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우리가 방문하는 거의 모든 공장 어딘가에는 짧고 날카로운 소리를 내는 기계가 있으며, 눈을 깜빡이기도 전에 완성된 조립품이 나타납니다. 그것은 플라스틱에 작업하는 초음파 용접기로 수천 개의 생산 라인에서 접착제 냄비, 나사 및 용제 욕조를 조용히 교체했습니다. 우리는 수년 동안 이 기계를 제작하고 이를 운영하는 사람들 옆에 서 있었습니다. 이 가이드에는 프로세스 작동 방식, 플라스틱의 작동 방식, 조인트 설계 방법, 후회하지 않을 기계 선택 방법 등 우리가 그 과정에서 배운 내용이 담겨 있습니다.
불꽃도 없고, 핫플레이트도 없고, 접착제도 없습니다. 전원 공급 장치는 고주파 전기 신호를 변환기로 보내며 변환기는 이를 일반적으로 15, 20 또는 40kHz의 기계적 진동으로 변환합니다. 그 진동은 부품을 누르는 소노트로드(sonotrode)라고도 불리는 혼(horn)을 따라 전달됩니다. 움직임은 미크론 단위로 아주 작지만 초당 수만 번 발생합니다.
두 개의 플라스틱 반쪽이 닿는 곳에서 그 움직임은 분자 사이에 마찰을 일으키고 마찰은 열이 됩니다. 온도는 재료를 연화시킬 만큼 경계면에서만 상승하며, 용접은 몇 초에서 몇 초 안에 형성됩니다. 압력은 냉각되는 동안 용융물을 함께 유지하고 경화 시간이나 소모품 구입 없이 부품이 접착되어 나옵니다.
이것이 바로 이 프로세스가 대량 라인에서 유지되는 이유입니다. 사이클 시간은 짧고 반복 가능하며 에너지는 접합부에 필요한 부분에만 전달되며 완성된 부품은 접착제로 인해 눌려지는 현상 없이 깨끗해 보입니다. 절충안도 현실입니다. 조인트는 공정에 맞게 설계되어야 하고, 고정 장치는 부품을 정밀하게 고정해야 하며, 모든 플라스틱이 작동하는 것은 아닙니다.
잘 설정된 기계는 매 사이클마다 동일한 리듬을 따르며 이를 이해하면 문제 해결이 훨씬 쉬워집니다.
각 단계는 컴퓨터의 설정입니다. 용접 시간, 유지 시간, 하향력, 진폭 및 트리거 힘은 모두 상호 작용하므로 새 부품을 다이얼링할 때 한 번에 하나씩 변경하십시오.
대체로 말하면, 플라스틱이 녹을 때 더 쉽게 흐르게 될수록 용접도 더 쉬워집니다. 비정질 수지는 넓은 온도 범위에서 점차적으로 부드러워져 작업 공간을 제공합니다. 반결정성 수지는 급격히 녹기 때문에 '접착되지 않음'과 '과도하게 용접됨' 사이의 간격이 좁고 조인트 디자인이 더 중요합니다. 필러는 강성을 더하고 에너지를 흡수하며, 유리 함량이 높은 부품은 더 높은 진폭이나 완전히 다른 접합 방법이 필요한 경우가 많습니다.
| 재료군 | 일반적인 예 | 용접 방법 | 무엇을 볼만한가 |
|---|---|---|---|
| 비정질 열가소성 수지 | ABS, PS, PC, PMMA, PVC | 매우 관대함 | 건식 PC 및 PMMA; 이형 스프레이를 조인트에서 멀리 두십시오. |
| 반결정성 열가소성 수지 | PP, PE, PA, POM, PET | 더 많은 진폭과 더 날카로운 조인트 디자인이 필요합니다. | 좁은 용융 창; 전단 접합은 일반적으로 단순한 능선보다 성능이 뛰어납니다. |
| 충전 및 강화 등급 | 유리 충전 PA, 활석 충전 PP | 용접이 가능하지만 에너지가 많이 소모됨 | 필러가 약 30% 이상인 경우 조인트 형상을 재작업할 것으로 예상됩니다. |
| 엘라스토머 및 열경화성 수지 | TPE, EPDM, 에폭시, 페놀릭 | 초음파 용접에는 적합하지 않음 | 대신 접착 결합이나 기계적 고정을 선택하세요. |
작업 현장에서 얻은 두 가지 실용적인 메모입니다. 첫째, 특히 나일론과 폴리카보네이트의 경우 습기는 좋은 용접의 조용한 적이므로 수지를 적절하게 건조시키십시오. 둘째, 먼지, 기름 또는 잘 지워지지 않는 이형제 등 조인트의 오염으로 인해 기계 설정보다 고장난 부품 비용이 더 많이 발생합니다.
용접이 실패하면 대부분 기계보다는 도면에 답이 있습니다. 조인트 기능의 목적은 작은 접촉 영역에 에너지를 집중시켜 용융이 먼저 시작되도록 하는 것입니다.
일반적으로 높이가 1밀리미터에 불과한 삼각형 능선이 부품의 절반으로 성형됩니다. 먼저 닿아 빠르게 녹아 틈새로 흘러 들어갑니다. 이는 비정질 플라스틱 및 작고 깔끔한 어셈블리에 대한 기본 선택입니다.
한쪽 절반에는 다른 쪽 내부에 꼭 맞는 단차가 있으며 용접 중에 두 개의 수직 벽이 서로 마찰됩니다. 벽을 따라 용융물이 형성되어 강력하고 누출이 없는 밀봉 기능을 제공하며 반결정성 수지의 단순한 능선보다 훨씬 더 잘 작동합니다.
