Zgrzewanie ultradźwiękowe to proces przemysłowy, w którym ultradźwiękowe wibracje akustyczne o wysokiej częstotliwości są lokalnie przykładane do obrabianych elementów utrzymywanych razem pod ciśnieniem w celu utworzenia spoiny w stanie stałym.Jest powszechnie stosowany do tworzyw sztucznych i metali, a zwłaszcza do łączenia różnych materiałów.W spawaniu ultradźwiękowym nie ma śrub łączących, gwoździ, materiałów lutowniczych ani klejów niezbędnych do połączenia materiałów.W przypadku zastosowania do metali, godną uwagi cechą tej metody jest to, że temperatura pozostaje znacznie poniżej temperatury topnienia zaangażowanych materiałów, zapobiegając w ten sposób wszelkim niepożądanym właściwościom, które mogą wynikać z ekspozycji materiałów na wysoką temperaturę
W przypadku łączenia złożonych części termoplastycznych formowanych wtryskowo, sprzęt do zgrzewania ultradźwiękowego można łatwo dostosować do dokładnych specyfikacji spawanych części.Części są wciśnięte pomiędzy gniazdo o stałym kształcie (kowadło) i sonotrodę (róg) połączoną z przetwornikiem i emitowane są wibracje akustyczne o niskiej amplitudzie ~20 kHz.(Uwaga: Częstotliwości używane w spawaniu ultradźwiękowym tworzyw termoplastycznych to 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz i 70 kHz).Podczas spawania tworzyw sztucznych interfejs dwóch części jest specjalnie zaprojektowany, aby skoncentrować proces topienia.Jeden z materiałów ma zwykle kolczasty lub zaokrąglony rozdzielacz energii, który styka się z drugą częścią z tworzywa sztucznego.Energia ultradźwiękowa topi punktowy kontakt między częściami, tworząc połączenie.Ten proces jest dobrą zautomatyzowaną alternatywą dla klejenia, śrub lub konstrukcji zatrzaskowych.Jest zwykle używany z małymi częściami (np. telefonami komórkowymi, elektroniką użytkową, jednorazowymi narzędziami medycznymi, zabawkami itp.), ale może być używany z częściami tak dużymi, jak mały zestaw wskaźników samochodowych.Ultradźwięki mogą być również używane do spawania metali, ale zazwyczaj są ograniczone do małych spoin cienkich, kowalnych metali, np. aluminium, miedzi, niklu.Ultradźwięki nie byłyby używane do spawania podwozia samochodu lub do spawania części roweru ze względu na wymagany poziom mocy.
Zgrzewanie ultradźwiękowe tworzyw termoplastycznych powoduje miejscowe topienie tworzywa w wyniku pochłaniania energii drgań wzdłuż zgrzewanego złącza.W metalach spawanie następuje na skutek dyspersji tlenków powierzchniowych pod wysokim ciśnieniem i lokalnego ruchu materiałów.Chociaż jest ogrzewanie, nie wystarczy stopić materiałów podstawowych.
Zgrzewanie ultradźwiękowe może być stosowane zarówno do twardych, jak i miękkich tworzyw sztucznych, takich jak tworzywa półkrystaliczne i metale.Dzięki badaniom i testom wzrosła wiedza na temat spawania ultradźwiękowego.Wynalezienie bardziej wyrafinowanego i tańszego sprzętu oraz zwiększone zapotrzebowanie na komponenty plastikowe i elektroniczne doprowadziły do coraz większej wiedzy o podstawowym procesie.Jednak wiele aspektów zgrzewania ultradźwiękowego nadal wymaga dalszych badań, takich jak powiązanie jakości spoiny z parametrami procesu.Spawanie ultradźwiękowe jest nadal szybko rozwijającą się dziedziną.
Czas publikacji: 02-02-2021