JPS58388A - 超音波溶接における溶接部構造 - Google Patents
超音波溶接における溶接部構造Info
- Publication number
- JPS58388A JPS58388A JP9751281A JP9751281A JPS58388A JP S58388 A JPS58388 A JP S58388A JP 9751281 A JP9751281 A JP 9751281A JP 9751281 A JP9751281 A JP 9751281A JP S58388 A JPS58388 A JP S58388A
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- JP
- Japan
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- welding
- welded
- tip
- materials
- ultrasonic
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属材料等を重ね溶接あるいはサンドウィッチ
構造からなる溶接部を超音波を用いて溶接する際に溶接
部の継手強度あるいは溶接部の品質の信頼性をも高める
のＣｌ、た超音波溶接Ｃ：関する。
構造からなる溶接部を超音波を用いて溶接する際に溶接
部の継手強度あるいは溶接部の品質の信頼性をも高める
のＣｌ、た超音波溶接Ｃ：関する。
を生かせる接合方法である。とくに溶接時間が他の溶接
方法に比べてａ端Ｃ；短くしかも長くても１ないし２秒
という驚異的サイクルタイムが可能となる。
方法に比べてａ端Ｃ；短くしかも長くても１ないし２秒
という驚異的サイクルタイムが可能となる。
この溶接技術を金属材料ｅ４適用するために最近では超
音波金属溶接機出力も大きくなってきている。
音波金属溶接機出力も大きくなってきている。
現状では銅あるいはアルミニウム等の非鉄金属を筆頭に
、その代表例としては半導体産漏でワイ綾 ヤボンダーとして素子等の接合−二実篇を有している。
、その代表例としては半導体産漏でワイ綾 ヤボンダーとして素子等の接合−二実篇を有している。
しかし最近では半導体産業のみならず、コンデンサーの
リード等の電気産業Ｉ：も実用化が進んでい・る。また
溶接機もプラスチックの溶接機−一比べて金属溶接用と
して数百ワットから数キロワットへと出力が大きくなり
金属材料の板厚も最大数ミリメートルまで可能となって
来ている。
リード等の電気産業Ｉ：も実用化が進んでい・る。また
溶接機もプラスチックの溶接機−一比べて金属溶接用と
して数百ワットから数キロワットへと出力が大きくなり
金属材料の板厚も最大数ミリメートルまで可能となって
来ている。
この超音波金属溶接機の大出力化纏；伴ない溶接材料も
多様化の傾向に有る。とく（：電気部品である電磁開閉
器の接点とその合金の溶接あるいはバイメタルとその合
金等Ｃ；も応用拡大されつつある。
多様化の傾向に有る。とく（：電気部品である電磁開閉
器の接点とその合金の溶接あるいはバイメタルとその合
金等Ｃ；も応用拡大されつつある。
しかし、この超音波金属溶接機は、電気的な高周波を機
械振動Ｃ二変換させての云わば振動溶接、その時に発生
する摩擦熱が相互作用し固相接合なるものが完成し溶接
が行われるのであるが、とくｌ：ここで固相接合は溶融
溶接等のその他の溶接法Ｃ本化べて溶接性あるいは溶接
継手強度の特性等、まだ十分な値は得られてないのが電
気部品等へ応用した場合の現状である。
械振動Ｃ二変換させての云わば振動溶接、その時に発生
する摩擦熱が相互作用し固相接合なるものが完成し溶接
が行われるのであるが、とくｌ：ここで固相接合は溶融
溶接等のその他の溶接法Ｃ本化べて溶接性あるいは溶接
継手強度の特性等、まだ十分な値は得られてないのが電
気部品等へ応用した場合の現状である。
本発明は上述のような現状に鑑み電気部品等へ応用した
場合、溶接材料の違い、あるいは板厚等に対して継手の
強度特性のバラツキをなくし信頼性の優れた超音波溶接
（二おける溶接部構造を提供することを目的とする。
場合、溶接材料の違い、あるいは板厚等に対して継手の
強度特性のバラツキをなくし信頼性の優れた超音波溶接
（二おける溶接部構造を提供することを目的とする。
本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
＠１図は従来の超音波溶接の概要図を示す。振動子ｌに
より伝達された超音波振動はホーン２の最大振幅を示す
点で、チップの矢印３はホーンの軸方向Ｃ：振幅モード
を示す。以上を上部として下部Ｉ：は固定と加圧機構を
据えたアンビル４がある。
より伝達された超音波振動はホーン２の最大振幅を示す
点で、チップの矢印３はホーンの軸方向Ｃ：振幅モード
を示す。以上を上部として下部Ｉ：は固定と加圧機構を
据えたアンビル４がある。
勿論アンビル４の振動モード（二対して滑りにくくする
ためにａ−レット状の溝加工を施している。
ためにａ−レット状の溝加工を施している。
加圧の方向は矢印５に示す方向でθ〜２０００ Ｋ＃
