1. Welding (용착)
: 소노트로드가 부품에 진동을 가하여 두 부품 사이의 마찰로 열을 발생시키고, 소재가 융합되며 영구적으로 접합됩니다.
→ 압력 + 진동 → 소재 융합 → 용착
적용 예시
- 자동차 내외장 부품
-가전제품 하우징
- 의료용 플라스틱 케이스 등
핵심 조건
- 접촉면 설계
- 재료의 융점 차이
- 진폭과 압력 설정
2. Riveting (리벳팅)
: 소노트로드가 플라스틱 핀이나 돌출부를 녹여 눌러 붙이는 방식.
금속 부품과 플라스틱을 기계적으로 체결할 때 유용.
적용방식
1) Amplitude 방식: 접촉 전 초음파 발생, 큰 진폭, 낮은 압력과 속도
2) Pressure 방식: 접촉 후 초음파, 낮은 진폭, 높은 압력
Amplitude 방식 | 접촉 전 초음파 발생 큰 진폭 , 낮은 압력 , 낮은 속도 부드러운 형태에 적합 |
Pressure 방식 | 접촉 후 초음파 발생 낮은 진폭 . 높은 압력 , 빠른 속도 견고한 고정이 필요한 경우에 적합 |
적용 예시
- 자동차 내장재 고정
- 회로 기판에 금속 단자 체결 등
3. Inserting (인서트 삽입)
: 금속 인서트를 플라스틱에 삽입하는 방식으로 내구성과 반복 사용이 요구되는 부품에 많이 쓰인다.
→ 인서트의 형상과 진폭 조건이 품질에 결정적 영향
작동 원리
: 소노트로드가 금속 인서트에 진동을 전달 → 플라스틱이 열에 의해 순간적으로 부드러워짐. 
→ 금속 인서트가 눌려 들어감 → 냉각되면 플라스틱이 인서트를 강하게 고정.
주의점
- 인서트의 형상이 매우 중요 (너무 매끄럽지 않은 나사형이나 돌기형)
- 진폭, 속도, 삽입 깊이 조절 필요
- 0.1mm 이상의 갭 확보 권장
적용예시
- 노트북·스마트폰 하우징에 나사 고정용
- 전원 커넥터 및 각종 센서 안정적 고정
4. Cutting (커팅)
: 초음파 진동을 이용해 열가소성 소재를 정밀하게 절단. 절단면에 날카로운 잔여물(burr) 발생이 거의 없다.
작동 원리
- 소노트로드에 장착된 칼날이 진동하며 소재를 빠르고 깔끔하게 절단
- 소재 손상이 적다.
- 섬유, 필름, 고무 등 얇은 소재에 유리함.
적용 예시
- 자동차 내장재 커팅
- 의료용 필름 커팅
- 식품 포장재 절단
초음파 용착 품질에 영향을 주는 요인
| 첨가제의 영향 | 이형제 | 실리콘 성분이 포함된 에어로졸계 이형제는 부품 표면에 윤활막을 형성 → 상대 마찰을 방해하여 용착 품질 저하 유발 |
| 부타디엔 | PS, ABS, 아크릴 소재에서 용착성 저하재료가 부드러워지고, 진동흡수가 커짐 → 소노트로드 자국 발생, 접합 불균일 | |
| 이산화티타늄 | 과량 사용 시 부타디엔과 유사한 부작용 발생 | |
| 난연 | 열 흡수 속도 변화로 접합 품질에 악영향 | |
| 습도 | 사출 후 약 24시간 내 수분 복원 현상 발생 | |
나일론, PP 등은 이로 인해 용착 품질이 불안정해질 수 있음 | ||
진폭 설정 시 고려사항
- 재료 종류 (소재의 결정성 / 비결정성 여부 등)
- 소노트로드와 용착산 간 거리
- 부품 두께
- 첨가제 포함량 (섬유, 착색제, 난연제 등)
- 습도 복원률
→ 설계 초기부터 진폭 조건을 명확히 하여야 함 → 재료 변경 시 진폭 조건도 반드시 재조정이 필요하다.
재료별 용착 가능성 도표
●: 용착 가능○: 테스트 필요
→ 동일 계열 수지 간에는 용착성이 좋음 (예: ABS - ABS, PC - PC)
→ 서로 다른 수지간에는 테스트 필요함 (특히 결정성 수지 간 용착은 어려움) / 반드시 실제 테스트를 통해 용착 가능 여부 확인 필요
진폭 설정 가이드
1. 쉬운 용착은 낮은 진폭, 빠른 세팅 가능
2. 중간 난이도는 진폭 조정 및 리벳팅 설정 필요
3. 어려운 용착은 고진폭 필요 및 공정 안정화 시간 필요
| 구분 | 재료 예시 | 20kHz | 30kHz |
| 쉬운 용착 | ABS, PVC | 30~50 (용착) | 20~30 (용착) |
| PC, PMMA | 45~60 (리벳팅) | 30~40 (리벳팅) | |
| 중간 난이도 용착 | PET, PEEK, PSU, PPS 등 | 45~70 (용착) | 30~45 (용착) |
| 중간 난이도 리벳팅 | PET, PEEK, PSU, PPS 등 | 55~80 (리벳팅) | 35~55 (리벳팅) |
| 어려운 용착 | PP, PA, PE, POM 등 | 70~90 (용착) | 40~60 (용착) |
| 어려운 리벳팅 | PP, PA,PE, POM 등 | 80~140 (리벳팅) | 50~70 (리벳팅) |
(*단위: μm p-p)