موضوع مقاله: جوش اولتراسونیک | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جوش اولتراسونیک | مقدمه: جوشکاری اولتراسونیک یا جوشکاری فراصوتی، یکی از معروف‌ترین روش‌های مورد استفاده در صنعت جوشکاری است. | ## بخش 1: جوش اولتراسونیک | در این فرایند صنعتی، ارتعاشات فراصوت به قطعاتی که تحت فشار در کنار هم نگه داشته شده‌اند، اعمال می‌شود تا یک جوش حالت جامد ایجاد شود. برای این کار از انرژی فراصوت در بسامدهای بالا (۲۰ تا ۴۰ کیلوهرتز) استفاده می‌شود تا ارتعاشات مکانیکی با دامنهٔ کم (۱تا ۲۵ میکرومتر) ایجاد شود. این روش معمولاً برای جوشکاری پلاستیک‌ها و فلزات، و به‌خصوص برای اتصال قطعات غیرمشابه استفاده می‌شود. این روش، سریع و اقتصادی است؛ به سادگی خودکار می‌شود و برای تولید انبوه مناسب است، به‌طوری که می‌توان سرعت تولید قطعات را تا ۶۰ قطعه در دقیقه بالا برد. در جوشکاری اولتراسونیک، نیازی به پیچ، میخ، لحیم‌کاری، یا چسب برای پیوستن مواد به یکدیگر نیست. درهنگام جوش‌دادن فلزات، یک ویژگی قابل توجه این روش این است که دما پایین‌تر از دمای ذوب مواد درگیر، باقی می‌ماند. سولوف با انجام آزمایش‌های خیلی دقیق دریافت امواج صوتی اطراف پلاستیک‌های سفت حرکت کرده و درنتیجه امکان جوشکاری ناحیهٔ اتصال ترموپلاستیک را فراهم می‌کنند. این موضوع، انقلابی در صنعت ایجاد کرد؛ چراکه پلاستیک‌ها دیگر نیازی به گرفتن گرمای بیش از حد برای اتصال به مواد دیگر ندارند. تا اینکه در سال ۱۹۶۹ برای اولین بار خودرویی ساخته شد که تماماً از پلاستیک ساخته شده بود و به روش جوشکاری اولتراسونیک مونتاژ شد. گرچه خودروهای پلاستیکی چندان موفقیت‌آمیز نبودند، جوشکاری اولتراسونیک روشی کاربردی و موفق بوده و هست. | ## بخش 2: جوش اولتراسونیک | به جز صنعت خودرو و اسباب بازی، این روش جوشکاری امروزه کاربردهای بسیار زیادی دارد که در ادامه، بیش‌تر توضیح داده می‌شوند. در این مرحله سطوح تمیزکاری و براده‌برداری می‌شوند؛ زیرا آلودگی‌ها و لبه‌های اضافی احتمالی باعث کاهش کیفیت جوشکاری خواهند شد. همان‌طور که قبلاً توضیح داده شد، در این روش از ارتعاشات صوتی بالاتر از بازهٔ شنوایی استفاده می‌شود. این ارتعاشات توسط سونوترود یا هورن (شیپوره) ایجاد شده و برای نرم یا ذوب کردن مواد ترموپلاستیک در خط اتصال دو قطعه استفاده می‌شوند. سنوترود، ابزاری است که در ماشین‌کاری، جوشکاری و مخلوط کردن اولتراسونیک به کار می‌آید و ارتعاشات فراصوتی ایجاد کرده و انرژی این ارتعاشات را به یک گاز، مایع، جامد، یا یک بافت منتقل می‌کند. این فشار با کمک سیستم پنوماتیک و هورن (شیپوره) در دستگاه‌های جوشکاری تأمین می‌شود. در این مرحله، دو قطعه گرم شده و فشار وارد بر آن‌ها امکان مخلوط شدن مولکول‌ها را فراهم می‌کند. در آخر نیز انجماد اتفاق می‌افتد و با سرد شدن محل جوشکاری، پلیمرهایی که حالت نیمه کریستالی دارند، ساختار کریستالی پیدا کرده و پلیمرهای آمورف نیز به ساختار مخصوص به خود، قبل از جوشکاری، می‌رسند. جالب این‌که مراحل گرم شدن، تحت فشار قرار گرفتن و مخلوط شدن مولکول‌های دو قطعه در محل اتصال، تقریباً همزمان و در کسری از ثانیه انجام می‌شوند. در یک جوش اولتراسونیک موفق، قطعات جوشکاری به شکل مناسبی (در کنار هم) طراحی شده و هم‌چنین جنس قطعات متناسب با شرایط جوشکاری است. | ## بخش 3: جوش اولتراسونیک | همان‌طور که گفته شد، جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع و در کمتر از یک ثانیه اتفاق می‌افتد و اگر طراحی مناسبی انجام شود، می‌توان آن را خودکار انجام داده و در تولید انبوه استفاده کرد. به‌طوری که در صنایع گوناگونی مانند برق و کامپیوتر، خودرو سازی و هوافضا، پزشکی، و بسته‌بندی دیده می‌شود. برای اینکه دو قطعه بتوانند به وسیلهٔ جوشکاری اولتراسونیک به یکدیگر متصل شوند، باید ضخامت مناسبی داشته باشند. گرچه سیم‌ها، اتصالات ریزمدار، ورق‌های فلزی، فویل‌ها، روبان‌ها، و مش‌ها (بافت‌های شبکه‌ای) می‌توانند اغلب با استفاده از این روش جوشکاری به هم متصل می‌شوند. این روش سریع است و می‌توان آن را به راحتی اتوماتیک کرد، با مدت زمان جوشکاریِ اغلب زیر یک ثانیه. این نوع جوشکاری، تکنیک معمول‌تری برای ساخت مونتاژهای بسیار کوچک، بسیار پیچیده، یا بسیار ظریف است. صنعت پزشکی در صنعت پزشکی، اغلب از جوشکاری فراصوت استفاده می‌شود؛ زیرا آلاینده‌ها یا تخریب و تنزل در خواص را در جوش ایجاد نمی‌کند؛ بنابراین ماشین‌ها و ابزار ساخته شده، می‌توانند مناسب و مخصوص استفاده در اتاق‌های تمیز باشند. اتاق تمیز به محیطی گفته می‌شود که جهت تولید یا تحقیقات علمی و صنعتی در آن فعالیت‌هایی صورت می‌گیرد و در این محیط مقدار آلاینده‌های زیست‌محیطی، بسیار پایین‌تر از حد معمول فضای یک محیط بسته می‌باشد. در این صورت، کنترل بر روی دقت‌های ابعادی افزایش پیدا کرده و برای زیست‌سازگاری قطعات، مشکلی به‌وجود نمی‌آید. | ## جمع‌بندی | به این ترتیب، از آلودگی و تولید گردو غبار جلوگیری شده و خطر عفونت نیز کاهش می‌یابد.