Máy hàn kim loại siêu âm là thiết bị sử dụng năng lượng siêu âm để hàn các vật mà không sử dụng nhiệt hay dòng điện giống như các loại máy hàn khác. Với những ưu điểm về tốc độ hàn, chất lượng mối hàn cũng như khả năng ứng dụng rộng rãi với nhiều loại vật liệu; đặc biệt là không sản sinh phụ phẩm độc hại, thiết bị hàn kim loại siêu âm đã được đánh giá là thiết bị hàn tiên tiến nhất hiện nay.
Nguyên lý hoạt động của máy hàn kim loại siêu âm
Sóng siêu âm là âm thanh có dải tần số từ 20 kHz đến 1 GHz. Hàn siêu âm sử dụng sóng siêu âm tần số từ 20 kHz đến 40 kHz.
Khi các rung động siêu âm tác động vào một vật liệu, các chuỗi phân tử bắt đầu dao động, chúng bắt đầu chuyển động và cọ xát vào nhau. Điều này tạo ra năng lượng (gọi là nhiệt ma sát). Trường hợp với vật liệu nhiệt dẻo, quá trình này làm cho chúng bắt đầu nóng chảy. Sau một thời gian ngắn giữ dưới áp lực bổ sung liên tiếp, các vật liệu hay thành phần khác nhau được hàn lại liên kết với nhau ở cấp độ phân tử trong khu vực mối nối.
Cấu tạo máy hàn siêu âm
Hệ thống máy hàn siêu âm hoàn chỉnh bao gồm nhiều bộ phận khác nhau:
Bộ tạo sóng siêu âm
Bộ tạo sóng siêu âm là chi tiết tạo ra các luồng sóng siêu âm. Như đã được đề cập ở trên, bộ tạo sóng siêu âm có dải tần số từ 20 đến 40.000 Hz. Tất cả các máy phát siêu âm Rama đều cung cấp tuỳ chọn giao diện linh hoạt, vận hành đơn giản có thể kết nối an toàn và nhanh chóng với bộ điều khiển máy hàn cũng như dễ dàng tích hợp vào hệ thống máy móc hay hệ thống sản xuất.
Bộ chuyển đổi
Bộ chuyển đổi sóng siêu âm các tác dụng chuyển đổi dao động điện tần số cao thành dao động dọc cơ học với biên độ đầu ra không đổi.
Bộ tăng áp
Bộ tăng áp là thiết bị thực hiện biến đổi biên độ hoặc ghép biên độ. Chúng tăng cường độ rung cơ học ban đầu của bộ chuyển đổi siêu âm đối với biên độ mối hàn chuyển vào cực hàn (sonotrode).Cực hàn
Cực hàn còn được gọi là Sonotrode. Cực hàn hướng các dao động cơ học vào thành phần nhựa dựa trên kiểu dao động đều.Các dao động tối ưu của cực hàn siêu âm được xác định bằng phương pháp FEM (Phương pháp phần tử hữu hạn). Các yêu cầu độ chính xác cao nhất về thuật toán tính toán CAD / CAM đảm bảo các đường nét 3D chính xác cho quá trình sản xuất cực hàn sonotrode. Việc đo và ghi lại sự phân bố biên độ được thực hiện tại rung động cực hàn sử dụng công nghệ đo laser hiện đại.
Giá đỡ (đe)
Kết hợp với cực hàn, đe có tác dụng tạo và định hình mối nối – là một trong những thành phần quan trọng cốt lõi của quá trình hàn sóng siêu âm. Đe cần có độ cứng tốt nhất cũng như độ song song của mặt phẳng để đảm bảo cho chất lượng mối nối.
Ứng dụng thực tế
Máy hàn kim loại siêu âm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:- Ngành sản xuất và lắp ráp oto
- Ngành hàng không
- Công nghiệp điện tử
- Sản xuất pin
- Kết nối cáp
