Ultragarsinis suvirinimas yra pramoninė technika, kurios metu aukšto dažnio ultragarsinės akustinės virpesiai lokaliai taikomi ruošiniams, laikomiems kartu esant slėgiui, kad būtų sukurtas kietojo kūno suvirinimas. Jis dažniausiai naudojamas plastikams ir metalams, ypač sujungiant skirtingas medžiagas. Ultragarsinis suvirinimas , nėra jungiamųjų varžtų, vinių, litavimo medžiagų ar klijų, reikalingų medžiagoms surišti kartu. Taikant metalus, šio metodo ypatybės yra tai, kad temperatūra išlieka žymiai žemesnė nei dalyvaujančių medžiagų lydymosi temperatūra, taigi neleidžiama atsirasti nepageidaujamų medžiagų. savybės, kurios gali atsirasti dėl medžiagų veikimo aukštoje temperatūroje.
Praktinis ultragarso suvirinimas standžiajai plastikai buvo baigtas septintajame dešimtmetyje. Šiuo metu buvo galima suvirinti tik kietą plastiką. Stiprių termoplastinių dalių suvirinimo ultragarso metodo patentas buvo išduotas Robertui Soloffui ir Seymourui Linsley 1965 m. Soloffas, „Sonics & Materials Inc.“ įkūrėjas, buvo „Branson Instruments“ laboratorijos vadovas, kur plonos plastikinės plėvelės buvo suvirinamos į maišus ir vamzdelius. naudojant ultragarsinius zondus. Jis netyčia judėjo zondu arti plastikinės juostos balionėlio, o dozatoriaus pusės suvirintos. Jis suprato, kad zondo nereikia rankiniu būdu judinti aplink detalę, bet ultragarso energija gali keliauti per standų plastiką ir aplink jį bei suvirinti visą jungtį. Vėliau jis sukūrė pirmąjį ultragarsinį presą. Pirmasis šios naujos technologijos pritaikymas buvo žaislų pramonėje.
Pirmasis automobilis, pagamintas vien tik iš plastiko, buvo surinktas naudojant ultragarsinį suvirinimą 1969 m. Nors plastikiniai automobiliai taip ir nesusigaudė, ultragarsinis suvirinimas buvo atliktas . Automobilių pramonė reguliariai juo naudojosi nuo devintojo dešimtmečio. Dabar jis naudojamas daugybei programų.
Norint sujungti sudėtines įpurškiamas termoplastines dalis, ultragarso suvirinimo įrangą galima lengvai pritaikyti, kad ji atitiktų tikslias suvirinamų dalių specifikacijas. Dalys dedamos tarp fiksuotos formos lizdo ( priešpilnio ) ir sonotrodo (rago), sujungto su keitikliu, ir skleidžiama ~ 20 kHz mažos amplitudės akustinė vibracija. (Pastaba: Dažniausiai ultravioletiniu būdu suvirinant termoplastikus naudojami 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz ir 70 kHz dažniai). Suvirinant plastiką, dviejų dalių sąsaja yra specialiai sukurta lydymosi procesui sutelkti. Viena iš medžiagų paprastai turi dygliuotą arba suapvalintą energijos nukreipiklį, kuris liečia antrąją plastikinę dalį. Ultragarso energija išlydo taškų kontaktą tarp dalių, sukurdama jungtį. Šis procesas yra gera automatizuota alternatyva klijams , sraigtams ar pritvirtinamiems elementams . Paprastai jis naudojamas su mažomis dalimis (pvz., Mobiliaisiais telefonais, plataus vartojimo elektronika, vienkartiniais medicininiais įrankiais, žaislais ir kt.), Tačiau jis gali būti naudojamas tokioms dalims, kaip maža automobilių instrumentų grupė. Ultragarsas taip pat gali būti naudojamas metalams suvirinti, tačiau paprastai jie naudojami tik mažiems plonų kaliojo metalų, pvz., Aliuminio, vario, nikelio, suvirinimams. Ultragarsas nebus naudojamas suvirinant automobilio važiuoklę ar suvirinant dviračio detales dėl reikalaujamo galios lygio.
Termoplastikų ultragarsinis suvirinimas sukelia vietinį plastiko tirpimą dėl vibracijos energijos sugerties išilgai suvirinimo jungties. Metalai suvirinami dėl paviršiaus oksidų aukšto slėgio pasiskirstymo ir vietinio medžiagų judėjimo. Nors yra šildymas, nepakanka vien tik pagrindinių medžiagų išlydymui.
Ultragarsinis suvirinimas gali būti naudojamas tiek kietajam, tiek minkštam plastikui, tokiam kaip puskristalinis plastikas, ir metalams. Suvirinimo ultragarsu supratimas padidėjo atlikus tyrimus ir bandymus. Išradus sudėtingesnę ir nebrangesnę įrangą bei padidėjus plastikinių ir elektroninių komponentų paklausai, atsirado žinių apie pagrindinį procesą. Tačiau vis dar reikia ištirti daugelį ultragarsinio suvirinimo aspektų, pavyzdžiui, susieti suvirinimo kokybę ir proceso parametrus. Ultragarsinis suvirinimas ir toliau yra sparčiai besivystanti sritis.
Kaiserslauterno universiteto Medžiagų mokslo ir inžinerijos instituto (WKK) mokslininkams, padedant Vokietijos tyrimų fondui ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ), pavyko įrodyti, kad ultragarso suvirinimo metodai gali sukelti labai patvarius ryšius tarp lengvųjų metalų ir anglies. pluoštu sustiprinto polimero (CFRP) lakštai.
Ultragarsinio suvirinimo pranašumai yra tai, kad jis yra daug greitesnis nei įprasti klijai ar tirpikliai. Džiūvimo laikas yra labai greitas, ir gabalų nereikia ilgai laikyti prie armatūros, laukiant, kol sąnarys išdžius ar sukietės. Suvirinimą galima lengvai automatizuoti, todėl švarūs ir tikslūs sujungimai; suvirinimo vieta yra labai švari ir retai reikalauja jokių su ja susijusių darbų. Mažas šiluminis poveikis medžiagoms leidžia suvirinti daugiau medžiagų.
