초음파 용접 매개변수 선택 방법: 전문가 가이드

게시일: 2025년 12월 22 일 저자: Hyusonic

초음파 용접 작업을 해보신 분이라면 이미 한 가지 사실을 알고 계실 겁니다. 바로 용접의 성패는 선택하는 매개변수 에 달려 있다는 것입니다 .

진폭 , 압력 , 용접 시간을 잘못 설정하면 플래시 , 약한 용접부 , 불균일한 강도 또는 접합이 되지 않는 부품 등 생산 라인에서 즉시 문제가 발생합니다 . 에너지 , 트리거 힘 , 감속 속도 및 유지 시간 의 적절한 조합을 찾으면 공정이 안정화되고 불량률이 감소하며 품질 보고서도 훨씬 좋아집니다.

문제는 무엇일까요? 대부분의 매뉴얼은 정답이 아닌 범위만 제시합니다. 특정 재료 , 접합부 설계 및 장비 에 맞는 초음파 용접 매개변수를 선택하는 방법을 알려주지 않습니다. 시간 모드 에서 에너지 모드 또는 거리 모드 로 전환해야 하는 시점 , 부스터 게인이 용접 강도에 미치는 실제 영향, 동일한 설정이 20kHz 와 35kHz 에서 다르게 작동하는 이유 등을 설명하지 않습니다.

이 가이드는 HYUSONIC 과 같은 회사의 최신 발전기 및 프레스를 사용하여 실제 생산 라인의 문제(부품 소손, 냉간 용접, 원인 불명의 고장 등)를 해결해 본 엔지니어들의 관점에서 작성되었습니다.

이 과정을 통해 각 핵심 매개변수가 용접 품질에 정확히 어떤 영향을 미치는지, 일반적인 플라스틱과 금속에 대해 안전한 시작점을 선택하는 방법, 그리고 수백 개의 부품을 태워먹지 않고 설정을 최적화하는 간단하고 반복 가능한 방법을 알게 될 것입니다.

더 이상 추측에 의존하지 않고 첫 시도에 초음파 용접 매개변수를 자신 있게 설정하고 싶다면 계속 읽어보세요.

초음파 용접 시 반드시 제어해야 할 7가지 핵심 매개변수

용접 강도를 안정적으로 유지하고 사이클 시간을 단축하려면 7가지 핵심 초음파 용접 매개변수를 제어해야 합니다. 저는 새로운 HYUSONIC 생산 라인을 구축할 때, 초음파 용접 매개변수표의 다른 부분을 건드리기 전에 이 7가지 매개변수부터 먼저 설정합니다.

핵심 매개변수 개요

진폭(µm 또는 %)
이것이 주요 열 입력입니다. 초음파 용접에서 진폭 설정은 접합면이 녹는 속도를 조절합니다. 진폭이 높을수록 녹는 속도가 빨라지고 온도가 높아지지만, 섬광 발생 및 부품 손상 위험도 커집니다.
용접 시간/에너지/거리 모드
용접 마무리 방식을 직접 선택하세요:
- 시간 모드 : 정해진 시간이 지나면 멈춥니다.
- 에너지 모드: 목표 에너지 이후에 멈춥니다.
- 거리 모드(축소/절대): 목표치 붕괴 또는 포지션 하락 후 멈춥니다.
  이 선택은 일관성과 공정이 부품 변형에 어떻게 반응하는지를 결정합니다.
용접면에서의 압력/힘
초음파 용접에서 흔히 혼 압력이라고 불리는 이 값은 너무 낮으면 부품이 제대로 접합되지 않고, 너무 높으면 용융된 재료가 새어 나와 표면에 자국이 남습니다. 힘(N) 또는 압력(bar)은 내부 접합 및 플래시에 직접적인 영향을 미칩니다.
트리거 힘 / 전원에 의한 트리거
초음파 용접에서 트리거 힘은 초음파 발생기가 초음파를 작동시키는 시점을 결정합니다. 트리거 힘이 너무 낮으면 공중에서 진동만 발생하고, 너무 높으면 부품이 녹기 전에 변형됩니다. 출력 기반 트리거는 부품이나 높이가 변할 때 유용합니다.
하강 속도 (접근 속도)
다운스피드는 혼이 조인트에 접근하여 결합부를 닫는 속도를 제어합니다. 다운스피드가 느리면 정렬 상태와 외관이 개선되고, 다운스피드가 빠르면 사이클 시간이 단축되지만 충격 자국이 생기거나 결합부가 불안정해질 위험이 있습니다.
유지 시간 및 유지력
초음파 처리가 멈춘 후에도 부품에 힘을 계속 가합니다. 감속과 유지 시간은 함께 작용합니다. 유지 단계에서는 용융된 접합면이 압력 하에서 응고되어 수축, 응력 및 최종 용접 강도를 제어합니다.
부스터 및 혼 선택(게인)
부스터 게인과 혼 진폭은 접합부에서의 실제 진폭을 결정합니다. 1:2 부스터와 고이득 혼은 발생기 진폭을 증폭시켜 강력한 출력을 제공하지만, 과도하게 진폭이 커지면 공정 범위가 좁아질 수 있습니다.

