Ultrazvukové svařování je průmyslová technika, při které jsou vysokofrekvenční ultrazvukové akustické vibrace lokálně aplikovány na obrobky držené pohromadě pod tlakem, aby se vytvořil svar v pevné fázi. Běžně se používá pro plasty a kovy, a zejména pro spojování odlišných materiálů. Při ultrazvukovém svařování , neexistují žádné spojovací šrouby, hřebíky, pájecí materiály nebo adheziva nezbytná pro vzájemné spojení materiálů. Když se aplikuje na kovy, pozoruhodnou charakteristikou této metody je to, že teplota zůstává hluboko pod bodem tání použitých materiálů, čímž se zabrání nežádoucím nežádoucím účinkům vlastnosti, které mohou vyplývat z vystavení materiálů vysokým teplotám.
Praktická aplikace ultrazvukového svařování tuhých plastů byla dokončena v 60. letech. V tomto okamžiku bylo možné svařovat pouze tvrdé plasty. Patent na ultrazvukovou metodu svařování tuhých termoplastických dílů byl udělen v roce 1965 Robertu Soloffovi a Seymourovi Linsleyovi. Soloff, zakladatel Sonics & Materials Inc., byl laboratorním manažerem v Branson Instruments, kde byly tenké plastové fólie svařovány do sáčků a trubek pomocí ultrazvukových sond. Neúmyslně posunul sondu blízko k zásobníku na plastovou pásku a poloviny zásobníku se svařily dohromady. Uvědomil si, že sonda se nemusí ručně pohybovat kolem součásti, ale že ultrazvuková energie může cestovat skrz tuhé plasty a svařovat celý kloub. Pokračoval ve vývoji prvního ultrazvukového tisku. První použití této nové technologie bylo v hračářském průmyslu.
První auto vyrobené zcela z plastu bylo sestaveno pomocí ultrazvukového svařování v roce 1969. Přestože se plastová auta nezachytila, ultrazvukové svařování ano. Automobilový průmysl ji pravidelně používá od 80. let. Nyní se používá pro mnoho aplikací.
Pro spojování složitých termoplastických dílů vstřikovaných do formy lze ultrazvukové svařovací zařízení snadno přizpůsobit tak, aby odpovídalo přesným specifikacím svařovaných dílů. Části jsou vloženy mezi pevně tvarované hnízdo ( kovadlina ) a sonotrodu (roh) připojené k převodníku a je emitována akustická vibrace s nízkou amplitudou ~ 20 kHz . (Poznámka: Běžné frekvence používané při ultrazvukovém svařování termoplastů jsou 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz a 70 kHz). Při svařování plastů je rozhraní obou částí speciálně navrženo pro soustředění procesu tavení. Jeden z materiálů má obvykle špičatý nebo zaoblený energetický ředitel, který kontaktuje druhou plastovou část. Ultrazvuková energie roztaví bodový kontakt mezi částmi a vytvoří kloub. Tento proces je dobrou automatizovanou alternativou k lepidlům , šroubům nebo k zacvaknutí . Obvykle se používá s malými částmi (např. Mobilní telefony, spotřební elektronika, jednorázové lékařské nástroje, hračky atd.), Ale lze jej použít na tak velkých částech, jako je malá souprava automobilových nástrojů. Ultrazvuk lze také použít ke svařování kovů, ale obvykle se omezují na malé svary tenkých, kujných kovů, např. Hliníku, mědi, niklu. Ultrazvuk by nebyl použit při svařování podvozku automobilu nebo při svařování kusů jízdního kola dohromady kvůli potřebným úrovním výkonu.
Ultrazvukové svařování termoplastů způsobuje lokální tavení plastu díky absorpci vibrační energie podél svařovaného spoje. U kovů dochází ke svařování v důsledku vysokotlaké disperze povrchových oxidů a lokálního pohybu materiálů. Přestože se zahřívá, nestačí roztavit základní materiály.
Ultrazvukové svařování lze použít pro tvrdé i měkké plasty, jako jsou semikrystalické plasty a kovy. Pochopení ultrazvukového svařování vzrostlo s výzkumem a testováním. Vynález sofistikovanějšího a levnějšího vybavení a zvýšená poptávka po plastových a elektronických součástkách vedl k rostoucímu poznání základního procesu. Mnoho aspektů ultrazvukového svařování však stále vyžaduje více studií, jako je vztah kvality svařence k parametrům procesu. Ultrazvukové svařování je i nadále rychle se rozvíjejícím oborem.
Vědci z Ústavu materiálových věd a techniky (WKK) University of Kaiserslautern s podporou Německé výzkumné nadace ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ) dokázali, že použití procesů ultrazvukového svařování může vést k vysoce odolným vazbám mezi lehkými kovy a uhlíkem fólie z polymeru vyztuženého vlákny (CFRP).
Výhody ultrazvukového svařování spočívají v tom, že je mnohem rychlejší než běžná lepidla nebo rozpouštědla. Doba zasychání je velmi rychlá a kusy nemusí zůstat v přípravku po dlouhou dobu, než bude kloub zaschnout nebo vyléčit. Svařování lze snadno automatizovat a vytvářet čisté a přesné spoje; místo svaru je velmi čisté a zřídka vyžaduje jakoukoli opravu. Nízký tepelný dopad na použité materiály umožňuje svařování většího počtu materiálů.
