초음파 용접 매개 변수를 선택하는 방법은 무엇입니까?

초음파 용접 매개 변수를 선택하는 방법은 무엇입니까?

진폭 A, 정압 F 및 용접 시간 t, 초음파 전력 선택 및 매개변수 간의 상호 작용. 초음파 용접에서는 스폿 용접이 가장 일반적으로 사용됩니다. 다음은 용접 품질에 대한 다양한 매개변수의 영향을 논의하기 위한 스폿 용접의 예입니다.

1. 초음파 진동 주파수는? 진동 주파수는 주로 공진 주파수 값과 공진 주파수 정확도를 나타냅니다. 진동 주파수는 일반적으로 15~75kHz입니다. 주파수 선택은 용접할 재료의 물리적 특성과 두께를 고려해야 합니다. 용접물은 더 얇고 더 높은 진동 주파수를 사용합니다. 용접물이 두꺼워지면 용접 재료의 경도와 항복 강도가 낮아지고 낮은 진동 주파수가 사용됩니다. 소리 기능을 그대로 유지한다는 전제하에 진동 주파수를 높이면 진폭을 줄일 수 있어 얇은 부재의 교번 응력으로 인한 피로 손상을 줄일 수 있기 때문이다. 진동의 빈도는 접합부의 전단 강도에 영향을 미칩니다. 재료가 단단하고 두께가 클수록 주파수의 영향이 더욱 뚜렷해집니다. 주파수가 증가함에 따라 음향 시스템의 고주파 진동 에너지 손실이 증가하므로 고출력 초음파 스폿 용접기의 주파수는 일반적으로 15~20kHz 범위로 상대적으로 낮습니다. 진동 주파수의 정확성은 솔더 조인트 품질의 안정성을 보장하는 중요한 요소입니다. 초음파 용접 공정 중 기계적 부하의 가변성으로 인해 불규칙한 디튜닝이 발생하여 용접 품질이 불안정해집니다.

2. 진폭 진폭은 초음파 용접 공정의 기본 매개 변수 중 하나입니다. 용접면의 산화막 제거와 관련된 마찰력의 크기, 접합면의 마찰열 발생, 소성변형대의 크기, 소성유체층의 상태 등을 결정합니다. . 따라서 용접할 재료의 특성과 두께에 따라 진폭 값을 올바르게 선택하는 것은 신뢰성이 높은 접합부를 얻기 위한 전제 조건입니다. 진폭의 범위는 일반적으로 5~25μm 입니다 . 저전력 초음파 용접기는 일반적으로 진동 주파수가 높지만 진폭 범위는 낮습니다. 경도가 낮은 용접 재료나 얇은 용접물은 더 낮은 진폭을 사용해야 합니다. 재료의 경도와 두께가 증가함에 따라 선택한 진폭도 그에 따라 증가해야 합니다. 이는 진폭의 크기가 용접물의 접촉면의 상대 이동 속도에 해당하고, 용접부의 온도, 소성 흐름 및 마찰 일의 크기가 상대 이동 속도에 따라 결정되기 때문입니다. 특정 용접물의 경우 적절한 진폭 범위가 있습니다. 진폭 A가 17μm일 때 솔더 조인트의 전단 강도가 가장 높고 진폭이 감소하며 강도가 감소합니다. 진폭이 미만이면 6μm 조인트가 형성되지 않은 것이며 진동 효과를 높이는 시간도 영향을 미치지 않습니다. 이는 진폭 값이 너무 작고 용접물 사이의 상대 이동 속도가 너무 작기 때문입니다. 진폭 값이 17μm를 초과하면 솔더 접합 강도가 감소하는데, 이는 주로 금속 재료 내부 및 표면의 피로 손상과 관련이 있습니다. 따라서 진폭이 너무 크고 상부 사운드 전극에서 용접물로 전달되는 진동 전단력이 용접부 사이의 마찰을 초과합니다. 힘, 소노트로드와 공작물 사이의 상대 미끄럼 마찰, 다량의 열 및 소성 변형으로 인해 상부 음향 극이 용접물에 내장되어 유효 접합 단면이 감소합니다. 초음파 용접기의 변환기 재료와 집중 장치 구조는 용접기의 진폭을 결정합니다. 진폭이 결정되면 일반적으로 음향 발생기의 전기 매개변수를 조정하여 진폭이 변경됩니다. 또한 진폭 값의 선택은 다른 매개변수와 관련되어 있으므로 함께 고려해야 합니다. 적절한 진폭 범위에서 큰 진폭을 사용하면 용접 시간을 크게 단축하고 용접 생산 효율성을 향상시킬 수 있다는 점을 지적해야 합니다.

