بررسي سمت و سوي كاربرد ارتعاشات توان بالاي فراصوتي در فرآيندهاي جوشكاري

A Roadmap for Application of High Power Ultrasonic in Plastic and Metal Welding

جوشكاري فراصوتي به‌عنوان يك فناوري نو در بسياري از صنايع جايگزين روش‌هاي معمول اتصال نظير جوشكاري، بريزينگ[i]، دوخت و ... شده است. در اين فناوري انرژي فراصوتي توسط ترانسديوسر[ii] (مبدل) فراصوتي توليد و از طريق بوستر[iii] و هورن[iv] به ناحيه اتصال منتقل ‌مي‌شود. انرژي فراصوتي در ناحيه اتصال منتشر و جذب شده و ايجاد حرارت ‌مي‌نمايد. اعمال هم‌زمان نيرو / فشار و ايجاد حرارت موجب اتصال قطعات درگير با يكديگر ‌مي‌گردد. در اين فرايند پارامترهاي متعدد نظير توان، فركانس، نيرو / فشار، زمان، جنس و شكل مواد و ... بر خصوصيات اتصال و نمونه حاصل تأثيرگذار هستند. در اين مقاله با هدف آشنايي محققان با اصول و كاربردهاي پيرامون اين فناوري، به مرور تحقيقات علمي و صنعتي در زمينه جوشكاري فراصوتي پرداخته شده است. با توجه به كاربرد عمده و مكانيزم‌هاي متفاوت تأثيرگذار، اين مقاله به دو بخش اصلي جوشكاري فلزات و پلاستيك‌ها تقسيم‌بندي شده است. با توجه به اهميت و كاربرد موضوع، اصول و روش‌هاي اعمال ارتعاشات فراصوتي، مكانيزم‌هاي متفاوت تأثيرگذاري فراصوت، پارامترهاي فرايند اتصال فراصوتي و كاربردهاي مهم اين فناوري مورد بررسي قرار گرفته است. در نهايت دورنمايي از كاربرد ارتعاشات توان بالاي فراصوتي در فناوري‌هاي نوين ساخت و اتصال در آينده صنعت ارائه شده است.

Ultrasonic welding as a new technology in many industries has replaced the usual methods of joining such as welding, brazing, sewing and etc. In this technology, ultrasonic energy is generated by the ultrasonic transducer and transmitted to the joining area through the booster and horn. Ultrasonic energy is dissipated and absorbed in the joining area and generates heat. Simultaneous application of static force / pressure and heat causes the involved parts to join with each other. In this process, various parameters such as power, frequency, static force / pressure, time, material and shape of parts and etc affect the joining properties and the resulting sample. In this paper, with the aim of acquainting researchers with the principles and applications of this technology, scientific and industrial research in the field of ultrasonic welding has been reviewed. Due to the major application and different effective mechanisms, this paper is divided into two main parts of metal welding and plastic welding. Considering the importance and application of the subject, the principles and methods of applying ultrasonic vibrations, different mechanisms of ultrasonic, the parameters of the ultrasonic welding process and the important applications of this technology have been studied. Finally, a perspective on the application of high power ultrasonic vibrations in new manufacturing and joining technologies in the future of the industry is presented.