모든 작업에 전체 경계가 필요한 것은 아닙니다. 스테이킹은 성형된 보스를 다른 부품 위의 리벳 헤드로 바꾸고 점 용접은 두 개의 평평한 성형 표면을 단일 지점에서 결합하므로 전체 면에 걸쳐 균일하게 압착할 수 없는 대형 부품에 유용합니다.
주파수, 전력 및 형식은 모두 용접하는 부품에 따라 결정됩니다. 작고 섬세한 구성 요소는 일반적으로 진폭이 낮고 손상 위험이 적기 때문에 40kHz를 선호합니다. 일반 플라스틱 어셈블리는 20kHz에서 편안하게 작동합니다. 더 크고 더 단단한 부품은 진폭이 높을수록 더 많은 재료가 이동하는 15kHz에서 더 잘 용접되는 경우가 많습니다.
전력 등급은 일반적으로 약 1kW에서 최대 4kW 이상입니다. 등급이 높다고 자동으로 더 나은 용접이 되는 것은 아니지만, 더 큰 용접 영역과 짧은 사이클 시간을 위한 여유 공간을 제공합니다. 고정 장치와 공압 프레스를 사용한 반복 가능한 벤치 작업의 경우 일반적으로 컬럼 장착형 장치를 먼저 구매합니다.
AH-DSL 15kHz 4200W 기둥 장착형 초음파 플라스틱 용접 기계 15kHz 작동 및 4200~6000W 전력을 갖춘 기둥 장착형 초음파 용접기로서 고정 장치 및 공압 프레스를 사용한 반복 가능한 벤치 용접에 적합합니다. 제품보기 → 부품이 크거나, 어색하거나, 이미 라인의 다른 곳에 지그에 고정되어 있는 경우, 휴대용 장치를 사용하면 결코 맞지 않을 물체 주위에 프레스를 구축할 필요가 없습니다.
AH-30 맞춤형 휴대용 초음파 스폿 용접기 부적절하거나 이미 지그된 부품을 위한 소형 28/35kHz 휴대용 스폿 용접기로, 최대 1000W 출력을 제공하며 일반적으로 충전재가 필요하지 않습니다. 제품보기 → 소량 실행, 프로토타입 제작 또는 수리의 경우 간단한 레버와 조인트를 명확하게 볼 수 있는 수동 기계가 시작하기에 가장 합리적인 곳인 경우가 많습니다.
AH-SL15K 수동 초음파 플라스틱 용접기 공압 구동 및 2000~3200W 전력을 갖춘 15kHz 수동 모드 용접기로서 간단한 레버 조작과 조인트 가시성이 중요한 소량 작업, 프로토타입 제작 및 수리에 적합합니다. 제품보기 → 어떤 형식을 선택하든 혼과 고정 장치는 액세서리가 아닌 시스템의 일부입니다. 부품 프로파일에 맞는 뿔 모양은 에너지를 해당 위치에 집중시키고 형상을 단단히 고정하는 고정 장치는 일관되지 않은 용접을 생성하는 이동을 방지합니다. 우리는 만든다 맞춤형 초음파 금형 바로 이런 이유로, 읽어볼 가치가 있습니다. 초음파 용접기 모델 및 사양이 다양한 생산 작업에 어떻게 부합하는지 구성을 결정하기 전에.
조인트 주위의 플래시 또는 끈끈한 용융은 일반적으로 너무 많은 에너지, 너무 많은 진폭 또는 하중에 비해 너무 작은 조인트를 의미합니다. 깔끔하게 분리되는 약한 용접은 반대 방향을 가리킵니다. 즉, 인터페이스에 도달하는 에너지가 충분하지 않거나, 뒤틀린 부품으로 인해 접촉이 불량하거나, 오염이 발생합니다. 배치 전반에 걸쳐 일관되지 않은 결과는 부품이 흔들리는 고정 장치, 마모된 혼 페이스 또는 교대 과정에서 표류하는 기압과 같이 거의 항상 기계적입니다.
구축할 가치가 있는 한 가지 습관은 모든 설정에서 첫 번째 샘플을 보관하고 동일한 조명 아래에서 새 부품을 비교하는 것입니다. 눈은 사양서보다 훨씬 더 많은 것을 포착합니다.
초음파 용접은 깨끗하지만 위험이 없는 것은 아닙니다. 진동은 들을 수 있으며 15kHz 및 20kHz에 장기간 노출되면 청력에 영향을 미칠 수 있으므로 인클로저 또는 청력 보호 장치가 합리적입니다. 연속 작동 중에는 경적 표면이 뜨거워지므로 식힌 후 만지십시오. 프레스를 보호하고 인터록 상태로 유지하고 기계가 작동 중인 동안에는 절대로 용접 영역에 접근하지 마십시오.
유지 관리 측면에서는 매주 혼 페이스의 구멍과 마모를 검사하고, 장착 토크를 확인하고, 컨버터와 부스터를 건조하고 깨끗하게 유지하고, 공기 압력을 기록합니다. 이와 같은 작은 습관은 툴링 수명을 크게 연장하고 교대 근무의 첫 번째 부분부터 마지막 부분까지 용접 품질을 안정적으로 유지합니다.
우리는 이 기술이 전문 도구에서 섬유, 일회용 위생 제품 및 일반 플라스틱 전반에 걸쳐 생산 라인의 표준 부분으로 이동하는 것을 지켜보았습니다. 기계의 성능은 더욱 향상되었지만 합리적인 조인트, 견고한 고정 장치, 올바른 주파수 및 잘 훈련된 작업자 등 기본은 변하지 않았습니다. 구매를 저울질하고 계시다면 부품과 레진 등급을 보내주시면 해당 공정에서 할 수 있는 것과 할 수 없는 것이 무엇인지 솔직하게 알려드리겠습니다.