빠른 참조 표

매개 변수	일반적인 단위	용접에 미치는 주요 영향
Amplitude	마이크로미터 또는 %	용융 속도, 계면 온도
시간/에너지/거리 모드	s, J, mm	일관성, 변동에 대한 보상
압력 / 힘	바, N	커플링, 플래시, 내부 결합 강도
방아쇠 압력 / 파워 트리거	북서쪽	시작점, 정렬, 반복성
다운스피드	mm / 초	붕괴 양상, 충격, 외관 품질
유지 시간 및 유지력	s, N	응고, 응력, 최종 강도
부스터 및 혼 게인	비율 (예: 1:2)	용접면에서 전달된 진폭

이 일곱 가지 요소는 초음파 용접 강도를 결정하는 핵심 요인입니다. 이 요소들을 제어하면 추측에 의존하는 대신 체계적으로 초음파 용접 공정을 최적화할 수 있습니다.

초음파 용접의 각 매개변수가 용접 품질에 미치는 영향

용접 설정을 할 때, 모든 매개변수는 강도와 균일성을 높이거나 결함을 발생시키는 역할을 합니다. 실제 생산 과정에서 초음파 용접의 주요 설정이 용융 거동, 외관 및 용접 강도에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다.

진폭, 용융 속도 및 강도

초음파 용접에서 진폭 설정은 주요 "열" 제어 요소입니다. 진폭이 높을수록 용융 속도가 빨라지고 접합면 온도가 상승하며 플래시 발생 위험이 커집니다.
진폭이 너무 높으면 용융물이 넘쳐흐르고, 부품에 자국이 생기고, 내부 기포가 발생하며, 때로는 예상외로 약하고 과도하게 가공된 용접부가 생길 수 있습니다.
진폭이 너무 낮으면 냉간 용접, 비점착성, 분자 확산 불량, 특히 PC나 PA6와 같은 단단한 플라스틱에서 문제가 발생합니다.
진폭을 조절하여 빠르고 제어된 용융과 조밀한 용접 영역을 얻으십시오. 이는 초음파 용접 강도에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이며, 접합부에 전달되는 실제 마이크로미터(µm) 크기와 직접적인 관련이 있습니다.

시간, 에너지 모드 및 거리 모드

시간 기반 용접 방식은 간단하고 빠르지만 부품 및 재질 변화에 더 민감합니다.
초음파 용접에서 에너지 모드와 시간 모드의 차이점: 에너지 모드는 총 에너지를 일정하게 유지하므로 일반적으로 강도 일관성을 높이고 미세한 접합부 또는 습도 변화를 보정할 수 있습니다.
거리 기반 용접(압축 또는 절대)은 실제 부품의 움직임을 고정하여 치수 제어를 개선하고 정밀 공차 조립품의 불량률을 줄입니다.
용접 시간이 길거나 에너지가 높을수록 용융물과 플래시가 많아져 과용접 위험이 커지고, 너무 짧으면 용접 불량으로 조기에 파손될 수 있습니다.

혼에 가해지는 압력/힘

초음파 용접에서 혼 압력은 접촉, 마찰 및 내부 결합을 제어합니다.
과도한 압력/힘: 진동으로 인한 막힘, 높은 섬광, 용융물의 짜내짐, 파손, 그리고 용융물이 제대로 흐르지 못하고 접합되지 않아 용접 부위가 약해지는 경우가 발생할 수 있습니다.
압력/힘이 너무 낮으면 접합 불량, 간헐적 진동, 불균일한 용융, 전형적인 비점착 또는 "키스" 용접이 발생합니다.

진동의 트리거 힘 및 시작점

초음파 용접에서 작동력은 발생기가 언제 작동하는지를 결정합니다.
트리거 값이 너무 높음: 초음파 검사가 시작되기 전에 부품이 이미 변형되어 정렬 불량 및 불규칙적인 파손이 발생합니다.
트리거 전압이 너무 낮으면 진동이 공중에서 시작되거나 접촉 불량으로 인해 재현성이 떨어지고 섬세한 표면에 흠집이 생길 수 있습니다.
안정적인 트리거 힘은 매 사이클마다 동일한 시작 조건을 제공하며, 이는 용접 시간과 압력 간의 일관된 상호 작용에 매우 중요합니다.

감속, 붕괴 및 미용

다운스피드는 혼이 조인트에 접근하여 결합부를 닫는 속도를 제어합니다.
너무 빠른 속도: 충격음, 충격 자국, 벽에 균열이나 변형 발생, 과도한 붕괴.
너무 느리면 사이클 시간이 늘어나고, 불필요한 열처리 시간이 발생하며, 때로는 높거나 여러 개의 ribbed 구조가 있는 부품의 경우 수축이 고르지 않게 될 수 있습니다.
적절한 하강 속도는 부드러운 붕괴, 더 나은 외관 품질 및 공구 자국 감소를 가져옵니다.

유지 시간 및 유지력

유지 시간과 유지력은 녹은 플라스틱이 수축하고 굳어지는 동안 접합부에 압력을 유지하는 데 중요합니다.
유지 시간이 너무 짧거나 유지력이 약하면 수축 기포가 발생하고 내부 응력이 생기며 강도가 저하됩니다.
길이가 너무 길거나 높이가 너무 높으면 디테일이 뭉개지고, 스트레스로 인한 백화 현상이 발생하며, 부품이 눈에 띄게 왜곡될 수 있습니다.
이 과정을 제대로 수행하면 인장, 누출 및 파열 테스트를 통과하는 조밀하고 안정적인 용접부를 만들 수 있습니다. 당사에서 보여드리는 것처럼 단면과 측정된 용접 강도에서 확연한 차이를 확인할 수 있습니다. 초음파 용접 강도 가이드.

