การเชื่อม ด้วยคลื่นความถี่สูงเป็นเทคนิคอุตสาหกรรมที่ใช้การสั่นสะเทือนด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงในพื้นที่กับชิ้นงานที่อยู่ภายใต้แรงกดดันเพื่อสร้างการเชื่อมแบบ solid-state โดยทั่วไปจะใช้กับพลาสติกและโลหะและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมวัสดุที่แตกต่างกัน ไม่มีสลักเกลียวเชื่อมต่อ, เล็บ, วัสดุบัดกรีหรือกาวที่จำเป็นในการผูกวัสดุเข้าด้วยกันเมื่อนำไปใช้กับโลหะลักษณะที่โดดเด่นของวิธีนี้คืออุณหภูมิอยู่ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุที่เกี่ยวข้อง คุณสมบัติที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสที่อุณหภูมิสูงของวัสดุ
การใช้งานจริงของการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงสำหรับพลาสติกแข็งเสร็จสมบูรณ์ในปี 1960 ณ จุดนี้มีเพียงรอยเชื่อมพลาสติกแข็งเท่านั้น สิทธิบัตรสำหรับวิธีการอัลตราโซนิกสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกแข็งได้รับรางวัลให้แก่ Robert Soloff และ Seymour Linsley ในปี 1965 Soloff ผู้ก่อตั้ง Sonics & Materials Inc. เป็นผู้จัดการห้องปฏิบัติการที่ Branson Instruments ซึ่งฟิล์มพลาสติกบาง ๆ ถูกเชื่อมเข้ากับถุงและท่อ ใช้โพรบอัลตราโซนิก เขาย้ายโพรบโดยไม่ตั้งใจไปที่ตู้เทปพลาสติกและแบ่งครึ่งของตู้เชื่อมเข้าด้วยกัน เขารู้ว่าหัววัดไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ด้วยตนเอง แต่พลังงานอัลตราโซนิคสามารถเคลื่อนที่ผ่านและรอบ ๆ พลาสติกที่แข็งและเชื่อมข้อต่อทั้งหมดได้ เขายังคงพัฒนาเครื่องอัลตราโซนิกเครื่องแรก แอปพลิเคชั่นแรกของเทคโนโลยีใหม่นี้คือในอุตสาหกรรมของเล่น
รถคันแรกที่ทำจากพลาสติกทั้งหมดถูกประกอบขึ้นโดยใช้การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในปี 1969 แม้ว่ารถพลาสติกจะไม่ติด แต่การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงก็ทำได้ อุตสาหกรรมยานยนต์มีการใช้อย่างสม่ำเสมอตั้งแต่ทศวรรษ 1980 ตอนนี้มันถูกใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นมากมาย
สำหรับการเชื่อม ชิ้นส่วน เทอร์โมพลาสติก แบบฉีดขึ้นรูปที่ซับซ้อน อุปกรณ์การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง สามารถปรับแต่งได้ง่ายเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดที่แน่นอนของชิ้นส่วนที่ถูกเชื่อม ชิ้นส่วนจะถูกประกบอยู่ระหว่างรังที่มีรูปร่างคงที่ ( ทั่ง ) และ sonotrode (แตร) ที่เชื่อมต่อกับทรานสดิวเซอร์และการ สั่นสะเทือนของอะคูสติกต่ำแอมพลิจูด ประมาณ 20 kHz (หมายเหตุ: ความถี่ทั่วไปที่ใช้ในการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกของเทอร์โมพลาสติกคือ 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz และ 70 kHz) เมื่อเชื่อมพลาสติกส่วนต่อประสานของทั้งสองส่วนได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้มีสมาธิในกระบวนการหลอมละลาย