程度の圧縮荷重を加えることが出来る。よって被溶接材
料６および〕はある加圧下のなかで最大振幅量１００声
程度の機械振動を行い、その時に発生する摩擦熱と振動
Ｃ二よる被溶接材料の表面が活性化する４＝伴ない固相
溶接なる結合が完成する。
程度の圧縮荷重を加えることが出来る。よって被溶接材
料６および〕はある加圧下のなかで最大振幅量１００声
程度の機械振動を行い、その時に発生する摩擦熱と振動
Ｃ二よる被溶接材料の表面が活性化する４＝伴ない固相
溶接なる結合が完成する。
′＠２図鑑図鑑本発明の他の実施例を示す。一般には溶
接材料は板状のものではフラットな面での接合が多い。
接材料は板状のものではフラットな面での接合が多い。
被溶接材料８はホーン２−二直結された溶接チップ９の
先端形状に係合する凹部８ｍを設ける。また逆Ｃ；もう
一方の被溶接材料と接する面にはこの凹部８ａＣ対応し
て凸状の突起部８ｂを設ける。
先端形状に係合する凹部８ｍを設ける。また逆Ｃ；もう
一方の被溶接材料と接する面にはこの凹部８ａＣ対応し
て凸状の突起部８ｂを設ける。
この凹部８１と凸状の突起部８ｂとは例えばブレスのダ
イス１：突起を任意ｉ：設けたもので、塑性加工させる
ことＣ二より簡単に作ることが出来る。
イス１：突起を任意ｉ：設けたもので、塑性加工させる
ことＣ二より簡単に作ることが出来る。
このような構成（二より溶接チップ９と被溶接材料８が
一体物として振動をムダなくもう一方の被溶接材料７に
伝える。また被溶接材料８Ｃ：は凸状の突起部８ｂが有
り被溶接材料７との間区二全面接触よりも小さな接触面
積１−することにより接触抵抗を小さくして接合を容易
檻−することが出来る。
一体物として振動をムダなくもう一方の被溶接材料７に
伝える。また被溶接材料８Ｃ：は凸状の突起部８ｂが有
り被溶接材料７との間区二全面接触よりも小さな接触面
積１−することにより接触抵抗を小さくして接合を容易
檻−することが出来る。
この凸状の突起部８ｂがどのようシー作用するかはまず
突起部の有無＆一ついて述べると、その大きな違いは超
音波溶接した溶接部のせん断強さを出願人の実験（：よ
り調べた結果、約５割程度、強度が高くなりその強度の
バラツキも突起部の無いものに対して小さくなってきた
。
突起部の有無＆一ついて述べると、その大きな違いは超
音波溶接した溶接部のせん断強さを出願人の実験（：よ
り調べた結果、約５割程度、強度が高くなりその強度の
バラツキも突起部の無いものに対して小さくなってきた
。
超音波溶接は上部のチップあるいは下部アンビルの大き
さが被−溶接材料と接触する面積に全面接合すると考え
られるが実察の破断面は第３図に示すようにチップ先端
の面積ｌＯに対して斜線部１１６ｔせん断試験後確認し
た接合部である。
さが被−溶接材料と接触する面積に全面接合すると考え
られるが実察の破断面は第３図に示すようにチップ先端
の面積ｌＯに対して斜線部１１６ｔせん断試験後確認し
た接合部である。
これから見ても破線で示すチップの面積１０に対して接
合している面積斜線部１１は５０％以下である。そこで
突起部を設けた場合−二ついて説明すると簡単に言えば
従来のフラットな面であるチップ形状Ｃ；対して突起部
はチップの形状−二関係なく第４図−一示すよう１：突
起部が加圧力響；て押しつぶされながら固相接合過程を
生じさせる。斜線部１１がせん断試験後、確認した接合
している面積である。この斜線部１１および接合部は突
起部の大永さ６二比例していることは勿論のことである
。
合している面積斜線部１１は５０％以下である。そこで
突起部を設けた場合−二ついて説明すると簡単に言えば
従来のフラットな面であるチップ形状Ｃ；対して突起部
はチップの形状−二関係なく第４図−一示すよう１：突
起部が加圧力響；て押しつぶされながら固相接合過程を
生じさせる。斜線部１１がせん断試験後、確認した接合
している面積である。この斜線部１１および接合部は突
起部の大永さ６二比例していることは勿論のことである
。
また同時（：＃？ｌ述したようＩ：溶接チップ形状を被
溶接材料（二先端形状と同様の形状を凹状Ｃ本台わせる
ことＣ二より、超音波振動の振幅量をチップから被溶接
材料（：伝えることができ、パワーの損失分をも最小Ｉ
：出来る構成になっている。
溶接材料（二先端形状と同様の形状を凹状Ｃ本台わせる
ことＣ二より、超音波振動の振幅量をチップから被溶接
材料（：伝えることができ、パワーの損失分をも最小Ｉ
：出来る構成になっている。
変形例として第５図に示すようＣ二、下部アンビル４側
の被溶接材料７区ニー凸形状の突起部７ａを設けること
＆二より、接合面積の接合強度を更Ｃ：高め信頼性をも
高めようとするものである。又、アンビル側の凹形状を
もホーン側聞様治具と一体化することも効果をより確実
なものとすることが可能である。
の被溶接材料７区ニー凸形状の突起部７ａを設けること
＆二より、接合面積の接合強度を更Ｃ：高め信頼性をも
高めようとするものである。又、アンビル側の凹形状を
もホーン側聞様治具と一体化することも効果をより確実
なものとすることが可能である。
以上説明したように、従来の超音波溶接では継手強度の
