초음파 용접 은 고주파 용접 초음파 진동이 압력 하에서 함께 고정 된 공작물에 국부적으로 적용되어 고체 용접 을 생성하는 산업 기술로, 플라스틱과 금속, 특히 이종 재료 접합에 일반적으로 사용됩니다. , 결합 볼트, 못, 납땜 재료 또는 재료를 함께 묶는 데 필요한 접착제가 없습니다. 금속에 적용 할 때이 방법의 주목할만한 특성은 온도가 관련 재료의 융점 아래에서 잘 유지되어 원하지 않는 것을 방지한다는 것입니다 재료의 고온 노출로 인해 발생할 수있는 특성.
경질 플라스틱에 대한 초음파 용접의 실제 적용은 1960 년대에 완료되었습니다. 이 시점에서 딱딱한 플라스틱 만 용접 할 수있었습니다. 단단한 열가소성 부품을 용접하는 초음파 방법에 대한 특허는 1965 년 Robert Soloff와 Seymour Linsley에게 수여되었습니다. Sonics & Materials Inc.의 창립자 인 Soloff는 얇은 플라스틱 필름을 백과 튜브에 용접하는 Branson Instruments의 실험실 관리자였습니다. 초음파 프로브 사용. 그는 의도하지 않게 프로브를 플라스틱 테이프 디스펜서 가까이로 옮기고 디스펜서의 절반을 함께 용접했습니다. 그는 프로브를 부품 주위로 수동으로 움직일 필요는 없지만 초음파 에너지가 단단한 플라스틱을 통과하여 단단한 플라스틱을 통과하여 전체 조인트를 용접 할 수 있음을 깨달았습니다. 그는 최초의 초음파 프레스를 개발했습니다. 이 새로운 기술의 첫 번째 적용은 장난감 산업에있었습니다.
플라스틱으로 만들어진 최초의 자동차는 1969 년 초음파 용접을 사용하여 조립되었습니다. 플라스틱 자동차는 붙 잡지 않았지만 초음파 용접은 수행되지 않았습니다. 자동차 산업은 1980 년대부터 정기적으로 사용하고 있습니다. 이제 여러 응용 프로그램에 사용됩니다.
복잡한 사출 성형 열가소성 부품을 접합하기 위해 초음파 용접 장비 를 용접 할 부품의 정확한 사양에 맞게 쉽게 사용자 정의 할 수 있습니다. 이 부품들은 트랜스 듀서에 연결된 고정 된 모양의 네스트 ( anvil )와 소 노트로드 (horn) 사이에 끼워져 있으며 ~ 20kHz의 저 진폭 음향 진동이 발생합니다. (참고 : 열가소성 수지의 초음파 용접에 사용되는 일반적인 주파수는 15kHz, 20kHz, 30kHz, 35kHz, 40kHz 및 70kHz입니다). 플라스틱을 용접 할 때 두 부분의 인터페이스는 특별히 용융 공정을 집중하도록 설계되었습니다. 재료 중 하나는 일반적으로 두 번째 플라스틱 부품과 접촉하는 스파이크 또는 둥근 에너지 디렉터를 가지고 있습니다. 초음파 에너지는 부품들 사이의 점 접촉을 녹여 조인트를 만듭니다. 이 프로세스는 접착제 , 나사 또는 스냅 핏 디자인에 대한 자동화 된 대안 입니다. 일반적으로 소형 부품 (예 : 휴대폰, 가전 제품, 일회용 의료 도구, 완구 등)과 함께 사용되지만 소형 자동차 계기판만큼 큰 부품에 사용할 수 있습니다. 초음파는 또한 금속을 용접하는데 사용될 수 있지만, 전형적으로 가단성 가단성 금속, 예를 들어 알루미늄, 구리, 니켈의 작은 용접으로 제한된다. 초음파는 필요한 전력 수준으로 인해 자동차 섀시 용접 또는 자전거 조각 용접에 사용되지 않습니다 .
열가소성 수지의 초음파 용접은 용접 될 조인트를 따라 진동 에너지의 흡수로 인해 플라스틱의 국부 용융을 유발합니다. 금속에서 용접은 표면 산화물의 고압 분산 및 재료의 국소 운동으로 인해 발생합니다. 가열이 있지만 모재를 녹이는 것만으로는 충분하지 않습니다.
초음파 용접은 반결 정성 플라스틱 및 금속과 같은 경질 및 연질 플라스틱 모두에 사용될 수 있습니다 . 연구 및 테스트를 통해 초음파 용접에 대한 이해가 높아졌습니다. 보다 정교하고 저렴한 장비의 발명과 플라스틱 및 전자 부품에 대한 수요 증가로 인해 기본 프로세스에 대한 지식이 커지고 있습니다. 그러나, 초음파 용접의 많은 측면은 용접 품질을 공정 변수에 관련시키는 것과 같은 더 많은 연구가 여전히 필요하다. 초음파 용접은 빠르게 발전하는 분야입니다.
독일 연구 재단 ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ) 의 지원을 받아 카이저 슬라 우테 른 소재 재료 과학 및 공학 연구소 (WKK)의 과학자들은 초음파 용접 공정을 사용하면 경금속과 탄소 사이에 내구성이 강한 접착재를 만들 수 있음을 증명하는 데 성공했습니다 섬유 강화 폴리머 (CFRP) 시트.
초음파 용접의 장점은 기존의 접착제 또는 용매보다 훨씬 빠릅니다. 건조 시간은 매우 빠르며, 조인트가 건조되거나 경화 될 때까지 부품을 장시간 고정 장치에 유지할 필요가 없습니다. 용접은 쉽게 자동화되어 깨끗하고 정밀한 조인트를 만들 수 있습니다. 용접 부위는 매우 깨끗하며 거의 손질 작업이 필요하지 않습니다. 관련된 재료에 대한 열 영향이 적으므로 더 많은 재료를 함께 용접 할 수 있습니다.
