連続突き合わせ超音波溶接に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01420021
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 辻野 次郎丸 神奈川大学, 工学部, 教授 (20078299)
• 研究分担者: 上岡 哲宜 神奈川大学, 工学部, 技術員 ; 遠藤 信行 神奈川大学, 工学部, 教授 (20016801)
• キーワード: 超音波溶接 / 突き合わせ超音波溶接 / 大容量超音波振動源 / 大電力超音波増幅器 / 超音波振動源の整合 / アルミニウムの接合

研究概要

本研究は大型の同種および異種金属、セラミックス等の溶接試料の接合、板材等の連続突き合わせ超音波溶接を可能とし、更に強力超音波応用の範囲を広げる事を目的としている。
<(1)強力な超音波振動源・突き合わせ超音波溶接装置の実現>___ー:変換器容量が19kHzの150%の容量を有する振動周波数15kHzの直径50mm超音波振動子を集積した強力な超音波振動源を用いた溶接装置を試作し、開発した50kW、100kWの電力増幅器により駆動し、板厚6mm以上のアルミニウム板等の接合を実現した。現在更に約2倍の容量を有する新開発の変換器を用いた振動源を試作し振動特性および溶接特性につき検討中である。
<(2)最適駆動条件の検討>___ー:超音波溶接は大振動振幅で溶接負荷が大であり、短い溶接時間内での負荷の変動が大で最適整合が困難である。超音波振動源を、振動振幅30μm程度まで駆動した状態で振動特性を測定し大振動振幅での最適駆動条件、力率補正およびインピ-ダンス整合回路の検討を行った。
<(3)大電力容量の超音波用電力増幅器の実現>___ー:新開発の静電誘導形サイリスタを用いた最大実効出力パワ50kWおよび100kWの超音波電力増幅器を試作し周波数50kHzおよび30kHzで連続実効出力50kWおよび100kWを確認した。従来の固体電力増幅器(最大で10kW)の5〜10倍の電力容量を有する超音波電力増幅器を実現した。
<(4)溶接状態の実時間での検出>___ー:溶接部からのアコ-スティックエミション、スペクトラムの検出等の基礎的検討を行った。
<(5)広幅溶接試料の接合>___ー:溶接試料を駆動位置を変えて順次駆動する事により広幅の試料の一様な強度の接合が可能なことを確かめた。更に大容量の振動源を用いた接合および各種の振動方向変換体を用いた連続突き合わせ超音波溶接につき検討中である。

研究成果

• [文献書誌] J.TSUJINO,T.UEOKA,Y.NAKAHAMA,H.DAIGO,S.TSUBOI and Y.FUKAZU: "Ultrasonic Butt Welding of Anticorrosive Aluminum and Copper Plate Specimen." Jpn.J.Appl.Phys. 28. 140-142 (1989)
• [文献書誌] J.TSUJINO,T.UEOKA,S.TSUBOI: "Driving of an Ultrasonic Butt Welding System by a Large Capacity Power Amplifier and its Welding Characteristics." Proceedings of Ultrasonics International 1989. 274-279 (1989)
• [文献書誌] Jiromaru TSUJINO: "A Review of New Industrial Applications of High Power Ultrasonics In Japan." Proceedings of Ultrasonics International 1989. 346-353 (1989)
• [文献書誌] 辻野 次郎丸: "超音波溶接技術" 電子情報通信学会誌. 2ー4. 21-26 (1989)
• [文献書誌] 辻野 次郎丸: "超音波溶接の現状と課題" 日本音響学会誌. 45ー05. 555-561 (1989)
• [文献書誌] J.TSUJINO,T.UEOKA,Y.SUZAKI,K.UCHIDA,I.WATANABE and A.ANDOH: "Ultrasonic Butt Welding of Thick Metal Plate Specimens Using A Large Capacity Static Induction Thyristor Power Amplifier." Proceedings of IEEE 1990 Ultrasonics Symposium. (1990)
• [文献書誌] J.TSUJINO,T.UEOKA,Y.SUZAKI,K.UCHIDA,I.WATANABE and A.ANDOH: "Studies on Ultrasonic Butt Welding System Using A Large Capacity Static Induction Thyristor Power Amplifier." Proceedings of IEEE 1990 Ultrasonics Symposium. (1991)
• [文献書誌] 辻野 次郎丸,上岡 哲宜,渡辺 一朗,安藤 昭一: "大容量の電力増幅器による15kHzの突き合わせ超音波溶接装置の駆動と溶接特性について" 電子情報通信学会 技術研究報告 超音波研究会. 90ー76. 17-24 (1991)
• [文献書誌] 辻野 次郎丸: "強力超音波" 日本音響学会誌. 47. 213-217 (1991)
• [文献書誌] J.TSUJINO,T.UEOKA,Y.SUZAKI,K.UCHIDA,I.WATANABE and A.ANDOH: "Studies on Ultrasonic Butt Welding System Using A Large Capacity Static Induction Thyristor Power Amplifier." Jpn.J.Appl.Phys.30. (1991)
• [文献書誌] J.TSUJINO,T.UEOKA,I.WATANABE and A.ANDOH: "Ultrasonic Butt Welding Using A 15 kHz Vibration System and A Large Capacity Power Amplifier." Ultrasonics International 1991. (1991)