부스터 게인, 혼 디자인 및 실제 진폭

부스터 게인과 혼 설계는 발전기에 표시되는 백분율뿐만 아니라 연결 지점에서의 실제 진폭을 결정합니다.
고이득 부스터와 강력한 혼을 함께 사용하면 용융물 넘침, 플래싱 및 부품 마킹이 빠르게 나타나는 범위까지 진폭을 높일 수 있습니다.
이득이 너무 낮으면 계면에서 에너지가 부족하여 특히 단단하거나 유리 섬유가 함유된 재료에서 불완전한 융합이 발생합니다.
부스터 비율과 혼 디자인을 재질 및 접합부에 맞추면 초음파 용접 공정을 최적화하는 과정이 간편해지고, 더욱 넓고 허용 가능한 공정 범위를 확보할 수 있습니다.

단계별 안내: 초음파 용접 매개변수 선택 방법 (HYUSONIC 방식)

저는 간단하고 반복 가능한 방법을 사용하여 귀사 팀이 초음파 용접 매개변수를 신속하게 조정하고 생산 과정에서 안정적으로 유지할 수 있도록 지원합니다.

1) 재료와 접합부를 먼저 정의하십시오

설정을 변경하기 전에 다음 사항을 확인하십시오.

재질 조합 (PP, ABS, PC, PA6, 금속 등)
접합부 설계(에너지 디렉터, 전단 접합, 텅앤그루브, 금속 겹침 접합)
목표 용접 강도 및 외관 제한

이는 여러분이 내리는 모든 진폭, 압력, 시간 결정의 기초가 됩니다.

2) 초음파 주파수 선택 (15~40kHz)

부품 크기와 강성에 맞는 주파수를 선택하십시오.

15~20kHz: 더 크고 견고한 플라스틱 부품 또는 더 두꺼운 금속 스택
30~40kHz: 작고 섬세하거나 미용 목적의 플라스틱 부품
더 단단한 재질이나 금속 탭: 더 높은 출력으로 더 낮은 주파수를 선호합니다.

최신 HYUSONIC 초음파 플라스틱 용접기는 툴링을 교체할 수 있으며 20kHz 및 35kHz 시스템에서 동일한 제어 로직을 유지할 수 있습니다.

3) 초기 진폭 설정값을 선택하세요

시작 진폭을 다음과 같이 설정하세요:

대부분의 열가소성 수지: 시스템 진폭 용량의 70~100%
단단하거나 충전재가 들어간 플라스틱 또는 금속: 높은 온도에서 시작하여 불꽃이 튀거나 손상이 보이면 온도를 낮추십시오.
얇고 섬세한 부위: 낮은 위치에서 시작하고, 필요한 경우 점진적 또는 단계적 진폭을 사용하십시오.

이렇게 하면 순간적으로 과도한 용접이 발생하지 않으면서도 충분한 접합면 열이 발생합니다.

4) 트리거 압력 설정 (또는 전원에 의한 트리거 설정)

초음파 용접에서 진동이 시작되는 시점을 제어하는 트리거 힘:

대략 에서 시작하세요 30-50의 % 계획된 용접력
부품들이 제자리에 고정되고 관절이 정렬될 정도로만 넣으면 됩니다.
너무 높은 트리거 힘을 피하십시오 (과도한 분쇄 및 불균일한 용융을 유발합니다).

정밀도가 높은 부품의 경우, 부품 높이 변화를 보정하기 위해 동적 트리거 힘 또는 전력 기반 트리거 방식을 사용합니다.

5) 간단한 실험계획법(3×3 행렬)을 구성합니다.

초음파 용접 공정을 진정으로 최적화하려면 추측하지 말고 소규모 실험 설계를 실행하십시오.

다르다 진폭, 시간/에너지예산 및 압박 각각 3단계
일관성을 확인하기 위해 에너지 모드와 시간 모드 초음파 제어 방식을 비교하십시오.
다른 모든 매개변수(고정 장치, 혼, 하강 속도, 유지 시간)는 고정된 상태로 유지하십시오.

이 도표는 용접 시간과 압력 및 진폭이 강도와 외관에 미치는 상호 작용을 보여줍니다.

6) 용접 강도 및 내부 품질 측정

각 DOE 지점에 대해:

용접 전단 강도(또는 박리 강도, 인장 강도 등 실제 사용 환경을 반영하는 강도)를 측정하십시오.
단면을 잘라내어 기포, 냉간 용접 또는 과용융 부위를 검사하십시오.
초음파 용접 강도 관련 요소 기록: 붕괴, 실제 에너지 및 최대 출력

금속 용접(배터리 단자, 전선 단자)을 하는 경우, 당사의 HYUSONIC 초음파 금속 용접기를 사용하여 저항 검사 및 육안으로 접합 품질을 확인하십시오.

7) 에너지 또는 거리 모드로 미세 조정

"좋은" 영역이 명확해지면:

순수 시간 모드에서 전환 에너지 모드 or 초음파 용접을 이용한 원거리 용접 (절대 거리 또는 붕괴 거리)
치수 정밀도를 높이고 부품 간 편차를 줄이려면 거리 모드를 사용하십시오.
부품의 정밀도나 재질 배치에 변동이 있을 경우 안정적인 열 입력을 위해 에너지 모드를 사용하십시오.

이 단계에서 Cp/Cpk 값이 가장 크게 증가합니다.

8) 100개 샘플을 사용한 견고성 테스트로 검증합니다.

최종 매개변수 창을 확정하세요:

최소한 실행하세요 100개의 연속 부품 명목 설정에서
모든 부품이 강도 및 외관 사양을 충족하는지 확인하십시오.
주요 출력값(강도, 붕괴 거리, 에너지)에 대한 Cp/Cpk 값을 계산합니다.
최종 "레시피"를 진폭, 압력, 시간/에너지, 트리거 힘 및 하강 속도에 대한 엄격한 상한/하한과 함께 저장하십시오.

