플라스틱의 초음파 용접 소개

초음파 용접은 고주파 초음파 진동을 사용하여 동일하거나 화학적으로 호환되는 재료로 만들어진 두 부품을 함께 접합하여 이들 사이에 고체 용접을 생성하는 방법입니다. 플라스틱에 이 기술을 사용할 때의 장점은 나사, 접착제, 나사산, 땜납 또는 기타 유형의 접착 재료 없이 몇 초 안에 고강도, 가스 및 수밀 결합이 형성된다는 것입니다. 용접된 부품은 경화를 위해 지그에 보관할 필요가 없으므로 자동화 라인에서 즉시 사용할 수 있습니다. 플라스틱의 초음파 용접은 비용 효율적이고 영구적이며 깨끗한 용접을 생성하면서 에너지를 거의 소비하지 않는 친환경 공정입니다. 이 프로세스는 몇 가지 예를 들면 전기, 컴퓨터, 자동차, 항공우주, 의료 및 포장 산업에서 사용됩니다.

초음파 용접기는 스택이라는 변환기 어셈블리로 구성됩니다. 소노트로드, 부스터 및 용접 혼의 세 가지 구성요소로 구성됩니다. 소노트로드는 진동의 근원입니다. 내부에는 티타늄 실린더에 단단히 고정된 금속판 주위에 끼워진 압전 세라믹 디스크가 있습니다. 그런 다음 시스템 전원 모듈에서 케이블을 통해 고주파 전기가 공급됩니다. 이것은 대부분의 열가소성 수지의 용융 온도를 얻기에 충분한 진동을 생성하지 않기 때문에 부스터를 사용하여 입력 진동을 용접 공정에 필요한 비율로 증폭합니다. 용접 혼은 진동 에너지를 열가소성 가공물에 전달합니다. 용접 혼은 특정 공작물의 윤곽과 일치하도록 설계되었습니다. 진동을 특정 값으로 감쇠하고 프로세스가 작동하는 데 필요한 힘을 가합니다.

이 용접 공정은 사용되는 플라스틱에 따라 달라지지만 녹지 않고 연화되므로 열경화성 폴리머가 아닌 열가소성 수지에 가장 적합합니다. 대부분의 열가소성 플라스틱은 어느 정도 결정화도가 있는 비정질 구조를 가지고 있습니다. 즉, 정렬된 구조를 갖는 일부 영역이 있습니다. 열가소성 플라스틱은 광범위한 온도에서 부드러워지고 유리 전이 온도가 있습니다. 열경화성 폴리머는 결정질이며 뚜렷한 융점이 있습니다. 결정질 폴리머는 녹는점에 도달할 때까지 고체 상태를 유지하다가 한 번에 모두 녹습니다. 비정질 열가소성 플라스틱은 또한 대부분의 결정질 중합체에 비해 비중이 낮고 인장 강도 및 인장 계수가 낮으며 연성 및 충격 강도가 높으며 크리프 저항이 낮습니다. 예를 들어, ABS, 아크릴, 폴리카보네이트 및 PVC는 결정 구조가 거의 또는 전혀 없는 비정질 중합체입니다. 이 플라스틱은 초음파 용접에 매우 적합합니다. 동일한 플라스틱 재료로 만든 두 부품의 초음파 용접은 일반적으로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 어떤 경우에는 두 가지 다른 열가소성 수지를 초음파를 사용하여 용접할 수 있습니다(예:재료가 화학적으로 호환되고 융점이 유사한 경우). 이러한 종류의 용접에 가장 적합한 플라스틱 조합 중 하나는 ABS와 아크릴입니다.

PE, PP, PE 및 PIA와 같은 폴리머는 결정질이며 초음파 용접기의 에너지가 용접 부위를 통과하기 전에 진동을 흡수하는 경향이 있습니다. 따라서 이러한 종류의 용접을 사용하여 이들 중 어느 것도 결합하기가 어렵습니다. 가장 일반적으로 요청되는 조합 중 하나는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이지만 둘 다 결정질이며 화학적으로 호환되지 않습니다.

음파 용접은 부탄 라이터, 장난감, 피펫 및 정맥 카테터를 만드는 데 사용됩니다. 운동화의 윗부분은 스티칭이나 접착이 아닌 초음파 용접을 사용하여 만들어지는 경우가 많습니다. 가전 제품의 제조 공정에서는 많은 플라스틱 부품을 결합해야 합니다. 이 프로세스의 예로는 세탁기 전면 패널의 디스플레이 화면과 펌프 휠의 절반이 있습니다. 자동차 산업에서는 테일 라이트, 계기판 및 범퍼의 부품을 함께 용접하는 것을 포함하여 음파 용접에 수백 가지 용도가 있습니다. Apple이 다른 제품에서 이 프로세스를 성공적으로 사용한 후 이어폰을 만들기 위해 이 기술을 사용하려고 한다는 보고가 있습니다. 이렇게 하면 이어버드가 더욱 간결해집니다.

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