超音波溶接パラメーターの選択方法？

超音波溶接パラメーターの選択方法？

振幅A、静圧Fおよび溶接時間t、超音波パワーの選択とパラメーター間の相互作用に加えて。超音波溶接では、スポット溶接が最も一般的な用途です。以下は、溶接品質に対するさまざまなパラメーターの影響を議論するためのスポット溶接の例です。

1.超音波振動周波数？振動周波数は、主に共振周波数の値と共振周波数の精度を指します。振動周波数は一般に15〜75 kHzです。周波数の選択は、溶接する材料の物理的特性と厚さを考慮する必要があります。溶接は薄く、より高い振動周波数を使用します。溶接が厚くなると、溶接材料の硬度と降伏強度が低くなると、振動周波数が低くなります。これは、音機能を変更せずに維持するという前提の下で、振動周波数を増やすと振幅が減少し、薄いメンバーの交互のストレスによって引き起こされる疲労損傷が減少するためです。振動の周波数は、関節のせん断強度に影響を及ぼします。材料が硬く、厚さが大きいほど、周波数の影響は明らかになります。周波数が増加するにつれて、音響システムの高周波振動エネルギーの損失が増加するため、高出力の超音波スポット溶接機の周波数は比較的低く、一般に15〜20 kHzの範囲です。振動周波数の精度は、はんだジョイントの品質の安定性を確保するための重要な要素です。超音波溶接プロセス中の機械的負荷のばらつきがあるため、ランダムデトゥンが発生し、不安定な溶接品質が生じます。

2.振幅A振幅は、超音波溶接プロセスの基本的なパラメーターの1つです。摩擦力の大きさを決定します。これは、溶接表面上の酸化物膜の除去、関節表面の摩擦熱生成、塑性変形ゾーンのサイズ、および塑性液層の条件に関連しています。 。したがって、溶接する材料の性質に応じた振幅値の正しい選択とその厚さは、非常に信頼性の高いジョイントを取得するための前提条件です。振幅の範囲は一般に5〜25μm です。低電力の超音波溶接機は一般に高い振動頻度を持っていますが、振幅範囲は低いです。低硬度の溶接材料または薄い溶接は、より低い振幅を使用する必要があります。材料の硬度と厚さが増加するにつれて、選択した振幅をそれに応じて増加させる必要があります。これは、振幅の大きさが、溶接の接触面の相対的な移動速度、溶接ゾーンの温度、塑性流量、および摩擦作業の大きさに対応するためです。特定の溶接のために、適切な範囲の振幅があります。振幅Aが17μmの場合 、はんだジョイントのせん断強度が最も高く、振幅が減少し、強度が低下します。振幅が未満の場合 6μm、ジョイントは形成されておらず、振動効果を増加させる時間は効果がありません。これは、振幅値が小さすぎて、溶接間の相対的な移動速度が小さすぎるためです。振幅値が17μmを超えると、はんだの関節強度が低下します。これは、主に金属材料の内部および上の疲労損傷に関連しています。したがって、振幅が大きすぎ、上音電極から溶接に伝達される振動せん断力は、それらの間の摩擦を超えています。力、音の間の相対的な滑り摩擦、ワークピース、および大量の熱および塑性変形が溶接に埋め込まれ、有効な関節断面が減少します。超音波溶接機のトランスデューサー材料と濃縮器構造は、溶接機の振幅を決定します。それらが決定されると、通常、音響ジェネレーターの電気パラメーターを調整することにより、振幅が変更されます。さらに、振幅値の選択は 他のパラメーターに関連しており、一緒に考慮する必要があります。適切な振幅範囲では、大きな振幅を使用すると、溶接時間を大幅に短縮し、溶接生産効率を改善できることを指摘する必要があります。

