초음파 용접으로 금속 접착

'용접'이라는 단어는 노출된 토치 불꽃과 붉게 뜨겁게 녹은 금속이라는 특별한 이미지를 연상시킵니다. 금속 부품을 액체 상태로 가열하여 서로 결합합니다. 소규모 및 전기 제품의 경우 이는 실행 가능한 결합 방법이 아닙니다. 초음파 용접을 사용하면 금속이 고체 상태를 떠나지 않고도 금속 사이에 결합이 형성될 수 있습니다.

Sonics & Materials Inc.의 초음파 금속 용접 북미 판매 관리자인 Dave Krysiak은 초음파 금속 용접이 고주파 진동에 의해 생성된 마찰을 사용하여 금속이 녹을 필요 없이 결합을 생성한다고 설명합니다.

Krysiak은 “초음파 용접은 마찰을 통해 야금학적 결합을 생성하는 고체 공정입니다.

재료를 녹이지 않고 결합을 생성하는 이점은 금속간 화합물이나 미립자가 생성되지 않는다는 것이라고 Emerson Automation Solutions의 초음파 금속 용접 전국 영업 관리자인 Joe Stacy는 말합니다. 이는 또한 부식 위험을 제거합니다.

초음파 용접은 구리, 알루미늄, 니켈부터 리튬, 황동, 은, 금에 이르기까지 다양한 연질 전도성 비철 금속을 접착하는 데 사용할 수 있습니다. 초음파 플라스틱 용접과 달리 이 공정을 사용하면 서로 다른 재료를 성공적으로 접착할 수 있습니다. 이러한 능력 덕분에 초음파 금속 용접은 전력 저장 장치, 와이어 하니스 및 조립품, 전기 차단기 및 스위치, 가전 제품 및 휴대폰, 심지어 이식형 의료 기기와 관련된 응용 분야에 이상적인 접합 프로세스가 됩니다.

“전기차 배터리는 현재 매우 뜨거운 시장입니다. 초음파 금속 용접은 5미크론 포일까지 매우 얇은 재료를 접착할 수 있고 이러한 재료를 최대 100층까지 접착할 수 있어 고출력 리튬[배터리] 조립이 가능하기 때문에 이 시장에서 널리 사용됩니다. 그리고 슈퍼 커패시터도요.”라고 Stacy는 말합니다.

플라스틱과 금속의 초음파 용접의 또 다른 차이점은 진폭의 적용입니다. Krysiak에 따르면 초음파 플라스틱 용접에서는 진폭이 수직 방향으로 상부 부품에 적용되는 반면, 금속 재료의 경우 측면 운동으로 측면 배치 부품에 진폭이 적용됩니다.

납땜 및 압착과 비교하여 초음파 금속 용접은 접합을 생성하기 위해 추가 재료나 소모품이 필요하지 않습니다. 이 프로세스는 다른 접착 기술보다 반복 가능한 결과와 더 높은 수준의 제어를 제공합니다. 초음파 금속 공정에는 진폭, 주파수, 압력 및 툴링 등 많은 변수가 관련되어 있기 때문에 특정 응용 분야의 특성에 이상적으로 적합한 용접 매개변수 및 툴링을 개발하는 데 시간이 필요한 경우가 있습니다.

프로세스는 반복성과 제어가 용이하지만 초음파 금속 용접은 정확한 결과를 얻기 위해 교육과 테스트가 필요합니다. 기술이 제대로 수행되지 않으면 접착된 재료와 와이어가 부서지기 쉽습니다. 또한 초음파 금속 용접에서는 정확하고 반복 가능한 결합을 달성하기 위해 당김, 박리 및 저항 파괴 테스트와 같은 광범위한 테스트가 필요합니다.

툴링 자체의 디자인은 본드의 성공에 필수적인 역할을 합니다.

"종종 금속 용접 응용 분야에서 성공의 열쇠는 용접 툴링의 설계, 세부 사항 및 구현과 관련이 있습니다"라고 Stacy는 말합니다. "부품 중 하나를 통해 부품 사이의 용접 영역으로 초음파 에너지를 전달하는 툴링의 절반인 혼은 해당 에너지를 효율적으로 전달하기 위해 기본 재료, 모양, 표면 질감 및 널링 패턴의 적절한 조합을 가져야 합니다."

작업에 적합한 초음파 용접기를 선택하는 것도 필수적입니다. Krysiak은 재료와 제품에 적합한 빈도를 선택하기 위해 응용 프로그램에서 거꾸로 작업할 것을 권장합니다. Sonics 및 Emerson과 같은 회사는 자동화 통합을 포함하여 끊임없이 변화하는 산업 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 용접기와 서비스를 제공합니다. 초음파 용접은 다양한 응용 분야에서 금속을 접착하는 데 사용할 수 있습니다.