バラツキや溶接そのものが雌しいと思われている溶接材
料、とくＣ二鎖やアルミニウム等の延性のある材料以外
の多くの材料に継手強度のバラツキをなくしまた強度そ
のものの値がある程度予想され品質も安定してくる効果
がある。
バラツキや溶接そのものが雌しいと思われている溶接材
料、とくＣ二鎖やアルミニウム等の延性のある材料以外
の多くの材料に継手強度のバラツキをなくしまた強度そ
のものの値がある程度予想され品質も安定してくる効果
がある。
また超音波振動である振幅の大きさが溶接機ツールから
被溶接材料へ伝播される時に溶接チップの先端形状と被
溶接材料が一体物番＝近いような組合せシーしたので、
振幅量の損失が小さく使用機械の出力効率を向上させる
に有効である。
被溶接材料へ伝播される時に溶接チップの先端形状と被
溶接材料が一体物番＝近いような組合せシーしたので、
振幅量の損失が小さく使用機械の出力効率を向上させる
に有効である。
第１図は従来の超音波溶接Ｃ：おける溶接部を示す概略
囚、＄２図は本発明の一実施例を示す溶接部の断面図、
第３図は従来の溶接後の破断面を示す説明図、第４図は
本発明の溶接後の破断面を示す説明図、第５図は同じく
他の実施例を示す溶接部の断面図である。 ７．８・・・金属材料 ｍ ８ ｍ ・・・凹部８
ｂ・・・凹部 （（−−−−５容ヰ÷−〕７
＃。 （７３１７）代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１
名） 第１図 第２図 第５図
囚、＄２図は本発明の一実施例を示す溶接部の断面図、
第３図は従来の溶接後の破断面を示す説明図、第４図は
本発明の溶接後の破断面を示す説明図、第５図は同じく
他の実施例を示す溶接部の断面図である。 ７．８・・・金属材料 ｍ ８ ｍ ・・・凹部８
ｂ・・・凹部 （（−−−−５容ヰ÷−〕７
＃。 （７３１７）代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほか１
名） 第１図 第２図 第５図
Claims (1)
- 金属材料同士を重ねてこの重ね部を超音波振動エネルギ
により溶接する溶接部構造において、少くとも一方の金
属材料の表面−：溶接チップの先端Ｉ：係合する凹部な
、裏面Ｃ；この凹部と対応する凸部を設けたことを特徴
とする超音波溶接（二おける溶接部構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9751281A JPS58388A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | 超音波溶接における溶接部構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9751281A JPS58388A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | 超音波溶接における溶接部構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58388A true JPS58388A (ja) | 1983-01-05 |
Family
ID=14194305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9751281A Pending JPS58388A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | 超音波溶接における溶接部構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58388A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6349385A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-03-02 | Toyota Motor Corp | 超音波溶接方法 |
| CN104400204A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-03-11 | 江苏天诚车饰科技有限公司 | 铝/钛异种合金超声波焊接方法 |
-
1981
- 1981-06-25 JP JP9751281A patent/JPS58388A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6349385A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-03-02 | Toyota Motor Corp | 超音波溶接方法 |
| CN104400204A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-03-11 | 江苏天诚车饰科技有限公司 | 铝/钛异种合金超声波焊接方法 |
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