جوشکاری مافوق صوت

جوشکاری مافوق صوت جوشکاری مافوق صوت(USW) يک فرآيند حالت شبه جامد است که توسط وارد کردن ارتعاش فرکانس بالا به يک اتصال هنگامی که تحت نيروهای نگهدارنده به طور متوسط بالا قرار داده شده جوش توليد می کند. جوش مذکور بدون اينکه ذوب قابل توجهی از مواد اوليه بوجود آورد، توليد می شود. در بعضی ملاحظات، جوشکاری مافوق صوت يک فرآيند نو است که هنوز منتظر نتايج اکتشافات و بررسی ها می باشد. يک فهم بهتر از فرآيندهايی که در تقاطع اتصالات اتفاق می افتد، مورد نياز است. به طور مشخص، عکس العمل پارامترهای فرآيند، به همان خوبی نقششان در گسترش اتصال، نياز به بهتر فهميده شدن دارند. مزايای جوشکاری مافوق صوت به شرح زير است: - امکان اتصال قطعات نازک به قطعات ضخيم را بوجود می آورد. - امکان بوجود آمدن اتصالات فلزی مختلف را می دهد. - اتصالاتی با رسانايی خوب گرمايی و الکتريکی فراهم می کند. - فلزات را بدون گرمای ذوب به هم متصل می کند. - امکان استفاده پربازده از انرژی را می دهد. - عمدتاٌ به هيچ ماده پرکننده، گدازآور يا اتمسفر مخصوص نياز نيست. - به طور معمول به هيچ فرآيند تميزکاری مخصوصی نياز نيست. - از ميان بيشترين اکسيدها جوش را شکل می دهد. کاربردها: از ديدگاه تجاری کاربردهای مؤفق عمدتاٌ ويژگيهای مشخصی دارند 1- اتصالات بايد از نوع روی هم افتاده باشند، نه از نوع لب به لب. 2- بخشهای نازک نياز دارند به قلم جوشکاری نزديک شوند. 3- نتايج بهتر با ترکيبات غير آهنی نائل می گردند. کاربردهای توليدی نيز شامل سيمهای الکتريکی برای کنترل کردن وسايل و صنعت خودرو، ميله های باس، فيوزها، قطع کنده های مدار، اتصالات، اندازه گيرهای آتش سوزی، موتورهای راه انداز، ورقهای مسی و آلومينيومی، ورقهای باتری، خازنها، کپسولهای مواد انفجاری، سيمهای ميکروالکترونيک، لوله های بدون درز گرمايش، تهويه و تهويه مطبوع و بسياری کاربردهای ديگر می باشد. تجهيزات و پارامترهای فرآيند: سيستم جوشکاری مافوق صوت به يک منبع تغذيه که بتواند قدرت را به فرکانس و ولتاژ بالای مورد نياز مبدل تبديل کند، نياز دارد. اين مبدل انرژی الکتريکی فرکانس بالا را به انرژی ارتعاشی تبديل می کند و آن را به سر جوشکاری وارد می کند. همچنين نيروی مورد نياز( پنوماتيک، هيدروليک يا مکانيکی) برای نگهداشتن قطعات کار را فراهم می کند. دستگاه مبدل همچنين اجزا يا امواج هدايت شده را با هم ترکيب می کند تا انرژی را به ناحيه جوش مورد نظر انتقال دهد. مکانيزم فرآيند: جوشکاری مافوق صوت توسط نيروهای برشی نوسانی، در تقاطع دو فلز که تحت نيروهای متوسط گيره ای ساکن نگهداشته شده اند جوش توليد می کند. تنشهای داخلی بوجود آمده موجب بوجود آمدن تغييرات الاستوپلاستيک در تقاطع مذکور می گردد. لغزش موضعی بسيار زياد فصل مشترک در تقاطع باعث جدا شدن اکسيدها و لايه های سطحی می شود و اجازه اتصال فلز به فلز را در نقاط بسياری از سطح می دهد. هنگامی که نوسان ممتد نقاط فلز را نمايان ساخت و ناحيه اتصال رشد کرد، پديده نفوذ در عرض تقاطع اتفاق می افتد تا ساختمانی شبيه به آنچه که نفوذ جوش دارد، توليد شود. جوشکاری مافوق صوت باعث بالا رفتن دمای موضعی می