초음파 용접의 이해

더 크게 보려면 이미지를 클릭하세요.그림 1웨지 리드 시스템에서 진동이 생성되는 방식은 측면 구동 시스템과 다르지만 결과는 동일합니다.

초음파 진동은 1950년대부터 금속과 플라스틱 용접에 사용되었습니다. 초음파 금속 용접의 경우 공정의 고체 특성과 기타 장점으로 인해 전자, 자동차, 항공우주, 가전제품 및 의료 산업에서 널리 응용되고 있습니다. 초음파 금속 용접의 다양한 기능과 공정 개발의 최근 추세는 다양한 산업 부문에 걸쳐 공정 사용을 확대하는 길을 선도하고 있습니다.

초음파 용접에서 초음파 진동은 압력 하에 함께 고정된 두 표면 사이에 마찰과 같은 상대 운동을 생성합니다. 동작은 국부적인 표면 돌기를 변형하고, 전단하고, 평평하게 만들어 계면 산화물과 오염 물질을 분산시켜 금속 간 접촉과 표면 간의 결합을 가져옵니다.1, 2 이 과정은 고체 상태이므로 용융이나 융합 없이 발생합니다. 비금속의.

그림 1 초음파 금속 용접에 사용되는 두 가지 주요 시스템 유형을 설명하고 용접 영역의 국지적 동작에 대한 세부 정보도 보여줍니다. 측면 구동 시스템은 초음파 변환기, 부스터 및 혼/소노트로드로 구성됩니다. 전원 공급 장치는 압전 기반 변환기에 고주파 전력을 제공하여 변환기 끝에서 고주파 기계적 진동을 생성합니다. 일반적인 작동 주파수는 20kHz이지만 30kHz 이상이 가능합니다. 이 진동은 진동을 증폭하도록 설계될 수 있는 부스터 섹션을 통해 전달된 다음 진동을 작업물로 전달하는 혼/소노트로드로 전달됩니다.

더 크게 보려면 이미지를 클릭하세요.그림 2a 여기에 표시된 측면 구동 용접 시스템은 압전 기반 변환기에 고주파 전력을 제공하여 변환기 끝에서 고주파 기계적 진동을 생성합니다. 사진 제공: EWI.

일반적으로 간단한 랩 조인트에 있는 두 개의 얇은 금속 시트인 공작물은 정적 힘에 의해 소노트로드와 견고한 앤빌 사이에 단단히 고정됩니다. 상단 공작물은 소노트로드 표면의 널링 패턴에 의해 움직이는 소노트로드에 고정됩니다. 마찬가지로 바닥 가공물은 앤빌의 널링 패턴에 의해 앤빌에 고정됩니다. 공작물 표면과 평행한 소노트로드의 초음파 진동은 공작물의 경계면 사이에 상대 마찰과 같은 운동을 생성하여 앞서 언급한 돌기의 변형, 전단 및 편평화를 유발합니다.

용접 시스템 구성요소는 초음파 진동을 약화시키지 않도록 중요한 위치에서 용접 어셈블리를 고정하고 어셈블리에 힘을 가하고 이동하여 소노트로드를 작업물과 접촉시키고 정적 힘을 적용합니다. 측면 구동 용접기의 예가 그림에 나와 있습니다.그림 2A.

두 번째 유형의 초음파 금속 용접 시스템은 웨지 리드(wedge-reed)로 알려져 있습니다. 이 시스템의 핵심 요소는 독특한 모양으로 인해 웨지라고 불리는 부스터를 구동하는 압전 기반 변환기입니다(그러나 이전에 설명한 부스터와 동일한 역할을 수행함). 그런 다음 웨지는 수직 막대(리드)를 구동하여 굽힘 진동을 발생시킵니다. 리드 끝의 진동은 리드의 소노트로드를 통해 작업물로 전달됩니다(참조:그림 2B).

공작물 배열은 측면 구동 시스템과 유사합니다. 즉, 정적 힘에 의해 소노트로드와 모루 사이에 고정됩니다. 웨지 리드 시스템의 앤빌은 (측면 드라이브처럼) 단단하지 않지만 초음파 진동의 작용에 따라 약간 구부러지도록 설계되었습니다. 웨지 리드에서 진동이 생성되는 방식은 측면 구동과 다르지만 결과는 동일합니다. 즉, 공작물 표면에 평행하고 공작물에 상대 마찰 유사 운동을 생성하는 소노트로드의 진동 운동입니다. ' 상호 작용.