1982 m. Muzikinėje komedijoje „GG quot; Victor Victoria"“ Julie Andrews dainavo aukštą vaidmenį savo personažo Paryžiaus kabareto šou pabaigoje. Ji pakėlė užrašus, o viso kambario šampano taurės sutriko. Tai gerai parodo, kaip aukšto ar aukšto dažnio garsai atskiria medžiagas. Bet ar žinojote, kad galite naudoti aukšto dažnio garsą, kad sujungtumėte medžiagas? Ultragarso suvirinimo technologija naudojama gaminant produktus daugelyje pramonės šakų - pradedant medicinos įranga, baigiant sportiniais batais ir baigiant automobiliais.
Paprastai medžiagai suklijuoti galite naudoti tvirtinimo detales, tokias kaip vinys, varžtai ar sriegiai. Tai taikoma metalui, medžiui, audiniui ir plastikui. Daugeliui plastikų naudojami klijai. Klijai sudaro cheminį ryšį tarp pačių klijų ir sujungto plastikinės medžiagos paviršiaus. Metalus galima laikyti kartu kaitinant kitus metalus kaip klijus, pavyzdžiui, švino lydmetalį elektros jungtyse. Kitu atveju metalai gali būti tiesiogiai lydomi (virinami) kartu; atvėsus išlydyto metalo paviršiui, metalai susijungs. Suvirinant paprastai reikalinga atvira liepsna arba degiklis, kad būtų pasiekta aukšta temperatūra, reikalinga metalų paviršiams sulydyti. Todėl atliekant kai kurias gamybos užduotis tai gali būti brangus procesas.
Pagrindinį ultragarsinio suvirinimo procesą galima apibūdinti šiais veiksmais:
1. Suvirinama detalė dedama į priekalą arba tvirtinimą.
2. Ragas liečiasi suvirinama detale.
3. Paspauskite slėgį, kad suvirinimo galvutė nesiliestų su suvirinimo medžiaga, ir laikykite ją kartu.
4. Ragas skleidžia ultragarso vibracijas medžiagai pašildyti. Vibracija juda aukštyn ir žemyn arba kairėn ir dešinėn mažiau nei vienu milimetru.
5. Šios medžiagos yra suvirintos kartu.
6. Ragai trauksis ir suvirinimo medžiagą galima pašalinti iš priekalo.
Suvirinimo laiką, taikomą slėgį ir temperatūrą kontroliuoja kompiuteris arba mikroprocesorius, esantis suvirinimo įrangoje. Tai, kas iš tikrųjų vyksta suvirinant, priklauso nuo medžiagos pobūdžio. Metale ultragarso vibracija perduodama lygiagrečiai medžiagos plokštumai. Trinties šiluma padidina metalo paviršiaus temperatūrą iki maždaug trečdalio lydymosi temperatūros, tačiau ji netirpdo metalo. Vietoj to, šiluma pašalina metalo oksidus ir plonas plėveles nuo paviršiaus. Tai leidžia metaliniams atomams judėti tarp dviejų paviršių ir suformuoti jungtis, kurios laiko metalą kartu.
Plastiko atveju vibracija yra statmena medžiagos plokštumai, o trintinė šiluma pakelia temperatūrą tiek, kad plastikas ištirptų. Plastikinės molekulės susimaišo ir formuoja ryšius. Po aušinimo plastikiniai paviršiai suvirinami kartu. Suvirinimo laikas gali skirtis, tačiau suvirinimas gali būti suformuotas vos per 0,25 sekundės.
Įtakingi ultragarsinio suvirinimo veiksniai yra garso bangos dažnis (paprastai 20, 30 arba 40 kHz), slėgis, leidžiantis medžiagą laikyti kartu, ir laikas, per kurį taikoma ultragarso banga (sekundės dalis ar net daugiau sekundė).
Palyginti su tradiciniais metodais, ultragarsinis suvirinimas turi daug privalumų. Pirma, palyginti su kitais metodais, suvirinimas atliekamas žemoje temperatūroje. Todėl gamintojams nereikia išleisti daug degalų ar kitos energijos, kad pasiektų aukštą temperatūrą. Tai daro procesą pigesnį. Tai taip pat greitesnis ir saugesnis.
Ultragarsiniam suvirinimui nereikia degių degalų ir atviros liepsnos, todėl tai yra saugesnis procesas, palyginti su kitais suvirinimo būdais. Darbuotojai neturi liestis su degiomis dujomis ar nuodingais tirpikliais. Elektronikos gaminiuose variniai laidai paprastai jungiami prie elektros grandinės plokščių per lituoklį. Naudojant ultragarsinį suvirinimą, tą pačią užduotį galima atlikti per trumpą laiką, darbuotojams nepakenkiant neigiamo švino lydmetalio garams. Nors aukšto dažnio garsų poveikis gali pakenkti darbuotojų klausai, šį galimą pavojų galima lengvai sumažinti įdėjus ultragarso suvirinimo aparatą į seifą ar narvelį ir (arba) naudojant ausines.
Galiausiai ultragarsinis suvirinimas yra toks pat tvirtas ir patvarus kaip ir įprastas tos pačios medžiagos suvirinimas - tai tik viena iš priežasčių, kodėl šis metodas naudojamas automobilių gamyboje. Siekdami, kad automobiliai būtų lengvesni ir ekonomiškesni, degalų, automobilių gamintojai naudoja aliuminį kaip pagrindinį kėbulo metalą. Palyginti su tradiciniu suvirinimu, ultragarsinis suvirinimas gali būti naudojamas metalams surišti per trumpesnį laiką ir žemesnėje temperatūroje.
