جوش التراسونیک یک تکنیک صنعتی است که به موجب آن ارتعاشات صوت فراصوت با فرکانس بالا بصورت محلی اعمال می شود تا قطعات را که تحت فشار نگه داشته می شوند به منظور ایجاد یک جوش حالت جامد استفاده می کنند. این ماده معمولاً برای پلاستیک و فلزات و بخصوص برای پیوستن به مواد غیر متفاوتی استفاده می شود. هیچ پیچ و مهره اتصال ، میخ ، مواد لحیم کاری یا چسب های لازم برای اتصال مواد به یکدیگر وجود ندارد. هنگامی که بر روی فلزات اعمال می شود ، یکی از ویژگی های قابل توجه این روش این است که دما کاملاً در زیر نقطه ذوب مواد درگیر باقی می ماند و از این رو از هرگونه ناخواسته جلوگیری می شود. خاصیت هایی که ممکن است در اثر قرار گرفتن در معرض دمای بالا مواد ایجاد شود.
کاربرد عملی جوشکاری مافوق صوت برای پلاستیک های سفت و سخت در دهه 1960 به پایان رسید. در این مرحله فقط پلاستیک های سخت قابل جوشکاری هستند. حق اختراع روش اولتراسونیک برای جوشکاری قطعات ترموپلاستیک سفت و سخت در سال 1965 به رابرت سولوف و سیمور لینسلی تعلق گرفت. سولوف ، بنیانگذار شرکت Sonics & Material Inc. ، مدیر آزمایشگاه در Branson Instrument بود که فیلم های پلاستیکی نازک در کیسه ها و لوله ها جوش داده می شدند. با استفاده از پروب های اولتراسونیک او ناخواسته کاوشگر را نزدیک به یک ضسبنسبان نوار پلاستیکی منتقل کرد و نیمی از توزیع کننده به هم جوش داده شد. او فهمید که نیازی به کاوش دستی به قسمت نیست ، اما انرژی مافوق صوت می تواند از طریق پلاستیک های سفت و سخت عبور کند و یک مفصل را به هم بخورد. وی در ادامه اولین مطبوعات اولتراسونیک را توسعه داد. اولین کاربرد این فناوری جدید در صنعت اسباب بازی بود.
اولین اتومبیل ساخته شده به طور کامل از پلاستیک با استفاده از جوش اولتراسونیک در سال 1969 مونتاژ شد. حتی اگر اتومبیل های پلاستیکی گیر نیاورند ، جوشکاری مافوق صوت انجام شد. صنعت خودروسازی از دهه 1980 به طور مرتب از آن استفاده می کرد. اکنون برای تعداد زیادی برنامه کاربردی استفاده می شود.
برای پیوستن به قطعات ترموپلاستیک قالب پیچیده تزریقی ، تجهیزات جوشکاری مافوق صوت را می توان به راحتی تنظیم کرد تا مشخصات دقیق قطعات جوش داده شده را مطابقت داشته باشد. قطعات بین لانه شکل ثابت ( سیل ) و یک سونوترود (شاخ) متصل به یک مبدل ساندویچ می شوند و یک لرزش صوتی با دامنه کم 20 کیلو هرتز در هر لایه منتشر می شود. (توجه: فرکانسهای رایج مورد استفاده در جوشکاری اولتراسونیک ترموپلاستیک ها 15 کیلوهرتز ، 20 کیلوهرتز ، 30 کیلوهرتز ، 35 کیلوهرتز ، 40 کیلو هرتز و 70 کیلوهرتز) است. هنگام جوشکاری پلاستیک ها ، رابط کاربری دو قسمت به طور خاص برای تمرکز فرایند ذوب طراحی شده است. یکی از مواد معمولاً دارای یک مدیر انرژی پرتقاطع یا گرد است که با قسمت دوم پلاستیک تماس می گیرد. انرژی فراصوت تماس نقطه ای بین قسمت ها را ذوب می کند و یک مفصل ایجاد می کند. این فرایند یک جایگزین خودکار مناسب برای چسب ، پیچ یا طرح های مناسب ضربه محکم و ناگهانی است . به طور معمول با قطعات کوچک (به عنوان مثال تلفن های همراه ، الکترونیک مصرفی ، ابزار پزشکی یکبار مصرف ، اسباب بازی ها و غیره) مورد استفاده قرار می گیرد اما می توان از قطعات آن به اندازه خوشه ابزار کوچک خودرو استفاده کرد. از اولتراسونیک نیز می توان برای جوشکاری فلزات استفاده کرد ، اما به طور معمول به جوش های کوچک فلزات نازک و قابل انعطاف محدود است ، به عنوان مثال آلومینیوم ، مس ، نیکل. از اولتراسونیک در جوشکاری شاسی خودرو یا در جوشکاری قطعات دوچرخه در کنار هم ، به دلیل قدرت لازم مورد استفاده قرار نمی گیرد.
جوشکاری اولتراسونیک ترموپلاستیک باعث ذوب موضعی پلاستیک به دلیل جذب انرژی لرزش در طول مفصل می شود. در فلزات ، جوشکاری به دلیل پراکندگی فشار زیاد اکسیدهای سطح و حرکت محلی مواد اتفاق می افتد. اگرچه گرمایشی وجود دارد ، اما برای ذوب مواد پایه کافی نیست.
جوش التراسونیک می تواند برای پلاستیک های سخت و نرم مانند پلاستیک های نیمه کریستالی و فلزات مورد استفاده قرار گیرد . درک جوش های مافوق صوت با تحقیق و آزمایش افزایش یافته است. اختراع تجهیزات پیشرفته تر و ارزان تر و افزایش تقاضا برای قطعات پلاستیکی و الکترونیکی منجر به دانش روز افزون در روند اساسی شده است. با این حال ، بسیاری از جنبه های جوشکاری مافوق صوت هنوز هم نیاز به مطالعه بیشتری دارند ، مانند کیفیت جوش مربوط به پردازش پارامترها. جوش التراسونیک همچنان یک میدان با سرعت در حال توسعه است.
دانشمندان موسسه علوم و مهندسی مواد (WKK) از دانشگاه کایزرسلاوترن با حمایت بنیاد تحقیقات آلمان ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ) موفق به اثبات این موضوع شده اند که استفاده از فرایندهای جوشکاری مافوق صوت می تواند منجر به ایجاد پیوندهای بسیار بادوام بین فلزات سبک و کربن شود. ورق های پلیمری تقویت شده با فیبر (CFRP).
از مزایای جوشکاری مافوق صوت این است که بسیار سریعتر از چسب معمولی یا حلالها است. زمان خشک شدن بسیار سریع است و لازم نیست قطعات برای مدت طولانی در یک قطعه باقی بمانند که منتظر خشک شدن یا درمان مفصل هستند. جوشکاری به راحتی می تواند خودکار باشد و اتصالات تمیز و دقیقی ایجاد کند. محل جوش بسیار تمیز است و بندرت نیاز به کار لمسی دارد. تأثیر حرارتی کم بر روی مواد درگیر ، تعداد بیشتری از مواد را می توان با هم جوش داد.
