超音波溶着機の熱はどうやって発生するの？

超音波溶着技術には、経済性、信頼性、自動化の容易な統合という利点があり、プラスチック溶着の一般的な技術です。

プラスチックに直接接触して熱を発生させる従来の熱源とは異なり、超音波銅接続はスプレーによって熱を発生させます。

1. 振幅、周波数、波長

超音波溶接では、縦波が高周波で伝播し、振幅の小さい機械的振動が発生します。溶接機の電気エネルギーは、往復運動のための機械エネルギーに変換されます。振幅、周波数、波長の関係、およびそれらが発熱にどのように関係しているかを理解するには、超音波溶着機の主要コンポーネントを特定する必要があります。

超音波溶着機の主なコンポーネントは、電源、トランスデューサ、振幅変調器 (振幅変換器と呼ばれることもあります)、および溶着ヘッドです。発電機は、電圧 120V/240V の 50 ～ 60Hz 電源を、電圧 1300V の 20 ～ 40khz 電源に変換します。このエネルギーはセンサーに供給され、高周波電流が流れると歪み変位を生成する円盤状の圧電セラミックを使用して、電気エネルギーを機械的振動に変換します。

トランスデューサは振動を振幅変調器に送信します。振幅変調器は、超音波の振幅を増幅し、溶接ヘッドに送信し続けます。はんだチップは超音波の振幅を増幅し続け、部品と接触します。

エネルギーは、アセンブリの 2 つのパーツの溶接棒の位置に転送されます。電極はエネルギーが集中する場所になるように設計されているため、圧力がかかると摩擦によって熱が発生します。熱は、材料の上面と下面の間、および材料内の分子間の摩擦によって生成されます。摩擦による熱で上部と下部のパーツが溶け、溶接箇所で接合されます。

2.加熱速度を知る

同じ材料の場合、加熱速度は、周波数、振幅、および溶接圧力の 3 つの要因によって決まります。15Khz、20Khz、30kHz、40Khz などの既存のデバイスの場合、周波数は固定されています。したがって、加熱速度は通常、溶接圧力によって変更できます。一般に、圧力が高いほど加熱速度は速くなります。また、圧力と同じように振幅を変更できます。振幅が大きいほど、加熱が速くなります。

もちろん、過度の圧力と振幅は、材料の劣化、漏れ、亀裂、こぼれなど、溶接品質に悪影響を及ぼす可能性もあります。したがって、超音波溶接には、プロセス パラメータの最適化プロセスが必要です。溶接プロセスのパラメータが決定された後、溶接プロセスは高速で高強度の安定した出力を達成できます。これが、超音波溶接が大量生産に広く使用されている理由です。

3. 時間、距離、パワー、エネルギー

溶接に必要な熱は、材料の種類、溶接設計、および機器の仕様によって異なります。従来の熱制御方法は、時間モードに応じた溶接、つまり 0.2 ～ 1 秒 (通常は 1 秒未満) などの特定の時間の溶接です。しかし、今日の超音波溶着装置では、多くの場合、溶着距離、電力、およびエネルギーの設定と監視も可能です。適切な訓練を受けたオペレーターは、実際の条件やさまざまな材料に基づいて、一貫した溶接結果を得るためにパラメーターを調整することもできます。これにより、溶接の柔軟性と信頼性も大幅に向上します。