Công nghệ hàn siêu âm và ứng dụng?

Công nghệ hàn siêu âm là một kỹ thuật sử dụng năng lượng từ sóng siêu âm để liên kết các vật liệu lại với nhau, chủ yếu là các vật liệu nhiệt dẻo hoặc kim loại mỏng. Trong quá trình hàn siêu âm, hai bề mặt vật liệu cần hàn được ép lại với nhau dưới một áp lực nhất định. Sóng siêu âm với tần số cao được truyền qua vật liệu làm cho các phân tử tại vị trí tiếp xúc dao động và sinh ra nhiệt năng. Khi đạt đến nhiệt độ nóng chảy, hai bề mặt vật liệu kết hợp với nhau, tạo thành một liên kết bền chặt.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ hàn siêu âm

Máy hàn siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng sóng siêu âm để tạo ra dao động cơ học với tần số cao, giúp làm nóng chảy và liên kết các bề mặt vật liệu lại với nhau mà không cần nhiệt từ bên ngoài. Nguyên lý hoạt động này bao gồm các bước cơ bản sau:

Tạo sóng siêu âm

Máy hàn siêu âm tạo ra sóng âm với tần số cao, thường nằm trong khoảng từ 20 kHz đến 40 kHz. Nguồn phát sóng siêu âm (bộ dao động) chuyển đổi dòng điện tần số thấp thành tần số siêu âm cao, tạo ra sóng âm mạnh mẽ để truyền vào vật liệu cần hàn.

Chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng dao động cơ học

Sóng siêu âm được truyền từ bộ dao động đến bộ chuyển đổi (transducer), nơi năng lượng điện được chuyển đổi thành dao động cơ học với tần số cao. Bộ chuyển đổi này thường là một tinh thể áp điện (như tinh thể thạch anh), có khả năng biến đổi dao động điện thành dao động cơ học.

Khuếch đại dao động qua bộ cộng hưởng

Sóng dao động cơ học từ bộ chuyển đổi được khuếch đại qua bộ cộng hưởng (booster), rồi truyền đến một đầu hàn (horn) để tăng cường độ dao động. Đầu hàn có dạng đầu nhọn hoặc đầu phẳng, và được thiết kế sao cho phù hợp với vị trí và kiểu liên kết của các vật liệu.

Truyền dao động đến vật liệu cần hàn

Đầu hàn (horn) tiếp xúc trực tiếp với bề mặt vật liệu, tạo ra dao động cơ học ở vị trí tiếp xúc. Khi hai bề mặt vật liệu được ép sát nhau, dao động cơ học với tần số cao tạo ra nhiệt tại các điểm tiếp xúc do ma sát liên phân tử.

Kết nối bằng nhiệt sinh ra từ ma sát

Dao động với tần số cao khiến các phân tử ở bề mặt tiếp xúc chuyển động và sinh ra nhiệt, làm nóng chảy các lớp vật liệu ở vị trí này mà không cần sử dụng nhiệt từ bên ngoài. Khi hai bề mặt đạt đến nhiệt độ nóng chảy, chúng sẽ kết dính vào nhau.

Làm nguội và tạo thành mối hàn

Sau khi đạt nhiệt độ nóng chảy và hai vật liệu đã liên kết, máy hàn siêu âm ngưng phát sóng siêu âm. Áp lực vẫn giữ để hai bề mặt nguội và đông cứng lại, tạo thành một mối hàn chắc chắn và bền bỉ.

Các thành phần chính của máy hàn siêu âm bao gồm:

• Bộ dao động: Tạo ra sóng siêu âm tần số cao.
• Bộ chuyển đổi (Transducer): Chuyển năng lượng điện thành dao động cơ học.
• Bộ cộng hưởng (Booster): Khuếch đại cường độ dao động.
• Đầu hàn (Horn): Truyền sóng siêu âm tới vật liệu cần hàn.

Ưu điểm của công nghệ hàn siêu âm

• Nhanh chóng: Thời gian hàn ngắn, tăng năng suất.
• Tiết kiệm năng lượng: Không cần làm nóng vật liệu trước, giảm tiêu thụ năng lượng.
• Chính xác và bền vững: Mối hàn có độ chính xác cao, bền và ít bị biến dạng.

Ứng dụng của công nghệ hàn siêu âm

tham khảo thêm: máy đóng trà túi lọc hàn siêu âm

Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ vào tính năng hàn nhanh chóng và không yêu cầu vật liệu bổ sung, điển hình gồm:

• Ngành ô tô: Hàn các chi tiết nhựa trong hệ thống nội thất, đèn xe và bảng điều khiển.
• Y tế: Hàn các dụng cụ y tế dùng một lần như kim tiêm, ống tiêm và các thiết bị nhựa y tế khác mà không cần chất kết dính.
• Điện tử: Hàn dây dẫn, kết nối các bảng mạch, đặc biệt hữu ích cho các linh kiện nhỏ và yêu cầu độ chính xác cao.
• Bao bì: Hàn bao bì nhựa để đảm bảo tính kín khí, tăng khả năng bảo quản sản phẩm.
• Dệt may: Cắt và hàn các sản phẩm dệt kỹ thuật như vải không dệt, quần áo bảo hộ lao động mà không cần chỉ hoặc keo.

Lợi ích của công nghệ hàn siêu âm

• Tốc độ cao: Thời gian hàn rất ngắn, giúp tiết kiệm thời gian và tăng năng suất sản xuất.
• Độ chính xác cao: Phù hợp cho các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác.
• Bảo vệ môi trường: Không cần dùng đến keo hoặc dung môi, hạn chế phát thải độc hại.
• Hiệu quả chi phí: Không tốn chi phí cho nguyên liệu bổ sung (keo, chỉ).

Nhờ tính đa dạng và linh hoạt, công nghệ hàn siêu âm đang trở thành một trong những phương pháp hàn tiên tiến, được áp dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả kinh tế cao trong nhiều ngành công nghiệp.

Nếu bạn đang cần tư vấn về công nghệ cũng như ứng dụng của máy hàn siêu âm vào lĩnh vực của bạn. Hãy liên hệ ngay với Phú Thịnh để được tư vấn miễn phí.