หลักการของการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกและการใช้งานทั่วไป
ในฐานะที่เป็นวิธีการเชื่อมแบบอัลตราโซนิกที่เกิดขึ้นใหม่หลังจากเทคโนโลยีการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกพลาสติกอัลตราโซนิกการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกมีข้อดีที่วิธีการเชื่อมแบบอื่น' ไม่ตรงกับการเชื่อมของโลหะที่เหมือนกันและไม่เหมือนกัน การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกไม่ต้องการฟลักซ์และแหล่งความร้อนภายนอก ไม่เสียรูปเนื่องจากความร้อน ไม่มีความเครียดตกค้าง และไม่ต้องการการรักษาก่อนการเชื่อมสูงบนพื้นผิวของการเชื่อม ไม่เพียงแต่สามารถเชื่อมโลหะชนิดเดียวกันได้เท่านั้น แต่ยังสามารถบรรลุข้อกำหนดในการเชื่อมที่สูงขึ้นสำหรับโลหะที่ไม่เหมือนกัน และสามารถเชื่อมแผ่นบางหรือลวดบางๆ บนแผ่นหนาได้ การเชื่อมอัลตราโซนิกของตัวนำที่ดีใช้พลังงานน้อยกว่าการเชื่อมในปัจจุบันมาก การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกเป็นการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกที่ใช้พลังงานต่ำและมักใช้สำหรับการเชื่อมทรานซิสเตอร์หรือตัวนำวงจรรวม เมื่อใช้สำหรับปิดผนึกยาและวัตถุระเบิด สามารถหลีกเลี่ยงมลพิษของยาที่เกิดจากสารที่ละลายในวิธีการเชื่อมทั่วไป และจะไม่ทำให้เกิดการระเบิดเนื่องจากความร้อนหรือประกายไฟ การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกมีข้อดีหลายประการ เช่น ความเร็วที่รวดเร็ว การประหยัดพลังงาน แรงยึดเหนี่ยวสูง การนำไฟฟ้าที่ดี ไม่มีประกายไฟ และการประมวลผลแบบโซลิดสเตต
การเชื่อมโลหะด้วยคลื่นเสียงถูกค้นพบโดยบังเอิญในช่วงทศวรรษที่ 1830 ในขณะนั้น ระหว่างจุดเชื่อมอิเล็กโทรดแบบจุดปัจจุบันบวกกับการทดสอบการสั่นสะเทือนด้วยอัลตราโซนิก พบว่าสามารถเชื่อมได้โดยไม่ต้องใช้กระแสไฟ ดังนั้นจึงพัฒนาเทคโนโลยีการเชื่อมเย็นด้วยโลหะอัลตราโซนิก
หลักการเชื่อมโลหะด้วยคลื่นเสียง:
กระบวนการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกเป็นส่วนใหญ่สำหรับการสั่นสะเทือนทางกลความถี่สูงระหว่างส่วนต่อประสานของชิ้นงานที่จะเชื่อมภายใต้การกระทำของแรงดันเชื่อม ซึ่งสร้างแรงเฉือน และสร้างความร้อนในระหว่างกระบวนการเสียดสี ซึ่งทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติก ดังนั้น ชิ้นงานมีการเชื่อมต่อเฟสที่มั่นคง สถานะ. หลักการของการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกแสดงในรูปที่ 1 เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกแปลงกระแสความถี่กำลัง 50Hz เป็นกระแสเรโซแนนซ์ 16-80 kHz ถ่ายโอนกระแสเรโซแนนซ์ไปยังทรานสดิวเซอร์ล้ำเสียงผ่านเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกผกผันแปลงเป็นพลังงานกลยืดหยุ่น จากนั้นขยายแอมพลิจูดผ่านฮอร์น และสุดท้าย พลังงานการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นจะถูกถ่ายโอนจากโซโนโทรดส่วนบนไปยังชิ้นงาน ระบบเสียงประกอบด้วยทรานสดิวเซอร์ ฮอร์น โซโนโทรดส่วนบน และกลไกการจับยึด เมื่อระบบทำงาน ความถี่ของกระแสสลับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติของระบบเสียง และระบบทั้งหมดอยู่ในเสียงสะท้อน ในขณะที่ใช้แรงกดบนชิ้นงาน มันยังส่งพลังงานการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่น ซึ่งสุดท้ายจะถูกแปลงเป็นงานเสียดทาน พลังงานการเปลี่ยนรูป และพลังงานความร้อนระหว่างชิ้นงานด้านบนและด้านล่าง ซึ่งทำให้สามารถเข้าสู่สถานะการเชื่อมได้ในเวลาอันสั้น
ข้อดีของการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิก:
การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุด และการวิจัยและการประยุกต์ใช้ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันเหนือกว่าเทคโนโลยีการเชื่อมแบบดั้งเดิมในหลาย ๆ ด้านโดยเฉพาะดังนี้
1. แรงดันต่ำและใช้พลังงานต่ำ
