Особенности распределения энергии при ультразвуковой сварке микропризменных оптических элементов

Abstract

Предложена модель волнового переноса энергии в осесимметричных оптических элементах во время их ультразвуковой сварки. С учетом симметрии модели получено приближенное решение краевой задачи, определены амплитуды волн продольных и поперечных колебаний и их резонансные частоты. Рассчитаны планарные распределения упругой энергии и вклады ее составляющих. Основной вклад в центральный максимум распределения энергии в рабочей области частот дают планарные колебания. Снижение негативного влияния этого на качество сварки возможно коррекцией поглощения энергии за счет локалъного увеличения затухания волн из-за внутренних напряжений.

Запропоновано модель хвильового переносу енергії в осісиметричних оптичних елементах під час їхнього ультразвукового зварювання. З урахуванням симетрії моделі отримано наближений розв’язок крайової задачі, визначено амплітуди поздовжніх і поперечних хвиль (коливань) та їхні резонансні частоти. Розраховано розподіли пружної енергії і вклади її складових. Основний внесок у центральний максимум розподілу енергії у робочій області частот дають коливання, поляризовані паралельно до площини зварювання. Зниження негативного впливу цього на якість зварювання можна досягти корекцією поглинання енергії за рахунок локального збільшення дисипативних утрат коливань унаслідок зміни внутрішніх напружень.

A model of wave energy transfer in axial-symmetric optical elements during ultrasonic welding is proposed. Given the symmetry of the model obtained an approximate solution of the boundary value problem was obtained, wave amplitudes of longitudinal and transverse vibrations and resonance frequency were defined. The planar distribution of the elastic energy and the contributions of it components were calculated. The main contribution to the сentral maximum of the energy distribution in the working frequency range was given by planar oscillations. Reducing the negative impact on the weld quality is the correction of energy absorption due to the local increase of wave damping due to internal stresses.