小さな金属部品へのワイヤーの接合

1980 年代初頭以来、超音波はワイヤの接続や金属コネクタや端子へのワイヤの溶接に使用されてきました。 Branson の超音波金属溶接技術を示す写真提供: Emerson

超音波溶接は、より線（上部）と錫メッキ線を効果的に接合します。 写真提供：Sonobond Ultrasonics Inc.

SPG 2600 溶接機は、最大 20 平方ミリメートルのワイヤ束を 1 つの端子に超音波溶接します。 写真提供：Sonobond Ultrasonics Inc.

平均的な人が冷蔵庫を開けて、熱すぎるソーダの缶やボトルを手に取ったとき、最初の反応は失望の 1 つです。 しかし、その人がこの種の機器のハーネスの組立者である場合、最初に考えるのは次のとおりです。エバポレータ ファンのワイヤリング ハーネスを確認してください。 磨耗や損傷がないか検査しながら、ワイヤがコネクタに溶接されているか、はんだ付けされているか、また、どちらのプロセスがどの程度適切に実行されたかも学びます。

おそらく、ワイヤが超音波溶接されていることがわかります。 白物家電市場にサービスを提供するハーネスメーカーは、この技術をますます好んでいます。これは、高い導電率で信頼性の高い接続が得られるためです。

このようなハーネスメーカーのすべてが超音波溶接に切り替えたというわけではありません。 多くの人は今でも抵抗溶接やはんだ付けを好みます。 前者は経済的で、類似した材料と異なる材料を接合することができます。一方、後者は錫めっきワイヤの終端処理や少量生産に依然として人気があります。

メーカーが確実に知っているのは、3 つの方法すべてがワイヤを金属部品に接合する場合や、2 本以上のワイヤを接合する場合に効果的であるということです。 また、アプリケーションに最適な結合プロセスを選択するには、各テクノロジーの長所と短所をすべて完全に理解することが不可欠であることも理解しています。

1980 年代初頭以来、超音波はワイヤの接続や金属コネクタや端子へのワイヤの溶接に使用されてきました。 このプロセスには、15 ～ 40 キロヘルツの周波数で圧力をかけながらワイヤのストランドを一緒に振動させることが含まれます。 振動エネルギーは表面酸化物を分散させてストランドにかじりを生じ、固体状態の冶金学的結合を形成します。

「超音波プロセスにより、低抵抗の溶接が実現します」とエマソン社に雇用され、Branson Ultrasonics Metal Welding、アメリカ大陸の国内営業マネージャーとして雇用されているジョー ステイシー氏は述べています。 「また、低抵抗溶接により、より小さなケーブルの使用が可能になり、メーカーのコストとスペースが節約されます。」

通常、アルミニウム、ニッケル、銀、銅、金などの導電性材料は超音波溶接されます。 このプロセスは抵抗溶接よりも消費エネルギーが約 80% 少なく、水冷も必要ありません。 また、はんだ付けとは異なり、超音波溶接にはフラックスや充填材が必要ありません。

Branson の 2032S システムは、断面積 0.7 ～ 40 平方ミリメートルの高品質のワイヤ スプライスを生成します。 Versagraphic 電源を装備したこのシステムは、幅、圧力、振幅、エネルギーなどの接続パラメータを自動的かつ瞬時に調整します。 オペレーターは、最適な生産効率を得るために、事前に設定された数のスプライスを順番にプログラムできます。 その他の標準機能には、格納式アンビル (ワイヤ負荷領域を最大化するため)、ギャザー ツール (スプライスの取り外しを容易にするため)、および高生産環境でツールの寿命を延ばすための冷却空気などがあります。

「どのような業界にサービスを提供しているかに関係なく、ハーネスメーカーは 24 時間年中無休で信頼性が高くコスト効率の高い溶接機を必要としています」と Stacy 氏は言います。 「超音波溶接は一貫してコスト効率が高く、これが人気が高まっている主な理由の 1 つです。」

Sonobond Ultrasonics Inc. の社長であるジャネット・ディヴァイン氏は、機械技術の進化により、超音波溶接が他の接合方法に比べて経済性と効率性の利点を維持するのにも役立っていると述べています。 たとえば、セラミック圧電トランスデューサは、高電圧および高温 (最大 300 C) で効率的に動作できます。 さらに、電源と電子機器はデジタル精度と制御を提供します。

Sonobond の SPG (一点接地) 2600 溶接機は、最大 20 平方ミリメートル (最大 18 本のワイヤ) のワイヤ束を 1 つの端子に超音波溶接します。 マイクロプロセッサ制御のユニットは、端子アームを自動的に折りたたんで接合部の応力を軽減する前に、ワンパルスで溶接を完了します。 標準および軽く錫メッキまたは酸化されたワイヤを処理します。