки пленки по всей своей протяженности.

Известна [3] литература по критической плотности потока Вт/см2, характерного для лазерного излучения длительностью 10-3 секунды. Данные по импульсам, более коротким, порядка 10-8 секунды, нас не интересуют, поскольку выбранные источники света позволяют создавать импульсы с длительностью 10-3 секунды. Для большинства металлов критические плотности потоков для сварки лежат в диапазоне от 10 до 1,3 104 Вт/см2.

Известны [4-5] способы сварки, создающие такие плотности излучения. Однако в лазерных системах, особенно твердотельных, коэффициент преобразования электрической энергии в световую невелик и, как правило, не превышает 10%. Для обработки больших поверхностей лазерная обработка малопригодна, поскольку потребуем или лазерных разверток, или других сложных оптических систем.

В качестве прототипа выбран способ лучевой сварки световым лучом [6] под действием импульсов светового излучения с плотностью, характерной для сварки (103-104 Вт/см2).

Особенностью предлагаемой сварки можно признать то, что световой поток создают устройством 1 путем электрических разрядов в светопрозрачной колбе 2, заполненной инертным газом 3 и снабженной электродами 4, соединенными импульсными разрядными накопителями электрической энергии 5, а импульс световой потока фокусируют на свариваемых металлических фольгах в месте контакта двух прозрачных валков 6, вращающихся в противоположные стороны, а частоту следования световых импульсов выбирают от 10 до 50 Гц, причем скорость вращения валков 6 выбирают из условия попадания на место прижима тонколистовых пленок металла от 5 до 10 импульсов светового потока.

При движении двух прозрачных валков 6, вращающихся в противоположные стороны, стороны фольг, обращенные друг к другу, предварительно подготавливаются для сварки и очищаются механическим или химическим способами по известным технологиям. При выборе скорости вращения валков для достижения нужных для сварки условий число световых импульсов, попадающих на свариваемый участок, выбирают от 5 до 10 импульсов. При числе менее 5 импульсов наблюдаются участки с несвариваемой поверхностью, а при числе свыше 10 импульсов наблюдается перегрев фольг и их коробление.

На рис.1 схематично изображено устройство 1, выполненное в виде колбы 2, заполненной инертными газами 3, с электродами 4, введенными через торцы колбы 2 и подсоединенными к разрядным высоковольтным конденсаторам 5. При расстоянии между электродами порядка 10 см и диаметром колб порядка 1 см и подсоединении электродов 4 к разрядным высоковольтным конденсаторам 5 требуемой емкости, в среде инертного газа 3 с высоким КПД (до 70%) электрическая энергия преобразуется в световой поток с энергией порядка 1000 Дж. При длительности импульса в 10-3 секунды мощность световой вспышки можно оценить как 1.000.000 Вт.

При электрическом разряде между электродами 4 внутри колбы 2 возникает низкотемпературная плазма с яркостной температурой свыше 20.000 K.

Температуру на поверхности свариваемых фольг металла за один импульс можно оценить как

где α - коэффициент поглощения светового потока, I - плотность светового потока Вт/см2, t - длительность импульса, ρ - плотность свариваемого материала, с - теплоемкость свариваемого материала, - коэффициент температуропроводности свариваемого материала.

Учитывая тот факт, что фольга металла обладает низким коэффициентом поглощения, то перед сваркой на поверхности обеих фольг можно временно нанести тонкий слой черной краски, приближающий коэффициент поглощения до 1,0. Никакая краска не выдерживает такого импульса светового потока и она после первого же импульса света испаряется и свариваемая фольга 10 снова становится чистой.

При расстоянии между электродами 4 в 40 см и диаметре колб порядка 2 см энергию разряда можно довести до 10 KДж. При такой энергетике на поверхности колбы 2 легко реализуется требуемая плотность светового потока, нужная для сварки.

На фиг. 2 приведено устройство по сварке тонколистовых металлов с использованием источника 1, создающего световой поток с высокой плотностью излучения. Особенностью устройства, работающего по данному способу, является то, что в качестве источника светового излучения выбрана светопрозрачная колба 2, заполненная инертным газами 3, с электродами 4, введенными через торцы колбы 2 и подсоединенными к разрядным высоковольтным конденсаторам 5, источники светового излучения расположены внутри вращающихся в противоположные стороны прозрачных валков 6, а источники светового излучения снабжены отражателями 7, фокусирующими световой поток на месте соприкосновения 8 тонколистовых материалов 9. 10 - условно показан сваренный лист фольги.

