Máy hàn nhựa bằng sóng siêu âm là gì?
Hàn siêu âm là sự chuyển đổi dòng điện 50/60 Hz thành năng lượng siêu âm 15khz, 20khz, 30khz hoặc 40 KHz thông qua hộp điều khiển (máy phát siêu âm).
Năng lượng điện tần số cao được chuyển đổi thành chuyển động cơ học có cùng tần số thông qua thanh rung siêu âm, sau đó chuyển động cơ học được truyền đến khuôn hàn thông qua một bộ phận tiếp xúc có thể thay đổi biên độ ( phần nối giữa thanh rung, con ốc và khuôn hàn trên).
Khuôn hàn truyền năng lượng siêu âm đến vị trí cần hàn của sản phẩm, tại khu vực này, năng lượng siêu âm được chuyển thành năng lượng nhiệt thông qua ma sát, làm nóng và chảy nhựa.
Siêu âm không chỉ được sử dụng để hàn nhựa dẻo, cứng mà còn để hàn vải và màng PE.
Các thành phần chính của hệ thống hàn siêu âm bao gồm hộp điều khiển, thanh rung, 1 bộ khuôn hàn (bao gồm khuôn hàn trên khuôn hàn dưới ), khung vỏ máy.
Hàn siêu âm sử dụng năng lượng nhiệt ma sát sinh ra ở bề mặt tiếp xúc của khuôn hàn và sản phẩm phôi cần hàn làm nóng chảy nhựa.
Năng lượng nhiệt đến từ một áp suất nhất định, Một phôi (part 1) di chuyển qua lại trên một bề mặt phôi khác (part 2) đã được cố định với một độ dịch chuyển hoặc biên độ nhất định. Khi đạt đến mức độ hàn mong muốn, quá trình rung sẽ dừng lại, đồng thời vẫn tác dụng một lượng áp suất nhất định lên hai phôi, giúp các chi tiết mới hàn nguội đi và đông đặc lại, từ đó hình thành liên kết chặt chẽ.
Hàn xoay (hàn theo quỹ đạo) là phương pháp hàn sử dụng năng lượng nhiệt ma sát. Trong quá trình hàn ma sát theo quỹ đạo, phôi phía trên quay tròn với tốc độ cố định và di chuyển 360 độ.
Chuyển động có thể tạo ra năng lượng nhiệt, khiến phần hàn của hai phần nhựa đạt đến điểm nóng chảy. Khi nhựa bắt đầu tan chảy, chuyển động sẽ dừng lại và các phần hàn của hai phôi sẽ đông cứng lại và liên kết chắc chắn với nhau. Lực kẹp nhỏ sẽ dẫn đến ít biến dạng phôi và phôi có đường kính nhỏ hơn 10 inch có thể dùng hàn xoay.
Nguyên lý hoạt động máy hàn nhựa siêu âm
Khi sóng siêu âm tác động lên bề mặt tiếp xúc của nhựa dẻo sẽ tạo ra hàng chục nghìn rung động tần số mỗi giây, sự rung động tần số cao này đạt đến một biên độ nhất định sẽ truyền năng lượng siêu âm đến khu vực hàn thông qua thanh rung. Bề mặt tiếp xúc giữa hai mối hàn có điện trở âm lớn sẽ sản sinh nhiệt độ cao.
Và do tính dẫn nhiệt của nhựa kém nên trong một thời gian không thể tiêu tan mà tụ lại ở khu vực hàn, khiến bề mặt tiếp xúc của hai loại nhựa nhanh chóng tan chảy, sau khi thêm một áp suất nhất định, nó sẽ được hợp nhất thành một.
Khi sóng siêu âm ngừng hoạt động, để áp suất tiếp tục trong vài giây để đông đặc và hình thành, từ đó hình thành chuỗi phân tử mạnh để đạt được mục đích hàn và cường độ hàn có thể gần bằng cường độ của nguyên liệu thô.
Chất lượng hàn nhựa siêu âm phụ thuộc vào ba yếu tố: biên độ của đầu hàn đầu dò, áp suất tác dụng và thời gian hàn, thời gian hàn và áp suất đầu hàn có thể được điều chỉnh, biên độ được điều khiển bởi đầu dò và biên độ.
