Hàn siêu âm

Cách hoạt động

1. 1

   Nạp chi tiết. Hai chi tiết nằm trong đồ gá trên đe (giá đỡ cố định có hình để giữ chúng). Chi tiết nhựa được đúc với một gờ nhỏ gọi là gờ dẫn năng lượng ở chỗ chúng chạm nhau.

2. 2

   Ép. Sừng (còn gọi là sonotrode, đầu kim loại có hình của máy) đi xuống và ép hai chi tiết vào nhau.

3. 3

   Rung. Một bộ phát gửi dòng điện tần số cao đến bộ chuyển đổi, nơi các tinh thể áp điện (vật liệu đổi hình theo điện áp) biến nó thành rung động. Bộ tăng áp và sừng khuếch đại nó thành chuyển động vài phần trăm milimet.

4. 4

   Làm chảy mối nối. Ma sát tập trung nhiệt ở điểm tiếp xúc nhỏ, nên gờ dẫn năng lượng chảy trước và tràn qua mối nối. Phần còn lại của chi tiết vẫn mát.

5. 5

   Giữ và làm nguội. Rung dừng lại, nhưng lực vẫn giữ trong chốc lát trong khi phần chảy đông lại. Hai chi tiết giờ đã là một.

Thông số chính

Vật liệu

Nhựa nhiệt dẻo như ABS, polycarbonate, polypropylene và nylon; kim loại mỏng, mềm như lá và dây đồng, nhôm

Chi tiết thường gặp

Vỏ đèn xe, thiết bị y tế, bộ lọc, đồ chơi, vỉ nhựa, tab pin, mối nối bó dây

Kích thước chi tiết

Vùng mối nối từ vài milimet đến khoảng 20–30 cm với một sừng; tấm kim loại thường dưới khoảng 1 mm

Độ chính xác

Rất lặp lại; chiều cao chi tiết hàn thường trong khoảng ±0,05–0,1 mm khi máy kiểm soát độ sụt

Bề mặt hoàn thiện

Mối nối sạch, thường không thấy; đôi khi có một gờ nhựa nhỏ bị ép ra (ba via) hoặc một vết có vân do sừng để lại trên kim loại

Số lượng phù hợp

Loạt lớn; mỗi hình dạng chi tiết cần sừng và đồ gá riêng

Chi phí khuôn dụng cụ và máy

Hàng chục nghìn USD cho một máy hàn; vài nghìn cho mỗi sừng và đồ gá theo yêu cầu

Tốc độ

Thời gian hàn thường 0,1–1 giây; một chu kỳ đầy đủ vài giây, nên hàng nghìn chi tiết mỗi ngày trên mỗi máy

Ưu điểm và hạn chế

Ứng dụng

• Ô tôVỏ đèn hậu và đèn pha, mối nối bó dây
• PinTab cell và thanh dẫn điện trong pin ô tô điện và điện thoại
• Y tếBộ lọc, chi tiết truyền dịch, vỏ thiết bị kín
• Bao bìVỉ nhựa, nắp viên nén cà phê, hàn kín tuýp
• Hàng tiêu dùngĐồ chơi, bàn chải đánh răng, chi tiết điện thoại, khẩu trang và khăn lau không dệt

Cách nhận biết

• Hai nửa nhựa đúc nối với nhau không cần vít, kẹp hay keo, với một đường nối mỏng không thể mở ra.
• Đôi khi có một đường nhựa mảnh bị ép ra dọc đường nối.
• Trên mối nối dây kim loại hoặc tab pin, một vùng nhỏ bị ép dẹt với hoa văn có vân, khía do sừng để lại.

So sánh với

Xem video

Ultrasonic Welding Parts Animation • Explainer Video

DuskLight · Các bộ phận của máy, dưới dạng hoạt họa

Ultrasonic Welding (Part 1 of 2): Fundamentals

The Weld Nugget · Rung động trở thành nhiệt tại mối nối như thế nào

2000X Ultrasonic Welder in Automated Assembly

Branson Ultrasonics · Một máy hàn làm việc trên dây chuyền tự động

Ultrasonic welding, bonding and sealing by Herrmann Ultrasonics

HerrmannUltrasonics · Nhiều sản phẩm thực tế được làm theo cách này

Xem ảnh thật

• Wikipedia: Ultrasonic welding — các bộ phận của cụm hàn và ứng dụng, kèm liên kết đến ảnh
• Tìm ảnh trên Wikimedia Commons