Nhiệt của máy hàn siêu âm được tạo ra như thế nào?
Công nghệ hàn siêu âm có các ưu điểm về tính kinh tế, độ tin cậy và tích hợp tự động hóa dễ dàng và là công nghệ phổ biến để hàn nhựa.
Không giống như các nguồn nhiệt truyền thống tạo ra nhiệt khi tiếp xúc trực tiếp với nhựa, các kết nối đồng siêu âm tạo ra nhiệt bằng cách phun.
1. Biên độ, tần số và bước sóng
Trong hàn siêu âm, sóng dọc lan truyền ở tần số cao, dẫn đến dao động cơ học có biên độ thấp. Năng lượng điện của máy hàn được chuyển thành năng lượng cơ học để chuyển động qua lại. Để hiểu mối quan hệ giữa biên độ, tần số và bước sóng cũng như cách chúng liên quan đến sự sinh nhiệt, chúng ta cần xác định các thành phần chính của máy hàn siêu âm.
Các thành phần chính của máy hàn siêu âm là nguồn điện, đầu dò, bộ điều biến biên độ (đôi khi được gọi là bộ chuyển đổi biên độ) và đầu hàn. Máy phát chuyển đổi nguồn điện 50-60Hz có điện áp 120V/240V thành nguồn điện 20-40khz có điện áp 1300V. Năng lượng này được đưa vào cảm biến, giúp chuyển đổi năng lượng điện thành các rung động cơ học bằng cách sử dụng gốm áp điện hình đĩa tạo ra sự dịch chuyển biến dạng khi có dòng điện tần số cao chạy qua.
Đầu dò truyền rung động đến bộ điều chế biên độ. Bộ điều chế biên độ khuếch đại biên độ của sóng siêu âm và tiếp tục truyền nó đến đầu hàn. Đầu hàn tiếp tục khuếch đại biên độ của sóng siêu âm và tiếp xúc với bộ phận.
Năng lượng được truyền tới các vị trí que hàn của hai chi tiết lắp ghép. Vì điện cực được thiết kế để trở thành một điểm tập trung năng lượng, ma sát tạo ra nhiệt dưới áp suất. Nhiệt sinh ra do ma sát giữa bề mặt trên và dưới của vật liệu và giữa các phân tử bên trong vật liệu. Nhiệt từ ma sát làm nóng chảy phần trên và phần dưới và nối chúng lại với nhau tại vị trí hàn.
2. Biết tốc độ gia nhiệt
Đối với cùng một loại vật liệu, ba yếu tố quyết định tốc độ gia nhiệt: tần số, biên độ và áp suất hàn. Đối với các thiết bị hiện có như 15Khz, 20Khz, 30khz hay 40Khz thì tần số là cố định. Do đó, tốc độ gia nhiệt thường có thể thay đổi theo áp suất hàn. Nói chung, áp suất càng cao thì tốc độ gia nhiệt càng nhanh. Ngoài ra, bạn có thể thay đổi biên độ, giống như áp suất, biên độ càng cao thì nhiệt độ càng nhanh.
Tất nhiên, áp suất và biên độ quá mức cũng có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng mối hàn, chẳng hạn như làm giảm chất lượng vật liệu, rò rỉ, nứt và tràn. Do đó, hàn siêu âm đòi hỏi một quá trình tối ưu hóa tham số quá trình. Sau khi các thông số của quy trình hàn được xác định, quy trình hàn có thể đạt được đầu ra ổn định với tốc độ cao và độ bền cao. Đây là lý do tại sao hàn siêu âm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt.
3. Thời gian, khoảng cách, sức mạnh và năng lượng
Nhiệt cần thiết để hàn phụ thuộc vào loại vật liệu, thiết kế mối hàn và thông số kỹ thuật của thiết bị. Phương pháp kiểm soát nhiệt truyền thống là hàn theo chế độ thời gian, nghĩa là hàn trong một thời gian nhất định, chẳng hạn như 0.2-1s (thường dưới 1 giây). Tuy nhiên, thiết bị hàn siêu âm ngày nay cũng thường cho phép cài đặt và theo dõi khoảng cách hàn, công suất và năng lượng. Người vận hành được đào tạo phù hợp cũng có thể điều chỉnh các thông số để có kết quả hàn nhất quán dựa trên điều kiện thực tế và các vật liệu khác nhau. Điều này cũng cải thiện đáng kể tính linh hoạt và độ tin cậy của hàn.
