ความร้อนของเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกเกิดขึ้นได้อย่างไร?
เทคโนโลยีการเชื่อมแบบอัลตราโซนิกมีข้อดีในด้านความประหยัด ความน่าเชื่อถือ และการรวมระบบอัตโนมัติที่ง่ายดาย และเป็นเทคโนโลยีทั่วไปสำหรับการเชื่อมพลาสติก
แตกต่างจากแหล่งความร้อนแบบดั้งเดิมที่สร้างความร้อนเมื่อสัมผัสโดยตรงกับพลาสติก การเชื่อมต่อด้วยทองแดงอัลตราโซนิกจะสร้างความร้อนโดยการฉีดพ่น
1. แอมพลิจูด ความถี่ และความยาวคลื่น
ในการเชื่อมแบบอัลตราโซนิก คลื่นตามยาวจะแพร่กระจายที่ความถี่สูง ส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนทางกลที่มีแอมพลิจูดต่ำ พลังงานไฟฟ้าของเครื่องเชื่อมจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลสำหรับการเคลื่อนที่แบบลูกสูบ เพื่อทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างแอมพลิจูด ความถี่ และความยาวคลื่น และความเกี่ยวข้องกับการเกิดความร้อน เราจำเป็นต้องระบุส่วนประกอบหลักของเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิก
ส่วนประกอบหลักของเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกคือแหล่งพลังงาน ทรานสดิวเซอร์ ตัวปรับแอมพลิจูด (บางครั้งเรียกว่าแอมพลิจูดคอนเวอร์เตอร์) และหัวเชื่อม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะแปลงแหล่งจ่ายไฟ 50-60Hz ที่มีแรงดันไฟฟ้า 120V/240V เป็นแหล่งจ่ายไฟ 20-40khz ที่มีแรงดันไฟฟ้า 1300V พลังงานนี้ถูกป้อนเข้าสู่เซ็นเซอร์ ซึ่งจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นการสั่นสะเทือนเชิงกลโดยใช้เซรามิกเพียโซอิเล็กทริกรูปดิสก์ที่สร้างการเคลื่อนตัวของความเครียดเมื่อมีกระแสไฟฟ้าความถี่สูงผ่านเข้าไป
ทรานสดิวเซอร์จะส่งการสั่นสะเทือนไปยังแอมพลิจูดโมดูเลเตอร์ แอมพลิจูดโมดูเลเตอร์จะขยายแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราโซนิกและส่งต่อไปที่หัวเชื่อม ปลายประสานยังคงขยายแอมพลิจูดของคลื่นอัลตราโซนิกและสัมผัสกับชิ้นส่วน
พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยังตำแหน่งลวดเชื่อมของชิ้นส่วนทั้งสองของชุดประกอบ เนื่องจากอิเล็กโทรดได้รับการออกแบบมาให้เป็นจุดที่มีความเข้มข้นของพลังงาน การเสียดสีทำให้เกิดความร้อนภายใต้ความกดดัน ความร้อนเกิดจากการเสียดสีระหว่างพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของวัสดุและระหว่างโมเลกุลภายในวัสดุ ความร้อนจากการเสียดสีจะหลอมละลายส่วนบนและส่วนล่างและเชื่อมเข้าด้วยกันที่ตำแหน่งเชื่อม
2. รู้อัตราการให้ความร้อน
สำหรับวัสดุชนิดเดียวกัน ปัจจัยสามประการที่กำหนดอัตราการให้ความร้อน ได้แก่ ความถี่ แอมพลิจูด และแรงดันในการเชื่อม สำหรับอุปกรณ์ที่มีอยู่ เช่น 15Khz, 20Khz, 30khz หรือ 40Khz ความถี่จะคงที่ ดังนั้น อัตราการให้ความร้อนสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยแรงดันในการเชื่อม โดยทั่วไป ยิ่งความดันสูง อัตราการให้ความร้อนจะเร็วขึ้น นอกจากนี้ คุณสามารถเปลี่ยนแอมพลิจูดได้เช่นเดียวกับแรงดัน ยิ่งแอมพลิจูดสูงเท่าไร ความร้อนก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น
แน่นอน แรงดันและแอมพลิจูดที่มากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อคุณภาพการเชื่อม เช่น การเสื่อมสภาพของวัสดุ การรั่วไหล รอยแตก และการรั่วไหล ดังนั้นการเชื่อมแบบอัลตราโซนิกจึงต้องมีกระบวนการปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการให้เหมาะสม หลังจากกำหนดพารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อมแล้ว กระบวนการเชื่อมสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่เสถียรด้วยความเร็วสูงและความแข็งแรงสูง นี่คือเหตุผลที่การเชื่อมแบบอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตจำนวนมาก
3. เวลา ระยะทาง กำลัง และพลังงาน
ความร้อนที่ต้องใช้ในการเชื่อมขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ การออกแบบรอยเชื่อม และข้อมูลจำเพาะของอุปกรณ์ วิธีการควบคุมความร้อนแบบดั้งเดิมคือการเชื่อมตามโหมดเวลา นั่นคือ การเชื่อมในช่วงเวลาหนึ่ง เช่น 0.2-1 วินาที (โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1 วินาที) อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์การเชื่อมแบบอัลตราโซนิกในปัจจุบันมักจะช่วยให้สามารถตั้งค่าและตรวจสอบระยะการเชื่อม กำลังไฟ และพลังงานได้ ผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมอย่างเหมาะสมยังสามารถปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์เพื่อให้ได้ผลการเชื่อมที่สอดคล้องกันตามสภาพจริงและวัสดุต่างๆ สิ่งนี้ยังช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือของการเชื่อมได้อย่างมาก
