В музикалната комедия от 1982 г. GG; Виктор Виктория GG; Джули Андрюс пее високопоставено в края на кабареното шоу на нейния герой. Тя вдигна бележките и чашите за шампанско в цялата стая се разбиха. Това е добра илюстрация на това колко високо или високочестотно звучи отделните материали. Но знаете ли, че можете да използвате високочестотен звук, за да свържете материалите заедно? Ултразвуковата технология за заваряване се използва за сглобяване на продукти в много индустрии - от медицинско оборудване до спортни обувки до автомобили.
Като цяло можете да използвате крепежни елементи като пирони, винтове или конци, за да залепите материала. Това се отнася за метал, дърво, плат и пластмаса. За много пластмаси се използва лепило. Лепилото образува химическа връзка между самото лепило и повърхността на залепения пластмасов материал. Металите могат да се държат заедно чрез нагряване на други метали като лепила, като например оловна спойка в електрически връзки. Алтернативно, металите могат да бъдат директно стопени (заварени) заедно; след като разтопената метална повърхност се охлади, металите ще се свържат заедно. Заваряването обикновено изисква открит пламък или горелка, за да достигне високите температури, необходими за стопяване на металните повърхности заедно. Следователно за някои производствени задачи това може да бъде скъп процес.
Основният процес на ултразвуково заваряване може да бъде описан чрез следните стъпки:
1. Частта, която трябва да бъде заварена, се поставя в наковалня или приспособление.
2. Клаксонът е в контакт с заваряваната част.
3. Приложете натиск, за да поддържате заваръчната глава в контакт със заваръчния материал и да я държите заедно.
4. Рогът излъчва ултразвукови вибрации за нагряване на материала. Вибрацията се движи нагоре и надолу или наляво и надясно с по-малко от един милиметър.
5. Тези материали са заварени заедно.
6. Рогата ще се приберат и заваръчният материал може да бъде отстранен от наковалнята.
Времето на заваряване, приложеното налягане и температура се контролират от компютъра или микропроцесора в заваръчното оборудване. Какво всъщност се случва по време на заваряване зависи от естеството на материала. В метала ултразвуковите вибрации се предават успоредно на равнината на материала. Фрикционната топлина повишава температурата на металната повърхност до около една трета от температурата на топене, но не топи метала. Вместо това топлината премахва металните оксиди и тънките филми от повърхността. Това позволява на металните атоми да се движат между двете повърхности и да образуват връзки, които държат метала заедно.
В случая на пластмаса вибрацията е перпендикулярна на равнината на материала и топлината на триене повишава температурата достатъчно, за да разтопи пластмасата. Пластмасовите молекули се смесват и образуват връзки. След охлаждане пластмасовите повърхности се заваряват заедно. Времето за заваряване може да варира, но заваряването може да се формира само за 0,25 секунди.
Влияещите фактори на ултразвуковото заваряване включват честотата на звуковата вълна (обикновено 20, 30 или 40 kHz), налягането за задържане на материала заедно и времето за прилагане на ултразвуковата вълна (част от секундата или дори повече от секунда).
В сравнение с традиционните методи, ултразвуковото заваряване има много предимства. Първо, в сравнение с други методи, заваряването се извършва при ниски температури. Следователно, производителите не трябва да харчат много гориво или друга енергия, за да достигнат високи температури. Това прави процеса по-евтин. Освен това е по-бързо и по-безопасно.
Ултразвуковото заваряване не изисква запалимо гориво и открит пламък, така че е по-безопасен процес в сравнение с други методи на заваряване. Работниците не трябва да влизат в контакт със запалими газове или токсични разтворители. В електронните продукти медните проводници обикновено са свързани към електрически контакти на платката чрез спойка. Използването на ултразвуково заваряване може да изпълни същата задача за кратко време, без да излага работниците на изпаренията на отрицателната оловна спойка. Въпреки че излагането на високочестотни звуци може да увреди слуха на работниците, тази потенциална опасност може лесно да бъде намалена чрез поставяне на ултразвуковата машина за заваряване в предпазна кутия или клетка и / или използване на наушници.
И накрая, ултразвуковото заваряване е толкова силно и трайно, колкото конвенционалното заваряване на същия материал - това е само една от причините, поради които този метод се използва в автомобилното производство. За да направят автомобилите по-леки и по-икономични, автомобилните производители използват алуминий като основен метал. В сравнение с традиционното заваряване, ултразвуковото заваряване може да се използва за свързване на метали за по-кратко време и при по-ниска температура.