이것이 바로 제가 실험실에서 얻은 우수한 용접 결과를 추적 가능한 초음파 용접 설정을 통해 안정적인 생산 공정으로 전환하는 방법입니다.

퀵 하이소닉 설치 테이블

단계	매개 변수	일반적인 시작점
1	진동수	20kHz(일반 플라스틱), 35kHz(소형/미용 제품)
2	진폭 설정 초음파	대부분의 플라스틱은 70~100%, 내구성이 강한 부품은 더 높은 저항률을 보입니다.
3	초음파 용접 트리거력	계획된 용접력의 30~50%
4	용접 제어 모드	시간 모드로 시작한 다음 에너지/거리 모드로 전환하세요.
5	DOE 매트릭스	각각 3단계: 진폭, 시간/에너지, 압력
6	검증 실행	100개, Cp/Cpk 및 육안/절단 품질 확인

플라스틱 및 금속용 초음파 용접 파라미터 차트 (바로 사용 가능)

처음부터 완벽한 수치가 필요한 것은 아닙니다. 안전하고 검증된 기준점이 필요합니다. 아래는 초음파 용접 매개변수 차트로, 이를 기준으로 삼아 용접봉, 고정 장치 및 부품에 맞게 조정할 수 있습니다.

일반적인 플라스틱의 일반적인 초기 매개변수

다음은 20kHz 시스템에서 일반적으로 사용되는 초기 진폭 설정, 용접 시간 및 압력 입니다. 항상 재료 데이터시트 및 부품 제한값을 확인하십시오.

자재	타입	혼에서의 진폭(µm)	용접 시간(밀리초)	용접 압력(바)	노트
PP	반결정질	40 – 60	300 – 800	2.5 – 4.0	더 높은 에너지가 필요합니다. 섬광에 주의하세요.
ABS	무정형의	30 – 45	250 – 600	2.0 – 3.5	용접이 쉽고 외관이 좋습니다.
PC	무정형의	30 – 45	300 – 700	2.5 – 4.0	스트레스/표시에 민감함
PA6	반결정질	40 – 60	350 – 900	3.0 – 4.5	가능하면 흡습성 부품의 상태를 확인하세요.
PBT	반결정질	40 – 60	300 – 800	2.5 – 4.0	일관성을 유지하려면 에너지 모드를 사용하세요.
PET	반결정질	45 – 65	400 – 900	3.0 – 4.5	창이 좁으므로 엄격한 관리가 필요합니다.

이 지도를 시작점 으로 사용한 다음, 용접 시간과 압력을 조정하여 강도 및 외관 목표를 달성하십시오.

반결정성 환경과 비정질 환경

반결정성 플라스틱(PP, PA, PBT, PET)은 일반적으로 비정질 재료(ABS, PC)보다 더 많은 전력을 필요로 합니다. 이는 진폭 및 에너지 모드 설정에 반영됩니다.

부동산	반결정성(PP, PA6 등)	비정형(ABS, PC…)
진폭 설정	중간~높음(40~65µm)	저-중간 (30-45 µm)
일반적인 용접 시간	더 긴 시간(350~900ms)	더 짧음(250~700ms)
에너지 입력	더 높고 좁은 창문	적당한, 더 넓은 창
결함 위험	에너지가 너무 낮으면 냉간 용접이 필요합니다.	높이가 너무 높으면 과도하게 용접하거나 표시하십시오.

반결정성 수지를 사용할 때 확신이 서지 않으면 진폭을 약간 높게 설정하고 에너지 모드를 사용하여 용접의 일관성을 유지한 다음 사이클 시간에 맞춰 시간을 줄이십시오.

초음파 금속 용접을 위한 가이드라인 설정

구리, 알루미늄 및 구리-알루미늄 혼합 용접(배터리 탭, 전선 단자, 버스바)의 경우, 매개변수 범위는 플라스틱과 매우 다릅니다.

어플리케이션	진동수	진폭(µm)	용접 시간(밀리초)	용접력(N)	노트
Cu–Cu 배터리 탭	20 kHz	25 – 40	150 – 400	800 – 2500	시간 모드 및 최대 전력 모니터링 기능
Al–Al 버스바	20 kHz	30 – 45	200 – 600	1500 – 4000	더 높은 힘, 견고한 고정
Cu–Al 혼합 접합부	20 kHz	25 – 40	200 – 500	1000 – 3000	금속간 화합물 생성을 피하기 위해 신중하게 최적화하십시오.
전선 접합부 (구리 연선)	20 kHz	20 – 35	150 – 350	500 – 2000	품질 관리를 위한 붕괴 거리 제어

이러한 용도에서는 출력 및 붕괴에 엄격한 제한을 두고 시간 기반 용접 방식을 거의 항상 사용합니다. 당사의 생산 중심형 IQ 시리즈 초음파 금속 용접기는 이러한 제어 방식을 기반으로 설계되었습니다.

20kHz 대 35kHz 초음파 용접 시스템

주파수는 진폭, 노이즈, 그리고 용접 가능한 부품 크기에 영향을 미칩니다. 20kHz에서 35kHz 사이의 파라미터 설정은 복사/붙여넣기 할 수 없습니다.