شود که اين پديده به دليل اثرات ترکيبی پسماندهای الاستيکی لغزش فصل مشترک و تغيير شکلهای پلاستيکی می باشد. وقتی که ترکيب درست نيرو، قدرت و پارامترهای زمانی به کار گرفته شوند، فرآيند جوشکاری بدون اينکه ذوب کامل در تقاطع دو فلز بوجود بيايد، کامل می شود. بالا رفتن دمای سطح تماس برای فلزاتی با رسانايی گرمای پايين( برای مثال، فولاد ) بيشتر از فلزاتی با رسانايی گرمای بالا( برای مثال، آلومينيوم و مس ) می باشد. جوشکاری مافوق صوت فلزاتی با رسانايی گرمی بالا به طور عمده انرژی کمتری از جوشکاری مقاومتی مصرف می کند. در مورد ترکيباتی که محدوده دمای ذوب وسيعی دارند، روغن زنی که شکل پذيری را در تقاطع جوش آسانتر می کند، بايد فراهم گردد. تغييرات و محدوديتهای فرآيند: تغييرات فرآيند جوشکاری مافوق صوت هندسه های جوش مختلفی توليد می کند. ماشينهای جوشکاری برای خال جوش، جوش خطی، جوش پيوسته و جوش حلقوی وجود دارند. دو نوع ديگر از ماشينهای جوشکاری برای اجزای ميکرو الکترونيک استفاده می شوند. خال جوشها. از نظر هندسی می توانند دايره ای، بيضوی، مستطيلی، توپر يا شبه حلقوی باشند و هنگامی شکل می گيرند که مواد بين يک نوک فرم دار ( که گاهی اوقات سنترود ناميده می شود ) و يک سندان نگه داشته شوند( شکل 1 ). نوک فرم دار ذکر شده، هنگامی که انرژی مافوق صوت به صفحه ای موازی با تقاطع و عمود بر نيروهای گيره ای وارد می شود، نوسان می کند. اگرچه زمان جوشکاری بر اساس ضخامت، ساختار موادی که به هم متصل شده اند و همچنين قدرت ماشين تغيير می کند، اکثر خال جوشها در کمتر از 1.5 ثانيه به وجود می آيند ( شکل 2 ). جوشها می توانند نزديک يا همپوشنده با جوشهای قبلی بوجود بيايند تا يک اتصال جوشی پيوسته را شکل دهند. برای جلوگيری از پخش انرژی مافوق صوت به نواحی مجاور قطعه کار ممکن است استفاده از يک گيره جانبی ضروری باشد. گيره جانبی معمولاً با قلم جوشکاری هم مرکز است و به اندازه ناچيزی قطر آن بزرگتر از قلم جوشکاری می باشد. جوشهای خطی. با تغييراتی نسبت به خال جوشها به وجود می آيند به طوری که در آنها هندسه جوش به دليل استفاده از سنترود خطی و سندان خطی باريک می شود. ترانسديوسرهای چند سر متداولی برای توليد جوشهای خطی که چندين اينچ طول دارند استفاده شده اند، اما اغلب انواع تجهيزات تجاری موجود برای توليد جوشهای خطی با 38 ميلی متر طول ( 1.5 اينچ ) يا کمتر از آن محدود می شوند. جوشهای نزديک می توانند خطوط درازتری توليد کنند. به طور معمول، جوشهای درازتر تنها در مواد نازک( موادی که کمتر از 0.25mm يا 0.01in ضخامت دارند) قابل دستيابی هستند. جوشهای تک خطی با طولی تا 50mm ( 2 in ) برای اتصال ورقهای گسترده شده نيکل به ورقهای جامد برای استفاده در باتری ليتيمی به وجود آمده اند. جوشکاری خطی همچنين برای آب بندی لوله های مسی در کاربردهای HVAC استفاده می شود( شکل 3) اين روش می تواند جايگزين آب بنديهايی که به طور معمول با موج دار کردن يا لحيم کاری به وجود می آيند، گردد. جوشهای ممتد وقتی که يک غلتک ديسک شکل به طور مافوق صوت ارتعاش می کند و همراه با دوران از روی يک قطعه کار که روی يک سندان ثابت شده است عبور می