초음파 플라스틱 용접기 조인트에서 열가소성 물질을 부드럽게하거나 녹이는 고주파 음향 에너지의 사용을 포함합니다. 결합되는 부품은 압력 하에서 함께 유지되며, 그 다음, 일반적으로 20, 30 또는 40 kHz의 주파수에서 초음파 진동을받습니다. 성공적으로 구성 요소를 용접하는 능력은 장비의 설계, 용접되는 재료의 기계적 특성과 컴포넌트의 설계에 의해 규율됩니다. 이후로 초음파 용접은 매우 빠르게 (용접 배는 일반적으로 1 두 번째) 쉽게 자동화되면 널리 사용되는 기술입니다. 일부 부품의 성공적인 용접을 보장하기 위해 구성 요소 및 조명기의 신중한 설계가 필요 하며이 이유는 대중 생산에 가장 적합합니다. 프로세스의 이점 포함 : 에너지 효율성, 낮은 비용 및 자동화 된 조립 라인의 용이성이있는 높은 생산성 생산
초음파 용접기는 4 개의 주요 구성 요소로 구성됩니다 : 전원 공급 장치, 변환기, 진폭 변형 장치 (일반적으로 부스터 " 그리고 경적으로 알려진 음향 도구 (또는 Sonotrode). 전원 공급 장치는 주파수에서 전기를 50-60 Hz, 20, 30 또는 40 kHz에서 작동하는 고주파 전기 공급 장치로. 이 전기 에너지가 컨버터에 공급됩니다. 컨버터 내에서 압전 소재의 디스크는 두 개의 금속 섹션 사이에 끼워져 있습니다. 컨버터는 전기 에너지를 초음파 주파수에서 기계적 진동 에너지로 바꿉니다. 진동 에너지는 부스터를 통해 전송되므로 소리의 진폭이 증가합니다. 그런 다음 음파가 경적으로 전송됩니다. 경적은 진동 에너지를 조립중인 부품에 직접 전송하는 음향 도구이며, 용접 압력을 적용합니다. 진동은 조인트 영역으로 작업 조각을 통해 전송됩니다. 여기에서 진동 에너지는 마찰을 통해 열로 변환됩니다 - 그런 다음 열가소성 물질을 부드럽게하거나 녹여 부품을 함께합시다.
다음은 초음파 용접 공정에서 고려하기위한 요소입니다 :
난방 비율
초음파 용접의 가열 속도는 주파수, 진폭 및 클램프의 결합 된 효과의 결과입니다. 가열 속도 방정식에서는 클램프 힘과 주파수가 배출기로 나타납니다. 주파수는 일반적으로 주어진 기계에 대해 고정됩니다. 플라스틱의 가열 속도는 클램프 력에 직접적으로와 비례하여 다양합니다. 언제 더 많은 클램프 력이 적용되면, 가열 속도는 바꾸기에 직접 비례하여 증가합니다. 그러나, 가열 속도는 진폭의 제곱에 따라 다릅니다 - 진폭이 증가하면 가열 속도가 크게 증가합니다. 따라서 초음파 용접기의 주파수와 출력 진폭 사이에는 반비례적인 비례 관계가 있습니다. IF 가장 높은 이용 가능한 진폭 생산량이 지속적으로 허용되는 결과가 사용되며, 최소한의 부품 손상 및 긴 Sonotrode / 호른 생명은 일반적으로 바람직합니다.
플라스틱 재료
초음파 용접 공정에서 중요한 고려 사항은 부드러운 재료는 소리뿐만 아니라 더 단단한 재료를 운반하지 않으며 공구에서 더 많은 진폭을 필요로하여 공동에 대한 진폭을 사용할 수 있습니다. 더 높은 용융 온도가 높은 재료는 더 많은 진폭이 필요합니다. 공동 세부 사항이 전의 용접 온도 주파수가 낮고 따라서 진폭이 높아지는 기계를 선택하는 것은 종종 부드럽거나 고온의 재료로 조심 할 수 있습니다. 더 뻣뻣한 재료는 높은 진폭에 의해 손상 될 수 있으며, 프로세스가 통제 할 수 없도록 매우 빨리 가열 될 수 있습니다. 용접은 너무 빨리 또한 약한 용접을 초래할 수 있습니다.
도구 디자인 제한 사항
입지하는 물리학의 법칙 / 경적 디자인은 파장과 관련이 있습니다. 어쿠스틱 성과를 줄이는 대부분의 요인은 횡단 치수와 관련이 있습니다 - 진폭의 방향에 수직 인 치수. IF 공구는 더 긴 파장 (하단 주파수), 더 큰 횡단 치수를 가질 수 있습니다. 낮은 주파수 도구는 더 간단하고 잠재적으로 더 튼튼합니다. 동일한 응용 프로그램을 수행하는 더 높은 주파수 도구입니다.
