技術 - 超音波溶接

超音波溶接を使用すると材料どうしが融合します。

超音波溶接を利用すると数多の材料どうしを融合的に結合させることができます。最も頻繁に使用される材質の組み合わせはプラスチックと金属です。原則的に熱可塑性樹脂は超音波溶接に適し、金属材料の場合は銅のほか銅合金が特にアルミニウム材料と溶接すると経済的で高品質な結合が可能です。ニッケルや金、銀といった他の金属材料も超音波溶接で接合できますが、通常の場合は特殊用途向けで、超音波溶接の選択の際は緻密な解析が必要です。

 

超音波溶接は押圧して摩擦させる溶接工程です

超音波溶接においては加圧すると同時に接合する材料どうしの相対的動作(摩擦による)接合が可能になるという押圧と摩擦による接合プロセスを実行します。オシレータシステムがこの相対動作を生み出します。このシステムはほぼ例外なくコンバータ、ブースタ、ソノトロードから成り、20、35 または 40 kHzの共鳴周波数を使用して調整します。ブースタは用途によっては省略されます。プラスチック溶接と金属溶接の本質的相違は高周波振幅の発生を利用するかしないかです。プラスチックの加熱と溶融の際は垂直に振幅させ、超音波金属溶接においては接合する両者の材料を規定圧で相互にこすり合わせます。

金属溶接で可能な材料融合型の接合

プラスチック溶接では接合する部品を溶融相に移行させますが、金属溶接での材料融合式接合は固体のままで実行されます。接合する金属どうしの融点に達しなくても、非常に堅固な金属結合が可能で、これは昔からある摩擦溶接プロセスにとてもよく似ています。超音波金属溶接によって堅固で均質、耐久性がある金属接合ができ、表面の接合や接着とは比較になりません。2つの金属材料は相互に融合し、僅かミリ秒単位で短距離拡散が発生して金属結合が成立します。