کند شکل می گيرند. استفاده های رايج اتصال لبه ورقها در ورقهای آلومينيوم و مس فرزکاری شده می باشد. تجهيزات تجاری برای جوش دادن ورقهايی تا ضخامت 0.15mm (0.006 inch) وجود دارد. سيستمهايی با فرکانس بالا( به طور متداول 50kHz) حتی در نازکترين ورقها، مثلاً با ضخامت 0.0043mm (0.00017inch)، بدون ايجاد پارگی يا جمع شدن، جوشهای عالی به وجود می آورند. اين روش همچنين برای اتصال آلومينيوم با ضخامت 0.038mm (0.0015 inch) به ورق در پنلهای فوتو ولتائيک به کار می رود. جوشهای حلقوی. يک نوک دايره ای روی يک قلم خال جوش برای اين که يک جوش حلقوی ايجاد شود می تواند استفاده گردد.در سيستمهای طراحی شده علی الخصوص برای جوشکاری حلقوی اغلب به جای حرکت عقب و جلو از حرکت پيچشی يا دايره ای يک نوک حلقوی شکل استفاده می شود. در چنين سيستمی دو ترانسديوسر( مبدل ) مورد استفاده قرار می گيرد که در دو طرف يک ميله توخالی قرار می گيرند. هر کدام از ترانسديوسرها حرکت °180 خارج از فاز ترانسديوسر ديگر را توليد می کند و بدينسان باعث يک حرکت پيچشی در تقاطع قطعات تحت جوشکاری قرار گرفته می گردد. جوشهای حلقوی با قطرهای تا حدود 50 mm (2 inch) و پهنای حدوداً 1.25 mm (0.05 inch) در ورقهای آلومينيومی و مسی توليد شده اند. کاربردهای معمول شامل کپسولهای مايع و پودر پيشران يا کپسولهای مواد انفجاری ، برای جوش دادن يک ورق فلزی نازک بر روی ظرف حاوی اين مواد می باشد. ورقها معمولاً با ضخامت 0.2 mm (0.008 inch) يا کمتر می باشند. اين نوع فرآيند جوشکاری گرمای زيادی توليد نمی کند و به همين علت برای استفاده با مواد حساس در برابر گرما مناسب می باشد. بسياری از سيستمهای کوچک با فرکانس بالا (28 kHz) برای آب بندی غير قابل نفوذ عملگرهای کوچک انفجاری يا فيوزها برای تسليحات مورد کاربرد قرار می گيرند. جوشهای ميکروالکترونيک. اتصال دادن سيمهای ريز اولين استفاده گسترده جوشکاری مافوق صوت را نمايان کرده است و هنوز هم يک حجم بزرگ از فعاليتهای صنعتی به شمار می رود. ميليونها اتصال سيمی هر روزه شکل داده می شود. شکل 4 يک دستگاه جوش مافوق صوت سيم را نشان می دهد. گستره قطر اين سيمها از کمتر از 0.025 mm تا 0.5 mm (0.001 inch تا 0.02 inch) می باشد و بالاترين حجم جوش در گستره قطر 0.025 mm تا 0.05 mm (0.001 inch تا0.002 inch ) اتفاق می افتد. عمل لرزشی در فرکانسهای بالا ( به طور معمول 60 kHz ) آلودگی های سطحی را پاک می کند، باعث تحريک جريان مواد می گردد و اجازه به وجود آمدن يک جوش حالت جامد ميان سيم و بالشتک اتصال روکش شده يا جلوبرنده های نيمه هادی را می دهد. ترکيبی از شيوه های اتصال اولتراسونيک و ترموکامپرشن، هم اکنون يکی از روشهای معروف اتصال سيم می باشد. اين شيوه جوشکاری مافوق صوت را با روشهای گرمايی ترکيب می کند که به طور معمول دماهای سطحی می باشند که گستره آنها از 100°C تا200°C (210°F تا 390°F) می باشد. پرسنل: اپراتورهای فرآيند جوشکاری USW به آموزش و تجربه استادانه و گسترده ای نياز ندارند. وقتی که پارامترهای فرآيند توسط مهندس فرآيند معين گرديد،اپراتورتنها لازم است که بخشها را روی يک قرار يا سندان نگهدارنده