기계
고주파 용접기는 일반적으로 작은 도구를 실행합니다 - 크고 섬세한 부품을 크고 섬세하게 만듭니다. 그들은 일반적으로 작은 공기가 부족한 가벼운 슬라이드가 있습니다. 저주파 용접기는 일반적으로 높은 진폭에서 큰 공구를 실행하여 부드러운 재료로 만들어진 더 큰 부품을 만듭니다. 그들은 일반적으로 더 큰 공기 경기장에 의해 구동되는 무거운 슬라이드가 있습니다.

합류 유형
초음파 진동 에너지는 여러 가지 독립 및 마무리 기술에서 사용됩니다.
용접 : 2 개의 열가소성 부품의 짝짓기 표면에서 용융을 생성하는 과정. 언제 초음파 진동 정지, 용융 된 재료가 응고되고 용접이 달성됩니다. 결과적으로 조인트 강도가 부모의 재료의 것으로 접근합니다. 적절한 부분과 공동 설계로 밀폐 물개가 가능합니다. 초음파 용접은 소모품을 사용하지 않고도 빠르고 깨끗한 조립을 허용합니다.
staking : 열가소성 스터드를 녹이고 개질하는 과정은 다른 물질을 기계적으로 자물쇠로 잠급니다. 짧은 사이클 시간, 단단한 어셈블리, 최종 조립의 좋은 모양, 소모품 제거 이 기술로 가능합니다.
삽입 : 금속 성분을 삽입 (예 : 나사 식 삽입물로) 열가소성 부품의 예비 성형 된 구멍에서. 고강도, 감소 된 몰딩 사이클 및 스트레스가없는 신속한 설치 빌드 업 이점 중 일부입니다.
송풍 / 성형 : 플라스틱의 능선을 초음파로 녹아서 개질하거나 플라스틱 튜빙 또는 기타 압출 부품을 개질함으로써 어셈블리의 다른 구성 요소를 기계적으로 캡처합니다. 이 방법의 장점은 가공 속도, 덜 스트레스 빌드 업, 좋은 외관 및 재료를 극복하는 능력이 있습니다.
스폿 용접 : 예비 성형 된 구멍이나 에너지 감독의 필요성없이 국부화 된 점에서 두 개의 열가소성 부품을 결합하는 어셈블리 기술. 스폿 용접은 강한 구조용 용접을 생성하며 대형 부품, 압출 또는 주조 열가소성 시트 및 복잡한 기하학 및 도달하는 부품에 특히 적합합니다. 접합 표면.
슬리 팅 : 슬릿 및 가장자리 인감에 대한 초음파 에너지 사용 니트, 짠 및 부직포 열가소성 물질. 부드럽고 봉인되지 않은 밀폐 된 가장자리 가이 방법으로 가능합니다. "구슬"이 없습니다. 또는 빌드 슬릿 가장자리에 대한 두께가 굴러가는 물질을 첨가합니다.
섬유 / 필름 씰링 : 얇은 열가소성 물질에 합류하는 초음파 에너지의 사용. 클리어, 압력 - 단단한 필름 및 깔끔한 씰, 섬유의 현지화 된 용접이 완료 될 수 있습니다. 동시 절단 및 씰링도 가능합니다. 다양한 무늬 앤빌이 장식적이고 기능적으로 제공 할 수 있습니다 "스티치" 패턴.

응용 프로그램
초음파 어셈블리는 자동차, 어플라이언스, 의료, 섬유, 포장, 장난감 및 전자 시장의 많은 응용 분야에서 선택 방법입니다. 기타. 초음파 어셈블리의 기본 이점 - 빠르고 강하고 깨끗하고 신뢰할 수있는 용접 - 모든 시장에 공통적입니다.

기구	이 대용량 시장, 밀폐, 강도 및 화장품 외관이 중요합니다. 응용 프로그램 포함 : 스팀 다리미, 펌프 하우징, 진공 청소기 지팡이, 식기 세척기 스프레이 팔.
자동차	렌즈, 필터 및 밸브와 같은 응용 분야의 밀폐 물개. 기타 응용 프로그램 포함 : 장갑 상자 문, 악기 클러스터, 공기 다이 버터 질량 공기 흐름 센서.
사업	"깨끗한" 감소 된 미립자 물질을 가진 어셈블리는 정보 저장 디스크에서 생성됩니다. 다른 응용 프로그램에는 리본 카트리지 및 오디오 및 비디오 카세트가 포함됩니다.
소비자	정밀 용접, 스테이크 및 형성 작업은 Swatch®의 제조에 사용됩니다.
전기 같은	여러 개의 스테이킹 및 삽입 응용 프로그램은 종종 대용량 일관성있는 신뢰성을 갖는 생산 요구 사항 응용 프로그램 포함 : 터미널 블록, 커넥터, 스위치 (예 : 토글, 딥, 로타리 빠른 및 다이어프램) 및 보빈 어셈블리
의료	비 오염 깨끗한 방에서 작동하는 능력은 용접의 강도만큼 중요합니다. 중요한 생명 지원 장치에 대한 신뢰성있는 반복 가능한 어셈블리는 프로세스 제어의 새로운 기능으로 생성됩니다. 응용 프로그램 포함 : 동맥 필터 심전도계 저수지, 혈액 / 가스 필터, 얼굴 마스크 및 IV 스파이크 / 필터.
포장	무균 패키지에서 치약 튜브에 이르기까지 접합 영역에서 제품 오염을 통해 밀봉 할 초음파 조립의 능력은 주요 장점입니다. 좋은 화장품 외관 외에도 초음파 어셈블리는 탬퍼 - 분개 물집을위한 씰 팩. 응용 프로그램 포함 : 조미료 디스펜서, 블리스 터 패키지, 주스 파우치, 주스 카톤 및 플라스틱 코팅 용지 컵.
장난감	이 경쟁이 치열한 산업에서는 접착제, 나사 및 용매 또는 기타 소모품의 제거 강력하고 안전한, 플래시 프리에 보너스가 추가되었습니다 어셈블리.

초음파 플라스틱 용접의 한계
초음파 적으로 용접 된 부품 용 재료는 아마도 가장 중요한 제한 사항입니다 - 프로세스가 가장 잘 작동합니다 두 구성 요소는 유사한 비정질 중합체로 만들어집니다. IF 구성 요소 중 하나만 용접에 적합합니다. (또는 그들은 호환되지 않음) 관련 초음파 접합 기술 고려해야합니다. IF 어느 물질도 용접에 적합합니다 (예 : 열경화성 플라스틱) 그런 다음 다른 결합 방법을 사용해야합니다. 연속 초음파 용접의 크기는 경적에 달려 있습니다. (Sonotrode) 그게 잘요. 하지만 Sonotrodes 초음파의 파장을 기반으로하는 물리적 제약에 의해 크기가 제한됩니다. 일부 전형적인 "규칙 엄지 손가락" 축 방향 모드 Sonotrodes (플라스틱 용접에 사용됨) 그렇습니다 :
• Sonotrode 길이는 반파원입니다
• 최대 직경 (또는 다른 측면 치수) 다른 진동 모드의 간섭을 피하기 위해 파장의 1/3입니다.
파장은 SONOTRODE의 작동 주파수 및 음향 속도에 따라 다릅니다. 재질. 대부분의 경우 (알루미늄, 티타늄 또는 스테인레스 스틸과 같은 20 kHz 및 공통 재료의 최소 주파수 사용) 최대 파장은 주변 250 mm (10 인치). 그러므로, Sonotrode의 측면 치수 할 수 없음 이제까지 더 크다 약 80 mm (단지 3 개가 넘는 인치). 낮은 주파수, 15 kHz 이하로 낮아지고, 더 큰 Sonotrode 크기가 크게 증가한 가청 소음이 크게 증가했습니다. 더 큰 Sonotrodes 일련의 슬롯을 사용하여 종종 구축되어 나누어 각각은 개별적으로 규칙을 복종시키는 섹션으로. 또는 대체 방향의 진동 모드 (예 : radial) 이들을 완전히 제거하는 데 사용할 수 있습니다 제한. 대부분의 경우 더 큰 섹션이 더욱 복잡한 규칙이 더욱 복잡해질 것입니다. 소유 - 유한 요소 분석과 상당한 양의 프로토 타이핑 성공적인 일에 도착해야 할 일이 필요합니다 Sonotrode 디자인.
초음파 용접 공정에 필요한 전력은 주로 용접의 크기, 용접되는 재료 및 용접으로 전달되는 전력을 전달하는 효율성에 달려 있습니다. 대부분의 초음파 시스템은 프로세스가 요구할 때 자동으로 전원 입력을 조정하지만, 발생기 및 트랜스 듀서의 능력 내에서 분명히 자동으로 전원 입력을 조정합니다. 초음파 발전기에서 사용되는 현대적인 전자 제품을 사용하면 시스템이 처리 할 수있는 최대 전력을 지시하는 변환기입니다. 위에 논의 된 물리적 크기에 관한 동일한 제약 조건의 Sonotrodes. 현대 초음파 트랜스 듀서는 종종 3kW를 처리 할 수 ​​있으며, 6kW만큼 청구합니다. 초음파 용접 생존력의 경계를 밀어 넣으십시오. 축 방향 모드를 달성하기가 어렵습니다. 시스템, 플라스틱 용접에 사용되는 트랜스 듀서는 완전히 초음파 SYTEMS에 적용될 수 있습니다. 따라서 다중 초음파 시스템은 구성 요소의 여러 위치에서 개별 용접을 만들 수 있습니다. 용접 시간이 더 큰 열 전달을 허용하면서 용접 시간을 증가시킴으로써 제한된 전력을 보상 할 수 없습니다.