제품 특장점	20kHz 시스템	35kHz 시스템
혼에서의 일반적인 진폭	30 – 60μm	15 – 35μm
부품 크기에 가장 적합합니다.	중대형 하우징, 큰 갈비뼈	작고 섬세하며 촘촘한 이목구비
소음 수준	더 높은	낮 춥니 다
시간 대비 에너지 모드 사용	둘 다 매우 흔합니다.	에너지 또는 거리 모드가 일반적입니다.
일반적인 관절 유형	에너지 디렉터, 전단 조인트	미세한 특징, 타이트한 화장

공구의 주파수를 20kHz에서 35kHz로 변경하는 경우, 진폭과 용접 시간을 줄이고, 시간 모드뿐만 아니라 에너지 모드 또는 거리 모드를 사용하여 재검증하십시오.

초음파 용접 파라미터 차트를 읽고 적용하는 방법

초음파 용접 매개변수 차트는 시작점 으로만 활용하고 최종적인 답으로 삼지 마십시오.

재질과 주파수를 먼저 맞춰보세요.
플라스틱(PP, ABS, PC 등) 또는 금속(Cu, Al, Cu-Al) 재질과 스택의 실제 주파수(20kHz 또는 35kHz)에 맞는 행을 선택하십시오.
진폭 백분율을 마이크론으로 변환
제너레이터에 진폭이 %로 표시되어 있으면 스택의 최대 진폭을 곱하여 혼에서의 실제 마이크로미터(µm) 값을 얻으십시오. 그런 다음 부스터 게인과 혼 진폭을 고려한 후 차트와 비교하십시오.
경적 및 고정 장치에 맞게 조정하십시오.
- 부드럽거나 작은 혼은 실제 진폭이 더 작을 수 있습니다 → 범프 진폭 비율, 시간 또는 압력.
- 매우 견고한 고정 장치는 더 많은 에너지를 전달할 수 있으므로 진폭을 낮추고 시간/에너지 제한을 강화해야 합니다.
공동 설계에 대한 보상
- 날카로운 에너지 지시자 또는 전단 조인트: 진폭과 시간의 낮은 쪽에서 시작하십시오.
- 평평한 이음매 또는 부드럽지 않은 경우: 중간에서 높은 진폭으로 시작하고 에너지 모드를 사용할 계획을 세우십시오.
라인에 맞춰 미세 조정하세요
차트 값을 우선적으로 사용한 다음, 짧은 시험 실행을 통해 조정하세요.
- 냉간 용접, 낮은 강도 또는 불완전한 붕괴가 관찰되면 진폭이나 시간을 늘리십시오.
- 용융물 넘침, 섬광 또는 심한 혼 자국이 보이면 진폭, 압력 또는 시간을 줄이십시오.

이러한 차트를 제대로 활용하면 추측에 의존하는 방식에서 벗어나 체계적이고 신속한 설정을 할 수 있으며, 문제 해결에 시간을 낭비하지 않고 초음파 용접 강도 최적화 요소에 집중할 수 있습니다.

플라스틱과 금속 초음파 용접 매개변수

초음파 용접 매개변수 선택 방법을 살펴보면 플라스틱과 금속은 매우 다르게 반응합니다. 만약 동일한 매개변수를 설정하면 용접 불량, 공구 손상 또는 불량품 발생으로 이어질 수 있습니다.

플라스틱과 금속: 주요 매개변수 비교

매개 변수	플라스틱 초음파 용접	금속 초음파 용접
일반적인 주파수	20–35kHz	20~40kHz (더 큰 섹션의 경우 더 낮은 경우가 많음)
진폭 설정	중고도(뿔 부분에서 30~80µm)	높음(40~80µm 이상, 용도에 따라 매우 다름)
클램핑 력	으스러짐과 섬광을 방지하기 위해 낮음~중간 정도의 온도가 적당합니다.	높은 온도에서 산화물을 분해하고 금속 간 결합을 형성합니다.
제어 모드	에너지 또는 거리 모드 선호	거의 항상 시간 모드
용접 시간	짧고, 화장품에 대해 엄격하게 관리됩니다.	매우 짧지만 반복 가능하며, 강점에 초점을 맞춥니다.

플라스틱 조립품의 경우, 일반적으로 최적화된 매개변수 세트를 당사의 IQ 시리즈 초음파 플라스틱 용접기 와 같은 현장 시스템과 결합하여 클램프력, 진폭 및 수축 거리를 엄격하게 제어합니다.

제어 방식이 다른 이유는 무엇일까요?

금속: 당사는 거의 항상 시간당 용접 방식을 사용합니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
- 금속 용접은 용융이 아닌 마찰과 소성 변형을 통해 형성됩니다.
- 안정적인 힘과 시간이 결합되면 매우 재현성 있는 용접 너깃이 생성됩니다.
플라스틱: 일반적으로 에너지 모드 또는 원격 용접을 선호하는 이유는 다음과 같습니다.
- 에너지 모드는 플라스틱 부품의 부품 간 편차를 보정합니다.
- 거리(압축) 모드는 접합부 침투 깊이와 용접 강도를 고정합니다.

접합부 설계, 표면 처리 및 매개변수 변경

플라스틱 :
- 에너지 유도 장치, 전단 접합부 또는 혀홈 이음새를 사용하십시오.
- 표면은 깨끗하지만 지나치게 광택이 나지 않아야 하며, 틈새 없이 꼭 맞는 것이 중요합니다.
- 적당한 진폭과 압력으로 시작하여 용접 에너지에 따라 조정하십시오.
궤조:
- 평평하거나, 톱니 모양이거나, 널링 처리된 용접 부위는 견고한 기계적 지지력을 제공합니다.
- 깨끗하고 산화물이 없는 표면; 기름, 페인트 및 두꺼운 산화물 층을 제거하십시오.
- 더 높은 클램핑력, 더 높은 진폭, 그리고 짧고 제어된 시간을 사용하십시오.

