超音波溶着の新機能

マッチメイキングは独特のスキルであり、組み立ての世界では、機器サプライヤーほどそれを得意とする人はほとんどいません。 これらの専門家は日々、豊富な経験と知識を活用して、適切な機械を特定の組み立て用途に正確に適合させます。 プロジェクトに熱可塑性プラスチック部品の接合が含まれる場合、多くの場合、最適な機械は超音波溶接機です。

「メーカーはよく私たちを訪ねてきて、『これが当社の熱可塑性プラスチック部品ですが、どう思いますか。これを溶接するには超音波が最良の方法ですか?』と尋ねます。」と Dukane のビジネス開発ディレクター、Jason Barton 氏は尋ねます。 「必要な部品の生産量が非常に多く、部品が靴箱以下の場合は、必ず超音波溶接を検討する必要があると伝えています。」

数年前、Dukane は医療機器メーカーが、ポリカーボネートの使い捨てセンサーに 3 つの小さなフィルム キャップ (幅 0.25 インチ未満) を溶接するための適切な超音波システムを見つけるのを支援しました。 これらのセンサーは、体外評価および評価中に人工血液内の pH とガスを監視します。

Dukane と会う前、メーカーは空気圧超音波溶接システムを使用していましたが、性能はやや劣っていました。 平均スクラップ率は 50% で、時には 90% にまで上昇しました。 さらに、溶接制御の欠如により、熱可塑性プラスチックが溶けた後にプレススラスターが下方に移動する原因となりました。 この不要な力により、部品のたわみ、溶接の不均一、固化が発生しました。 また、気密シールを確保するために各センサーの真空漏れテストも必要でした。

Barton 氏は、Dukane が古いシステムを Melt-Match テクノロジーを搭載した Dukane の iQ ES サーボベースの溶接機に置き換えることを推奨したと述べています。 40 キロヘルツのユニットである溶接機は、溶接段階中の溶接速度を正確に制御し、溶融が検出された場合にのみプラスチック部品の崩壊を開始します。

Barton 氏によると、このメーカーは、キャップを気密封止する溶接を繰り返し生成するため、サーボ駆動システムを気に入っています。 これにより、同社は製品テスト時間をわずか 10% に大幅に短縮しながら、生産コストを削減し、製品品質を向上させることができます。

非医療産業の製造業者も超音波溶着を広範囲に使用しています。 自動車メーカーはバンパーの筋膜からオイルフィルターに至るまでの部品を超音波接合し、白物家電メーカーは窓や照明配管をパネルディスプレイに溶接するために超音波を使用しています。 家庭用電化製品の分野では、企業は定期的に電源パック、電話ケース、コンセント、照明スイッチを超音波溶接しています。

超音波溶接はプラスチック部品の永久的な組み立てに長年使用されてきた手法ですが、その技術は進化し続けています。 今日の高度な機械は、高速、クリーン、エネルギー効率に優れた再現性のある溶接を提供するだけでなく、接合プロセスに対する前例のない制御を提供します。 これらの機能により、超音波溶接は今後長年にわたり普及するでしょう。

1960 年代に初めて開発された超音波溶接は、部品を互いに振動させて接合する摩擦溶接の一種です。 サプライヤーによれば、その初期の成長段階は1980年代と1990年代に到来し、現在この技術は洗練の時代にあると述べている。

超音波溶接は、非晶質および半結晶質の熱可塑性プラスチックおよび熱可塑性複合材料の接合に非常に一般的ですが、熱硬化性材料には適用できません。

すべての超音波溶接機は、電源 (発電機)、コンピューター コントローラー、アクチュエーター、トランスデューサー、ブースター、およびソノトロード (チタンまたはアルミニウム) ホーンを備えています。 アクチュエータは、ステッピング モーターまたはサーボモーターに取り付けられた空気圧シリンダーまたはボールねじによって駆動されます。 トランスデューサー、ブースター、ホーンが超音波スタックを構成します。

電力は、伸縮する圧電結晶を含むトランスデューサーに送られます。 この動作により機械的振動が発生し、ブースターが増大してホーンに伝達され、ホーンが超音波エネルギーをジョイント界面に伝達します。

摩擦とヒステリシスの組み合わせにより、ジョイントで熱が発生します。 熱により各部品の少量のプラスチックが溶けます。 超音波振動が止まると、溶融材料が凝固し、溶接が完了します。 実際の溶接時間は通常 200 ～ 400 ミリ秒で、合計サイクル時間は通常 1 秒未満です。