หนึ่งในวัสดุมักจะมีผู้อำนวยการพลังงานแหลมหรือกลมซึ่งติดต่อส่วนพลาสติกที่สอง พลังงานล้ำเสียงจะละลายจุดสัมผัสระหว่างชิ้นส่วนทำให้เกิดรอยต่อ กระบวนการนี้เป็นทางเลือกอัตโนมัติที่ดีสำหรับการออกแบบ กาว สกรู หรือ สแน็ปอิน โดยทั่วไปจะใช้กับชิ้นส่วนขนาดเล็ก (เช่นโทรศัพท์มือถือเครื่องใช้ไฟฟ้าเครื่องมือทางการแพทย์ที่ใช้แล้วทิ้งของเล่น ฯลฯ ) แต่สามารถใช้กับชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่เท่ากับคลัสเตอร์อุปกรณ์รถยนต์ขนาดเล็ก Ultrasonics ยังสามารถใช้เชื่อมโลหะ แต่โดยทั่วไปแล้วจะถูก จำกัด การเชื่อมขนาดเล็กของโลหะบางอ่อนได้เช่นอลูมิเนียมทองแดงนิกเกิล Ultrasonics จะไม่ใช้ในการเชื่อมแชสซีของรถยนต์หรือชิ้นส่วนเชื่อมของ จักรยาน ด้วยกันเนื่องจากระดับพลังงานที่ต้องการ
การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกของเทอร์โมพลาสติกทำให้เกิดการละลายของพลาสติกในพื้นที่เนื่องจากการดูดซับพลังงานสั่นสะเทือนตามแนวรอยต่อที่จะถูกเชื่อม ในโลหะการเชื่อมเกิดขึ้นเนื่องจากการกระจายแรงดันสูงของออกไซด์พื้นผิวและการเคลื่อนที่ของวัสดุ แม้ว่าจะมีความร้อน แต่ก็ไม่เพียงพอที่จะละลายวัสดุฐาน
การเชื่อมด้วยคลื่นความถี่สูงสามารถใช้ได้ทั้งพลาสติกแข็งและอ่อนเช่น พลาสติก กึ่งผลึก และโลหะ ความเข้าใจในการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงสูงขึ้นด้วยการวิจัยและทดสอบ การประดิษฐ์อุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนและราคาไม่แพงและความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับชิ้นส่วนพลาสติกและอิเล็กทรอนิกส์ได้นำไปสู่ความรู้ที่เพิ่มขึ้นของกระบวนการพื้นฐาน อย่างไรก็ตามหลายแง่มุมของการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงยังคงต้องศึกษาเพิ่มเติมเช่นคุณภาพการเชื่อมที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์กระบวนการ การเชื่อมด้วยคลื่นความถี่สูงยังคงเป็นสนามที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว
นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ (WKK) แห่งมหาวิทยาลัยไกเซอร์สเลาเทิร์นด้วยการสนับสนุนจากมูลนิธิวิจัยเยอรมัน ( Deutsche Forschungsgemeinschaft ) ประสบความสำเร็จในการพิสูจน์ว่าการใช้กระบวนการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิคสามารถนำไปสู่การยึดติดที่ทนทานสูงระหว่างโลหะเบาและ คาร์บอน - แผ่น โพลีเมอร์เสริมแรง (CFRP)
ประโยชน์ของการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกคือมันเร็วกว่ากาวหรือตัวทำละลายทั่วไป เวลาในการอบแห้งนั้นรวดเร็วมากและชิ้นส่วนไม่จำเป็นต้องอยู่ในฟิกซ์เจอร์เป็นเวลานานเพื่อรอให้รอยต่อแห้งหรือรักษา การเชื่อมสามารถเป็นแบบอัตโนมัติได้อย่างง่ายดายทำให้ข้อต่อที่สะอาดและแม่นยำ เว็บไซต์ของช่างเชื่อมนั้นสะอาดมากและไม่ค่อยต้องการงานที่ต้องสัมผัส ผลกระทบทางความร้อนต่ำกับวัสดุที่เกี่ยวข้องทำให้สามารถเชื่อมวัสดุเข้าด้วยกันได้มากขึ้น
