超音波金属溶接は 1830 年代に偶然発見されました。その際、超音波振動試験に電流スポット溶接用電極を加えたところ、無電流でも溶接できることが分かり、超音波金属冷間圧接技術が開発されました。超音波溶着は以前に発見されましたが、これまでのところ、その作用メカニズムはまだ明らかではありません。摩擦圧接に似ていますが、違いがあります。超音波溶着時間は非常に短く、温度は再結晶よりも低いため、また、加えられる静圧が圧接よりもはるかに小さいため、圧接とは異なります。一般に、超音波溶接プロセスの初期段階では、金属表面の酸化物が接線方向に振動し、粗い表面の突出部分が微細溶接と破壊プロセスを繰り返して接触面積が増加し、溶接領域の温度が上昇すると考えられています。溶接部の界面で塑性変形が発生します。このように、接触圧力が原子重力が作用する距離まで近づくと、はんだ接合が形成されます。溶着時間が長すぎたり、超音波の振幅が大きすぎたりすると、溶着強度が低下したり、溶着が破壊されてしまうことがあります。
超音波金属溶接の特徴
超音波金属溶接の特徴は、フラックスや外部加熱が不要、熱による変形がなく、残留応力がなく、溶接部表面の溶接前処理の必要性が低いことです。同種金属だけでなく異種金属の溶接も可能です。薄いシートまたはフィラメントを厚いプレートに溶接できます。超音波溶接は電流溶接よりもはるかに少ないエネルギーで、トランジスタや集積回路のリード線の溶接によく使用されます。薬品や爆発物の封止溶接に使用すると、一般的な溶接による溶解物による薬品の混入を回避でき、熱などによる爆発もありません。
