医療機器の超音波溶接のための頑丈な設計
超音波溶接の概念は単純であるが、堅牢な継手を設計し、有効な溶接プロセスを開発するプロセスは非常に複雑になり得る。 典型的には、溶接表面における公称振動振幅を得るために、名目上のジョイント設計、巣およびホーン設計、およびエネルギー結合器ゲインから始まる。 次に、プロセスは、ジョイントのジオメトリを適応させることと、溶接プロセスパラメータ（エネルギーカプラゲイン、エネルギーおよびエネルギーエンベロープ、圧力、および持続時間）を最適化することとの間で反復する。
良好な溶接を生成するために、部品は、完成溶接領域と比較して比較的小さな領域にわたって初期接触を行わなければならない。 これにより、超音波振動が印加された直後に溶融が開始される。
小さい初期接触面積を作り出すための2つの共通のアプローチ、すなわちエネルギディレクタジョイントとせん断ジョイントがある。
エネルギーディレクタは、上部の底部に成形されたフィーチャです。 エネルギディレクタは三角形であり、三角形の点は2つの部分の間の最初の接触を提供する。 エネルギーディレクタは、小さな接触領域に振動エネルギーを集中させる。
せん断接合部は、強度を提供し、ハーメチックシールを形成するために使用され得る。 部品は、最初は小さな領域で干渉するように設計されています。 超音波振動が加えられ、ホーンがパーツを押し下げると、上部が底部に溶け込みます。 多くのジョイントジオメトリが可能ですが、すべて溶接の初期接触面積を小さくする方法を使用しています。
プロセスの最適化
超音波溶接継手を開発することは、正確な科学ではありません。 すべての部品と溶接にはそれぞれの特性があります。 共同設計と溶接プロセスを一緒に動作させるには、いくらかの反復が必要です。 まず、関節が何をする必要があるのか、そしてその強さと機能をどのように測定するのかを決定します。 溶着の目視検査に加えて、プルおよびせん断試験または加圧漏れ試験を実行することができます。
最初のジョイントジオメトリを作成した後、プロトタイプパーツのセットを公称ディメンションで作成し、他のディメンションを同じに保ちながら、フィットが異なる2つ以上のセットを用意します（たとえば、よりタイトまたはルーズ）。 望遠鏡を一緒に使用する2つの部品の円板状組立体の1つのアプローチは、外側部分に同じIDを使用し、内側部分のODを変化させて、よりぴったりと緩やかにすることである。 設計を調整し、溶接が良好になるまでさらにテストを実行します。
一緒に機能する共同設計と溶接プロセスを達成した場合、医療機器組立プロセスで常にクリーンで迅速な溶接が期待できます。
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