مونتاژ کند. سپس دکمه کف دستی يا هر وسيله شروع کنده ديگر را فشار دهد و در آخر قطعه تمام شده را بردارد. در فرآيند کنترل کردن می تواند از هر دو طريق الکتريکی ( با استفاده از يک ميکروپروسسور) و يا به طور ديدنی توسط اپراتور( که معمولاً نيازمند اين است که اپراتور به يک گيج نشان دهنده قدرت نگاه کند) انجام گردد. مهندس فرآيند نيازمند اين است که بسيار نزديک به سازنده تجهيزات کار کند تا راهنمايی لازم در مورد طراحی ابزار و انتخاب پارامترهای فرآيند را از او دريافت نمايد. هيچ خم، جرقه يا ماده پرکننده ذوب شده با جوشکاری مافوق صوت همراه نمی شود و همچنين هيچ جريان الکتريکی از قطعه تحت جوشکاری عبور داده نمی شود. از آنجا که جوشکار معمولاً در معرض نيروهای به طور متوسط بالا قرار دارد، تمهيدات لازم برای سلامتی او بايد در نظر گرفته شود که می تواند استفاده از دکمه کف دستی anti-tie down يا يک وسيله ای شبيه به آن باشد تا از دستهای اپراتور محافظت کند. يکی از ملاحظات ديگر که بايد مورد توجه قرار گيرد صداهای فرکانس بالای توليد شده توسط ارتعاش مافوق صوت می باشد. در بعضی موارد، علی الخصوص در تجهيزات با قدرت بالاتر که سطح صدا از حد ايمنی شغل و سلامت کارکنان تجاوز می کند، موانع صداگير بايد فراهم گردند. حتی در جايی که سطح صدا از حد استاندارد تجاوز کرد، گذاشتن گوشی برای اپراتور ضروری می باشد. رويه های USW فرآيند USW به روی هم افتادن ماده هايی که جوش داده می شوند نياز دارد. عموماً تنها لازم است که اين مواد در يک سمت گيری مناسب به جوشکار نشان داده شوند. سمت گيری درست معمولاً توسط استفاده از يک قرار يا سندان نگهدارنده قطعه کار نائل می گردد که از قسمتها وقتی که در حال جوش دادن هستند حمايت می کند. وقتی که اتصال ، سيمها را به مواد جامد يا سيمهای بافته شده ديگر يا به يک ترمينال پيوند می دهد، يک فيکسچر نگهدارنده بايد برای کشيذن سيمها و اعمال کمی فشار هنگامی که جوشکاری انجام می شود، استفاده شود تا از فرار کردن سيمها از ناحيه مطلوب جوش جلوگيری نمايد. اين نوع فيکسچر معمولاً توسط سازنده و به همراه ماشين آلات و به منظور استفاده با سيمها فراهم می گردد و می تواند برای مطابقت با گستره وسيعی از سايزها و ترکيبات تنظيم گردد. ملاحظات ويژه تعريف شده در زير شامل شرايط سطح، استفاده از يک لايه ميانی و کنترل پديده رزونانس می باشد. شرايط سطح. اغلب مواد با قابليت جوش سريع مانند آلومينيوم، مس يا برنج می توانند به محض دريافت از کارخانه جوش داده شوند يا اين که با يک حلال متداول يا يک ماده شوينده چربی زدايی گردند تا چربيهای سطحی آنها از بين برود. لايه های اکسيد شده در طی فرآيند پراکنده می شوند، مگر اينکه خيلی ضخيم باشند. زنگ زدگی شديد سطح بايستی قبل از جوشکاری توسط سايش مکانيکی يا اچ کردن شيميايی از بين برود. اگر اتمسفر خورنده نباشد فاصله زمانی بين تميزکاری و جوشکاری عموماً بحرانی نيست. بعضی از انواع روکشها و عايقها( برای مثال پوشش سيم مغناطيسی دما پايين) ممکن است در طول فرآيند جوشکاری خود به خود شکل گيرند در صورتی که گونه های ديگر بايد به طور مکانيکی شکل داده شوند. پاکيزگی و کيفيت