V glasbeni komediji "Victor Victoria" iz leta 1982 je Julie Andrews na koncu pariške kabaretske oddaje njenega lika pela zelo dobro. Držala je zapiske in kozarci šampanjca so se raztresli. To je dobra ilustracija, kako visoka smola ali visoka frekvenca zveni ločene materiale. Ste vedeli, da lahko z visoko frekvenčnim zvokom povežete materiale skupaj? Ultrazvočna tehnologija varjenja se uporablja za sestavo izdelkov v številnih panogah-od medicinske opreme do športnih čevljev do avtomobilov.
Na splošno lahko uporabite pritrditve, kot so nohti, vijaki ali navoji za vezavo materiala. To velja za kovino, les, tkanino in plastiko. Za veliko plastike se uporablja lepilo. Lepilo tvori kemično vez med lepilom in površino plastičnega materiala, ki je zvezana. Kovine lahko držimo skupaj z ogrevanjem drugih kovin kot lepila, kot so svinčje spajkanje v električnih priključkih. Kovine se lahko neposredno stopijo (varijo) skupaj; ko se staljena kovinska površina ohladi, se kovine povežejo skupaj. Za varjenje je običajno potreben odprt plamen ali bakla, da doseže visoke temperature, potrebne za talitev kovinskih površin skupaj. Zato je za nekatere proizvodne naloge to lahko drag postopek.
Osnovni proces ultrazvočnega varjenja lahko opišemo z naslednjimi koraki:
1. Del, ki ga je treba variti, je dano v nakovnje ali pritrditev.
2. Rog je v stiku z delom, ki ga je treba variti.
3. Nanesite pritisk, da je varilna glava v stiku z varilnim materialom in jo držite skupaj.
4. Rog oddaja ultrazvočne vibracije za ogrevanje materiala. Vibracije se premikajo gor in dol ali levo in desno za manj kot en milimeter.
5. Ti materiali so varjeni skupaj.
6. Rogovi se bodo umakniti in varilni material se lahko odstrani iz nakana.
Čas varjenja, naneseni tlak in temperatura nadzorujejo računalnik ali mikroprocesor v varilni opremi. Kaj se dejansko zgodi med varjenjem, je odvisno od narave materiala. V kovini se ultrazvočne vibracije prenašajo vzporedno z ravnino materiala. Trenje toplote dvigne temperaturo kovinske površine na približno eno tretjino temperature taljenja, vendar ne stopi kovine. Namesto tega toplota odstrani kovinske okside in tanke filme s površine. Tako se kovinski atomi gibljejo med obema površinama in tvorijo vezi, ki držijo kovino skupaj.
Pri plastiki je vibracija pravokotna na ravnino materiala, trenja toplota pa dvigne temperaturo dovolj, da se plastika stopi. Plastične molekule se zmešajo in tvorijo vezi. Po hlajenju se plastične površine zavarijo skupaj. Čas varjenja se lahko razlikuje, varjenje pa se lahko oblikuje v kar 0,25 sekunde.
Vplivni dejavniki ultrazvočnega varjenja vključujejo frekvenco zvočnega vala (običajno 20, 30 ali 40 kHz), pritisk, da se material drži skupaj, in čas za uporabo ultrazvočnega vala (delček sekunde ali še več sekunde).
V primerjavi s tradicionalnimi metodami ima ultrazvočno varjenje številne prednosti. Najprej se v primerjavi z drugimi metodami varjenje izvaja pri nizkih temperaturah. Zato proizvajalcem ni treba porabiti veliko goriva ali druge energije, da dosežejo visoke temperature. S tem je postopek cenejši. Prav tako je hitrejša in varnejša.
Ultrazvočno varjenje ne zahteva vnetljivega goriva in odprtih plamenov, zato je varnejši postopek v primerjavi z drugimi metodami varjenja. Delavci ne smejo priti v stik z vnetljivimi plini ali strupenimi topili. V elektronskih izdelkih so bakrene žice običajno preko spajka priključene na električne stike na vezju. Z ultrazvočnim varjenjem lahko v kratkem času dosežemo isto nalogo, ne da bi delavce izpostavljali hlapom negativnega svinčega spajka. Čeprav lahko izpostavljenost visoko frekvenčni zvoki poškoduje sluh delavcev, se lahko ta potencialna nevarnost zlahka zmanjša z dajanjem ultrazvočnega varilnega aparata v varnostno skrinjico ali kletko in/ali uporabo uhovodov.
Nazadnje, ultrazvočno varjenje je tako močno in vzdržljivo kot konvencionalno varjenje istega materiala-to je le eden od razlogov, zakaj se ta metoda uporablja v avtomobilski proizvodnji. Da bi avtomobili lažji in varčnejši, avtomobilski izdelovalci uporabljajo aluminij kot glavno kovino za telo. V primerjavi s tradicionalnim varjenjem se lahko ultrazvočno varjenje uporablja za vezavo kovin v krajšem času in pri nižji temperaturi.
