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진폭 프로파일링을 이용한 초음파 용접기술

전문가 제언: ○ 본 발명은 초음파 용접 시에 조절기(controller), 초음파 변환기(transducer), 증폭기(booster), 초음파 호른(horn)의 연속적인 공정으로 진폭 프로파일링(amplitude profiling)을 이용하는 방법이다. 처음에는 높은 진폭을 주고 일정시간이 지난 후에 전환점에서 낮은 값의 진폭으로 용접하여 용접부의 연화를 방지하고 용접부의 강도를 향상시킬 수 있는 획기적인 초음파 용접기술이다.

○ 현재 초음파 용접 시에 높은 진폭으로 용접이 계속되어, 용접너깃이 부분적으로 경화(stiff)되어 용접부의 강도가 저하하는 경우가 있으며, 또한 용접되는 금속표면과 호른 팁과의 계면에서 연화를 일으켜 용입 현상이 나타나고 있다. 특히 호른 팁의 마크가 발생되거나 호른 팁의 들러붙는 현상(sticking)이 발생되고 있다. 이를 방지하기 위한 대처방법으로 본 발명이 가장 효율적이라고 사료된다.

○ 초음파 금속용접은 대량 소량 생산과 관계없이 환경오염이 없고 시간이 빠르며 용접에 필요한 소모성 부품(예, 플럭스, 납 등)이 필요 없다. 또한 용접부위에 열을 발생시키지 않기 때문에 용접부의 취성이 억제되며 서로 다른 재질의 용접도 가능하다는 장점이 있다. 특히 금속용접 방법 중에 생산비용을 절감할 수 있고 확실한 용접품질을 보장할 수 있는 용접방법으로 관심이 집중되고 있다.

○ 본 발명에서는 용접 프로파일링을 이용하여 알루미늄의 연화를 감소시키는 효과를 제공하였다. 향후 기존 설비의 대체나 혹은 값비싼 설비투자 없이 제품의 불량감소와 용접부의 강도향상을 기할 수 있는 획기적인 용접기술로 각광을 받을 수 있을 것으로 기대된다.

○ 본 발명에서는 3㎜ 두께의 알루미늄합금 5754에 적용하였으나, 향후 알루미늄뿐만 아니라 비철, 플라스틱, 폴리머, 비닐코팅종이 등 응용범위를 크게 확대할 수 있을 것으로 예상된다.

저자: SHEEHAN, James F.
자료유형: 특허정보