Zastosowanie zgrzewania ultradźwiękowego jest szerokie i znajduje się w wielu branżach, w tym elektrycznej i komputerowej, motoryzacyjnej i lotniczej, medycznej i opakowaniowej. To, czy dwa elementy mogą być zgrzewane ultradźwiękowo, zależy od ich grubości. Jeśli są one zbyt grube, proces ten nie będzie w stanie ich połączyć. Jest to główna przeszkoda w spawaniu metali. Jednak druty, połączenia mikroukładów, blachy, folie, taśmy i siatki są często łączone za pomocą zgrzewania ultradźwiękowego. Zgrzewanie ultradźwiękowe jest bardzo popularną techniką łączenia tworzyw termoplastycznych. Jest szybkie i łatwe do zautomatyzowania, a czas zgrzewania jest często krótszy niż jedna sekunda. Nie jest wymagany system wentylacyjny do usuwania ciepła lub spalin. Ten rodzaj zgrzewania jest często używany do budowy zespołów, które są zbyt małe, zbyt złożone lub zbyt delikatne dla bardziej powszechnych technik zgrzewania.
Przemysł komputerowy i elektrycznyEdit
W przemyśle elektrycznym i komputerowym zgrzewanie ultradźwiękowe jest często używane do łączenia połączeń przewodowych i tworzenia połączeń w małych, delikatnych obwodach. Złącza wiązek kablowych są często łączone za pomocą zgrzewania ultradźwiękowego. Wiązki przewodów są dużymi grupami przewodów służącymi do dystrybucji sygnałów elektrycznych i mocy. Silniki elektryczne, cewki polowe, transformatory i kondensatory mogą być również montowane za pomocą zgrzewania ultradźwiękowego. Jest ono również często preferowane w montażu nośników pamięci, takich jak dyski flash i dyski komputerowe, ze względu na wymagane duże objętości. Stwierdzono, że czas cyklu zgrzewania ultradźwiękowego dysków komputerowych jest krótszy niż 300 ms.
Jednym z obszarów, w których zgrzewanie ultradźwiękowe jest najczęściej stosowane i gdzie koncentrują się nowe badania i eksperymenty, są mikroukłady. Proces ten jest idealny dla mikroukładów, ponieważ tworzy niezawodne wiązania bez wprowadzania zanieczyszczeń lub odkształceń termicznych do komponentów. Urządzenia półprzewodnikowe, tranzystory i diody są często łączone cienkimi drutami aluminiowymi i złotymi za pomocą zgrzewania ultradźwiękowego. Jest ono również stosowane do łączenia przewodów i taśm, jak również całych układów scalonych z mikroukładami. Przykładem zastosowania mikroukładów są czujniki medyczne używane do monitorowania ludzkiego serca u pacjentów z bypassami.
Jedną z różnic pomiędzy zgrzewaniem ultradźwiękowym a tradycyjnym jest zdolność zgrzewania ultradźwiękowego do łączenia niepodobnych materiałów. Dobrym przykładem wykorzystania tej zdolności jest montaż komponentów baterii. Podczas tworzenia elementów baterii i ogniw paliwowych, cienkie połączenia miedziane, niklowe i aluminiowe, warstwy folii i siatki metalowe są często zgrzewane ultradźwiękowo. Wiele warstw folii lub siatek może być często nakładanych w jednej spoinie, co eliminuje etapy i koszty.
Przemysł lotniczy i samochodowyEdit
W przypadku samochodów zgrzewanie ultradźwiękowe jest zwykle stosowane do montażu dużych elementów plastikowych i elektrycznych, takich jak deski rozdzielcze, panele drzwiowe, lampy, kanały powietrzne, kierownice, tapicerka i elementy silnika. W miarę jak tworzywa sztuczne zastępują inne materiały w projektowaniu i produkcji samochodów, montaż i łączenie elementów z tworzyw sztucznych staje się coraz bardziej krytycznym zagadnieniem. Niektóre z zalet zgrzewania ultradźwiękowego to krótki czas cyklu, automatyzacja, niskie koszty inwestycyjne i elastyczność. Ponadto, zgrzewanie ultradźwiękowe nie niszczy wykończenia powierzchni, co jest kluczową kwestią dla wielu producentów samochodów, ponieważ wibracje o wysokiej częstotliwości zapobiegają powstawaniu śladów.
