V hudobnej komédii&„Victor Victoria GG“ z roku 1982 spievala Julie Andrews na konci parížskeho kabaretného predstavenia svojej postavy. Zdvihla poznámky a poháre na šampanské v celej miestnosti sa rozbili. Toto je dobrá ilustrácia toho, ako vysoké tóny alebo vysokofrekvenčné zvuky znejú ako samostatné materiály. Vedeli ste však, že na spojenie materiálov môžete použiť vysokofrekvenčný zvuk? Technológia ultrazvukového zvárania sa používa na montáž výrobkov v mnohých priemyselných odvetviach - od zdravotníckeho vybavenia cez športovú obuv až po automobily.
Spravidla môžete na spojenie materiálu použiť spojovacie prvky, ako sú nechty, skrutky alebo závity. To platí pre kov, drevo, textílie a plasty. Pre mnoho plastov sa používa lepidlo. Lepidlo vytvára chemickú väzbu medzi samotným lepidlom a povrchom plastového materiálu, ktorý je spojený. Kovy môžu byť držané pohromade zahrievaním iných kovov ako lepidiel, napríklad olovnatej spájky v elektrických spojeniach. Alternatívne je možné kovy priamo taviť (zvárať); akonáhle sa povrch roztaveného kovu ochladí, kovy sa spoja. Zváranie zvyčajne vyžaduje otvorený plameň alebo horák, aby sa dosiahli vysoké teploty potrebné na spoločné roztavenie kovových povrchov. Pre niektoré výrobné úlohy to preto môže byť nákladný proces.
Základný proces ultrazvukového zvárania možno opísať nasledujúcimi krokmi:
1. Časť, ktorá sa má zvárať, sa umiestni do nákovy alebo prípravku.
2. Klaksón je v kontakte s časťou, ktorá sa má zvárať.
3. Zatlačte, aby ste udržali zváraciu hlavu v kontakte so zváracím materiálom, a držte ju pohromade.
4. Klaksón vydáva ultrazvukové vibrácie na zahriatie materiálu. Vibrácie sa pohybujú hore a dole alebo vľavo a vpravo o menej ako jeden milimeter.
5. Tieto materiály sú navzájom zvarené.
6. Rohy sa zasunú a zvárací materiál je možné z nákovy odstrániť.
Čas zvárania, aplikovaný tlak a teplota sú riadené počítačom alebo mikroprocesorom vo zváracom zariadení. Čo sa skutočne stane počas zvárania, závisí od povahy materiálu. V kovu sa ultrazvukové vibrácie prenášajú rovnobežne s rovinou materiálu. Teplo z trenia zvyšuje teplotu povrchu kovu asi na jednu tretinu teploty topenia, ale kov sa neroztopí. Namiesto toho teplo odstráni z povrchu oxidy kovov a tenké filmy. To umožňuje atómom kovu pohybovať sa medzi dvoma povrchmi a vytvárať väzby, ktoré držia kov pokope.
V prípade plastu sú vibrácie kolmé na rovinu materiálu a trecie teplo zvyšuje teplotu dostatočne na to, aby sa plast roztavil. Molekuly plastu sa zmiešajú a vytvárajú väzby. Po ochladení sú plastové povrchy navzájom zvarené. Doba zvárania sa môže líšiť, ale zváranie sa dá vytvoriť už za 0,25 sekundy.
Medzi ovplyvňujúce faktory ultrazvukového zvárania patrí frekvencia zvukovej vlny (zvyčajne 20, 30 alebo 40 kHz), tlak na udržanie materiálu pohromade a čas na aplikáciu ultrazvukovej vlny (zlomok sekundy alebo dokonca viac druhý).
V porovnaní s tradičnými metódami má ultrazvukové zváranie veľa výhod. Po prvé, v porovnaní s inými metódami sa zváranie vykonáva pri nízkych teplotách. Výrobcovia preto na dosiahnutie vysokých teplôt nemusia minúť veľa paliva alebo inej energie. To robí proces lacnejším. Je to tiež rýchlejšie a bezpečnejšie.
Ultrazvukové zváranie nevyžaduje horľavé palivo a otvorený oheň, takže je to bezpečnejší proces v porovnaní s inými metódami zvárania. Pracovníci nesmú prísť do styku s horľavými plynmi alebo toxickými rozpúšťadlami. V elektronických výrobkoch sú medené drôty zvyčajne spojené s elektrickými kontaktmi na doske plošných spojov pomocou spájky. Použitím ultrazvukového zvárania sa dá rovnaká úloha dosiahnuť v krátkom čase bez toho, aby boli pracovníci vystavení výparom zápornej olovenej spájky. Aj keď vystavenie vysokofrekvenčným zvukom môže poškodiť sluch pracovníkov, toto potenciálne nebezpečenstvo sa dá ľahko znížiť umiestnením ultrazvukového zváracieho stroja do bezpečnostnej skrinky alebo klietky a / alebo použitím chráničov sluchu.
Ultrazvukové zváranie je nakoniec rovnako silné a trvanlivé ako bežné zváranie rovnakého materiálu - to je len jeden z dôvodov, prečo sa táto metóda používa pri výrobe automobilov. Aby boli automobily ľahšie a úspornejšie, používajú automobilky ako hlavný kovový diel hliník. V porovnaní s tradičným zváraním je možné pomocou ultrazvukového zvárania spájať kovy za kratší čas a pri nižšej teplote.