سطح بايد به طور متوسط ثابت نگه داشته شود تا کيفيت جوش يکنواخت را تضمين نمايد. استفاده از يک لايه ميانی. يک شيوه مفيد برای بهبود کيفيت جوش بعضی از قطعات قرار دادن يک ورق نازک ( معمولاً آلومينيوم يا مس ) در ميان فلزاتی که توسط نيروهای گيره ای نگه داشته شده اند می باشد. اين شيوه به خصوص هنگامی که فلزاتی با سختی های متفاوت در معرض نيرو نگه داشته شده اند مفيد می باشد. اين لايه ميانی گاهی اوقات مناسب تر و مؤثرتر از آبکاری مواد با يک ماده با قابليت جوشکاری بهتر ( برای مثال مس يا طلا ) می باشد. در تکنيکی شناخته شده برای نگه داشتن جوش، يک لايه چسبنده بين ورقهايی که به طور اولترا سونيک جوش داده می شوند، قرار داده می شود. اين شيوه نه تنها يک درزبندی هوابندی شده را فراهم می کند، بلکه استقامت جوش را بيش از آنچه که توسط اتصال چسبنده يا جوش اولترا سونيک به تنهايی به دست می آيد، افزايش می دهد. هر کدام از خميرهای چسبنده يا چسبنده های Fabric-Supported می توانند در طی فرآيند قيد دار کردن اولترا سونيک استفاده شوند. کنترل رزونانس. قطعات کار پيچيده، علی الخصوص آنهايی که بخشهايی چندگانه يا بخشهايی جدار نازک دارند، ممکن است توسط سيستم جوش مافوق صوت شروع به ارتعاش کردن نمايند که اين پديده می تواند باعث ترک در قطعه کار قبل از به وجود آمدن جوش شود يا منجر به يک کيفيت جوش ناپايدار گردد. اين رزونانس می تواند با به کار گرفتن فشار به بخش مرتعش شده کم يا حذف گردد. به عنوان مثال، در جوش اولترا سونيک لايه های ورق آلومينيوم به پيچ کلاهک های خازن، پيچ بايد به طور محکم با گيره نگه داشته شود و گرنه ارتعاشات نه تنها از شکل گرفتن يک اتصال خوب جلوگيری می کند، بلکه حتی می تواند کلاهک پلاستيکی که پيچ را در بر گرفته است ذوب نمايد. روش ديگر اين است که بخش ارتعاش کننده به يک فيکسچر يا سندان به نسبت بزرگ محکم شود. فشار قابل توجهی برای اين منظور نياز است و بعضی از ماشينها برای اين هدف به يک گيره مجهز شده اند. از آنجا که رزونانس در ابزار هم می تواند اتفاق بيفتد، فيکسچرها بايد ناهموار باشند و نبايد شامل وسيله های کوچک نظير پينها و فنرها شوند. بهتر است که از به کار بردن مواد سبک ( برای مثال آلومينيوم ) برای فيکسچرها، سندانها و ساپورتها اجتناب نمود. فولاد ماده ای است که برای اين اجزا ترجيح داده می شود. ابزار، قلمهای جوشکاری و سندانها. قلم جوشکاری( يا سنترود ) که با قطعه تحت جوشکاری تماس دارد، معمولاً از فولاد سخت تحت عمليات حرارتی قرار گرفته با کيفيت بالا ساخته می شود. وجود يک انطباق دقيق بين قلم جوشکاری و هدايت کننده های موج برای تضمين انتقال پربازده انرژی ارتعاشی ضروری می باشد. يک دهانه قفل شونده غالباً استفاده می شود و انطباق ذکر شده بايد 75% ناحيه سطح تماس بين قلم جوشکاری و مخزن متصل کننده آن را بپوشاند. در سيستمهايی با قدرت کمتر، قلم جوشکاری و هدايت کننده های امواج ( شاخ) می توانند يک تکه باشند و گاهی اوقات می توانند چندين سطح برای جوشکاری داشته باشند. دوران شاخ يک سطح جوشکاری جديد فراهم می کند. يک قلم جوشکاری با قفل انطباق دهانه از نظر تعويض و راحتی دوباره راه