Spawanie ultradźwiękowe jest generalnie wykorzystywane w przemyśle lotniczym i kosmicznym do łączenia cienkich blach i innych lekkich materiałów. Aluminium jest trudnym metalem do spawania przy użyciu tradycyjnych technik z powodu jego wysokiej przewodności cieplnej. Jest to jednak jeden z łatwiejszych materiałów do spawania przy użyciu zgrzewania ultradźwiękowego, ponieważ jest to bardziej miękki metal, a zatem łatwo jest uzyskać spoinę w stanie stałym. Ponieważ aluminium jest tak szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i kosmicznym, zgrzewanie ultradźwiękowe jest ważnym procesem produkcyjnym. Ponadto, wraz z pojawieniem się nowych materiałów kompozytowych, spawanie ultradźwiękowe staje się jeszcze bardziej powszechne. Znalazło ono zastosowanie w łączeniu popularnego materiału kompozytowego, jakim jest włókno węglowe. Przeprowadzono liczne badania w celu znalezienia optymalnych parametrów, które pozwolą uzyskać wysokiej jakości spoiny dla tego materiału.
Przemysł medycznyEdit
W przemyśle medycznym spawanie ultradźwiękowe jest często stosowane, ponieważ nie wprowadza zanieczyszczeń ani degradacji do spoiny, a maszyny mogą być wyspecjalizowane do stosowania w pomieszczeniach czystych. Proces ten może być również wysoce zautomatyzowany, zapewnia ścisłą kontrolę tolerancji wymiarowych i nie zakłóca biokompatybilności części. Dlatego też zwiększa jakość części i obniża koszty produkcji. Przedmioty takie jak filtry tętnicze, filtry anestezjologiczne, filtry krwi, cewniki infuzyjne, rurki dializacyjne, pipety, zbiorniki kardiometryczne, filtry krwi/gazu, maski twarzowe i kolce/filtry infuzyjne mogą być wykonane przy użyciu zgrzewania ultradźwiękowego. Innym ważnym zastosowaniem zgrzewania ultradźwiękowego w przemyśle medycznym są tekstylia. Przedmioty takie jak fartuchy szpitalne, odzież sterylna, maski, plastry transdermalne i tekstylia do pomieszczeń czystych mogą być zgrzewane i szyte przy użyciu zgrzewania ultradźwiękowego. Zapobiega to zanieczyszczeniu i wytwarzaniu kurzu oraz zmniejsza ryzyko infekcji.
Przemysł opakowaniowyEdit
Pakowanie jest zastosowaniem, w którym często stosuje się zgrzewanie ultradźwiękowe. Wiele popularnych przedmiotów jest tworzonych lub pakowanych przy użyciu zgrzewania ultradźwiękowego. Uszczelnianie pojemników, tub i opakowań typu blister to powszechne zastosowania.
Zgrzewanie ultradźwiękowe jest również stosowane w pakowaniu materiałów niebezpiecznych, takich jak materiały wybuchowe, fajerwerki i inne reaktywne substancje chemiczne. Elementy te wymagają zazwyczaj hermetycznego zamknięcia, ale nie mogą być poddawane działaniu wysokich temperatur. Jednym z przykładów jest zapalniczka butanowa. Ten zgrzew pojemnika musi być w stanie wytrzymać wysokie ciśnienie i naprężenia oraz musi być hermetyczny, aby pomieścić butan. Innym przykładem jest pakowanie amunicji i materiałów pędnych. Opakowania te muszą być w stanie wytrzymać wysokie ciśnienie i stres, aby chronić konsumenta przed zawartością. Przy uszczelnianiu materiałów niebezpiecznych bezpieczeństwo jest sprawą nadrzędną.
Przemysł spożywczy uważa zgrzewanie ultradźwiękowe za lepsze od tradycyjnych technik łączenia, ponieważ jest ono szybkie, higieniczne i może wytwarzać hermetyczne uszczelnienia. Pojemniki na mleko i soki są przykładami produktów często uszczelnianych przy użyciu zgrzewania ultradźwiękowego. Papierowe części, które mają zostać uszczelnione, są pokrywane tworzywem sztucznym, zazwyczaj polipropylenem lub polietylenem, a następnie zgrzewane ze sobą w celu uzyskania hermetycznego uszczelnienia. Główną przeszkodą do pokonania w tym procesie jest ustawienie parametrów. Na przykład, jeżeli dojdzie do nadmiernego zgrzewania, wówczas stężenie tworzywa sztucznego w strefie zgrzewu może być zbyt niskie i spowodować pęknięcie uszczelki. Jeśli zgrzew jest niedospawany, zgrzew jest niepełny. Różnice w grubości materiałów mogą powodować różnice w jakości zgrzewu. Inne produkty spożywcze zgrzewane przy użyciu zgrzewania ultradźwiękowego to opakowania batoników, opakowania mrożonek i pojemniki na napoje.