3.静圧f静圧の役割は、超音波振動を超音波振動を溶接に効果的に伝達することです。超音波溶接に必要な静圧の量は、材料の種類によって異なります。静圧が低すぎると、超音波が溶接に伝達されるため、2つの溶接の界面で特定の摩擦作業を生成するだけでは不十分であり、超音波エネルギーは上部音響極と溶接の間の表面の滑りでほぼ完全に失われます。効果的な接続を形成することは不可能です。静圧が増加すると、振動透過条件が改善され、溶接ゾーンの温度が向上し、材料の変形抵抗が減少し、塑性流量の程度が徐々に増加します。さらに、圧縮応力の増加により、接触点での塑性変形の面積と接続により、面積が増加し、関節の強度が増加します。静的圧力が特定の値に達してから圧力を増加させると、関節強度はもはや増加または減少しません。これは、静圧が大きすぎると、振動エネルギーを合理的に利用できない場合、摩擦力が大きすぎ、溶接間の相対摩擦運動が弱くなり、振幅値が減少し、溶接間の接続面積になるためです。もはや増加または減少せず、材料の粉砕により、関節の実際のジョイント断面が減少し、関節の強度が低下します。他の溶接条件の場合、高い静圧を使用して、より短い溶接時間で同じ強度はんだ接合部を得ることができます。これは、振動の初期段階でより高い静圧を生成できるためです。塑性変形によって引き起こされます。同時に、高静圧の使用は短時間で最高温度に達し、溶接時間を短くすることができます。

4。溶接時間溶接時間は、関節の品質に大きな影響を与えます。溶接時間が短すぎると、表面上の酸化物膜が遅すぎて破壊するには遅すぎ、いくつかの隆起しか形成されず、関節の強度が低すぎ、関節さえ形成できません。溶接時間が延長されると、はんだジョイントの強度が急速に増加し、特定の溶接時間中に強度値は低下しません。ただし、超音波溶接時間が特定の値を超えると、はんだジョイントの強度が低下します。これは、溶接の熱入力が大きすぎ、プラスチックゾーンが拡大し、上部音響極が溶接に閉じ込められているためです。溶接ジョイントの断面積を減らすことに加えて、それは簡単です。はんだジョイントの表面と内側に亀裂が発生します。異なる静的圧力では、ジョイントの最適強度を得るために必要な溶接時間は異なり、静圧値を増やすと溶接時間がある程度短縮される可能性があります。

5。溶接電力P超音波溶接の場合、電力の選択は、主に溶接の厚さと材料の硬度に依存します。超音波の測定は実際の用途では困難であるため、振幅は、パワー、超音波、振幅を表すためにしばしば使用されます。関係は、P = μSfυ = μSf2aω / π = 4μSFA によって 決定でき ます（1）P-超音波電力。 F-静圧; S-はんだジョイントエリア。 か？ υ- 相対速度; A-振幅; μ- 摩擦係数; ω- 角度周波数（ ω =2π ？ ）; ？ - 振動周波数。超音波溶接では、振幅が5〜25μmに選択され ます。トランスデューサーの材料、構造、および電力が選択されると、振幅の大きさも濃縮器の増幅係数に関連しています。一般に、上記のさまざまな溶接パラメーターの相互影響を決定する場合、臨界曲線を描画することで実現できます。 18は、静圧と電力の間の重要な関係です。実際の圧力は、一般に、利用可能な最小電力で静的圧力を使用して選択され、利用可能な最小電力よりもわずかに高い電力値が選択されます。上記のいくつかの溶接パラメーターは分離されていませんが、相互に影響力があり、相互に関連しているため、一緒に考慮する必要があります。たとえば、プラスチックの超音波溶接では、ジョイントの品質は、トランスデューサーの振幅、静圧、溶接時間の相互作用に依存します。溶接時間tと溶接ヘッドの静圧Fは調整可能で、振幅はトランスデューサーとホーンによって決定され、3つの量は相互に最適な選択値を持っています。溶接エネルギーが適切な値を超えると、材料の融解量が大きくなり、大きな変形が生じます。溶接エネルギーが小さすぎる場合、溶接は簡単ではありません。溶接パラメーターに加えて、上部音響材料などの要因、形状のサイズとその表面状態も溶接の品質に影響を及ぼします。