超聲波基本應用

一般焊接

一般常見焊接的工件其一上有焊接線（Energy Director)，當焊接時，焊接線部分塑膠因高頻摩擦生熱熔化，猶如黏劑將兩工件結合。焊線多設在工件上半部，呈倒三角形，由尖端部份開始熔化，輔助適當的下壓力，使融化的塑膠均勻地散佈設計好的凹槽，令工件接合更精確。
焊頭與工件的接觸面是依照焊接工件實際外型尺寸雕刻出來的，振幅及壓力等參數是要根據如何將工件上半部貼近焊頭焊接面而設定的。放在底模中的工件下半部是不動的。焊頭下壓時，使兩工件相接觸，由焊頭傳遞增大後的振盪能量到上件，上件快速震盪摩擦產熱，焊接線因熱融化，由摩擦生熱令焊接面熔合起來。
超聲波的高頻震盪令兩半工件的容接面馬上熔合，由機頭下行同時產生的力度是比超聲波發生時間較長。這個力度令熔解了的塑料冷卻、凝固、成型。

• 鉚接Riveting
  如同超聲波焊接，焊頭在超聲波鉚接過程中負責將超聲波振動能量傳遞至鉚釘。鉚接工具通常依照需要的鉚釘形式設計，在可允許範圍內，一次完成多個鉚釘焊接，或是利用多頭式機構鉚接大型部件，例如汽車保險桿或汽車儀表板殼件固定。
• 夾焊Flanging
  如同金屬加工一樣，附加的塑膠部件也可以利用夾焊方式固定，甚至可應用於結合異材質部件，焊頭工作表面會依照要達成的任務不同而有特殊設計，以形塑邊緣、插梢、保護或其他固定措施。
• 埋植Embedding
  螺孔、螺絲或是其他金屬件可藉由超聲波埋植方式植入塑膠內，依據其尺寸及金屬件形狀，可獲得抗扭力及穩定度。即使要加工的各部位不在同一水平面上，也可利用組合焊頭一次完成所有埋植工作。

這些加工方法可說是超聲波應用的延伸應用，形塑塑膠使之與其他材質，（如金屬、玻璃或異質塑膠）結合，不同於焊接，成形焊接只有一個塑膠件被融化塑型。 超聲波成形的最大優點，即是成形過程在塑膠融化狀態下進行，對形狀件僅有極小的影響，結合件因外力而分離的狀況極少存在，可符合嚴謹要求，耐久性亦佳。

超聲波金屬焊接是將兩個金屬件於強度中等的夾持力下，導入超聲波高頻震盪能量，對於基底金屬來說，無明顯的融化產生，超聲波金屬焊接的優點包括：

• 可允許薄金屬材料焊接至厚材上
• 可允許異質金屬接合
• 保持接合處仍有良好的熱導性與電導性
• 接合過程中不產生熱能
• 有效率使用能量
• 不需要其他介質、助焊劑或特殊氣體
• 通常不需特殊清洗
• 即使金屬表面氧化仍可焊接

超聲波金屬焊接是利用高頻所產生的振動能量，將同種或異種金屬重疊，搭配適當壓力使超聲波焊頭下壓，摩擦金屬表面即可焊接，不需加助熔劑。

超聲波切割主要是分離相連的物件，透過高頻率振動以降低待切物的反作用力，達到切面平整的效果。實際應用上可以分為兩種應用方向：

1. 熔切；應用於人造紡織物、不織布或薄膜。
2. 分切：應用食品、橡膠、FRP、人造皮革等材。