Ultaäänihitsauksen käyttökohteet ovat laajat, ja niitä on monilla teollisuudenaloilla, kuten sähkö- ja tietokoneteollisuudessa, autoteollisuudessa, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, lääketieteessä ja pakkausalalla. Se, voidaanko kaksi kohdetta hitsata ultraäänellä, määräytyy niiden paksuuden mukaan. Jos ne ovat liian paksuja, tämä prosessi ei yhdistä niitä. Tämä on suurin este metallien hitsauksessa. Lankoja, mikropiiriliitoksia, metallilevyjä, kalvoja, nauhoja ja verkkoja liitetään kuitenkin usein ultraäänihitsauksella. Ultraäänihitsaus on erittäin suosittu tekniikka kestomuovien liittämisessä. Se on nopea ja helposti automatisoitava, ja hitsausaika on usein alle sekunnin, eikä lämpöä tai pakokaasuja poistavaa ilmanvaihtojärjestelmää tarvita. Tämäntyyppistä hitsausta käytetään usein sellaisten kokoonpanojen rakentamiseen, jotka ovat liian pieniä, liian monimutkaisia tai liian herkkiä yleisempiin hitsaustekniikoihin.
Tietokone- ja sähköteollisuusTiedonkäsittely
Sähkö- ja tietokoneteollisuudessa ultraäänihitsausta käytetään usein langallisten yhteyksien liittämiseen ja liitosten luomiseen pieniin, herkkiin piireihin. Johdinsarjojen liitoskohdat liitetään usein ultraäänihitsauksella. Johdinsarjat ovat suuria johdinsarjoja, joita käytetään sähköisten signaalien ja virran jakeluun. Myös sähkömoottoreita, kenttäkeloja, muuntajia ja kondensaattoreita voidaan koota ultraäänihitsauksella. Sitä suositaan usein myös tallennusvälineiden, kuten muistitikkujen ja tietokonelevyjen, kokoonpanossa, koska niitä tarvitaan suuria määriä. Tietokonelevyjen ultraäänihitsauksen syklien on todettu olevan alle 300 ms.
Yksi aloista, joilla ultraäänihitsausta käytetään eniten ja joilla uudet tutkimukset ja kokeilut keskittyvät, ovat mikropiirit. Tämä prosessi on ihanteellinen mikropiireille, koska se luo luotettavia sidoksia ilman epäpuhtauksia tai lämpövääristymiä komponentteihin. Puolijohdekomponentit, transistorit ja diodit liitetään usein ohuilla alumiini- ja kultalangoilla ultraäänihitsauksen avulla. Sitä käytetään myös johtojen ja nauhojen sekä kokonaisten sirujen liittämiseen mikropiireihin. Esimerkki siitä, missä mikropiirejä käytetään, on lääketieteellisissä antureissa, joita käytetään ihmisen sydämen tarkkailuun ohitusleikkauspotilailla.
Yksi ero ultraäänihitsauksen ja perinteisen hitsauksen välillä on ultraäänihitsauksen kyky liittää toisiinsa erilaisia materiaaleja. Akun komponenttien kokoonpano on hyvä esimerkki siitä, missä tätä kykyä hyödynnetään. Kun luodaan akku- ja polttokennokomponentteja, ohuet kupari-, nikkeli- ja alumiiniliitokset, kalvokerrokset ja metalliverkot hitsataan usein yhteen ultraäänellä. Useat kalvo- tai verkkokerrokset voidaan usein levittää yhdellä hitsauskerralla, jolloin työvaiheet ja kustannukset vähenevät.
Ilmailu- ja avaruusteollisuus ja autoteollisuus Muokkaa
Autoissa ultraäänihitsausta käytetään yleensä suurten muovisten ja sähköisten komponenttien, kuten kojetaulujen, ovipaneelien, valaisimien, ilmastointikanavien, ohjauspyörien, verhoilujen ja moottorin osien kokoamiseen. Kun muovit ovat jatkuvasti korvanneet muita materiaaleja autojen suunnittelussa ja valmistuksessa, muoviosien kokoamisesta ja liittämisestä on tullut yhä kriittisempi kysymys. Ultraäänihitsauksen etuja ovat muun muassa alhaiset sykliajat, automaatio, alhaiset pääomakustannukset ja joustavuus. Ultraäänihitsaus ei myöskään vahingoita pintakäsittelyä, mikä on ratkaisevan tärkeää monille autonvalmistajille, koska korkeataajuiset värähtelyt estävät jälkien syntymisen.
Ultaäänihitsausta hyödynnetään yleensä ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ohuiden ohutlevymetallien ja muiden kevyiden materiaalien liittämisessä. Alumiinia on vaikea hitsata perinteisillä tekniikoilla, koska sen lämmönjohtavuus on suuri. Se on kuitenkin yksi helpommin hitsattavista materiaaleista ultraäänihitsauksen avulla, koska se on pehmeämpi metalli ja näin ollen kiinteän hitsin aikaansaaminen on helppoa. Koska alumiinia käytetään niin laajalti ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, ultraäänihitsaus on tärkeä valmistusprosessi. Myös uusien komposiittimateriaalien myötä ultraäänihitsaus on yleistymässä entisestään. Sitä on käytetty suositun komposiittimateriaalin hiilikuidun liimaamiseen. Lukuisia tutkimuksia on tehty optimaalisten parametrien löytämiseksi, jotka tuottavat laadukkaita hitsejä tälle materiaalille.
Lääketieteellinen teollisuus Muokkaa
Lääketieteellisessä teollisuudessa käytetään usein ultraäänihitsausta, koska se ei aiheuta epäpuhtauksia tai hajoamista hitsiin, ja koneet voidaan erikoistua käytettäväksi puhdastiloissa. Prosessi voidaan myös automatisoida pitkälle, se mahdollistaa mittatoleranssien tiukan valvonnan eikä se vaikuta osien bioyhteensopivuuteen. Näin ollen se parantaa osien laatua ja alentaa tuotantokustannuksia. Ultraäänihitsauksella voidaan valmistaa esimerkiksi valtimosuodattimia, anestesiasuodattimia, verisuodattimia, infuusiokatetreja, dialyysiputkia, pipettejä, kardiometriasäiliöitä, veri-/kaasusuodattimia, kasvonaamareita ja infuusiopiikkejä/-suodattimia. Toinen tärkeä ultraäänihitsauksen käyttökohde lääketeollisuudessa ovat tekstiilit. Ultraäänihitsauksella voidaan tiivistää ja ommella esimerkiksi sairaalavaatteita, steriilejä vaatteita, naamareita, transdermaalisia laastareita ja puhdastilojen tekstiilejä. Näin estetään kontaminaatioiden ja pölyn muodostuminen ja vähennetään infektioriskiä.
PakkausteollisuusEdit
Pakkausala on sovelluskohde, jossa ultraäänihitsausta käytetään usein. Monet yleiset tuotteet joko luodaan tai pakataan käyttäen ultraäänihitsausta. Säiliöiden, putkien ja läpipainopakkausten tiivistäminen ovat yleisiä sovelluksia.
Ultaäänihitsausta käytetään myös vaarallisten aineiden, kuten räjähteiden, ilotulitteiden ja muiden reaktiivisten kemikaalien pakkaamisessa. Nämä tuotteet vaativat yleensä hermeettistä tiivistämistä, mutta niitä ei voida altistaa korkeille lämpötiloille. Yksi esimerkki on butaanisytytin. Tämän säiliön hitsauksen on kestettävä korkeaa painetta ja rasitusta, ja sen on oltava ilmatiivis butaanin säilyttämiseksi. Toinen esimerkki on ampumatarvikkeiden ja ajoaineiden pakkaaminen. Näiden pakkausten on kestettävä korkeaa painetta ja rasitusta, jotta kuluttajaa voidaan suojella sisällöltä. Vaarallisia aineita suljettaessa turvallisuus on ensisijainen huolenaihe.
Elintarviketeollisuudessa ultraäänihitsaus on perinteisiä liitostekniikoita parempi, koska se on nopeaa, hygieenistä ja sillä voidaan tuottaa ilmatiiviitä tiivisteitä. Maito- ja mehupakkaukset ovat esimerkkejä tuotteista, jotka suljetaan usein ultraäänihitsauksella. Sinetöitävät paperiosat päällystetään muovilla, yleensä polypropeenilla tai polyeteenillä, ja hitsataan sitten yhteen ilmatiiviin tiivisteen luomiseksi. Suurin este, joka tässä prosessissa on voitettava, on parametrien asettaminen. Jos esimerkiksi hitsataan liikaa, muovin pitoisuus hitsausvyöhykkeessä voi olla liian alhainen ja aiheuttaa tiivisteen rikkoutumisen. Jos alihitsataan, tiiviste on epätäydellinen. Materiaalien paksuuksien vaihtelut voivat aiheuttaa vaihtelua hitsin laadussa. Joitakin muita ultraäänihitsauksella sinetöitäviä elintarvikkeita ovat esimerkiksi suklaapatukoiden kääreet, pakastepakkaukset ja juomapakkaukset.