اندازی در مواقع ضروری از ترکيب يکپارچه شاخ – قلم جوشکاری ارزانتر می باشد. آلياژهای مشخص علی الخصوص ترکيبات بسيار نرم آلومينيوم، ممکن است هنگام جوشکاری به قلم جوشکاری بچسبند. برای آزاد کردن بخش چسبيده شده ممکن است يک صفحه بيرون انداز مکانيکی لازم باشد. گاهی اوقات، يک پالس کم قدرت اولترا سونيک برای جدا کردن بخش چسبيده شده از قلم جوشکاری کافی می باشد. اگر يک تکه فلز بر روی قلم جوشکاری باقی بماند يک پاس جوش توسط قلم جوشکاری نگهداشته شده در برابر يک تکه ضخيم برنج، می تواند قطعه فلز چسبيده شده را خيلی راحت تر از روشهای سايش مکانيکی از بين ببرد. قلمهای جوشکاری ساخته شده از ترکيبات ناشناخته برای جلوگيری از شرايط چسبيدن محکم به کار گرفته شده اند اما موفقيت آنها چشمگير نبوده است. استفاده از يک ورقه فولادی با يک سطح اکسيد شده در جلوگيری از چسبيدن و تغيير شکل هنگام اتصال ترکيبات آلومينيوم و تيتانيوم با مقاومت بالا موثر می باشد که در صنايع هوايی به طور گسترده استفاده می شود. سندان نيز وسيله ای است با همان مشكلات سليش و چسبيدن قلم می باشد که مشکلی بزرگ برای سنترود می باشد. ابزار فولادی مقاومت بالا که تنش زدايی حرارتی شده اند (معمولاً تا سختی 58-60 HRC تنش زدايی حرارتی شده اند) برای اين منظور توصيه می گردند. سطحهای دندانه دندانه دار يا با الگوهای هاشور متقاطع قلم جوشکاری يا سندان در جلوگيری از لغزش قطعه تحت جوشکاری بر روی سندان يا قلم جوشکاری مفيد می باشد. لغزش به جای اين که در تقاطع مورد نظر اتفاق بيفتد ممکن است ميان فلز و ابزار اتفاق بيفتد . يک الگوی هاشور متداول 0.5 mm (0.02 inch) از قله تا قله و با عمق 0.2 mm ( 0.008 inch) می باشد. اتمسفر مخصوص. اگر چه جوشکاری اولترا سونيک به اتمسفر مخصوصی نياز ندارد، ممکن است تحت شرايط مشخصی کاربردی تر باشد. برای مثال استفاده از يک گاز محافظ وقتی که مشغول اتصال يک فلز مانند ليتيم هستيم می تواند اکسيداسيون را کاهش داده يا از به وجود آمدن آن جلوگيری کند. جوشکاری اولترا سونيک به وسيله حضور يک گاز محافظ تحت تأثير عوامل منفی قرار نخواهد گرفت. کيفيت جوش در زير در بخشهای عوامل تأثير گذار، ظاهر سطح و تغيير شکل و تست متالوگرافيک تعريف می شود: عوامل تأثير گذار. کيفيت جوشهای اولترا سونيک توسط اين پارامترها تحت تأثير قرار می گيرد: - ترکيب و هندسه قطعه تحت جوشکاری. - سختی قطعه کار. - پاکيزگی قطعه تحت جوش. - انتخاب شرايط جوش مانند قدرت، نيروهای نگهدارنده و زمان جوش. - گنجايش ابزار برای نگهداری و قيددار کردن قطعات برای جلوگيری از ارتعاشات ناخواسته. سطحهايی که جوش داده می شوند بايد به طور معقول صاف و موازی باشند. اين مورد به خصوص برای جوشکاری حلقوی در جايی که درجه ای بالا برای غير قابل نفوذ بودن نياز داشته باشيم، بحرانی می باشد. بعضی مواد به محض دريافت از کارخانه قابل جوش می باشند. با اين حال تغيير در روغنکاری يا شرايط ديگر سطح ممکن است نياز به اصلاح تنظيمات ماشين برای بهبود کيفيت داشته باشد. بنابراين گاهی توصيه می شود که قبل از جوشکاری سطحها را چربی زدايی و پاک نمود تا استحکام جوش را در يک حد مشخص نگهداری