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกที่แตกต่างจากการเชื่อมแบบดั้งเดิมคือแรงดันต่ำและใช้พลังงานต่ำ ซึ่งช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้มาก และยังสามารถเชื่อมวัสดุโลหะประเภทต่างๆ เข้าด้วยกัน ทำลายข้อจำกัดทางเทคนิคดั้งเดิม ไม่สามารถรับรู้คอขวดของการเชื่อมโลหะที่แตกต่างกันได้ นอกจากนี้ ในกระบวนการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของชิ้นส่วนโลหะ อุปกรณ์ที่ใช้งานได้บางประเภทสามารถฝังไว้เพื่อให้เกิดวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะอัจฉริยะ ซึ่งเทคโนโลยีการเชื่อมแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้
2. ความเร็วที่รวดเร็วและความเสถียรสูง
การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกสามารถเพิ่มความเร็วในการเชื่อมโดยใช้การเชื่อมแบบจุดและการเชื่อมแบบต่อเนื่อง ไม่เพียงแต่สามารถเชื่อมวัสดุที่มีคุณสมบัติทางกายภาพต่างกันเท่านั้น แต่ยังใช้กับความหนาและความหนาที่ต่างกันมาก ซึ่งเทคโนโลยีอื่นไม่สามารถทำได้และระหว่างแผ่นโลหะหลายชั้น งานเชื่อม. เนื่องจากมีความแข็งแรงของรอยต่อประสานที่สูงมาก จึงมีเสถียรภาพที่ดี
3. ขั้นตอนง่าย ๆ และความแม่นยำสูง
เทคโนโลยีการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกสามารถรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์เชื่อมด้วยขั้นตอนง่ายๆ ระหว่างกระบวนการเชื่อม ความเรียบง่ายของขั้นตอนสะท้อนให้เห็นในประเด็นต่อไปนี้ ประการแรก ไม่จำเป็นต้องใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำและการป้องกันแก๊ส และขจัดความจำเป็นในการเชื่อมผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป กระบวนการบำบัดความร้อน ประการที่สอง ไม่มีการใช้แท่งเชื่อม และโลหะที่เชื่อมจะไม่ได้รับความร้อนโดยตรง ลดการสูญเสียพลังงานและหลีกเลี่ยงปัญหาด้านความร้อน ในที่สุด ไม่จำเป็นต้องเพิ่มฟลักซ์ ขจัดความจำเป็นในการทำความสะอาดในภายหลังและการปกป้องสิ่งแวดล้อมของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกยังใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ซึ่งสามารถบรรลุการเชื่อมที่มีความหนาแน่นสูงผ่านการควบคุมไฟฟ้า
แอพลิเคชันของการเชื่อมโลหะอัลตราโซนิก:
ในปัจจุบัน การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกมีการใช้งานหลักสี่ประการ: การเชื่อมแบบจุด, การเชื่อมตะเข็บ, สายรัดและการปิดผนึกท่อ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น รถยนต์, เครื่องทำความเย็น, พลังงานแสงอาทิตย์, แบตเตอรี่, และอิเล็กทรอนิกส์
ในปัจจุบันการใช้งานเฉพาะของการเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วย:
1. การเชื่อมขั้วไฟฟ้าบวกและลบหลายชั้นของแบตเตอรี่ไฟฟ้า การเชื่อมตาข่ายนิกเกิลและแผ่นนิกเกิลของแบตเตอรี่นิกเกิลไฮโดรเจน
2. การเชื่อมฟอยล์ทองแดงและแผ่นนิกเกิลของแบตเตอรี่ลิเธียมและแบตเตอรี่โพลีเมอร์ การเชื่อมอลูมิเนียมฟอยล์และแผ่นอลูมิเนียม การเชื่อมแผ่นอลูมิเนียมและแผ่นนิกเกิล
3. ชุดสายไฟรถยนต์ การขึ้นรูปลวด การเชื่อมด้วยลวดเชื่อม ลวดหลายเส้นถูกเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างปมลวด เชื่อมลวดทองแดงและอลูมิเนียม สายเคเบิลและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ หน้าสัมผัส คอนเนคเตอร์ และขั้วต่อ
4. เซลล์แสงอาทิตย์, แผงดูดซับความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบแบน, การเชื่อมม้วนท่อคอมโพสิตอลูมิเนียมพลาสติก, การประกบแผ่นทองแดงและอลูมิเนียม;
5. การเชื่อมหน้าสัมผัสกระแสไฟสูง หน้าสัมผัส และแผ่นโลหะที่ไม่เหมือนกัน เช่น สวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้าและสวิตช์ไม่ฟิวส์
6. การปิดผนึกท่อทองแดงในตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ และอุตสาหกรรมอื่นๆ การเชื่อมท่อทองแดงและอลูมิเนียมสำหรับอุปกรณ์สูญญากาศ ฯลฯ
การเชื่อมโลหะด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลพิเศษที่เกิดขึ้นใหม่ ซึ่งเหนือกว่าเทคโนโลยีการเชื่อมแบบดั้งเดิมในหลาย ๆ ด้าน และมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านต่างๆ เทคโนโลยีการเชื่อมขั้นสูงนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังมีส่วนสำคัญต่อการพัฒนาสังคมมนุษย์อีกด้วย
