표제지
국문초록
목차
1. 서론 10
1.1. 연구배경 10
1.2. 연구의 필요성 12
2. 이론적 배경 14
2.1. 초음파의 금속 용착의 원리 14
2.2. 초음파의 금속 용착의 특징 17
2.3. 초음파의 금속 용착의 구성 18
3. 진폭 균일도를 최적화한 초음파 금속 용착용 혼의 설계 및 제작 21
3.1. 혼의 진폭 균일도 향상을 위한 설계 21
3.1.1. 균일도 분석을 통한 형상 결정 23
3.1.2. 최적설계된 혼의 해석 28
3.2. 진폭 균일도가 최적화된 혼의 제작 및 성능평가 33
3.2.1. 혼의 주파수 특성 및 진폭 균일도 측정 34
3.2.2. 혼의 이차전지 단자 용접 결과 36
4. 초음파 용착 과정의 온도분포 해석 37
4.1. 용착에 의한 온도분포 해석용 모델링 37
4.1.1. 열 발생 및 용착부에서의 열전달 38
4.1.2. 변형에 의한 열 발생 39
4.1.3. 마찰에 의한 열 발생 43
4.2. 유한요소법을 이용한 온도 분포 해석 결과 45
4.2.1. 초기 및 경계조건 46
4.2.2. 해석 결과 48
5. 결론 53
참고문헌 55
ABSTRACT 57
표 3.1. 혼 소재의 물성치 22
표 3.2. 진동 모드에서의 주파수 측정 결과 28
표 3.3. 상용혼과 개발혼의 FFT 분석결과 비교 35
표 4.1. 혼, 앤빌 및 용착 소재의 물성치 37
표 4.2. 압력에 따른 가압력 41
표 4.3. 40㎑ 진폭에 따른 혼의 평균 속도 41
표 4.4. 소재에 따른 변형에 의한 열 유속 42
표 4.5. 소재별 마찰력과 압력에 따른 가압력 44
표 4.6. 소재에 따른 마찰에 의한 열 유속 44
표 4.7. 온도분포 해석 시 용착변수 47
표 4.8. 용착 조건에 의한 최대온도 변화 48
그림 2.1. 초음파 금속 용착의 기본원리 14
그림 2.2. 초음파 용착의 종진동과 횡진동 15
그림 2.3. 초음파 진동에 의한 금속 확산 현상 16
그림 2.4. 초음파 금속 용착의 구조 18
그림 2.5. 혼의 종류에 따른 형상 19
그림 2.6. 혼 팁 미세패턴 예시 20
그림 3.1. 기존에 사용되는 한파장 초음파 용착용 혼 22
그림 3.2. 기존 혼의 진동해석 결과 23
그림 3.3. 형상 수정 부분 23
그림 3.4. 진폭 변위 확인 포인트 24
그림 3.5. A부분 형상 변경 혼과 기존 혼의 균일도 비교 그래프 25
그림 3.6. B부분 형상 변경 혼과 기존 혼의 균일도 비교 그래프 25
그림 3.7. C부분 형상 변경 혼과 기존 혼의 균일도 비교 그래프 26
그림 3.8. D부분 형상 변경 혼과 기존 혼의 균일도 비교 그래프 26
그림 3.9. 형상 변경 치수 결정 27
그림 3.10. 형상 변경된 혼 27
그림 3.11. 혼의 각 모드에서의 진동 양상 29
그림 3.12. 형상 개선 전 후 진폭 변화 30
그림 3.13. 조화해석결과 31
그림 3.14. 응력해석결과 32
그림 3.15. 기존 상용 혼과 개발 혼의 시제품 비교 33
그림 3.16. 분석시스템을 이용한 진폭 측정 순서 34
그림 3.17. 진동 측정 실험 35
그림 3.18. 개발 혼을 이용한 이차전지 단자 용접 실험 결과 36
그림 4.1. 용접 소재 형상 37
그림 4.2. 온도에 따른 구리와 니켈의 항복응력의 그래프 40
그림 4.3. 정사각형 팁의 면적과 마찰면적 43
그림 4.4. 온도분포 해석을 위한 모델링 45
그림 4.5. 온도분포 해석을 위한 경계조건 46
그림 4.6. 열 유속 인가하기 위한 접촉면적 상태 47
그림 4.7. 용착시간 진전에 따른 온도분포 해석결과 49
그림 4.8. 압력의 변화에 따른 온도 값 50
그림 4.9. 레이어별 최고 온도 분포 52
그림 4.10. 수직 온도 분포 52
그림 4.11. 수평 온도 분포 52