Ultraskaņas metināšana ir rūpnieciska tehnika, kurā augstas frekvences ultraskaņas akustiskās vibrācijas lokāli piemēro sagatavēm, kuras tiek turētas kopā zem spiediena, lai izveidotu cietvielu metinājumu. To parasti izmanto plastmasām un metāliem, un jo īpaši dažādu materiālu savienošanai. Ultraskaņas metināšanā , nav savienojuma skrūvju, naglu, lodēšanas materiālu vai līmju, kas nepieciešami materiālu sasaistīšanai.Lietojot metālus, šīs metodes ievērojama īpašība ir tā, ka temperatūra paliek krietni zem iesaistīto materiālu kušanas temperatūras, tādējādi novēršot nevēlamu īpašības, kas var rasties no materiālu augstas temperatūras iedarbības.
Cietās plastmasas ultraskaņas metināšanas praktiskā pielietošana tika pabeigta 60. gados. Šajā brīdī metināt varēja tikai cieto plastmasu. Stingru termoplastisku detaļu metināšanas ultraskaņas metodes patents tika piešķirts Robertam Soloffam un Seimūram Linslijam 1965. gadā. Solofs, Sonics & Materials Inc. dibinātājs, bija laboratorijas vadītājs uzņēmumā Branson Instruments, kur plānas plastmasas plēves tika metinātas maisos un caurulēs. izmantojot ultraskaņas zondes. Viņš neviļus pārvietoja zondi tuvu plastmasas lentu dozatoram un dozētāja puses tika sametinātas. Viņš saprata, ka zonde nav manuāli jāpārvieto ap daļu, bet ultraskaņas enerģija var pārvietoties cauri un ap stingru plastmasu un metināt visu savienojumu. Viņš turpināja izstrādāt pirmo ultraskaņas presi. Šīs jaunās tehnoloģijas pirmais pielietojums bija rotaļlietu rūpniecībā.
Pirmais automobilis, kas pilnībā izgatavots no plastmasas, tika samontēts, izmantojot metināšanu ar ultraskaņu 1969. gadā. Lai arī plastmasas automašīnas netika pieķērušās, metināšana notika ar ultraskaņu. Automobiļu rūpniecība to regulāri izmanto kopš pagājušā gadsimta astoņdesmitajiem gadiem. Tagad to izmanto daudzām lietojumprogrammām.
Lai savienotu sarežģītas iesmidzinātās termoplastiskās detaļas, ultraskaņas metināšanas iekārtas var viegli pielāgot, lai tās precīzi atbilstu metināmo detaļu specifikācijām. Detaļas tiek novietotas starp fiksētu formas ligzdu ( laktu ) un sonotodi (ragu), kas savienoti ar devēju, un tiek izstarota ~ 20 kHz zemas amplitūdas akustiskā vibrācija. (Piezīme: Termoplastisko materiālu ultraskaņas metināšanā izmantotās frekvences ir 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz un 70 kHz). Metinot plastmasu, abu detaļu saskarne ir īpaši izstrādāta, lai koncentrētu kausēšanas procesu. Vienam no materiāliem parasti ir ķīļveida vai noapaļots enerģijas virziens, kas saskaras ar otro plastmasas daļu. Ultraskaņas enerģija izkausē punktu kontaktu starp detaļām, izveidojot savienojumu. Šis process ir laba automatizēta alternatīva līmei , skrūvēm vai piestiprināmam dizainam. Parasti to izmanto ar mazām detaļām (piemēram, mobilajiem tālruņiem, plaša patēriņa elektroniku, vienreizlietojamiem medicīnas instrumentiem, rotaļlietām utt.), Bet to var izmantot arī tik lielās detaļās kā maza automašīnu instrumentu grupa. Ultraskaņas var izmantot arī metālu metināšanai, bet parasti tie ir ierobežoti ar maziem plānu, kaļamu metālu, piemēram, alumīnija, vara, niķeļa, metinājumiem. Nepieciešamā jaudas līmeņa dēļ ultraskaņu neizmanto automobiļa šasijas metināšanā vai velosipēda gabalu metināšanā .
Termoplastisko materiālu ultraskaņas metināšana izraisa lokālu plastmasas kušanu, pateicoties vibrācijas enerģijas absorbcijai gar metināmo savienojumu. Metālos metināšana notiek virszemes oksīdu augstspiediena izkliedes un materiālu lokālas kustības dēļ. Lai arī tur notiek apkure, ar pamatmateriālu kausēšanu nepietiek.
Ultraskaņas metināšanu var izmantot gan cietajām, gan mīkstajām plastmasām, piemēram, puskristāliskajām plastmasām, un metāliem. Ar pētījumiem un testiem ir palielinājusies izpratne par metināšanu ar ultraskaņu. Sarežģītāku un lētāku iekārtu izgudrojums un palielināts pieprasījums pēc plastmasas un elektroniskajiem komponentiem ir ļāvis iegūt zināšanas par pamatprocesu. Tomēr daudzi ultraskaņas metināšanas aspekti joprojām prasa vairāk pētījumu, piemēram, metināšanas kvalitātes saistība ar procesa parametriem. Ultraskaņas metināšana joprojām ir strauji augošs lauks.
Kaiserslauternas Universitātes Materiālu zinātnes un inženierijas institūta (WKK) zinātniekiem ar Vācijas Pētniecības fonda ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ) atbalstu ir izdevies pierādīt, ka, izmantojot ultraskaņas metināšanas procesus, var izveidoties ļoti izturīgas saites starp vieglajiem metāliem un oglekli. -armēta polimēra (CFRP) loksnes.
Ultraskaņas metināšanas priekšrocības ir tādas, ka tā ir daudz ātrāka nekā parastās līmes vai šķīdinātāji. Žūšanas laiks ir ļoti ātrs, un gabaliem nav ilgi jāpaliek armatūrā, gaidot savienojuma nožūšanu vai sacietēšanu. Metināšanu var viegli automatizēt, padarot tīras un precīzas šuves; metinājuma vieta ir ļoti tīra un reti prasa jebkādus uzlabojumus. Zema termiskā ietekme uz iesaistītajiem materiāliem ļauj vairāk metināt materiālus kopā.