Yếu tố quyết định: Nếu năng lượng siêu âm vượt quá mức cho phép, mức độ nóng chảy của nhựa sẽ lớn và sản phẩm hàn sẽ dễ bị biến dạng, nếu năng lượng nhỏ mối hàn sẽ không chắc chắn. Nên điều chỉnh năng lượng vừa đủ và áp suất tác dụng không được quá lớn.
Áp suất tối ưu này là tích của chiều dài cạnh của phần hàn và áp suất tối ưu trên 1mm của cạnh
Nguyên lý hàn kim loại siêu âm
Nguyên lý hàn kim loại siêu âm là phương pháp đặc biệt sử dụng năng lượng rung cơ học ở tần số siêu âm (lớn hơn 16KHz) để nối các kim loại giống nhau hoặc kim loại khác nhau. Lớp tiếp xúc giữa các tấm kim loại được dao động với tần số cao tại vị trí tiếp xúc vì vậy chúng nóng chảy cục bộ và hóa rắn tạo thành mối hàn. Phương pháp hàn này không làm thay đổi cấu trúc vi mô, do đó không làm thay đổi điện trở khi đi qua mối hàn.
Liên kết luyện kim giữa các mối nối là mối hàn ở trạng thái rắn đạt được mà không làm nóng chảy kim loại cơ bản. Do đó, nó khắc phục hiệu quả các hiện tượng bắn tóe, oxy hóa sinh ra trong quá trình hàn điện trở.
Máy hàn kim loại siêu âm có thể thực hiện hàn một điểm, hàn đa điểm và hàn dải ngắn trên dây tóc hoặc vật liệu tấm bằng kim loại màu như đồng, bạc, nhôm và niken. Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong hàn dây dẫn thyristor, miếng cầu chì, dây dẫn thiết bị điện, miếng cực pin lithium và tab.
Biện pháp hàn
- Phương pháp hàn: Dưới áp lực vừa phải, khuôn hàn với tần số siêu âm cực cao làm cho bề mặt khớp của hai miếng nhựa sinh ra nhiệt ma sát và nóng chảy mối hàn ngay lập tức, có thể đạt được độ chống nước và độ kín khí, đồng thời loại bỏ sự bất tiện do gây ra bởi việc sử dụng các sản phẩm phụ trợ, đạt được hiệu quả hàn.
- Phương pháp hàn tán đinh: Đầu hàn rung siêu âm tần số cực cao được ép vào đầu nhô ra của sản phẩm nhựa, khiến sản phẩm nhựa nóng lên ngay lập tức và nóng chảy thành hình đinh tán, để các sản phẩm thuộc các chất liệu khác nhau được hàn dính với nhau.
- Cấy ghép: Với sự di chuyển của khuôn hàn và áp suất thích hợp, các bộ phận kim loại (như đai ốc, ốc vít…) ngay lập tức được ép vào các lỗ nhựa dành riêng và cố định ở độ sâu nhất định, sau khi hoàn thành, cả lực kéo và mômen xoắn đều được có thể so sánh với những cái truyền thống.Độ bền của vật đúc trong khuôn có thể tránh được các khuyết tật làm hỏng khuôn ép và ép phun chậm.
- Tạo hình: Phương pháp này tương tự như phương pháp hàn tán đinh, đầu hàn lõm được ép vào vòng ngoài của sản phẩm nhựa, sau khi khuôn hàn phát ra các rung động siêu âm và tần số siêu cao, nhựa bị nóng chảy và tạo thành bao phủ vật kim loại để cố định. Mịn và đẹp, phương pháp này thường được sử dụng trong việc cố định các thiết bị điện tử, loa và cố định tròng kính thẩm mỹ.
- Hàn điểm: A. Hàn hai miếng nhựa tại các điểm riêng biệt mà hông cần phải thiết kế trước đường hàn để hàn hai miếng nhựa ở các điểm khác nhau để đạt được mục đích hàn. B. Đối với những phôi tương đối lớn, khó thiết kế đường hàn, có thể tiến hành hàn tại các điểm riêng biệt để đạt được hiệu quả hàn, đồng thời có thể hàn điểm nhiều điểm.
- Cắt và hàn kín: Nguyên lý làm việc của rung tức thời siêu âm được sử dụng để cắt vải sợi hóa học, ưu điểm là vết mổ mịn và không bị nứt hoặc kéo.