کرد. ظاهر و تغيير شکل جوش. بسته به جنس مواد و هندسه قلم جوشکاری، در سطح يک جوش اولترا سونيک يک نشانه خراش ناچيز يا گودشدگی قابل توجه می تواند به وجود بيايد. اين تغيير شکلها در مواد نرم و چکش خوار مانند آلومينيوم نرم بيشتر قابل مشاهده است. تقاطع واقعی جوش معمولاً کوچکتر از اثر سطح می باشد. مواد سخت تر معمولاً گودشدگی کوچکتر و کم عمق تری از مواد نرم و چکش خوار دارند. رويه سطحی که دندانه دارد يا دارای يک الگوی متقاطع است، دقيقاً همانند اين الگوها روی سطح قطعه جوش نيز به وجود خواهند آمد. يک شعاع کروی در روی قلم جوشکاری معمولاً يک تورفتگی کاسه ای شکل عميق تری از يک قلم جوشکاری صاف با همان قطر ايجاد می نمايد. سيمهای رشته ای يا بافته شده اگر نياز باشد می توانند جوش داده شوند تا يک مقطع عرضی يکپارچه شکل گيرد. قدرت، زمان يا نيروی کمتر می توانند به طور ناچيز يک مقطع عرضی فشرده( اما نه يکپارچه ) بوجود آورند. شعاع و زاويه متناسب با ابزار برای اجتناب از انتقال سريع در نواحی که منجر به شکست زودگذر دستگاه می شود، توصيه می گردد. آزمايش فلزنگاری جوشهای اولترا سونيک در گوناگونی گسترده فلزات پديده ای را که در ساختار ميکروسکوپی اتفاق می افتد( پديده هايی مانند فيلم سطحی و تجزيه اکسيدی، جريان پلاستيکی و بيرون آمدگی، تغيير فاز و پخش) را آشکار می نمايد. ناحيه تحت تأثير گرما HAZ در آلياژهايی مشخص قابل توجه می باشد، مانند آلومينيوم و نيکل. تغيير فاز و رسوب ممکن است اتفاق بيفتد. پخش گرما در عرض تقاطع به خاطر زمان جوش مورد نياز نسبتاً کوتاه، معمولاً کم عمق می باشند اگرچه نفوذ قابل توجه در عرض تقاطع می تواند اتفاق بيفتد. هنگام جوشکاری فلزات مختلف مشخص به هم ممکن است ترکيب آلياژی رخ دهد که در اين حادثه بايد امکان خوردگی گالوانيک مورد توجه قرار گيرد. ويژگيهای مکانيکی: آزمايشهای برشی کششی انجام شده بر روی اتصالات تک جوش نشان می دهد به جای اين که برش در جوش واقعی اتفاق بيفتد، توسط گسيختگی در خود فلز اوليه يا توسط يک پارگی خارج از جوش به وجود آمده است. استحکام خال جوشهای مواد گوناگون در جداول 1 و 2 به طور خلاصه آورده شده است. با تجهيزات و تمهيدات پيشرفته نتايج بهتری نيز می تواند نائل گردد. استحکام به دست آمده با يک انحراف معيار استاندارد( σ ) که کمتر از 5% مقدار مقاومت ميانگين است قابل قبول می باشد. استحکام نتايج به دست آمده در محيط ساخت از کنترل پارامترهای اساسی تبعيت می کند( برای مثال: دمای قطعه، دمای ابزار، پايداری و استحکام ماشين و ابزار و شرايط اجزای مختلف) جوشها پس از سيکل گرمايی تست می شوند. قرار دادن در حمام نمک و محيطهای خورنده ديگر، حد مقاومت کششی به طور نسبی بالا را تضمين می کند. مقاومت خستگی فلزات جوش داده شده به روش اولترا سونيک اغلب بيشتر از فلزات با جوشهای ذوبی می باشد، به دليل اين که اتصال اولترا سونيک ساختار قالبی خود را ترک نمی کند که اين پديده در فلزات ذوب شده و منجمد شده امری متداول می باشد. برای ورقهای به نسبت نازک، چکش خوار بودن اتصال اولترا سونيک اجازه بازسازی بخشها را بعد از جوشکاری بدون اين که اتصال جوشی ترک بردارد را می دهد.