樹脂の摩擦溶着時に必要なエネルギーの求め方

質問

樹脂同士をこすり合わせ、摩擦熱で溶着を行う振動溶着機の導入を検討しています。
機種によって最大振幅、最大荷重が決まっているのですが、
今回製作する溶着サンプルにはどの機械が良いのか分からず、困っています。
仮に溶着のために溶かす体積（重さ）が決まっている場合、溶着に必要なエネルギーQ[J]と
摩擦で発生する熱（仕事量[F]）が等しいとして圧力、振幅の相関関係を自分なりに計算してみたのですが、
このような単純な関係式で良いのでしょうか？
どなたか詳しい方がいらっしゃいましたら教えて
ください。よろしくお願いします。

＜計算＞
(1)Q[J]＝溶かす樹脂の体積×比重×比熱×（融点-室温）

(2)摩擦力F[N]＝摩擦係数×圧力[N]
　　仕事量[J]＝摩擦力[N]×移動距離[m]
　　より、
　　仕事量[J]＝摩擦係数×圧力[N]×振幅[m]×４×周波数[Hz]×振動時間[sec]
　　（振幅[m]は片振幅（1/4周期分）とする）

(3)溶着に必要なエネルギーQ[J]＝仕事量[J]なので

　　Q/摩擦係数/4/周波数[Hz]/振動時間[sec]＝圧力[N]×振幅[m]

回答No.3

noname#230359

振動溶着と考えてよろしいですか？
この場合、溶着物の大きさで機械を選定してはいかがでしょうか？
治具の大きさと重量が機械選定の目安になると思います。
また、溶着物の素材と溶着部形状で溶着条件（加圧力、振幅）は異なります。

回答No.2

noname#230359

あくまで目安ですが、溶着機の取り付け可能のワークの大きさで判断は、出来ると思います.実際のところは、実機でテストしてみないと判りませんが、ワークの大きさが取り付け可能な大きさの機種を選定すれば良いと思います.当然事前に溶着機のメーカーにサンプルを持ち込みテストしていただく事が一番とは思いますが。治具も当然必要になるかと思いますが

回答No.1

noname#230359

超音波溶着機のことですか?
超音波溶着のことでお話しますと、上記のような計算は一々行ないません。
押し側と受け側のホーンがあり受け側はゴムが一般的ですので、やったとしても上記の計算式ではもとめられないと思います。
よほど大きなものですか?
溶着機メーカに物の構造、大きさ、材質、などを言えば対応できる機械を即答してくれます。
後は、圧力、時間、位置を実際にやりながら調整して最適値を求める方法が一般的です。
もちろん完成品の品質試験での確認は必要ですが。
こんな難しいこと考えるより、メーカに聞けば一発だと思うのですが。

お礼

ご回答ありがとうございます。
今回導入を検討しているのは超音波溶着機ではなく、大型のワークが溶着できる振動溶着機になります。
超音波溶着では最大振幅30マイクロメートル位ですが、この機械は1.8ミリ位になります。
樹脂製品の溶着を検討しているのですが材質が一種類に絞りきれていないため、
上記のような計算式で計算すれば現在候補に挙げている材料全てに使用可能な機械が
あるのか分かるのではないかと思い、計算してみました。
メーカーに問い合わせたところ、実際に試験してみなければ全く分からないとのことでした。
何とか計算式で傾向だけでもつかめればと思うのですが…。

補足

説明を忘れてしまいましたが、振動溶着機は下側のワークを固定し、ワークを当てて水平方向に振動させます。