I. 超音波とは何ですか？

超音波は、高周波振動によって発生するエネルギーを加工物の表面に作用させることで、金属部品同士を接合する技術である。

II．超音波の動作原理

1. 電気エネルギーは高周波の機械振動に変換され、音響的に調整された溶接ヘッドを通して溶接ノズルに伝達されます。上下のワークピースは、毎秒2万回または4万回の圧力サイクルで互いに擦れ合います。高周波振動と圧力の複合効果により、ワークピース表面の薄い材料層と酸化物層が分散され、クリーンで制御可能な拡散溶接が形成されます。ワークピース間の原子の再結合により、最終的に信頼性の高い冶金学的融合層が形成されます。
2. 低周波電流は発生器によって高周波電流に変換される。高周波電流は変換器によって機械的振動に変換される。振幅変調器と溶接ヘッドは振動振幅を調整する役割を担う。一定の静圧下で、金属表面の分子構造が互いに擦れ合い衝突することで分子間相互浸透が起こり、溶接が完了する。

超音波に関する基礎知識とトラブルシューティング

III．超音波溶接における一般的な欠陥

（a）はんだ付けが不完全

1. 溶接出力不足：圧力不足、振幅不足、またはベースがしっかりと固定されていない。
2. 溶接エネルギー不足：出力エネルギーを計算する式は、E=P×T=F×V×T=μN×A×f×T（Eはエネルギー、Pは電力、Vは速度、μは摩擦係数、Nは圧力、Aは振幅、fは周波数、Tは時間）です。エネルギー不足は溶接不良につながります。
3. 材料表面の油層や酸化層は、溶接接合効果に影響を与える可能性がある。
4. 歯が鋭すぎると、溶接中に溶接部に容易に食い込んでしまう可能性がある。
5. 溶接部の表面には、超音波溶接に適さない材料のコーティングが施されている。
6. 溶接される材料は超音波溶接には適していません。

（ii）溶接ヘッドベース

原因 溶接ヘッドまたは溶接ベースが材料に接触すると、非常に高い温度が発生し、材料と溶接ヘッドまたはベースの間に分子レベルの浸透が生じ、​​接着が起こります。

解決 :

1. 溶接ヘッドとベースの歯を点検してください。摩耗がひどい場合は温度上昇の原因となるため、速やかに対処する必要があります。
2. 溶接結果を確保しつつ、出力を適切に上げ、溶接時間を短縮することで、溶接ヘッドと材料間の過剰なエネルギー交換を低減することができる。

（iii）溶接部の亀裂

1. 溶接継手周辺の亀裂：複数の材料層を溶接する場合、溶接継手の端部は傾斜します。溶接ヘッドが振動すると、端部に引っ張り力が加わり、亀裂が発生しやすくなります。
2. 解決 溶接継手の端部に特別な処理を施し、応力分布を均一にするとともに、振動によって発生する引張力を軽減する。
3. はんだ接合部付近の亀裂：はんだ付けヘッドの振動により、材料が前後に動きます。例えば、アルミホイルを電池に接続した場合、引っ張ると簡単に破損する可能性があります。
4. ソリューション ① 歯形の方向を変更する（例えば、斜めの歯形を使用する）ことで、材料にかかる力の方向を調整する。② タブを適切に長くして、バッテリーと半田接合部の間に緩衝スペースを作る。

（iv）出力電力の大きな変動

理由 出力電力に影響を与える要因は数多くあり、それらを一つずつ確認する必要があります。

解決 :

1. トリプルユニットの設置状況を点検し、損傷がないか確認し、必要に応じて再組み立てしてください。
2. ベースのネジがしっかりと締め付けられていることを確認してください。
3. ベースクランプの位置に隙間がないか確認してください。
4. 溶接治具を点検し、溶接位置が毎回一定であることを確認してください。
5. 素材の表面に酸化や油染みがないか確認してください。
6. 入荷する材料の仕様が一致していることを確認してください（溶接ヘッドのストロークが固定されている場合、材料の厚さや硬度の違いによって出力電力に変動が生じます）。
7. 工場の空気供給の安定性を確認し、吸気圧力計に変動がないか観察してください。
8. 電源ボックスの超音波出力が安定しているかどうかを確認してください。

（v）過負荷

原因 これには、電力過負荷と周波数過負荷という2つの状況が含まれます。

解決 :

1. 溶接パラメータを適切に下げてください。
2. 溶接ヘッドの下降深さを制限し、溶接ヘッドとベースの間に一定の隙間が維持されるようにします。