超音波プラスチック溶接の潜在的な落とし穴
超音波溶接は高速で、消耗品を必要とせず、さまざまな用途に適用できます。 さらに、機器のコストは比較的低いです。 超音波溶接は、視覚的に魅力的な強力な密閉溶接を作成できます。 ただし、最適な結果を得るには、設計上の考慮事項を考慮する必要があります。
アセンブリへの超音波エネルギーの適用により、表面の損傷やフィーチャの破壊が発生する場合があります。 さらに、設計の選択によっては、強力で一貫した溶接が形成されない場合があります。 ここでは、いくつかの一般的な超音波の問題とそれらを防ぐ方法を示します。
部品ガウジング
ガウジングは、ソノトロードと部品の適合が正しくない場合に発生します。 部品の輪郭が描かれている場合、ソノトロードの輪郭が部品の輪郭にぴったり一致していることが重要です。 部品とソノトロードの形状が異なる場合、ソノトロードは部品の表面を圧迫し、マーキングを引き起こします。 また、ソノトロードの縁には目印が残ることがあります。
この種のマーキングを防ぐには、ホーンの縁にゆとりのある半径を付け、部品に合わせてソノトロードの輪郭を研磨することが役立ちます。 ただし、ツールに変更を加える前に、ソノトロードの製造元に確認してください。 ソノトロードはアコースティック楽器であるため、材料を取り除くとその機能が妨げられる可能性があります。
テクスチャの傷
ソノトロードをテクスチャ表面に接触させるために使用している場合、そのテクスチャは溶接中に溶ける可能性があります。 超音波エネルギーは小さな接触面に集中し、テクスチャー表面はまさにそれを提供します。 これにより、超音波振動にさらされると、部品の表面の一部が融解する可能性が高くなります。 これを防ぐために、ソノトロードと部品の間にバッファーとしてフィルムを置きます。
表面燃焼
火傷は、超音波振動によって振動板がダイアフラムのように機能し、振動が部品内を伝わるときに内向きおよび外向きに曲がるときに発生します。 この周期的な歪みは内部加熱を引き起こす可能性があり、その結果、部品の中央に焼け跡が生じる可能性があります。 「ダイアフラム」と呼ばれることが多いこの現象は、接触する部品が薄い場合に発生しやすくなります。
部品表面の損傷は、ソノトロードと部品の間に閉じ込められた空気のキャビテーションによって引き起こされる場合もあります。 ホーンと部品表面の間に取り込まれた空気は、ホーンが振動しているときに発生する急速な圧縮と膨張の下で部品を燃焼させるのに十分なほど熱くなることがあります。
これらの影響は、溶接中に部品の中央を減衰させ、ホーンと部品の間に空気が閉じ込められるのを防ぐことができるノーダルプランジャーを使用することで防止できます。 ノーダルプランジャーは、ソノトロードの内側に取り付けられたバネ仕掛けのダンパーです。
デゲーティング
超音波溶接中に部品が振動するため、応力集中領域は加熱されやすくなります。 このため、鋭い半径の小さなフィーチャは、溶接中にアセンブリを破損する場合があります。 薄い壁も燃やすことができます。 このため、超音波を使用して、スプルーをソノトロードに接触させることにより、ランナーからパーツを切り離すことができます。
これを防ぐには、半径をできるだけ大きく設計し、薄い壁を使用してアセンブリの大きな部分を接続しないようにします。
不均一な溶接
不均一な溶接のいくつかの潜在的な原因があります。 最も一般的なのは、ソノトロードの接触面または接合面の変動による接合部のエネルギーの不整合です。 超音波エネルギーは、音波としてソノトロードを介して部品に伝わります。 ソノトロードが部品に接触する表面が不均一な場合、超音波の振幅も不均一になる可能性があります。
振幅は、ピークからピークへの変位の測定値であり、これは、部品に加えられている超音波エネルギーの量に直接関係しています。 これが変化すると、接合部の熱が変化し、溶接強度や品質も変化します。 これは、ソノトロードの接触面が平らで平坦な場合にも発生する可能性がありますが、この面から部品までの距離に一貫性がありません。 超音波エネルギーは、部品を通過する際に急速に消散するため、この移動距離の変動により溶接が不均一になります。
注目すべきもう1つのことは、一貫した共同設計を提供することです。 エネルギーディレクタの高さまたはせん断接合部の幅が部品全体で同じでない場合、溶接強度も同じではありません。 実際、一部の領域はまったく溶接されない場合があります。
最後に、ホーンの接触面とジョイントの間のパーツ設計にボイドがないことを確認します。 超音波エネルギーは空気中を移動しません
