Az 1982-es" Victor Victoria" című zenés vígjátékban Julie Andrews nagy népszerűségnek örvendett karaktere párizsi kabaré-showjának végén. Felemelte a bankjegyeket, és az egész szobában lévő pezsgőspoharak összetörtek. Ez jól szemlélteti, hogy a magas vagy magas frekvenciájú hangok hogyan különítik el az anyagokat. De tudta, hogy nagy frekvenciájú hangot használhat az anyagok összekapcsolásához? Az ultrahangos hegesztési technológiát a termékek összeszerelésére használják számos iparágban - az orvosi felszereléstől a sportcipőkön át az autókig.
Általában rögzítőelemeket, például szegeket, csavarokat vagy meneteket használhat az anyag ragasztásához. Ez vonatkozik a fémre, a fára, a szövetre és a műanyagra. Sok műanyaghoz ragasztót használnak. A ragasztó kémiai kötést képez maga a ragasztó és a ragasztott műanyag felülete között. A fémeket össze lehet tartani más fémek ragasztóként történő melegítésével, például az ólomforrasztással az elektromos csatlakozásokban. Alternatív megoldásként a fémeket közvetlenül összeolvaszthatják (hegeszthetik); amint az olvadt fémfelület lehűl, a fémek összekapcsolódnak. A hegesztéshez általában nyílt lángra vagy fáklyára van szükség a fémfelületek összeolvadásához szükséges magas hőmérséklet eléréséhez. Ezért egyes gyártási feladatoknál ez drága folyamat lehet.
Az ultrahangos hegesztés alapvető folyamata a következő lépésekkel írható le:
1. A hegesztendő alkatrészt üllőbe vagy rögzítőelembe kell helyezni.
2. A kürt érintkezik a hegesztendő alkatrésszel.
3. Tegyen nyomást, hogy a hegesztőfej érintkezzen a hegesztőanyaggal, és tartsa együtt.
4. A kürt ultrahangos rezgéseket bocsát ki az anyag melegítésére. A rezgés kevesebb mint egy milliméterrel mozog felfelé, lefelé vagy balra és jobbra.
5. Ezek az anyagok össze vannak hegesztve.
6. A szarvak behúzódnak, és a hegesztőanyag eltávolítható az üllőből.
A hegesztési időt, az alkalmazott nyomást és hőmérsékletet a számítógép vagy a hegesztőberendezés mikroprocesszora szabályozza. A hegesztés során valójában az anyag jellegétől függ. A fémben az ultrahangos rezgés az anyag síkjával párhuzamosan terjed. A súrlódó hő megemeli a fémfelület hőmérsékletét az olvadási hőmérséklet körülbelül egyharmadára, de nem olvad meg a fém. Ehelyett a hő eltávolítja a fémoxidokat és a vékony filmeket a felszínről. Ez lehetővé teszi a fématomok mozgását a két felület között, és olyan kötéseket képeznek, amelyek összetartják a fémet.
Műanyag esetében a rezgés merőleges az anyag síkjára, és a súrlódási hő eléggé megemeli a hőmérsékletet a műanyag megolvadásához. A műanyag molekulák összekeverednek és kötéseket alkotnak. Lehűlés után a műanyag felületeket összehegesztik. A hegesztési idő változhat, de a hegesztés akár 0,25 másodperc alatt is kialakítható.
Az ultrahangos hegesztés befolyásoló tényezői közé tartozik a hanghullám frekvenciája (általában 20, 30 vagy 40 kHz), az anyag összetartásának nyomása és az ultrahangos hullám alkalmazásának ideje (a másodperc töredéke vagy még több) egy második).
A hagyományos módszerekkel összehasonlítva az ultrahangos hegesztésnek számos előnye van. Először, összehasonlítva más módszerekkel, a hegesztést alacsony hőmérsékleten végezzük. Ezért a gyártóknak nem kell sok üzemanyagot vagy más energiát költeniük a magas hőmérséklet eléréséhez. Ez olcsóbbá teszi a folyamatot. Gyorsabb és biztonságosabb is.
Az ultrahangos hegesztés nem igényel gyúlékony üzemanyagot és nyílt lángot, ezért biztonságosabb folyamat a többi hegesztési módszerhez képest. A dolgozók nem érintkezhetnek gyúlékony gázokkal vagy mérgező oldószerekkel. Az elektronikus termékekben a rézhuzalokat általában az áramköri lapon lévő elektromos érintkezőkhöz forrasztják. Az ultrahangos hegesztés rövid idő alatt ugyanazt a feladatot képes elvégezni, anélkül, hogy a dolgozókat kitenné a negatív ólomforrasztás füstjeinek. Bár a nagyfrekvenciás hangoknak való kitettség károsíthatja a dolgozók hallását, ez a potenciális veszély könnyen csökkenthető az ultrahangos hegesztőgép széfbe vagy ketrecbe helyezésével és / vagy fülvédők használatával.
Végül az ultrahangos hegesztés ugyanolyan erős és tartós, mint az azonos anyag hagyományos hegesztése - ez csak az egyik oka annak, hogy ezt a módszert alkalmazzák az autóiparban. Az autók könnyebbé és üzemanyag-takarékosabbá tétele érdekében az autógyártók az alumíniumot használják felépítményként. A hagyományos hegesztéshez képest ultrahangos hegesztéssel rövidebb idő alatt és alacsonyabb hőmérsékleten is meg lehet kötni a fémeket.
