なぜ溶接ホーンが失敗するのですか？これらを理解する必要があります

なぜ溶接ホーンが失敗するのですか？これらを理解する必要があります

溶接ホーンは、超音波溶接に重要な役割を果たします。しかし、溶接ホーンはどのような 'Tool 'で、その役割は何ですか？それらを1つずつ紹介しましょう。

ホーンは、プラスチック溶接に振動を効果的に伝達するツールです。次の機能があります。

・振動エネルギーを伝達します

・パッシング圧力

・パス振幅

・製品の形状に準拠する形状を提供し、プラスチックが順応性があるため、製品をある程度適合させることができます。

溶接角の設計と製造は非常に注意する必要があります。優れた溶接ホーンだけが良好な溶接の結果を保証できるためです。溶接ホーンの設計が不十分である場合（振幅設計、不合理な振動モード）、材料の選択、不適切な周波数の変更）が溶接ホーンを破壊する可能性があります。

異なるサイズの溶接ホーン

溶接ホーン材料の選択と制限

通常、溶接ホーンは3つの異なる材料で作られており、それぞれに独自の特性があります。使用法の要件と期待に従って選択します。

・アルミニウム合金：ソフトカビの検証プロセス段階または小さなバッチ生産段階で使用され、機械的応力に耐えることはできません。または、重量とコストのための大きな溶接ホーンは重要な考慮事項です。これは、優れた機械的特性（硬度と超音波伝播速度）と経済を備えた最も一般的に使用される材料の1つです。

・チタン合金：製品の小規模、中、大規模な生産段階で使用されます。優れた音響性能を持ち、アルミニウム合金の3倍の最大機械的応力に耐えることができ、耐摩耗性が比較的優れています。同時に、ホーンの表面で特定の表面処理を行うことにより、耐摩耗性を大幅に増加させることができます。グラスファイバープラスチックでの溶接によく使用されます。

・合金鋼：アルミニウム合金とチタン合金に適用できないプラスチック部品の溶接に使用。硬度が高く、耐摩耗性が最も高く、使用前に硬化します。この材料は、超音波金属ネジが埋め込まれているアプリケーションでよく使用されます。

最良の溶接結果を得るために、大きな超音波溶接ホーンを使用することはお勧めしません。大きなホーンの振動表面振幅出力は厳密に一貫性を持つことはできないため、大型製品を溶接するときに溶接に母親が育てたホーンまたは複数の個別のホーンを使用することをお勧めします。溶接ホーンを使用する場合は、次のポイントにも注意する必要があります。

・アルミニウム合金溶接ホーン振幅出力≤60μm。

・チタン合金溶接ホーン、単純な丸い溶接ホーンの場合、最大出力振幅は90-120μmです。

・大きな角の場合、ホーンの端面に溝を添加すると、振幅出力がより均一になり、最大出力振幅は60μm以下です。

・大規模な母親で育てられた溶接ホーンの場合、女性の溶接ホーンの振幅は40μm以下です。

・鋭いエッジを避ける必要があります。破損を避けるために、すべての溶接ホーンエッジを丸くする必要があります。

・溶接ホーンは、適切なツールを使用して組み立てる必要があります。

FEAは溶接ホーンの品質を評価し、最適化します

高度なFEA有限要素シミュレーションを使用して、設計フェーズ中に溶接ホーンで障害分析を実行し、溶接角の振動挙動、出力振幅の均一性、および最大応力を評価して最適化することができます。テストでは、溶接ホーンを正確に評価できることが証明されており、溶接ホーンの信頼性が大幅に向上しています。

FEA溶接ホーンの振動と振幅最適化ケース

FEAを使用した溶接ホーンの応力分布の最適化

溶接ホーンのタイプと特性

さまざまなアプリケーションのニーズに合わせて、さまざまな種類の溶接ホーンがあります。たとえば、小型の溶接溶接ホーンを使用して、小さな長方形の部品を溶接するために、小型の高ゲイン（高振幅出力）丸い溶接ホーンを使用します。大きな長方形の溶接角は、大きな部分を溶接するための小さな振幅を出力します。最も一般的なタイプは次のとおりです。

・ステップホーン：溶接ホーンの両端に異なるセクションがあり、2つのセクションは溶接ホーンの位置に丸められています。階段状のホーンは、ノード面の平面が突然変化するため、高いゲインと大きな振幅出力を持っており、機械的応力も大きくなっています。このタイプの溶接ホーンは、超音波溶接、リベット、脱落、その他のプロセスに適しています。

・指数ホーン：指数式に従って溶接角の形状が変化します。断面は徐々に移行し、より長い領域に内部応力を分配して、ピーク応力を減らします。したがって、このような溶接ホーンには、理想的な応力分布と優れた疲労強度があります。金属ねじインレイなど、溶接圧力が高く、振幅の出力が小さいアプリケーションに適しています。

・カテノイド溶接ホーン：段階的な高ゲインと指数関数的な低応力の利点を組み合わせます。さまざまな小さな部品の溶接とリベットに適しています。

・長方形またはバー溶接角：一般的なデザイン。通常、小型の長方形の角もステップされます。一般に、ホーンの幅は88mmを超えています。ホーンの横方向の振動とストレスを避けるために、構造に溝を追加する必要があります。標準の長方形のホーンのサイズは最大250mmです。

・円形ホーン：中空または固体ホーンが含まれます。通常、溶接領域の丸いプラスチック部品に使用されます。直径が88 mmを超える円形の角は、通常、スロットを追加して軸振動を可能にします。