Thiết kế và sản xuất khuôn siêu âm

Bạn có thể thường nghĩ rằng việc thiết kế và sản xuất khuôn siêu âm rất đơn giản. Đừng để bị hiểu lầm, khi sử dụng đầu hàn không được gia công hoặc điều chỉnh không đúng cách sẽ mang đến những tổn thất đắt giá cho quá trình sản xuất của bạn - sẽ phá hủy hiệu quả hàn, và nghiêm trọng hơn là sẽ trực tiếp khiến đầu dò gặp trục trặc, hư hỏng thiết bị.

Vì vậy, việc thiết kế khuôn siêu âm không đơn giản như vẻ ngoài của nó, ngược lại, nó đòi hỏi rất nhiều kiến ​​thức và kỹ năng chuyên môn. Vậy làm thế nào để đảm bảo rằng đầu hàn có thể hoạt động tiết kiệm? có thể chuyển đổi năng lượng rung cơ học của đầu dò được truyền hiệu quả đến phôi để tạo thành mối hàn liên tục và ổn định?

Khuôn siêu âm là một khía cạnh chuyên sâu về mặt kỹ thuật của công nghệ siêu âm. Ngay cả với nhiều năm kinh nghiệm thiết kế và phát triển, chúng tôi vẫn tin chắc rằng chỉ thông qua kiểm tra nghiêm ngặt và kiểm soát chất lượng, chúng tôi mới có thể tạo ra những đầu hàn tốt. Các kỹ sư của chúng tôi kết hợp các đặc tính cơ học và âm thanh của đầu hàn để thiết kế các sản phẩm đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

Mỗi bộ đầu hàn và khuôn hàn chúng tôi sản xuất, dù là sản phẩm tiêu chuẩn hay tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng, đều được làm bằng vật liệu chất lượng cao và đã được thử nghiệm nhiều lần. Các thông số khác nhau như hình dạng, cường độ và tần số âm thanh của đầu hàn đã được thử nghiệm nhiều lần và có thể đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe nhất, đầu hàn và khuôn có thể đạt được sự phù hợp tốt nhất.

1.Thông số biên độ của khuôn

Biên độ là thông số quan trọng đối với vật liệu cần hàn, tương đương với nhiệt độ của sắt thép, nếu không đạt nhiệt độ thì mối hàn sẽ hỏng, nếu nhiệt độ quá cao thì nguyên liệu sẽ bị cháy hoặc kết cấu sẽ bị cháy. sẽ bị hư hỏng và sức mạnh sẽ bị suy giảm

Do mỗi công ty chọn đầu dò khác nhau nên biên độ đầu ra của đầu dò là khác nhau, bằng cách điều chỉnh còi và đầu hàn với các tỷ số biến đổi khác nhau, biên độ làm việc của đầu hàn có thể được điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu.Thông thường, biên độ của đầu hàn đầu có thể được điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu.Biên độ đầu ra của đầu dò là 10-20μm, trong khi biên độ làm việc nói chung là khoảng 30μm.Tỷ lệ biến đổi của còi và đầu hàn có liên quan đến hình dạng của sừng và đầu hàn, tỷ lệ diện tích phía trước và phía sau và các yếu tố khác. Về hình dạng, chẳng hạn như biên độ hàm mũ, biên độ hàm, biên độ bước, v.v., chúng có ảnh hưởng lớn đến tỷ lệ biến đổi và tỷ lệ diện tích phía trước và phía sau tỷ lệ thuận với tổng tỷ lệ biến đổi. Nếu công ty bạn chọn máy hàn của hãng khác thì cách làm đơn giản là làm theo tỷ lệ đầu hàn làm việc để đảm bảo sự ổn định của các thông số biên độ.

2. Thông số tần số khuôn

Máy hàn siêu âm của bất kỳ công ty nào cũng có tần số trung tâm, chẳng hạn như 20KHz, 40KHz, v.v. Tần số làm việc của máy hàn chủ yếu được xác định bởi tần số cộng hưởng cơ học của đầu dò, bộ tăng áp và còi.

Tần số của máy phát được điều chỉnh theo tần số cộng hưởng cơ học để đạt được sự thống nhất, sao cho đầu hàn hoạt động ở trạng thái cộng hưởng, mỗi bộ phận được thiết kế như một thân cộng hưởng nửa bước sóng. Cả máy phát và tần số cộng hưởng cơ học đều có phạm vi hoạt động cộng hưởng, ví dụ: nó thường được đặt thành ± 0,5KHz. Trong phạm vi này, máy hàn về cơ bản có thể hoạt động bình thường. Khi chế tạo mỗi đầu hàn chúng ta sẽ điều chỉnh tần số cộng hưởng, sai số giữa tần số cộng hưởng và tần số thiết kế yêu cầu phải nhỏ hơn 0,1KHZ, ví dụ đầu hàn 20KHz thì tần số đầu hàn của chúng ta sẽ được điều khiển ở tần số 19,90-20,10KHz, với sai số 5‰.

