超音波プラスチック溶接機継手で熱可塑性樹脂を軟化または溶融させるための高周波音響エネルギーの使用を含みます。 接合される部品は圧力下で一緒に保持されており、通常20,30または40の周波数で超音波振動を受ける。 部品を首尾よく溶接する能力は、装置の設計、溶接される材料の機械的性質およびその構成要素の設計によって支配される。 以来 超音波溶接は非常に高速です（溶接時間は通常、 1/2）そして容易に自動化され、それは広く使われています。 部品の成功した溶接を保証するために、部品や備品の慎重な設計が必要とされ、このため、この技術は大量生産に最適です。 プロセスの利点： . エネルギー効率、低コストで高生産性と自動組立ラインの容易さ
超音波溶接機は4つの主要なものを含む。電源、コンバータ、振幅修正装置 （一般的にA ブースタ） （または Sonotrode）と呼ばれる音響ツールと音響ツール。 電源装置は電源を変えます。50-60 20,30または40で動作する高周波電源にHz。 この コンバータに電気エネルギーが供給されます。 コンバータ内では、圧電材料のディスクが2つの金属の間に挟まれている。 コンバータは、電気エネルギーを超音波での機械的振動エネルギーに変える。 その後、振動エネルギーはブースターを透過し、音の振幅が大きくなります。 その後、音波がホーンに送信されます。 ホーンは、振動エネルギーを組み立てられている部品に直接転写する音響ツールであり、溶接も当てています。 振動はワークピースを通ってジョイントに伝達される。 ここでは、振動エネルギーは摩擦を通して熱に変換されます。 - これは熱可塑性物質を軟化または溶融させ、そして部品を結合する。
超音波溶接における考察要因は以下のとおりです。
暖房率
超音波溶接における暖房速度は、周波数、振幅およびクランプの組み合わせ効果の結果である。 暖房速度の式では、クランプ力と周波数がマルチプライヤとして現れる。 周波数は通常、マシンに固定されています。 プラスチック中の加熱速度は直接的で、クランプに比例して変動します。 その後 のときより多くのクランプ力が適用されると、暖房速度は変化に直接比例して増加します。 しかし、暖房速度は振幅の2乗によって異なります。 - 振幅が増加すると、昇降速度が上昇します。 したがって、超音波溶接機の周波数とその振幅との間に反比例の関係がある。 利用可能な最高の振幅は一貫して許容される結果をもたらし、最小部分のダメージと長い SONOTRODE / ホーン人生は通常望ましいです。
プラスチック材料
超音波溶接工程における重要な考慮事項は材料である。 より柔らかい材料は、硬い材料と同様に音を持ちませんし、この工具からより多くの振幅を必要とし、関節に使用可能な振幅を得ることができます。 より高い溶融温度を持つ材料は、より多くの振幅がリーチに達する必要があります。ジョイント詳細の前の溶接温度。 周波数が低く、したがってより高い機械を選択することは、柔らかいまたは高温でよく推奨されることが多い。 硬い材料は高振幅によって損傷を受ける可能性があり、そのプロセスが制御できないほど迅速に加熱することがある。 また、溶接もまた弱くなる可能性があります。
ツール設計の制限事項
統治する物理学の法則 Sonotrode / ホーンデザインは 波長。 音響性能を低下させる要因のほとんどは、横方向の寸法と関係があります。 - 振幅方向に垂直な寸法。 工具は長い波長（低周波）を有するため、横方向の大きさを有することができる。 より低い周波数ツールはより簡単で潜在的に耐久性があります。 より高い周波数ツールと同じことをしている。
機械
高周波溶接機は通常小さなツールを走らせる - 小さく、繊細な部品を大きくする。 彼ら 典型的には小さな気筒によって駆動される小型の光スライドを有する。 低周波溶接機は通常、高振幅で大きな道具を運び、より柔らかい部品からなる部品を製造します。 彼ら 典型的には大きな気筒によって駆動される大きなスライドを有する。

結合の種類
超音波振動エネルギーは、次のようないくつかの異なる組み立ておよび仕上げ技術で使用されます。
溶接 ： 2つの熱可塑性物質の合わせ面に溶融物を発生させる工程。 その後 のとき超音波振動停止、溶融材料は固化し、溶接が達成される。 得られた接合強度は、その材料のそれに近づく。 適切な部分と関節設計で、気密シールが可能です。 超音波溶接は、消耗品を使用せずに高速できれいな組み立てを可能にします。
ステーキング ： 熱可塑性スタッドを溶融させ改質するプロセスは、異なる材料を機械的に固定します。 短いサイクルタイム、タイトアセンブリ、最終的な組み立ての良い外観、そして消耗品これで可能です。 。
挿入 ： 金属成分を埋め込む（そのようなねじ挿入） 熱可塑性樹脂の予備成形穴に。 高強度、成形サイクルの減少、およびストレスなしの迅速な設置利点のいくつかです。
スエージング / ： プラスチックまたは再形成プラスチックチューブまたはその他の押し出しの隆起部を超音波溶融および改質することにより、アセンブリの別の構成要素を機械的に取り込む。 この方法の利点には、処理速度、ストレスの蓄積、良好な外観、および材料を克服する能力が含まれます。
スポット溶接 ： 予備成形された穴やエネルギーを必要とせずに、2つの熱可塑性成分を局所的な点に接合するための組立技術。 スポット溶接は強力な構造溶接を生み出し、大きな部品、押し出された、または熱可塑性樹脂のシート、および複雑な幾何学的形状を持つ部品に特に適しています。接合
スリッター ： スリットとエッジシールへの超音波エネルギーの使用ニット、織り、 ノン織 熱可塑性材料。 この方法では解明しない滑らかで密封されたエッジが可能です。 いいえ 「ビーズ」 .または ビルドアップ スリットエッジ上の厚さの範囲内。
織物 / フィルム シーリング ： 超音波エネルギーの使用薄熱可塑性物質に接合する。 クリア、 疲れ防止 繊維中のシール、織物中の局所的な溶接が達成されてもよい。 同時切断と封止も可能です。 装飾的で機能的な模様の模様のさまざまなアンビルが利用可能です。 "ステッチ" パターン。

アプリケーション
超音波アセンブリは、自動車、機器、医療、繊維、包装、玩具、電子機器市場における多くの用途に最適な方法です。 その他 超音波集合体の基本的な利点 - .速くて強い、清潔で信頼性の高い溶接 - すべてのマーケットに共通です。

アプライアンス	これで大容量 市場、気密性、強さ、そしてまた化粧品の外観が重要です。 アプリケーションインクルード： .スチーム鉄、ポンプハウジング、掃除機ワンド、および食器洗い機スプレーアーム。
自動車用	レンズ、フィルタ、およびバルブなどの用途における気密シール。 その他の用途： .グローブボックスドア、楽器クラスター、エア Diverter そして質量気流。
仕事	「クリーン」 粒子状物質が縮小されたアセンブリは情報記憶庫に生産されている。 他の用途には、リボンカートリッジ、およびオーディオおよびビデオ用のアセンブリが含まれている。
消費者	Swatch®の製造には、精密溶接、ステーキング、成形操作が使用されます。
electrical	複数のステーキングと挿入アプリケーションはしばしば自動化されています。信頼性を持つ生産要件 。 アプリケーションインクルード： .端子台、コネクタ、スイッチ （例えば、 トグル、ディップ、ロータリークイック、ダイヤフラム）、およびボビンアセンブリ。
医学	非汚染 そして、クリーンルーム内で操作する能力は、溶接の強度と同じくらい重要である。 クリティカルライフサポートデバイスのための信頼性の高い再現可能なアセンブリは、プロセスの新しい機能を備えて作成されます。 アプリケーションインクルード： .動脈フィルタ、 Cardiometry 貯水池、 / / ガス フィルタ、フェイスマスク、IV スパイク/ フィルター。
包装	無菌パッケージから練り歯磨きチューブまで、接合部内の製品汚染を介してシールする超音波アセンブリの能力は大きな利点です。 優れた化粧品の外観に加えて、超音波アセンブリが提供されます。ブリスター用シールパック..アプリケーションインクルード： .調配ディスペンサー、ブリスターパッケージ、ジュースポーチ、ジュースカートン、プラスチック製のコート紙。
おもちゃ	この非常に競争力のある産業では、接着剤、ネジ、溶剤の除去、またはその他の消耗品ボーナスが強く、安全に追加されました。フラッシュフリー アセンブリ

超音波プラスチック溶接の制限
超音波溶接部品の材料はおそらく最も重要な制限です。 - このプロセスは最高のものです両方の成分は同様の非晶質からなる。 コンポーネントの1つだけが溶接に適しています（または 彼らは 非互換性のない） 関連超音波接合技術 検討します。 どちらの材料も溶接に適していません（例えば、熱硬化性） その後、他の接合方法を使用する必要がある。 連続超音波溶接部のサイズは、ホーン（ソノトロード）に依存します。それを作る それ。 しかしソノトロード 超音波の波長に基づく物理的な制約によってサイズが制限されています。 いくつかの典型的な 「ルール Thumb」 axial-mode SonotRodes （プラスチック製） ：
• Sonotrode 長さは半波長です
• 最大直径 （または その他の横方向） 他の振動モードからの干渉を避けるために、波長の3分の1です。
波長は Sonotrodeの動作周波数と音速に依存します。 資料 ほとんどの場合（（アルミニウム、チタンまたはステンレスなどの最小頻度、およびアルミニウムなどの一般的な材料） 最大波長は約250高いですMM （10 インチ） したがって、Aの横方向の寸法 ソノトロード 約80 mm （わずか3 インチ）。 より低い周波数、15 kHz以下の下に、より大きな頻度を許可します。ソノトロードサイズが可聴音を著しく増加させてください。 より大きなソノトロード それらの分割された一連のスロットを使用してしばしば構築されます。それぞれが個別に従うセクションになります。 または振動の代替モード（例えば。ラジアル） これらの を完全に排除するものが使用される可能性があります 制限事項 大部分の場合、より大きなセクションにはさらに複雑な規則があります。自分 - - 有限要素解析とかなりの量のプロトタイプ成功したことに到着するには、仕事が必要になるでしょう。Sonotrode デザイン。
超音波溶接工程に必要な電力は、主に溶接部の大きさ、溶接されている材料、およびそれらに電力を伝達する効率が依存している。 ほとんどの超音波システムは、プロセスがそれを要求するが明らかに発電機およびトランスデューサの能力の範囲内で電力入力を自動的に調整するために制御システムを使用する。 超音波発生器で使用される現代電子機器では、システムが扱う可能性のある最大電力を指示するトランスデューサです。 SonotRodes SonotRodes のための物理的サイズに対する同じ制約の。 現代の超音波トランスデューサーは、3kWを処理することができ、そして6 kWと同じくらいのクレームを処理することができます。超音波溶接の境界を押し出す。 アキシャルモードを実現するのは難しいです。プラスチック溶接に使用されるシステムトランスデューサは完全に別々の超音波を塗布することができる。 したがって、複数の超音波システムは、コンポーネント上のいくつかの場所にディスクリート溶接を作ることができます。 溶接時間を増やすことで、限られた電力を補償することは不可能である。