초음파 장비에서 플라스틱에서 금속으로 전환할 때:

클램핑력을 크게 증가시키십시오.
진폭을 높인 다음, 표면 손상이 더 이상 보이지 않을 때까지 진폭을 낮춥니다.
용접 시간을 줄인 다음, 목표 인장/전단 값에 도달할 때까지 점진적으로 늘립니다.

버스바, 탭, 터미널 생산을 위해 당사는 M 시리즈 초음파 금속 용접기 에 고강도 시간 기반 설정을 고정하여 교대 근무마다 공정의 안정성을 유지합니다.

고급 초음파 용접 매개변수 팁

용접 제어를 더욱 정밀하게 하기 위한 실제적인 팁

실제 생산 현장에서 초음파 용접 매개변수를 선택하는 방법은 이론보다는 교대 근무마다 공정이 어떻게 진행되는지를 파악하는 것이 더 중요합니다. 여기서는 HYUSONIC 시스템에서 용접의 안정성과 미관을 유지하기 위해 제가 사용하는 고급 설정값을 조정하는 방법을 소개합니다.

동적 트리거를 사용하여 부품 공차 및 플래시를 흡수합니다.
- 세트 트리거 포스 밴드 하나의 고정된 값(예: 용접력의 25~40%) 대신에.
- 부품의 높이가 다르거나 플래시가 있는 경우, 기계가 강제로 또는 낮은 압력으로 작동하도록 하십시오. 사전 트리거 전력 따라서 초음파 검사는 첫 번째 실제 접촉 시점부터 일관되게 시작됩니다.
- 트리거 거리 추이를 관찰하십시오. 만약 추세가 변한다면, 성형 또는 스탬핑 공정이 변하고 있는 것입니다.
시간 모드에서 거리 제어 모드로 전환해야 할 시점을 알아두세요.
- 단순하게 유지하세요 시간 모드 부품과 재료의 품질이 매우 균일하고 용접 강도가 안전에 중요한 요소가 아닌 경우에만 해당됩니다.
- 이동 절대 거리 최종 스택 높이와 외관상의 조화를 중요하게 생각한다면.
- 붕괴 거리(거리에 따른 용접) 용접 강도와 내부 결합이 중요한 경우, 이 방법은 시간이나 에너지 소모만으로는 보정하기 어려운 부품 간 높이 차이를 더 효과적으로 보정합니다.
사전 트리거 및 단계별 진폭 기능을 사용하여 얇은 벽 부품 및 외관 부품을 보호하십시오.
- 전원을 켜십시오 사전 트리거 따라서 경적은 부품에 닿기 전에 이미 낮은 출력으로 진동하고 있으므로 충격 자국을 줄여줍니다.
- 낮은 가격부터 시작하세요 진폭 설정 (예를 들어 40~60%) 정도의 낮은 강도로 시작하여, 붕괴가 시작되면 수십 밀리초에 걸쳐 최대 강도까지 점진적으로 증가합니다.
- 섬세한 리브나 얇은 벽의 경우, 낮은 시작 진폭과 느린 하강 속도를 조합하여 혼이 파트를 강하게 타격하는 대신 "안정화"되도록 하십시오.
펄스 폭 변조(PWM)를 이용한 뿔 모양 절단
- 최신 HYUSONIC 발전기는 주파수를 변경하지 않고 전력을 변조하기 위해 PWM을 사용할 수 있습니다. 이는 제가 아는 한 경적의 마모와 변색을 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.
- 최대 진폭을 약간 낮추고 PWM이 더 긴 시간 동안 에너지를 전달하도록 하면 표면 온도를 제어하면서도 목표 용접 강도를 달성할 수 있습니다.
- PWM을 잘 매칭된 혼 및 안정적인 장치와 결합하십시오. 초음파 부스터 따라서 관절에 전달되는 진폭은 예측 가능한 상태로 유지됩니다.
공구가 마모되고 고정 장치가 이동함에 따라 공정을 안정화합니다.
- 용접 시 주요 특징인 최대 출력, 에너지, 수축 거리 및 유지력을 추적하십시오. 이러한 값의 변화는 대개 공구 마모 또는 고정 장치 변형 때문이지, "알 수 없는" 매개변수 때문이 아닙니다.
- 에너지 모드 or 붕괴 거리 주요 제어 장치로 사용하고, 안전 장치로서 최대 시간 및 최대 전력 제한을 설정합니다.
- 진폭이 점차 감소하는 것이 보이면 점검하고 필요한 경우 교체하십시오. 초음파 변환기 및 스택 HMI에서 매개변수를 추적하기 전에.
최적의 파라미터 조합을 문서화하고 확정하세요.
- 모든 중요 부품에 대해 주파수, 진폭 비율, 트리거 힘, 용접 모드(시간/에너지/거리), 용접 한계, 감속비, 유지 시간/힘 및 허용 가능한 용접 특성 범위를 고정하십시오.
- 부품 번호와 개정판별로 파라미터 "골든 레시피"를 저장하고, 변경 권한을 제한하며, 진폭, 압력 또는 용접 모드 변경 시 승인을 받도록 합니다.
- 주기적인 검증(초기 제품 검사 및 교체 검사)을 수행하여 실제 매개변수가 문서화된 레시피 및 초음파 용접 매개변수 차트와 여전히 일치하는지 확인하십시오.

초음파 용접 시 흔히 발생하는 매개변수 오류 및 방지 방법

경험이 풍부한 팀조차도 몇 가지 반복적인 실수 때문에 용접 문제를 겪을 수 있습니다. 안정적이고 생산에 바로 적용 가능한 설정을 확보하기 위해 제가 초음파 용접 문제를 어떻게 해결하는지 살펴보겠습니다.

