Ultralydsveising er en industriell teknikk der høyfrekvente ultrasoniske akustiske vibrasjoner lokalt påføres arbeidsstykker som holdes sammen under trykk for å skape en faststoffsveis. Den brukes ofte til plast og metaller, og spesielt for sammenføyning av forskjellige materialer. I ultralydsveising , det er ingen forbindelsesbolter, spiker, loddematerialer eller lim som er nødvendig for å binde materialene sammen. Når det brukes på metaller, er et kjennetegn ved denne metoden at temperaturen holder seg godt under smeltepunktet for de involverte materialene og dermed forhindrer uønskede egenskaper som kan oppstå ved høye temperatureksponering av materialene.
Praktisk anvendelse av ultralydsveising for stiv plast ble fullført på 1960-tallet. På dette tidspunktet kunne bare hardplast sveises. Patentet for ultralydmetoden for sveising av stive termoplastiske deler ble tildelt Robert Soloff og Seymour Linsley i 1965. Soloff, grunnleggeren av Sonics & Materials Inc., var laboratoriesjef i Branson Instruments der tynne plastfilmer ble sveiset i poser og rør ved hjelp av ultralydprober. Han beveget utilsiktet sonden nær en dispenser av plastbånd og halvdelene på dispenseren sveiset sammen. Han innså at sonden ikke trengte manuelt flyttes rundt delen, men at ultralydenergien kunne bevege seg gjennom og rundt stiv plast og sveise en hel skjøt. Han fortsatte med å utvikle den første ultralydpressen. Den første bruken av denne nye teknologien var i leketøysindustrien.
Den første bilen som var laget av plast, ble montert ved hjelp av ultralydsveising i 1969. Selv om plastbiler ikke fanget, gjorde ultralydsveising. Bilindustrien har brukt den jevnlig siden 1980-tallet. Det brukes nå til en rekke applikasjoner.
For sammenføyning av komplekse sprøytestøpte termoplastiske deler, kan ultralyds sveiseutstyr enkelt tilpasses for å passe nøyaktig spesifikasjoner for delene som sveises. Delene er klemt inn mellom et fast formet reir ( ambolt ) og en sonotrode (horn) koblet til en svinger, og en ~ 20 kHz akustisk vibrasjon med lav amplitude sendes ut. (Merk: Vanlige frekvenser som brukes i ultralydsveising av termoplast er 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz og 70 kHz). Ved sveising av plast er grensesnittet mellom de to delene spesielt designet for å konsentrere smelteprosessen. Ett av materialene har vanligvis en pigget eller avrundet energidirektør som kommer i kontakt med den andre plastdelen. Ultralydenergien smelter punktkontakten mellom delene og skaper en ledd. Denne prosessen er et godt automatisert alternativ til lim , skruer eller snap-fit design. Det brukes vanligvis med små deler (f.eks. Mobiltelefoner, forbrukerelektronikk, medisinsk engangsverktøy, leker osv.), Men det kan brukes på deler som er like store som en liten bilinstrumentklynge. Ultralyd kan også brukes til å sveise metaller, men er vanligvis begrenset til små sveiser av tynne, formbare metaller, for eksempel aluminium, kobber, nikkel. Ultrasonics ville ikke bli brukt til å sveise kabinettet til en bil eller til å sveise deler av en sykkel sammen, på grunn av effektnivået som kreves.
Ultrasonisk sveising av termoplast fører til lokal smelting av plasten på grunn av absorpsjon av vibrasjonsenergi langs skjøten som skal sveises. I metaller skjer sveising på grunn av høytrykksdispersjon av overflateoksider og lokal bevegelse av materialene. Selv om det er oppvarming, er det ikke nok å smelte basismaterialene.
Ultrasonisk sveising kan brukes til både hard og myk plast, for eksempel halvkrystallinsk plast og metaller. Forståelsen av ultralydsveising har økt med forskning og testing. Oppfinnelsen av mer sofistikert og billig utstyr og økt etterspørsel etter plastiske og elektroniske komponenter har ført til en økende kunnskap om den grunnleggende prosessen. Imidlertid krever mange aspekter ved ultralydsveising fortsatt mer undersøkelse, for eksempel knyttet sveisekvalitet til prosessparametere. Ultrasonisk sveising fortsetter å være et raskt utviklende felt.
Forskere fra Institute of Materials Science and Engineering (WKK) ved University of Kaiserslautern, med støtte fra Det tyske forskningsstiftelsen ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ), har lyktes i å bevise at bruk av ultrasoniske sveiseprosesser kan føre til svært holdbare bindinger mellom lette metaller og karbon -fiberarmert polymer (CFRP) ark.
Fordelene med ultralydsveising er at det er mye raskere enn konvensjonelle lim eller løsemidler. Tørketiden er veldig rask, og brikkene trenger ikke å ligge i en inventar i lange perioder og venter på at skjøten skal tørke eller herde. Sveisingen kan enkelt automatiseres, noe som gjør rene og presise skjøter; sveisestedet er veldig rent og krever sjelden noe opparbeid. Den lave termiske påvirkningen på de involverte materialene gjør at et større antall materialer kan sveises sammen.
