บทนำเกี่ยวกับการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง

 

การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงใช้เทคโนโลยีการเชื่อมพลาสติกด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ซึ่งแปลงพลังงานไฟฟ้าความถี่สูงเป็นพลังงานสั่นสะเทือนทางกลผ่านตัวแปลงคลื่นเสียงความถี่สูง จากนั้นจึงส่งพลังงานสั่นสะเทือนทางกลไปยังหัวเชื่อมหลังจากเปลี่ยนแอมพลิจูดผ่านอุปกรณ์แบนเนอร์ เมื่อหัวเชื่อมเข้าใกล้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแปรรูป คลื่นเสียงความถี่สูงจะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนความถี่สูงแอมพลิจูดไมโครบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแปรรูป แรงเสียดทานกับพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแปรรูปจะถูกแปลงเป็นความร้อน ซึ่งจะทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแปรรูปหลอมละลายก่อนการหลอมละลาย เนื่องจากการเชื่อมแบบจุด การเชื่อมจึงค่อนข้างสมบูรณ์แบบกว่า และสามารถรับเอฟเฟกต์การเชื่อมที่แตกต่างกันได้โดยการเปลี่ยนหัวเชื่อม

 

 

การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิคทำงานอย่างไร?

เมื่อการสั่นสะเทือนด้วยคลื่นเสียงเหนือเสียงกระทบกับวัสดุ (เช่น พลาสติก) โซ่โมเลกุลจะเริ่มสั่น โมเลกุลจะเริ่มเคลื่อนที่และเสียดสีกัน ซึ่งทำให้เกิดพลังงาน (เรียกว่าความร้อนจากแรงเสียดทาน) สำหรับวัสดุเทอร์โมพลาสติก กระบวนการนี้สามารถทำให้วัสดุเริ่มละลายได้ การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงเหนือเสียงใช้หลักการนี้ หลังจากเวลาการยึดสั้นๆ ภายใต้แรงกดดันเพิ่มเติม วัสดุต่างๆ (ส่วนประกอบต่างๆ) สามารถเชื่อมเข้าด้วยกันที่ระดับโมเลกุลในพื้นที่เชื่อมต่อได้

การเชื่อมอัลตราโซนิคเหมาะกับอะไร?

การเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงทำได้ภายในไม่กี่วินาทีโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือเสริม เช่น กาวหรือสกรู คลื่นเสียงความถี่สูงใช้ในการผลิตบรรจุภัณฑ์ ชิ้นส่วนรถยนต์ ของเล่น เป็นต้น ตัวอย่างเช่น:

1. การเชื่อมต่อชิ้นส่วนฉีดขึ้นรูป (เช่น ของเล่น)
2. เมมเบรนแบบฝัง (เช่น เมมเบรนกรองที่ใช้ในส่วนประกอบทางการแพทย์)
3. การผสมผสานหนัง ผ้าไม่ทอ และสิ่งทอ (เช่น ตัวกรองอากาศในรถยนต์)
4. การวางวัสดุประเภทต่างๆ ไว้ด้วยกัน (เช่น สำหรับถุงลมนิรภัย)
5. ใช้เทคนิคการขึ้นรูปเพื่อสร้างขั้วต่อที่มีรูปร่างพอดี (เช่น หน้าสัมผัสแม่เหล็กในเครื่องชาร์จ)
6. ซ็อกเก็ตแบบจมและแม่เหล็ก (เช่น แม่เหล็กหุ้มสำหรับเปิดใช้งานเซ็นเซอร์)

 

 

 

ระบบเชื่อมอัลตราโซนิก:

ระบบเชื่อมอัลตราโซนิกแบบสมบูรณ์ประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ ส่วนประกอบที่ทำงานอยู่จะสร้างแรงสั่นสะเทือน ส่งแรงสั่นสะเทือน และนำไปใช้กับรอยเชื่อม ส่วนประกอบแบบพาสซีฟจะดูดซับแรงที่เกิดขึ้นและยึดส่วนประกอบไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสม โดยเฉพาะที่จุดเชื่อมรอยเชื่อมซึ่งส่วนประกอบรองรับเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน

ส่วนประกอบ:

เครื่องกำเนิดคลื่นอัลตราโซนิก

ทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิก

คันโยกแอมพลิจูดอัลตราโซนิก

หัวเครื่องมืออัลตราโซนิก

การรวมกันของเครื่องแปลงสัญญาณ แท่งแอมพลิจูด และเครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกจะสร้างสิ่งที่เรียกว่าสแต็ก

 

 

 

เทคโนโลยีกระบวนการ: หลักการมุ่งเน้นพลังงาน:

ในการหลอมชิ้นส่วนต่างๆ ให้แม่นยำ จำเป็นต้องรวมพลังงานการสั่นสะเทือนไว้ที่จุดใดจุดหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าการโฟกัสพลังงาน จุดเฉพาะนี้คือจุดที่ความร้อนสะสมสูงสุดและเกิดการหลอมละลาย ซึ่งเรียกว่ากระบวนการเชื่อมพลังงานต่ำ

 

ประเภทของการโฟกัสพลังงาน:

ทุกสิ่งทุกอย่างล้วนเป็นเรื่องของรูปร่าง: เพื่อให้พลังงานการสั่นสะเทือนมาบรรจบกันที่จุดที่ถูกต้อง จำเป็นต้องออกแบบรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนหรือเครื่องมือที่จะเชื่อมให้เหมาะสม สำหรับการโฟกัสการรวมส่วนประกอบ ตัวกำหนดพลังงาน (Energy Director หรือ ED) จะโฟกัสพลังงานไปที่วัสดุนั้นเอง สำหรับรูปทรงเรขาคณิตของเครื่องมือโฟกัส รูปร่างของเครื่องมือจะต้องเหมาะกับการใช้งานเฉพาะ

สามารถใช้คลื่นอัลตราโซนิกเชื่อมวัสดุอะไรได้บ้าง?

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุเทอร์โมพลาสติกส่วนใหญ่ (พลาสติกที่สามารถขึ้นรูปได้โดยการให้ความร้อน) สามารถเชื่อมโดยใช้คลื่นอัลตราโซนิกได้ ยิ่งวัสดุมีความแข็งมากเท่าไรก็ยิ่งดี นอกจากพลาสติกแล้ว โลหะที่ไม่ใช่เหล็กชนิดต่างๆ เช่น อะลูมิเนียม นิกเกิล ทองเหลือง และทองแดง ก็เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกเช่นกัน