超音波溶接

超音波溶接とは

超音波溶着は、周波数20kHz以上の超音波振動を、ホーン（共鳴体）の先から原材料に伝えて、その内部に発生した摩擦熱で樹脂や金属を接合します。

超音波振動を与える時間と超音波振動の大きさ、加圧力の組み合わせによって接合する強度が異なります。

超音波溶接の仕組み

2枚の板を合わせて上から超音波溶着機を押し当て超音波振動を与えると、振動は材料に伝わります。合わさったもう1枚の板にも振動が発生し、振動によって2枚の板に摩擦熱が起きます。板と板の間が溶けて混ざり合って結合するという仕組みです。

超音波溶接の種類

超音波溶接には「直接溶着」と「伝達溶着」の2通りの方法があります。

直接溶着は工具ホーンに超音波振動を伝える材料を押し当てその周りを溶かす方法で、伝達溶着は工具ホーンが直接触れていない接合部が加熱して冷えて固まるとくっつきます。

超音波溶接のメリット

熱で溶けるプラスチックに適応できる

熱で溶けるプラスチックすべてに適応可能です。連続密着や同時密着、異物の混入がなく表面が汚れているものでも加工することができます。密着時間も短いため作業時間を削減することができる点もメリットだと言えるでしょう。

経済的である

装着機は安価であり、比較的小型なため場所を取りません。消耗品を使用しないので経済的です。溶着するときだけ通電するため、省エネで環境に配慮した工法だと言えるでしょう。不織布マスクもこの方法を用いて作られており、超音波溶接は丈夫で安全面が期待されているため、幅広い用途で使用されています。

超音波溶接のデメリット

大きい部品や立体的な形状は難しい

大きい部品や立体的な形状の溶着は難しいと言われています。素材が大きいと振動を大きくする必要があり、振動を大きくしすぎると部品自体に大きな衝撃を与えてしまいます。部品に傷がつくかもしれないので素材が大きい場合の溶着は苦手です。

複雑な形状や不規則な形をしているものは不向きである

複雑な形状や不規則な形をしているものは不向きです。なぜなら、複雑な形状をしている素材は素材間で摩擦熱が発生しにくいからです。

超音波溶接はメリットが多いのでデメリットがないように思われがちですが、上記のようにデメリットもいくつかあります。