3.Nút rung

Đầu hàn và còi đều được thiết kế dưới dạng bộ cộng hưởng nửa bước sóng ở tần số hoạt động. Ở trạng thái làm việc, biên độ của hai mặt cuối lớn và ứng suất nhỏ, trong khi biên độ của nút tương đương với vị trí giữa bằng 0 và ứng suất lớn. Vị trí nút thường được thiết kế như một vị trí cố định, nhưng độ dày của vị trí cố định thường lớn hơn 3 mm hoặc được cố định bằng rãnh, do đó, vị trí cố định không có biên độ bằng 0, sẽ gây ra một số tiếng ồn và một số năng lượng Đối với âm thanh thường được cách ly với các thành phần khác bằng vòng cao su, hoặc được che chắn bằng vật liệu cách âm, tổn thất năng lượng cần được xem xét khi thiết kế các thông số biên độ.

4.Độ chính xác xử lý

Vì đầu hàn siêu âm hoạt động dưới rung động tần số cao nên cần cố gắng duy trì thiết kế đối xứng để tránh ứng suất không đều và rung động ngang do sự truyền sóng âm không đối xứng (đầu hàn chúng ta sử dụng để hàn sử dụng rung siêu âm Truyền theo chiều dọc (đối với toàn bộ hệ thống cộng hưởng), rung động không cân bằng có thể khiến đầu hàn nóng lên và gãy.

Hàn siêu âm được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau và có các yêu cầu khác nhau về độ chính xác xử lý. Đối với các phôi đặc biệt mỏng, chẳng hạn như hàn các mảnh và mấu cực pin lithium-ion, phủ lá vàng, v.v., yêu cầu về độ chính xác xử lý là rất cao. Tất cả các thiết bị xử lý của chúng tôi đều sử dụng thiết bị CNC (chẳng hạn như trung tâm gia công, v.v.), để chỉ bằng cách này, chúng tôi mới có thể đảm bảo rằng độ chính xác xử lý đáp ứng yêu cầu.

5.Tuổi thọ của khuôn

Tuổi thọ của đầu hàn chủ yếu được xác định bởi hai khía cạnh: thứ nhất là vật liệu và thứ hai là quy trình.

Nguyên vật liệu:

Hàn siêu âm đòi hỏi vật liệu kim loại phải có tính linh hoạt tốt (tổn hao cơ học thấp trong quá trình truyền sóng âm), do đó vật liệu thường được sử dụng là hợp kim nhôm và hợp kim titan.

Chất liệu là một trong những nguyên nhân chính đảm bảo tuổi thọ của khuôn siêu âm và tác dụng của sản phẩm hàn. Quá trình hoàn thiện khuôn rất phức tạp, do đó, người kỹ sư khuôn không chỉ phải lựa chọn cẩn thận nguyên liệu mà còn cần hiểu rõ những nguyên liệu nào cần cho sản phẩm để tránh vô tình ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng của sản phẩm.

• Hợp kim nhôm-magiê (7075T651, 2024T651, 6061T651)

(1) 7075T651: Được sử dụng trong sản xuất hệ thống rung và đầu hàn, vật liệu này có độ bền cơ học cao, độ cứng cao và tính dẫn nhiệt mạnh, là vật liệu chế tạo khuôn siêu âm lý tưởng;

(2) 2024T651: Thường được sử dụng trong sản xuất đầu hàn, có độ bền tốt, tính dẫn nhiệt mạnh, độ cứng vừa phải và được sử dụng trong các sản phẩm nhựa thông thường;

(3) 6061T651: Dùng trong sản xuất đầu hàn công suất thấp hơn, có độ dẻo dai tốt và kết cấu mềm mại.

• Hợp kim titan

Model dùng cho rung liên tục có độ bền cao, dẫn nhiệt tốt, độ cứng cao nhưng giá thành đắt

• Hợp kim nhôm cứng trong nước

Vật liệu trong nước, được sử dụng để gia công nhôm thông thường, độ dẫn nhiệt thấp, tổn thất cơ học cao đối với sóng siêu âm, chi phí thấp