과도한 용접: 진폭, 시간 또는 압력이 너무 높음

진폭, 용접 시간 또는 혼 압력을 너무 높이면 용접 부위가 과열되어 일관성이 떨어집니다. 다음과 같은 현상이 나타납니다.

용융물 과다 유출 및 플래시
화상 자국 또는 백화 현상
변형되거나 찌그러진 부분

그것을 피하는 방법:

보수적인 초음파 용접 매개변수 차트에서 시작하여 진폭 설정과 용접 시간을 조금씩 단계적으로 높여가십시오.
붕괴 거리와 부품 높이를 관찰하고, 강도가 정체되거나 외관상 문제가 발생하는 지점에서 작업을 중단하십시오.
용접 강도가 여전히 필요한 경우, 진폭을 줄이기 전에 먼저 압력을 낮추십시오.

용접 불량: 에너지 부족 또는 연결 불량

에너지 부족, 방아쇠 압력 부족 또는 부품 접촉 불량은 다음과 같은 결과를 초래합니다.

논스틱 또는 "냉간" 용접
손쉬운 수동 파손
관절 부위에서의 불완전한 에너지 전달

그것을 피하는 방법:

진폭 및/또는 용접 시간을 조금씩 증가시키고 인장/전단 시험으로 확인하십시오.
진동이 접촉 완료 후에만 시작되도록 트리거 압력을 높이십시오.
충격을 흡수하는 흔들림, 틈 또는 느슨한 클램프가 없는지 고정 장치를 점검하십시오.

부스터 게인 또는 혼 진폭이 잘못되었습니다.

잘못된 부스터 비율이나 혼 디자인을 선택하면 공정 범위가 좁아질 수 있습니다.

부스터 게인이 너무 높으면 최적 작동 범위가 좁아지고 과용접 위험이 커집니다.
게인이 너무 낮으면 기계는 100%로 작동하지만 용접 품질이 여전히 약합니다.

그것을 피하는 방법:

부스터 게인과 혼 진폭은 단순히 "시중에 나와 있는 것"이 아니라 부품의 크기와 재질을 기준으로 선택해야 합니다.
극단적인 진폭이나 매우 낮은 발전기 출력 비율이 필요한 경우, 부스터/혼 선택을 재평가하십시오.

접합부 설계 및 재료 한계를 무시함

접합 불량은 "매개변수 조정"으로 해결할 수 없습니다. 에너지 분배기, 벽 두께 또는 접합 상태가 잘못되면 공정이 불안정해집니다.

무작위 유출
일관성 없는 붕괴
로트별 편차가 큽니다.

그것을 피하는 방법:

당사 가이드와 같은 자료를 활용하여 재질 및 접합 유형이 초음파 검사에 적합한지 확인하십시오. 어떤 재료를 초음파 용접할 수 있나요?.
파라미터 변경을 진행하기 전에 부품의 적합성과 평탄도를 확인하십시오.

겉모습만 믿는 것

겉보기에 완벽해 보이는 용접이라도 내부적으로는 약할 수 있습니다. 외관에만 의존하는 것은 미국 공장에서 흔히 저지르는 편법인데, 현장에서는 오히려 역효과를 낳습니다.

그것을 피하는 방법:

육안 검사와 함께 인장/전단 강도 시험 및 주기적인 단면 검사를 반드시 실시하십시오.
표면 용융뿐 아니라 내부 접합을 안정화하기 위해 에너지 기반 용접 또는 거리 기반 용접 방식을 사용하십시오.

모든 재료 또는 기계에 대해 하나의 매개변수 세트 사용

PP, ABS, PC 소재, 다양한 색상 또는 서로 다른 초음파 세척기에 동일한 설정을 적용하는 것은 제어력을 잃는 지름길입니다.

착색제, 충전제 및 수지 계열은 에너지를 흡수하는 방식이 다릅니다.
서로 다른 발전기와 혼은 서로 다른 실제 진폭을 전달합니다.

그것을 피하는 방법:

각 재료와 기계 조합을 별개의 공정으로 취급하십시오.
간단한 초음파 용접 문제 해결 가이드와 실험 설계를 사용하여 각 설정에 대한 진폭, 용접 시간 대 압력 및 트리거 힘을 재조정하십시오.

매개변수 관리 부실 및 장비 유지 보수

아무리 훌륭한 시스템이라도 제대로 관리하지 않으면 방향을 잃게 됩니다.

최종 매개변수 설정 또는 제한에 대한 기록이 없습니다.
운영자가 설정을 "조정"할 때 변경 내역이 기록되지 않습니다.
경적, 부스터 및 고정 장치의 마모로 인해 실제 진폭과 경적 압력이 미미하게 변화합니다.

그것을 피하는 방법:

레시피에 명확한 상한/하한 및 변경 권한을 설정하여 레시피를 안전하게 관리하세요.
정기적인 공구 검사 및 예방 정비를 계획하여 초음파 용접 강도 요소가 검증된 범위 내에 유지되도록 하십시오.
주기적으로 간단한 성능 점검을 통해 주요 매개변수(혼 페이스에서의 진폭, 트리거 힘, 하강 속도 및 유지 시간)를 재확인하십시오.

새로운 생산 라인을 구축할 때, 처음부터 이러한 제어 시스템을 적용합니다. 이것이 초음파 용접 공정을 최적화하고 현장에서 발생할 수 있는 값비싼 문제들을 방지하는 가장 간단한 방법입니다.