Поскольку валки 6 выполняются из светопрозрачного кварцевого стекла, то световой поток не успевает его разогреть до критических температур. Поскольку диаметр вращающихся валков 6 значителен, то после нескольких световых импульсов на световой импульс попадает новый участок таких валков. Наиболее критичны условия для разогрева для светопрозрачных колб 2, и задача их охлаждения может быть решена известными способами - прокачкой светопрозрачной жидкости (воды) через светопрозрачный кожух (на рисунке не показан).

Таким образом, предложен способ и устройство для его осуществления, способные сваривать тонкие пленки металла шириной от 10 до 50 см и не требующие применения сложных оптических систем. Процесс сварки легко регулируем в широком диапазоне энергетических параметров.

Источники информации

1. Гост 19521 по классификации световой сварки.

2. А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов. Лазерная сварка металлов, M., «Высшая школа», 1988. С. 173-177.

3. Н.Н Рыкалин, А.А. Углов., А.Н. Кокора. Лазерная обработка металлов, Москва. Машиностроение, 1975 г. Раздел «Критические плотности потока излучения ОКГ», с. 68-69. Таблица №3.

4. Патент RU №2269401 на «Способ световой сварки»

5. Патент RU 32341361 на «Способ лазерно-световой сварки металлов»

6. Патент RU №2264901 на «Способ лучевой сварки световым лучом».


Способ сварки тонколистовых материалов
Способ сварки тонколистовых материалов
Способ сварки тонколистовых материалов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 55.
20.08.2013
№216.012.61f4

Способ изготовления нанотехнологического штрих-кода

Изобретение относится к области информационных технологий, в частности к штриховым кодам, и может быть использовано при индивидуальной маркировке товара, при разработке автоматизированных систем управления, способных отличать контрафактный товар от легального. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490708
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.08.2014
№216.012.e7b2

Способ изготовления нанотехнологического штрих-кода для металлических изделий

Изобретение относится к маркировке товаров. Техническим результатом является повышение надежности защиты маркировки от подделки. В способе осуществляют нанесение основного и индивидуального штрих-кодов с формированием в пространстве между ними невоспроизводимой картинки, которую создают путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525107
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.03.2015
№216.013.33b7

Способ изготовления и установки метки

Изобретение относится к области идентификации материальных ресурсов и может быть использовано для маркировки электропроводящих изделий. Способ изготовления и установки невоспроизводимой идентификационной метки на электропроводящем изделии включает нанесение идентификационного номера,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544714
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.06.2015
№216.013.526c

Способ работы двигателя

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является снижение выброса вредных веществ. Сущность изобретения заключается в том, что камера сгорания (охлаждения) 1 дополнительно снабжена форсунками 7, соединенными с баком криогенной жидкости (жидкого воздуха) 8....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552621
Дата охранного документа: 10.06.2015
25.08.2017
№217.015.a414

Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь

Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь. Способ включает приготовление вольфрамовой шихты, прессование заготовок, спекание заготовок с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607478
Дата охранного документа: 10.01.2017
26.08.2017
№217.015.eb86

Способ изготовления изделий из псевдосплавов молибден-медь

Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов молибден-медь. Способ включает приготовление молибденовой шихты, прессование заготовки, спекание заготовки с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628233
Дата охранного документа: 15.08.2017
29.12.2017
№217.015.f403

Химический способ идентификации объекта

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при создании информационных систем по идентификации материальных ресурсов, в частности при формировании баз данных материальных ресурсов, выполненных из электропроводящих материалов. Способ идентификации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637978
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f6ed

Способ легирования металлов и сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированию металлических расплавов, и предназначено для создания изделий из металла с заранее созданными свойствами. В способе осуществляют ввод легирующих металлов путем установки над металлическим расплавом высоковольтного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639176
Дата охранного документа: 20.12.2017
29.12.2017
№217.015.fbc3