3. 정압 F 정압의 역할은 초음파 진동을 소노트로드를 통해 용접물에 효과적으로 전달하는 것입니다. 초음파 용접에 필요한 정압의 양은 재료의 종류에 따라 다릅니다. 정압이 너무 낮으면 초음파가 용접물에 거의 전달되지 않기 때문에 두 용접물의 경계면에서 일정한 마찰 일을 생성하는 것만으로는 충분하지 않으며 상부 음향 극과 용접물 사이의 표면 미끄럼에서 초음파 에너지가 거의 완전히 손실됩니다. 효과적인 연결을 형성하는 것은 불가능합니다. 정압이 증가함에 따라 진동 전달 상태가 개선되고 용접 영역의 온도가 증가하며 재료의 변형 저항이 감소하고 소성 흐름 정도가 점차 증가합니다. 또한, 압축응력의 증가로 인해 접촉점에서의 소성변형의 면적과 접합면적이 증가하여 접합강도가 증가하게 된다. 정압이 특정 값에 도달한 후 압력을 높이면 접합 강도가 더 이상 증가하거나 감소하지 않습니다. 이는 정압이 너무 크면 진동 에너지를 합리적으로 활용할 수 없고 마찰력이 너무 크며 용접물 사이의 상대적인 마찰 운동이 약해지고 진폭 값도 감소하여 용접물 사이의 연결 영역이 발생하기 때문입니다. 더 이상 증감이 없으며, 재료의 파쇄로 인해 실제 접합단면이 감소하게 되어 접합강도가 감소하게 됩니다. 다른 용접조건의 경우 높은 정압을 이용하면 진동 초기에 더 낮은 온도에서 더 높은 정압을 발생시킬 수 있기 때문에 더 짧은 용접 시간에 동일한 강도의 솔더 조인트를 얻을 수 있습니다. 소성 변형으로 인해 발생합니다. 동시에 높은 정압을 사용하면 단시간에 최고 온도에 도달하고 용접 시간을 단축할 수 있습니다.

4. 용접시간 t 용접시간은 접합품질에 큰 영향을 미친다. 용접시간이 너무 짧으면 표면의 산화막이 너무 늦게 파괴되어 범프가 몇 개만 형성되고 접합강도가 너무 낮아 접합조차 형성할 수 없게 된다. 용접시간이 길어질수록 솔더 조인트의 강도가 급격히 증가하며, 일정 용접시간 동안 강도값이 낮아지지 않습니다. 그러나 초음파 용접 시간이 일정 값을 초과하면 솔더 조인트의 강도가 저하됩니다. 이는 용접물의 열 입력이 너무 커서 플라스틱 영역이 확대되고 상부 음향 극이 용접물에 갇혀 있기 때문입니다. 용접 조인트의 단면적을 줄이는 것 외에도 쉽습니다. 납땜 접합부 표면 및 내부에 균열이 발생합니다. 서로 다른 정압의 경우 최적의 접합 강도를 얻는 데 필요한 용접 시간이 다르며 정압 값을 높이면 용접 시간이 어느 정도 단축될 수 있습니다.

5. 용접력 P 초음파 용접시 힘의 선택은 주로 용접물의 두께와 재료의 경도에 따라 달라집니다. 실제 응용에서는 초음파 전력의 측정이 어렵기 때문에 전력, 초음파 전력 및 진폭을 나타내는 데 진폭을 사용하는 경우가 많습니다. 관계는 다음과 같이 결정될 수 있습니다. P = μ SF υ = μ SF2A Ω / π = 4 μ SFA? (1) 여기서 P - 초음파 전력; F - 정압; S - 솔더 조인트 영역; υ - 상대 속도; A - 진폭 ; μ - 마찰 계수; Ω - 각주파수( Ω = 2π ? ); ? - 진동 주파수. 초음파 용접에서 진폭은 5~25μm 사이에서 선택 됩니다 . 변환기 재료, 구조 및 전력을 선택할 때 진폭의 크기는 집선기의 증폭 계수와도 관련이 있습니다. 일반적으로 위의 다양한 용접변수들의 상호 영향을 판단할 때 임계곡선을 그리면 이를 얻을 수 있으며, 도 18은 정압과 전력 사이의 중요한 관계입니다. 실제 압력은 일반적으로 최소 가용 전력에서의 정압과 최소 가용 전력보다 약간 높은 전력 값을 사용하여 선택됩니다. 위의 여러 용접 매개변수는 분리된 것이 아니라 상호 영향을 미치고 상호 연관되어 있으므로 함께 고려해야 합니다. 예를 들어, 플라스틱의 초음파 용접에서 접합 품질은 변환기의 진폭, 정압 및 용접 시간의 상호 작용에 따라 달라집니다. 용접 시간 t와 용접 헤드 정압 F는 조정 가능하며 진폭은 변환기와 혼에 의해 결정되며 세 가지 양은 서로 최적의 선택 값을 갖습니다. 용접 에너지가 적정 값을 초과하면 재료의 용융량이 많아 큰 변형이 발생합니다. 용접 에너지가 너무 작으면 용접이 쉽지 않습니다. 용접 매개변수 외에도 상부 흡음재, 모양 크기 및 표면 상태와 같은 요소도 용접 품질에 영향을 미칩니다.