초음파 용접 매개변수 계산기 및 실험계획법(DOE) 템플릿

초음파 용접 매개변수 선택 방법을 진지하게 고려한다면, 스마트 계산기와 탄탄한 실험계획법(DOE) 템플릿을 활용하여 설정 과정에서 시행착오를 줄일 수 있습니다.

HYUSONIC 계산기에 필요한 정보:

재질 및 접합 유형(예: 에너지 디렉터, 전단 접합, 배터리 탭)
초음파 주파수(15, 20, 30, 35 또는 40kHz)
목표 용접 강도 및 부품 두께
진폭, 용접 시간/에너지 및 혼 압력에 대한 기계 제한 사항

계산기가 보여주는 결과:

시작 중 진폭 설정 뿔 부분(µm 및 %)
처음의 용접 시간/에너지 혼 압력 범위
추천 방아쇠힘 기본 하강 속도/유지 시간

DOE 템플릿 사용 방법:

이 초기값을 입력하세요 3×3 DOE (진폭, 시간/에너지, 압력)
부품을 제작하고, 용접 강도를 기록하고, 결함을 기록합니다.
결과를 사용하여 정의하십시오 명목 매개변수 그리고 명확하다 상한/하한 관리 한계

HYUSONIC 브랜드의 초음파 용접 파라미터 차트, 계산기 및 DOE 템플릿을 사용하면 설정 시간을 단축하고, 반복성을 확보하며, 감사에 필요한 문서 작업을 간소화할 수 있습니다. 안정적인 설정 범위를 확보한 후에는 설정값 조정에 시간을 낭비하지 않고 사이클 시간 및 품질 최적화에 집중할 수 있습니다. 공정 능력에 대한 더 자세한 내용은 초음파 용접의 장단점 분석을 참조하십시오.

FAQ: 초음파 용접 매개변수

미국 고객들이 신규 생산 라인을 구축할 때 이러한 질문을 끊임없이 합니다. 초음파 용접 매개변수를 선택하는 방법을 고민할 때 바로 현장에서 활용할 수 있는 직접적이고 실용적인 답변을 알려드리겠습니다.

초음파 용접에서 가장 중요한 매개변수는 무엇입니까?

대부분의 플라스틱 및 많은 금속 응용 분야에서 진폭은 가장 중요한 매개변수입니다.

진폭은 용융 속도, 계면 온도 및 결합 강도를 좌우합니다.
진폭이 잘못되면 아무리 조정을 하거나 압력을 가해도 용접 부위를 완전히 고칠 수 없습니다.
진폭이 적절한 범위에 들어오면 용접 시간/에너지, 힘, 유지 조건을 미세 조정합니다.

혼에서 진폭 백분율을 마이크론으로 변환하려면 어떻게 해야 하나요?

다음의 간단한 공식을 사용하세요.

실제 진폭(µm) = 스택 정격(µm) × 부스터 게인 × 혼 게인 × 제너레이터 %

예:

항목	가치관
스택 등급(100% 기준)	40 μm
부스터 게인	2.0
혼 게인	1.5
발전기 설정	50%
혼에서 전달되는 진폭	40×2×1.5×0.5 = 60 μm

이것은 화면에 표시되는 백분율이 아니라 초음파 용접에서 실제 진폭 설정값입니다 .

20kHz와 35kHz에 동일한 설정을 사용할 수 있나요?

보통은 그렇지 않습니다.

20 kHz진폭이 높을수록 힘이 강해져 크거나 단단한 부품에 적합합니다.
35 kHz진폭이 낮고 소음이 적어 작고 섬세하거나 미용적인 부품에 더 적합합니다.
주파수를 변경할 때(20kHz와 35kHz 차이)에는 항상 시험 가동을 통해 진폭, 용접 시간 및 압력을 다시 최적화해야 합니다.

플라스틱 초음파 용접 시 일반적으로 가해지는 압력/힘은 어느 정도입니까?

실제 값은 뿔의 크기와 관절 면적에 따라 달라지지만, 이는 좋은 출발점입니다.

부품 크기(플라스틱)	일반적인 힘 범위	노트
소형(최대 1제곱인치)	150~600N (35~135lbf)	얇은 갈비뼈, 작은 하우징
중간 크기 (1~4인치²)	400~1500N (90~340lbf)	대부분의 소비자 및 자동차 부품
대형(4제곱인치 이상)	1200~3000N (270~675lbf)	대형 하우징, 구조 부품

초음파 용접 시 혼 압력은 부품이 찌그러지거나 손상되지 않도록 단단히 접촉될 정도로만 설정하십시오 .

시간 모드에서 에너지 모드 또는 거리 모드로 언제 전환해야 할까요?

보다 정밀한 제어와 안정성이 필요할 때는 단순 시간 모드를 넘어서십시오 .

로 전환 에너지 모드 vs 시간 모드 (초음파) 입고되는 부품의 품질이 다양할 때, 일관된 에너지 투입량과 용접 강도를 원할 경우.
로 전환 거리 기반 용접(절대 또는 붕괴) 접합부 높이 및 용융 제어가 중요한 경우(밀봉, 외관 접합부, 정밀한 맞춤).
미국에서 대량 생산되거나 안전이 중요한 프로그램, 또는 자동차 관련 프로그램은 안정화되면 거의 항상 에너지 모드 또는 주행 거리 모드로 전환됩니다.

플라스틱이 이러한 매개변수 변화에 어떻게 반응하는지에 대한 더 심층적인 이해를 원하시면, 저희 시스템에서 사용하는 플라스틱 초음파 용접 원리 ( 플라스틱 초음파 용접 기초) 를 검토해 보시기 바랍니다.