Hàn siêu âm là gì

Hàn siêu âm là một quá trình công nghiệp, trong đó các dao động âm thanh tần số cao siêu âm được áp dụng cục bộ để các chi tiết gia công được giữ với nhau dưới áp lực để tạo ra một mối hàn ở trạng thái rắn.Nó thường được sử dụng cho nhựa và kim loại, và đặc biệt là để nối các vật liệu khác nhau.Trong hàn siêu âm, không có bu lông liên kết, đinh, vật liệu hàn hoặc chất kết dính cần thiết để liên kết các vật liệu với nhau.Khi áp dụng cho kim loại, một đặc điểm đáng chú ý của phương pháp này là nhiệt độ luôn thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của các vật liệu liên quan, do đó ngăn ngừa bất kỳ tính chất không mong muốn nào có thể phát sinh từ việc tiếp xúc với nhiệt độ cao của vật liệu.

Để nối các bộ phận nhựa nhiệt dẻo đúc phun phức tạp, thiết bị hàn siêu âm có thể dễ dàng tùy chỉnh để phù hợp với các thông số kỹ thuật chính xác của các bộ phận được hàn.Các bộ phận được kẹp giữa một tổ hình cố định (đe) và một sonotrode (sừng) được kết nối với bộ chuyển đổi và phát ra dao động âm thanh biên độ thấp ~ 20 kHz.(Lưu ý: Các tần số phổ biến được sử dụng trong hàn siêu âm nhựa nhiệt dẻo là 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz và 70 kHz).Khi hàn nhựa, giao diện của hai phần được thiết kế đặc biệt để tập trung quá trình nóng chảy.Một trong những vật liệu thường có một giám đốc năng lượng hình tròn hoặc nhọn tiếp xúc với phần nhựa thứ hai.Năng lượng siêu âm làm tan chảy điểm tiếp xúc giữa các bộ phận, tạo ra mối nối.Quá trình này là một giải pháp thay thế tự động tốt cho keo, đinh vít hoặc các thiết kế vừa vặn.Nó thường được sử dụng với các bộ phận nhỏ (ví dụ: điện thoại di động, thiết bị điện tử tiêu dùng, dụng cụ y tế dùng một lần, đồ chơi, v.v.) nhưng nó có thể được sử dụng trên các bộ phận lớn như một cụm thiết bị ô tô nhỏ.Siêu âm cũng có thể được sử dụng để hàn kim loại, nhưng thường giới hạn ở các mối hàn nhỏ của kim loại mỏng, dễ uốn, ví dụ như nhôm, đồng, niken.Siêu âm sẽ không được sử dụng để hàn khung xe ô tô hoặc hàn các mảnh của xe đạp với nhau, do mức công suất yêu cầu.

Hàn siêu âm nhựa nhiệt dẻo gây nóng chảy cục bộ nhựa do hấp thụ năng lượng dao động dọc theo mối nối cần hàn.Trong kim loại, hàn xảy ra do sự phân tán áp suất cao của các ôxít bề mặt và chuyển động cục bộ của vật liệu.Mặc dù có gia nhiệt nhưng không đủ để làm nóng chảy các vật liệu nền.

Hàn siêu âm có thể được sử dụng cho cả nhựa cứng và mềm, chẳng hạn như nhựa bán tinh thể và kim loại.Sự hiểu biết về hàn siêu âm đã tăng lên khi nghiên cứu và thử nghiệm.Việc phát minh ra các thiết bị phức tạp hơn và rẻ tiền hơn và nhu cầu tăng lên đối với các linh kiện điện tử và nhựa đã dẫn đến kiến ​​thức ngày càng tăng về quy trình cơ bản.Tuy nhiên, nhiều khía cạnh của hàn siêu âm vẫn cần nghiên cứu thêm, chẳng hạn như liên hệ chất lượng mối hàn với các thông số quá trình.Hàn siêu âm tiếp tục là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng.