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プラスチックの超音波溶着(接合)

■溶着の原理

原理図 右図のように構成された超音波溶着機で、溶着物をホーン形工具と受台ではさみ込むようにセットし、加圧しながら超音波振動を加える。ホーン形工具の先端からプラスチックの溶着物に伝達された超音波振動エネルギーは、超音波振動による接合面の接触解離の相互衝突に起因する摩擦発熱効果、接合面に加わる交番正弦応力による熱効果などの作用で、溶着物の接合界面で大部分熱エネルギーに変わってこの部分が選択的に加熱されて、瞬時に接合される。

 尚、この超音波溶着の対象となるのは、熱可塑性樹脂である。

■溶着の応用例

a) 接合

成形品やフィルムなどプラスチックどうしの接合。

b) かしめ

プラスチックの頭を溶かしながら成形して、金属や異種材料を固定するカシメ方法。

図
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c) インサート

金具をプラスチックに埋め込む。

d) リベンッティング

プラスチックの板どうしを接合する。

e) スウェージング

金属や異種材料の周囲を固定する。

図
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f) ゲートカット

成形品のランナーに超音波振動を印加させて分離させる。

g) 溶断

ナイフ形の工具状にして切断する。

h) シール

シート重ね溶着や袋状のシートのシール。

図
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■超音波プラスチック溶着の特徴

  1. 0.1〜数秒で接合が出来、接着剤や溶剤接合に比べて乾燥の必要がない。
  2. 自動化が容易で溶剤や熱溶着に比べて臭いが少ない。
  3. 高周波溶着のように材料の誘電率に関係なく接合できる。
  4. 作業が簡単で頑固な接合が出来ると共に気密接合が可能。

■超音波溶着の適性の比較

表

※上記条件の他に厚さや形状により接着強度や適合度合が変わりますので、お問い合わせ下さい。


金属の超音波溶着(接合)

■金属溶着の原理

原理図 同種あるいは異種金属の接合では超音波振動を印加することで、2つの金属どうしが摩擦を起こし金属表面の吸着物や、酸化皮膜が破壊され、接触面がクリーニングされ、平滑化されて凝着核が発生し、ツールと金属(溶着物)の間で相対運動が起こり、急激な塑性流動によって、接合面積が拡大されて溶着します。

 尚、接合界面の形態については、一部の金属を除いて、溶融組織は認められず、相互拡散かあるいは、拡散に近い状態の固相接合とされている。

■超音波金属溶着の特徴

  1. 電気伝導や熱伝導が大きい為に、電気溶接や銀ロウ付けなどの難しい材料に対して、溶着が可能である。
  2. 他の溶接方法の様に溶融せず、固相状態で接合される為に熱的影響が少ない。
  3. 数秒程度の短時間での溶着が可能で、材質を著しく変える程の熱的影響が少ない。
  4. フラックス等が必要なく、接合部を清浄化する必要が無く、トータルコストが安い。
  5. はんだ付けや銀ロウ接等を超音波溶着に換える事で、コストダウンが計れる。
  6. 消費エネルギーは、電気溶接に比べて1/5〜1/20となり、省エネルギーとなる。

■超音波溶着の可能な材質の組合せ

表

◎接合物の一方がアルミニウムをはじめ、銅、金、それらの合金などの比較的軟らかい金属の同種あるいは、異種の組み合せが特に効果的です。


多賀の包装用超音波ウェルダー

超音波溶着機/SH-22

SH22


【SH-22/主な仕様】
周波数/出力
60 kHz/40W
電源電圧
AC100V 50-60Hz
寸法(発振器)
W200×D300×H100
ハンドピース
45φ3×130(ツールなし)


回転式連続シーラー

welder


スタンド型溶着ユニット

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自動送りコンパクトシーラー

welder


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