I. Siêu âm là gì?

Sóng siêu âm là một kỹ thuật sử dụng năng lượng được tạo ra bởi các rung động tần số cao để tác động lên bề mặt của vật cần gia công, từ đó giúp liên kết các bộ phận kim loại với nhau.

II. Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm

1. Năng lượng điện được chuyển đổi thành dao động cơ học tần số cao, sau đó được truyền đến vòi hàn thông qua đầu hàn được điều chỉnh âm thanh. Hai phôi trên và dưới cọ xát vào nhau dưới chu kỳ áp suất 20.000 hoặc 40.000 lần mỗi giây. Hiệu ứng kết hợp của dao động tần số cao và áp suất làm phân tán lớp vật liệu và oxit mỏng trên bề mặt phôi, tạo thành mối hàn khuếch tán sạch và có thể kiểm soát được. Thông qua sự tái kết hợp các nguyên tử giữa các phôi, cuối cùng tạo thành một lớp nóng chảy luyện kim đáng tin cậy.
2. Dòng điện tần số thấp được chuyển đổi thành dòng điện tần số cao bằng máy phát điện. Dòng điện tần số cao sau đó được chuyển đổi thành dao động cơ học bằng bộ chuyển đổi. Bộ điều biến biên độ và đầu hàn chịu trách nhiệm điều chỉnh biên độ dao động. Dưới một áp suất tĩnh nhất định, các cấu trúc phân tử trên bề mặt kim loại cọ xát và va chạm với nhau, đạt được sự thâm nhập giữa các phân tử, từ đó hoàn thành quá trình hàn.

Kiến thức cơ bản và khắc phục sự cố siêu âm

III. Các lỗi thường gặp trong hàn siêu âm

(a) Hàn không hoàn chỉnh

1. Công suất hàn không đủ: áp suất không đủ, biên độ không đủ hoặc đế không được cố định chắc chắn.
2. Năng lượng hàn không đủ: Công thức tính năng lượng đầu ra là E = P × T = F × V × T = μN × A × f × T (trong đó E là năng lượng, P là công suất, V là tốc độ, μ là hệ số ma sát, N là áp suất, A là biên độ, f là tần số và T là thời gian). Năng lượng không đủ sẽ dẫn đến mối hàn kém chất lượng.
3. Lớp dầu hoặc oxit trên bề mặt vật liệu có thể ảnh hưởng đến hiệu quả liên kết hàn.
4. Nếu răng cưa quá sắc, chúng có thể dễ dàng xuyên thủng mối hàn trong quá trình hàn.
5. Bề mặt của mối hàn có một lớp phủ vật liệu không phù hợp cho hàn siêu âm.
6. Các vật liệu cần hàn không phù hợp với phương pháp hàn siêu âm.

(ii) Đế đầu hàn

Gây ra Khi đầu hàn hoặc đế hàn tiếp xúc với vật liệu, nhiệt độ cực cao sẽ được tạo ra, gây ra sự thâm nhập phân tử giữa vật liệu và đầu hàn hoặc đế hàn, dẫn đến hiện tượng dính kết.

Giải pháp :

1. Kiểm tra các răng của đầu và đế hàn. Nếu bị mài mòn nghiêm trọng, nhiệt độ sẽ tăng cao và cần được xử lý kịp thời.
2. Trong khi vẫn đảm bảo kết quả hàn, công suất có thể được tăng lên một cách thích hợp và thời gian hàn được rút ngắn để giảm sự trao đổi năng lượng quá mức giữa đầu hàn và vật liệu.

(iii) Vết nứt mối hàn

1. Nứt quanh mối hàn: Khi hàn nhiều lớp vật liệu, mép mối hàn sẽ tạo thành một độ dốc. Khi đầu hàn rung, nó sẽ tạo ra một lực kéo lên mép, điều này dễ gây ra hiện tượng nứt.
2. Giải pháp Thực hiện xử lý đặc biệt ở mép mối hàn để đảm bảo phân bố ứng suất đồng đều và giảm thiểu lực kéo sinh ra do rung động.
3. Các vết nứt gần mối hàn: Sự rung động của đầu hàn khiến vật liệu di chuyển qua lại. Ví dụ, khi nối lá nhôm với pin, việc kéo mạnh có thể dễ dàng gây ra hiện tượng đứt gãy.
4. Giải pháp ① Thay đổi hướng của các răng (ví dụ: sử dụng các răng chéo) để điều chỉnh hướng lực tác động lên vật liệu; ② Kéo dài phần gờ một cách thích hợp để tạo khoảng đệm giữa pin và mối hàn.

(iv) Biến động lớn về công suất đầu ra

Lý do Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến công suất đầu ra, và cần phải kiểm tra từng yếu tố một.

Giải pháp :

1. Kiểm tra việc lắp đặt cụm ba bộ phận, xem có hư hỏng gì không và lắp ráp lại nếu cần.
2. Kiểm tra xem các ốc vít ở đế đã được siết chặt chưa.
3. Kiểm tra xem có khe hở nào ở vị trí kẹp đế hay không.
4. Kiểm tra các dụng cụ hàn để đảm bảo vị trí hàn luôn nhất quán mỗi lần thực hiện.
5. Kiểm tra bề mặt vật liệu xem có bị oxy hóa hoặc dính vết dầu mỡ hay không.
6. Hãy đảm bảo các thông số kỹ thuật của vật liệu đầu vào phù hợp (khi hành trình đầu hàn được cố định, sự khác biệt về độ dày và độ cứng của vật liệu sẽ gây ra sự dao động về công suất đầu ra).
7. Kiểm tra độ ổn định của nguồn cung cấp khí nén của nhà máy và quan sát xem có sự dao động nào trên đồng hồ đo áp suất khí nạp hay không.
8. Kiểm tra xem tín hiệu siêu âm đầu ra của hộp nguồn có ổn định hay không.

(v) Quá tải

Nguyên nhân Bao gồm hai trường hợp: quá tải công suất và quá tải tần số.

Giải pháp :

1. Giảm các thông số hàn một cách thích hợp.
2. Giới hạn độ sâu hạ xuống của đầu hàn để đảm bảo duy trì một khoảng cách nhất định giữa đầu hàn và đế.