Pengelasan ultrasonik adalah teknik industri di mana getaran akustik ultrasonik frekuensi tinggi secara lokal diterapkan pada benda kerja yang ditahan bersama di bawah tekanan untuk membuat pengelasan solid-state. Hal ini biasanya digunakan untuk plastik dan logam, dan terutama untuk menggabungkan bahan yang berbeda. Dalam pengelasan ultrasonik , tidak ada baut ikat, paku, bahan solder, atau perekat yang diperlukan untuk mengikat bahan bersama-sama. Ketika diterapkan pada logam, karakteristik penting dari metode ini adalah bahwa suhu tetap di bawah titik leleh bahan yang terlibat sehingga mencegah segala yang tidak diinginkan sifat-sifat yang mungkin timbul dari paparan suhu tinggi bahan.
Aplikasi praktis pengelasan ultrasonik untuk plastik kaku selesai pada 1960-an. Pada titik ini hanya plastik keras yang dapat dilas. Hak paten untuk metode ultrasonik untuk pengelasan bagian-bagian termoplastik yang kaku diberikan kepada Robert Soloff dan Seymour Linsley pada tahun 1965. Soloff, pendiri Sonics & Material Inc., adalah seorang manajer lab di Branson Instruments di mana film plastik tipis dilas ke dalam tas dan tabung. menggunakan probe ultrasonik. Dia tidak sengaja memindahkan probe dekat ke dispenser pita plastik dan bagian dari dispenser dilas menjadi satu. Dia menyadari bahwa probe tidak perlu secara manual bergerak di sekitar bagian tetapi energi ultrasonik dapat melakukan perjalanan melalui dan di sekitar plastik kaku dan mengelas seluruh sendi. Dia kemudian mengembangkan mesin ultrasonik pertama. Aplikasi pertama dari teknologi baru ini adalah di industri mainan.
Mobil pertama yang seluruhnya terbuat dari plastik dirakit menggunakan pengelasan ultrasonik pada tahun 1969. Meskipun mobil plastik tidak menangkap, pengelasan ultrasonik melakukannya. Industri otomotif telah menggunakannya secara teratur sejak 1980-an. Sekarang digunakan untuk banyak aplikasi.
Untuk bergabung dengan bagian termoplastik injeksi dibentuk kompleks , peralatan pengelasan ultrasonik dapat dengan mudah disesuaikan agar sesuai dengan spesifikasi yang tepat dari bagian yang dilas. Bagian-bagiannya terjepit di antara sarang berbentuk tetap ( landasan ) dan sonotrode (tanduk) yang terhubung ke transduser, dan getaran akustik amplitudo rendah ~ 20 kHz dipancarkan. (Catatan: Frekuensi umum yang digunakan dalam pengelasan ultrasonik termoplastik adalah 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz dan 70 kHz). Saat mengelas plastik, antarmuka kedua bagian dirancang khusus untuk memusatkan proses peleburan. Salah satu bahan biasanya memiliki direktur energi berduri atau bulat yang menghubungi bagian plastik kedua. Energi ultrasonik mencairkan kontak titik antara bagian-bagian, menciptakan sambungan. Proses ini merupakan alternatif otomatis yang bagus untuk desain lem , sekrup atau snap-fit . Ini biasanya digunakan dengan bagian-bagian kecil (misalnya ponsel, elektronik konsumen, alat medis sekali pakai, mainan, dll.) Tetapi dapat digunakan pada bagian yang sama besar dengan kluster instrumen otomotif kecil. Ultrasonik juga dapat digunakan untuk mengelas logam, tetapi biasanya terbatas pada lasan kecil logam tipis yang mudah ditempa, misalnya aluminium, tembaga, nikel. Ultrasonik tidak akan digunakan dalam mengelas sasis mobil atau mengelas bagian-bagian sepeda bersama-sama, karena tingkat daya yang dibutuhkan.
Pengelasan ultrasonik dari termoplastik menyebabkan peleburan lokal dari plastik karena penyerapan energi getaran di sepanjang sambungan yang akan dilas. Dalam logam, pengelasan terjadi karena dispersi tekanan tinggi permukaan oksida dan gerakan lokal bahan. Meskipun ada pemanasan, tidak cukup untuk melelehkan bahan dasarnya.
Pengelasan ultrasonik dapat digunakan untuk plastik keras dan lunak, seperti plastik semikristalin , dan logam. Pemahaman tentang pengelasan ultrasonik telah meningkat dengan penelitian dan pengujian. Penemuan peralatan yang lebih canggih dan murah dan meningkatnya permintaan untuk komponen plastik dan elektronik telah menyebabkan semakin berkembangnya pengetahuan tentang proses fundamental. Namun, banyak aspek pengelasan ultrasonik masih membutuhkan penelitian lebih lanjut, seperti mengaitkan kualitas las dengan parameter proses. Pengelasan ultrasonik terus menjadi bidang yang berkembang pesat.
Para ilmuwan dari Institut Ilmu dan Teknik Material (WKK) Universitas Kaiserslautern, dengan dukungan dari German Research Foundation ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ), telah berhasil membuktikan bahwa menggunakan proses pengelasan ultrasonik dapat menghasilkan ikatan yang sangat tahan lama antara logam ringan dan Karbon. -lembar polimer yang diperkuat serat (CFRP) lembar.
Manfaat dari pengelasan ultrasonik adalah jauh lebih cepat daripada perekat atau pelarut konvensional. Waktu pengeringan sangat cepat, dan potongan tidak perlu tetap dalam fixture untuk waktu yang lama menunggu sendi untuk mengering atau sembuh. Pengelasan dapat dengan mudah dilakukan secara otomatis, membuat sambungan yang bersih dan presisi; tempat lasan sangat bersih dan jarang membutuhkan pekerjaan touch-up. Dampak panas yang rendah pada material yang terlibat memungkinkan lebih banyak material yang akan dilas bersama.
