U glazbenoj komediji&1982, Victor Victoria GG, Julie Andrews pjevala je visoki profil na kraju pariškog kabareta svog lika. Podigla je note, a čaše šampanjca u cijeloj sobi razbile su se. Ovo je dobra ilustracija koliko zvukovi visokog tona ili visoke frekvencije odvajaju materijale. Ali jeste li znali da visokofrekventni zvuk možete koristiti za povezivanje materijala? Ultrazvučna tehnologija zavarivanja koristi se za sastavljanje proizvoda u mnogim industrijama - od medicinske opreme preko sportske obuće do automobila.
Općenito, za pričvršćivanje materijala možete koristiti pričvršćivače poput čavala, vijaka ili navoja. To se odnosi na metal, drvo, tkaninu i plastiku. Za mnoge plastike koristi se ljepilo. Ljepilo tvori kemijsku vezu između samog ljepila i površine plastičnog materijala koji je povezan. Metali se mogu držati zajedno zagrijavanjem drugih metala kao ljepila, poput olovnog lema u električnim vezama. Alternativno, metali se mogu izravno topiti (zavariti) zajedno; nakon što se otopljena metalna površina ohladi, metali će se povezati. Za zavarivanje je obično potreban otvoreni plamen ili plamen da bi se postigle visoke temperature potrebne za međusobno topljenje metalnih površina. Stoga za neke proizvodne zadatke ovo može biti skup postupak.
Osnovni postupak ultrazvučnog zavarivanja može se opisati sljedećim koracima:
1. Dio koji se zavaruje postavlja se u nakovanj ili učvršćenje.
2. Rog je u kontaktu s dijelom koji se zavaruje.
3. Pritiskom držite glavu za zavarivanje u kontaktu s materijalom za zavarivanje i držite je zajedno.
4. Rog emitira ultrazvučne vibracije za zagrijavanje materijala. Vibracija se pomiče gore-dolje ili lijevo-desno za manje od jednog milimetra.
5. Ovi materijali zavareni su zajedno.
6. Rogovi će se povući i materijal za zavarivanje može se ukloniti s nakovnja.
Vrijeme zavarivanja, primijenjeni tlak i temperatura kontroliraju se pomoću računala ili mikroprocesora u opremi za zavarivanje. Što se zapravo događa tijekom zavarivanja, ovisi o prirodi materijala. U metalu se ultrazvučne vibracije prenose paralelno s ravninom materijala. Toplina trenja podiže temperaturu metalne površine na približno jednu trećinu temperature taljenja, ali ne topi metal. Umjesto toga, toplina uklanja metalne okside i tanke filmove s površine. To omogućuje da se atomi metala kreću između dviju površina i tvore veze koje metal drže zajedno.
U slučaju plastike, vibracije su okomite na ravninu materijala, a toplina trenja povisuje temperaturu toliko da se plastika istopi. Molekule plastike miješaju se i stvaraju veze. Nakon hlađenja, plastične površine se zavaruju zajedno. Vrijeme zavarivanja može varirati, ali zavarivanje se može oblikovati za samo 0,25 sekundi.
Faktori utjecaja ultrazvučnog zavarivanja uključuju frekvenciju zvučnog vala (obično 20, 30 ili 40 kHz), pritisak da se materijal drži na okupu i vrijeme primjene ultrazvučnog vala (djelić sekunde ili čak više od sekundu).
U usporedbi s tradicionalnim metodama, ultrazvučno zavarivanje ima brojne prednosti. Prvo, u usporedbi s drugim metodama, zavarivanje se izvodi na niskim temperaturama. Stoga proizvođači ne trebaju trošiti puno goriva ili druge energije da bi dosegli visoke temperature. To postupak čini jeftinijim. Također je brži i sigurniji.
Ultrazvučno zavarivanje ne zahtijeva zapaljivo gorivo i otvoreni plamen, pa je to sigurniji postupak u usporedbi s drugim metodama zavarivanja. Radnici ne smiju doći u kontakt sa zapaljivim plinovima ili otrovnim otapalima. U elektroničkim proizvodima bakrene žice obično su lemom povezane s električnim kontaktima na pločici. Korištenjem ultrazvučnog zavarivanja može se isti zadatak izvršiti u kratkom vremenu, a da se radnici ne izlažu isparavanjima negativnog olovnog lema. Iako izlaganje visokofrekventnim zvukovima može oštetiti sluh radnika, ova se potencijalna opasnost može lako smanjiti stavljanjem ultrazvučnog aparata za zavarivanje u sigurnosnu kutiju ili kavez i / ili upotrebom naušnika.
Napokon, ultrazvučno zavarivanje jednako je snažno i izdržljivo kao i konvencionalno zavarivanje istog materijala - to je samo jedan od razloga zašto se ova metoda koristi u proizvodnji automobila. Kako bi automobili bili lakši i štedljiviji, proizvođači automobila koriste aluminij kao glavni metalni karoseriju. U usporedbi s tradicionalnim zavarivanjem, ultrazvučno zavarivanje može se koristiti za vezivanje metala u kraćem vremenu i na nižoj temperaturi.