Устройство для преобразования ветра

Изобретение относится к устройству по преобразованию ветра в электрическую энергию. Устройство по преобразованию энергии ветра, содержащее опорно-несущую конструкцию, с преобразователями и аккумуляторами электрической энергии. Опорно-несущая конструкция выполнена в виде фиберглассового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638232
Дата охранного документа: 12.12.2017
29.12.2017
№217.015.fc23

Тепловая труба с электрогидродинамическим генератором

Изобретение относится к области теплотехники. Тепловая труба с электрогидродинамическим генератором, у которой внутри парового канала 4 на уровне сопел 8 установлена перегородка 17. Также снаружи корпуса расположены две металлические емкости 13, внутри которых установлено по одному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638708
Дата охранного документа: 15.12.2017
Показаны записи 1-10 из 58.
20.08.2013
№216.012.61f4

Способ изготовления нанотехнологического штрих-кода

Изобретение относится к области информационных технологий, в частности к штриховым кодам, и может быть использовано при индивидуальной маркировке товара, при разработке автоматизированных систем управления, способных отличать контрафактный товар от легального. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490708
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.08.2014
№216.012.e7b2

Способ изготовления нанотехнологического штрих-кода для металлических изделий

Изобретение относится к маркировке товаров. Техническим результатом является повышение надежности защиты маркировки от подделки. В способе осуществляют нанесение основного и индивидуального штрих-кодов с формированием в пространстве между ними невоспроизводимой картинки, которую создают путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525107
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.03.2015
№216.013.33b7

Способ изготовления и установки метки

Изобретение относится к области идентификации материальных ресурсов и может быть использовано для маркировки электропроводящих изделий. Способ изготовления и установки невоспроизводимой идентификационной метки на электропроводящем изделии включает нанесение идентификационного номера,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544714
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.06.2015
№216.013.526c

Способ работы двигателя

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является снижение выброса вредных веществ. Сущность изобретения заключается в том, что камера сгорания (охлаждения) 1 дополнительно снабжена форсунками 7, соединенными с баком криогенной жидкости (жидкого воздуха) 8....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552621
Дата охранного документа: 10.06.2015
25.08.2017
№217.015.a414

Способ изготовления изделий из псевдосплавов вольфрам-медь

Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов вольфрам-медь. Способ включает приготовление вольфрамовой шихты, прессование заготовок, спекание заготовок с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607478
Дата охранного документа: 10.01.2017
26.08.2017
№217.015.eb86

Способ изготовления изделий из псевдосплавов молибден-медь

Изобретение относится к изготовлению изделий на основе псевдосплавов молибден-медь. Способ включает приготовление молибденовой шихты, прессование заготовки, спекание заготовки с образованием пористого каркаса, приведение в контакт стороны полученной заготовки с медью, взятой с избытком,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628233
Дата охранного документа: 15.08.2017
29.12.2017
№217.015.f403

Химический способ идентификации объекта

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при создании информационных систем по идентификации материальных ресурсов, в частности при формировании баз данных материальных ресурсов, выполненных из электропроводящих материалов. Способ идентификации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637978
Дата охранного документа: 08.12.2017
29.12.2017
№217.015.f6ed

Способ легирования металлов и сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к легированию металлических расплавов, и предназначено для создания изделий из металла с заранее созданными свойствами. В способе осуществляют ввод легирующих металлов путем установки над металлическим расплавом высоковольтного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639176
Дата охранного документа: 20.12.2017
29.12.2017
№217.015.fbc3

Устройство для преобразования ветра

Изобретение относится к устройству по преобразованию ветра в электрическую энергию. Устройство по преобразованию энергии ветра, содержащее опорно-несущую конструкцию, с преобразователями и аккумуляторами электрической энергии. Опорно-несущая конструкция выполнена в виде фиберглассового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638232
Дата охранного документа: 12.12.2017
29.12.2017
№217.015.fc23

Тепловая труба с электрогидродинамическим генератором

Изобретение относится к области теплотехники. Тепловая труба с электрогидродинамическим генератором, у которой внутри парового канала 4 на уровне сопел 8 установлена перегородка 17. Также снаружи корпуса расположены две металлические емкости 13, внутри которых установлено по одному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638708
Дата охранного документа: 15.12.2017
+ добавить свой РИД