Τι είναι η συγκόλληση με υπερήχους;

Η συγκόλληση με υπερήχους είναι μια βιομηχανική τεχνική κατά την οποία δύο κομμάτια πλαστικού ή μετάλλου ενώνονται άψογα μέσω ακουστικών δονήσεων υψηλής συχνότητας. Ένα εξάρτημα που πρόκειται να συγκολληθεί τοποθετείται πάνω σε ένα σταθερό αμόνι, με το δεύτερο εξάρτημα να τοποθετείται από πάνω. Μια προέκταση (“κόρνα”) συνδεδεμένη με έναν μορφοτροπέα χαμηλώνει στο επάνω εξάρτημα και μια πολύ γρήγορη (~20,000 KHz) ακουστική δόνηση χαμηλού πλάτους εφαρμόζεται σε μια μικρή ζώνη συγκόλλησης. Η ακουστική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια με την τριβή και τα μέρη συγκολλούνται μεταξύ τους σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο.

Η συγκόλληση με υπερήχους είναι μοναδική στο ότι δεν χρειάζονται συνδετικά μπουλόνια, καρφιά, υλικά συγκόλλησης ή κόλλες για τη σύνδεση των δύο μερών μεταξύ τους. Αυτό εξοικονομεί σημαντικά το κόστος κατασκευής και δημιουργεί οπτικά ελκυστικές (δηλαδή, απαρατήρητες) ραφές σε τομείς προϊόντων όπου η εμφάνιση είναι σημαντική. Επειδή η συγκόλληση με υπερήχους είναι μια σε μεγάλο βαθμό αυτοματοποιημένη διαδικασία, το μόνο που χρειάζεται να κάνει ένας τεχνικός είναι να τραβήξει έναν μοχλό και η συγκόλληση έχει ολοκληρωθεί. Το μειονέκτημα της συγκόλλησης με υπερήχους είναι ότι εφαρμόζεται μόνο σε μικρά εξαρτήματα – ρολόγια, κασέτες, πλαστικά προϊόντα, παιχνίδια, ιατρικά εργαλεία και συσκευασίες. Το σασί ενός αυτοκινήτου, για παράδειγμα, δεν μπορεί να συναρμολογηθεί με συγκόλληση υπερήχων, επειδή οι ενέργειες που εμπλέκονται στη συγκόλληση μεγαλύτερων εξαρτημάτων θα ήταν απαγορευτικές.

Η τεχνολογία της συγκόλλησης με υπερήχους εμφανίστηκε στις αρχές της δεκαετίας του ’90 και από τότε βρίσκεται υπό ταχεία ανάπτυξη. Καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται, αυξάνεται η γκάμα των υλικών που μπορούν να ενωθούν χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική. Στην αρχή μόνο τα μη εύκαμπτα πλαστικά μπορούσαν να συγκολληθούν επειδή οι ιδιότητες των υλικών τους επέτρεπαν την αποτελεσματική μετάδοση της ακουστικής ενέργειας από μέρος σε μέρος. Σήμερα, λιγότερο άκαμπτα πλαστικά όπως τα ημικρυσταλλικά πλαστικά μπορούν να συγκολληθούν επειδή μπορούν να εφαρμοστούν μεγάλες ποσότητες ακουστικής ενέργειας στη ζώνη συγκόλλησης. Καθώς η τεχνολογία ωριμάζει και γίνεται πιο ευέλικτη, είναι πιθανό να απαρχαιωθούν μεγάλες κατηγορίες ιστορικών τεχνικών για την ένωση υλικών μεταξύ τους.