Ultrasonik kaynak , yüksek frekanslı ultrasonik akustik titreşimlerin, katı hal kaynak oluşturmak için basınç altında bir arada tutulan iş parçalarına lokal olarak uygulandığı endüstriyel bir tekniktir. Genellikle plastikler ve metaller için ve özellikle farklı malzemelerin birleştirilmesi için kullanılır. malzemeleri birbirine bağlamak için gerekli hiçbir cıvata, çivi, lehim malzemesi veya yapıştırıcı yoktur. Metallere uygulandığında, bu yöntemin kayda değer bir özelliği, sıcaklığın ilgili malzemelerin erime noktasının altında kalması ve böylece istenmeyen maddelerin önlenmesidir. malzemelerin yüksek sıcaklığa maruz kalmasından kaynaklanabilecek özellikler.
Sert plastikler için ultrasonik kaynağın pratik uygulaması 1960'larda tamamlanmıştır. Bu noktada sadece sert plastikler kaynak yapılabilir. Sert termoplastik parçaların kaynaklanması için ultrasonik yöntem patenti, 1965'te Robert Soloff ve Seymour Linsley'e verildi . Sonics & Materials Inc.'in kurucusu Soloff, Branson Instruments'ta, ince plastik filmlerin torbalara ve tüplere kaynaklandığı laboratuar müdürü oldu. ultrasonik problar kullanarak. İstemeden, probu plastik bir bant dispenserine yaklaştırdı ve vericinin yarıları birbirine kaynaklandı. Probun parça etrafında manuel olarak hareket ettirilmesi gerekmediğini, ultrasonik enerjinin sert plastiklerin içinden ve çevresinden geçebileceğini ve tüm bir bağlantıyı kaynaklayabileceğini fark etti. İlk ultrasonik basını geliştirmeye devam etti. Bu yeni teknolojinin ilk uygulaması oyuncak endüstrisiydi.
Tamamen plastikten üretilen ilk otomobil 1969'da ultrasonik kaynak kullanılarak birleştirildi. Plastik otomobiller takılmasa da ultrasonik kaynak yapıldı. Otomotiv endüstrisi 1980'lerden bu yana düzenli olarak kullanmaktadır. Şimdi birçok uygulama için kullanılıyor.
Kompleks enjeksiyonla kalıplanmış termoplastik parçaların birleştirilmesi için , ultrasonik kaynak ekipmanı , kaynak yapılan parçaların tam özelliklerine uyacak şekilde kolayca özelleştirilebilir. Parçalar, bir sabit biçimli yuva ( örs ) ve bir dönüştürücüye bağlı bir sonotrot (boynuz) arasına sıkıştırılır ve ~ 20 kHz düşük genlikli bir akustik titreşim yayılır. (Not: Termoplastiklerin ultrasonik kaynağında kullanılan yaygın frekanslar 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz ve 70 kHz'dir). Plastik kaynak yaparken, iki parçanın arayüzü erime işlemini konsantre etmek için özel olarak tasarlanmıştır. Malzemelerden biri genellikle ikinci plastik parçaya temas eden çivili veya yuvarlak bir enerji direktörüne sahiptir. Ultrasonik enerji, parçalar arasındaki nokta temasını eriterek bir bağlantı oluşturur. Bu işlem tutkal , vida veya geçmeli tasarımlara iyi bir otomatik alternatiftir . Tipik olarak küçük parçalarla (örneğin cep telefonları, tüketici elektroniği, tek kullanımlık tıbbi aletler, oyuncaklar vb.) Kullanılır, ancak küçük bir otomotiv gösterge grubu kadar büyük parçalar üzerinde kullanılabilir. Ultrasonikler aynı zamanda metalleri kaynaklamak için de kullanılabilir, ancak tipik olarak ince, dövülebilir metallerin, örneğin alüminyum, bakır, nikelin küçük kaynakları ile sınırlıdır. Ultrasonikler, gerekli güç seviyeleri nedeniyle bir otomobilin şasisinin kaynağında veya bisikletin kaynak parçalarında birlikte kullanılmasında kullanılmaz.
Termoplastiklerin ultrasonik kaynağı, kaynak yapılacak eklem boyunca titreşim enerjisinin emilmesi nedeniyle plastiğin lokal erimesine neden olur. Metallerde kaynak, yüzey oksitlerin yüksek basınçta dağılması ve malzemelerin lokal hareketleri nedeniyle oluşur. Isıtma olmasına rağmen, temel malzemeleri eritmek yeterli değildir.
Ultrasonik kaynak, yarı kristal plastikler ve metaller gibi hem sert hem de yumuşak plastikler için kullanılabilir . Ultrasonik kaynak anlayışı araştırma ve testlerle artmıştır. Daha sofistike ve ucuz ekipmanların bulunması ve plastik ve elektronik bileşenlere olan talebin artması, temel işlemlerle ilgili büyüyen bir bilgiye neden olmuştur. Bununla birlikte, ultrasonik kaynağın birçok yönü hala kaynak kalitesi ile işlem parametrelerinin ilişkilendirilmesi gibi daha fazla çalışmayı gerektirir. Ultrasonik kaynak, hızla gelişen bir alan olmaya devam ediyor.
Alman Araştırma Vakfı'nın ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ) desteğiyle, Kaiserslautern Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Enstitüsü'nden (WKK) bilim adamları, ultrasonik kaynak işlemlerinin kullanılmasının hafif metaller ve Karbon arasında çok dayanıklı bağlara yol açabileceğini kanıtlamayı başardılar. lifli takviyeli polimer (CFRP) levhalar.
Ultrasonik kaynağın faydaları, geleneksel yapıştırıcılardan veya çözücülerden çok daha hızlı olmasıdır. Kuruma süresi çok hızlıdır ve eklemlerin kurumasını ya da kürlenmesini bekleyerek parçaların uzun süre armatürde kalması gerekmez. Kaynak kolayca otomatikleştirilebilir, temiz ve kesin bağlantılar sağlar; Kaynağın yeri çok temizdir ve nadiren herhangi bir rötuş işlemi gerektirir. İlgili malzemeler üzerindeki düşük termal etki, daha fazla sayıda malzemenin birlikte kaynaklanmasını sağlar.
