Hướng dẫn tổng quan về máy cắt siêu âm cầm tay

Giới thiệu

Định nghĩa và giải thích về máy cắt siêu âm cầm tay

Máy cắt siêu âm hay còn gọi là dao cắt siêu âm là thiết bị ứng dụng công nghệ siêu âm để cắt. Nguyên lý cắt siêu âm hoàn toàn khác với cắt truyền thống. 

Cắt siêu âm là sử dụng năng lượng của đầu dò siêu âm để làm nóng và làm nóng chảy phần cục bộ của vật liệu cắt, để đạt được mục đích cắt vật liệu. Do đó, cắt siêu âm không cần cạnh sắc, cũng không cần nhiều áp lực và sẽ không gây ra hiện tượng xẹp cạnh và hư hỏng vật liệu cắt. 

Tầm quan trọng và lợi ích của việc sử dụng máy cắt siêu âm cầm tay

Tầm quan trọng

Máy cắt siêu âm là một trong những hạng mục quan trọng của ứng dụng siêu âm, chúng đóng vai trò tích cực trong quy trình sản xuất các sản phẩm công nghiệp khác nhau mà chúng ta sử dụng hàng ngày.

Lợi ích

• Máy cắt siêu âm cầm tay tương đối nhỏ gọn dễ dàng vận chuyển qua các loại địa hình khác nhau

• Do dao cắt siêu âm rung nên lực ma sát đặc biệt nhỏ, vật liệu cắt không dễ dính vào lưỡi dao. Điều này đặc biệt hiệu quả để cắt các vật liệu nhớt và đàn hồi.

• Độ ổn định cao: khi máy phát siêu âm hoạt động, nó tạo ra rung động điện từ 40KHz, chuyển thành rung động cơ học và truyền đến dao cắt và vật liệu cắt. Việc cắt cơ khí được thực hiện. Do đó, không cần có cạnh sắc, độ mòn của lưỡi dao nhỏ và có thể tự thay thế đầu cắt.

• Không gây ô nhiễm: khi cắt bằng dao siêu âm, nhiệt độ của đầu dao thấp hơn 50 độ C, sẽ không tạo ra khói và mùi, loại bỏ nguy cơ bị thương và cháy trong quá trình cắt.

2.   Các loại máy cắt siêu âm cầm tay

Máy cắt siêu âm cầm tay cơ bản

• Tính năng và chức năng

Cắt chính xác và nhanh chóng: Máy cắt siêu âm cầm tay được thiết kế để cắt các vật liệu như vải, giấy, nhựa và cao su một cách chính xác và nhanh chóng. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức khi thực hiện các công việc cắt.

Khả năng cắt đa dạng: Máy cắt siêu âm cầm tay có thể cắt qua các vật liệu khác nhau, từ vải mỏng đến vật liệu dày hơn như da và vải dệt kim. Điều này giúp cho máy cắt trở thành công cụ linh hoạt trong việc xử lý các công việc cắt khác nhau.

•  Ứng dụng

Cắt thực phẩm: Máy cắt siêu âm cầm tay có khả năng cắt các loại thực phẩm như thịt, cá, rau củ, trái cây, bánh mỳ... một cách nhanh chóng và chính xác. Quá trình cắt siêu âm giúp giữ nguyên hương vị và chất lượng của thực phẩm mà không làm biến dạng hay làm mất độ tươi ngon.

Cắt bánh kem: Máy cắt siêu âm cầm tay được sử dụng để cắt bánh kem thành các miếng nhỏ một cách dễ dàng và đẹp mắt. Quá trình cắt siêu âm không làm biến dạng bề mặt bánh, giúp bảo tồn được hình dáng ban đầu và tạo ra sự đồng nhất trong kích thước.

Cắt vải: Máy cắt siêu âm cầm tay được sử dụng để cắt các loại vải như vải cotton, vải polyester, vải ren và nhiều loại vải khác. Máy cắt siêu âm giúp cắt vải nhanh chóng, chính xác và không gây rối loạn sợi vải.

• Ưu điểm

Tiện lợi và dễ sử dụng: Máy cắt siêu âm cầm tay cơ bản có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng di chuyển và cầm nắm. Người dùng có thể điều chỉnh các thiết lập và cắt một cách dễ dàng và nhanh chóng.

Lực ma sát nhỏ: Do dao cắt siêu âm rung nên lực ma sát đặc biệt nhỏ, vật liệu cắt không dễ dính vào lưỡi dao. Điều này đặc biệt hiệu quả để cắt các vật liệu nhớt và đàn hồi.

Thân thiện với môi trường: Máy cắt siêu âm cầm tay cơ bản không sử dụng các chất tẩy rửa, hóa chất hay chất bôi trơn, điều này giúp giảm tác động đến môi trường. Nó cũng không tạo ra các mảnh vụn hay khói độc hại khi cắt.

Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến

• Tính năng và chức năng

Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến được thiết kế để cắt chính xác với độ chính xác cao, giúp người dùng cắt và xử lý các vật liệu một cách dễ dàng và hiệu quả.

Máy cho phép người dùng điều chỉnh công suất cắt siêu âm tùy theo vật liệu được cắt, giúp đạt hiệu suất cao nhất.

Ngoài chức năng cắt, máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến còn có thể được sử dụng để làm rãnh, khoét lỗ và khắc chữ lên bề mặt của nhiều vật liệu khác nhau.

• Ứng dụng

Cắt vật liệu: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến có thể được sử dụng để cắt nhanh chóng và chính xác các phôi kim loại, nhựa, gỗ và các vật liệu khác.

Chế tạo đồ trang sức: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến có thể được sử dụng để cắt các vật liệu như đá quý, ngọc trai và kim cương trong chế tạo đồ trang sức.

Điều trị y tế: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến cũng có ứng dụng trong điều trị y tế, như làm mờ vết sẹo, xóa bỏ các thiểu năng da, chữa lành vết thương và loại bỏ mụn.

• Ưu điểm

Hiệu quả cắt cao: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến có khả năng cắt chính xác và nhanh chóng, giúp tiết kiệm thời gian cho người sử dụng.

Hiệu quả cao cho cả chất liệu mềm và cứng: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến có thể cắt được nhiều loại chất liệu khác nhau như vải, nhựa, da, cao su, giấy, gỗ, kim loại mỏng, vv.

Tiết kiệm năng lượng: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến sử dụng công nghệ siêu âm, không gây ma sát nhiệt trong quá trình cắt, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm nguy cơ làm hỏng chất liệu.

Dễ sử dụng và an toàn: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến thường có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng cầm nắm và vận hành. Ngoài ra, việc sử dụng công nghệ siêu âm cũng giúp giảm nguy cơ tai nạn và chấn thương do va đập, cắt lỗ trực tiếp trên chất liệu.

•  Nhược điểm

Đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến thường có giá thành cao hơn so với các loại máy cắt khác, do đó đòi hỏi một số vốn đầu tư lớn để mua máy.

Hạn chế trong việc cắt những chất liệu dày và cứng: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến thường chỉ phù hợp với những chất liệu mỏng và dễ cắt. Đối với những chất liệu dày và cứng hơn, máy có thể không đạt hiệu quả cắt mong muốn.

Cần bảo dưỡng định kỳ: Máy cắt siêu âm cầm tay tiên tiến cần được bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hiệu suất hoạt động đúng chuẩn và tăng tuổi thọ của máy.

3.   Các bộ phận và công nghệ

Đầu dò

• Đầu dò siêu âm tương đương với thiết bị chuyển đổi năng lượng, nó có thể chuyển đổi năng lượng điện đầu vào thành năng lượng cơ học, cụ thể là sóng siêu âm.

• Đầu dò có kích thước nhỏ gọn nhưng hiệu suất mạnh mẽ nhờ bộ truyền động tần số cao, nhờ đó đảm bảo cắt sắc nét.

• Thiết kế hình dạng thân thiện với người dùng cho phép tận dụng tối đa vùng hoạt động của máy

Máy phát siêu âm

• Máy phát siêu âm là máy được kết nối trực tiếp với dòng điện chính và tạo ra rung động điện từ rồi chuyển thành rung động cơ học truyền đến dao cắt và vật liệu cắt.

• Máy cắt siêu âm có nhiều loại to nhỏ khác nhau, tạo ra các tần số khác nhau tùy thuộc vào điều kiện sử dụng

Lưỡi dao

• Lưỡi dao thường được làm từ thép hợp kim, cacbua, titanium đó là các vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt, độ bền cao

• Lưỡi dao có nhiều kích thước khác nhau tùy thuộc vào điều kiện sử dụng

4.   Nguyên tắc và kỹ thuật vận hành

Máy cắt siêu âm cầm tay hoạt động như thế nào

Rung động siêu âm là rung động liên tục thông qua tần số cao truyền vào dao cắt. Trong quá trình cắt, sóng siêu âm được phát ra và dao cắt được sử dụng để tập trung năng lượng siêu âm vào phần cắt của vật liệu cần cắt. 

Máy cắt siêu âm rung lưỡi dao 20.000 - 40.000 lần mỗi giây (20 - 40 kHz). Nhờ chuyển động này mà máy cắt siêu âm có thể dễ dàng cắt nhựa, cao su, vải không dệt và các vật liệu composite.

Máy cắt siêu âm thân thiện với môi trường vì trong quá trình cắt chúng cơ bản không thải ra bất kỳ tạp chất, chất thải ra môi trường.

Cách sử dụng để đạt hiệu suất tốt nhất

Lựa chọn và sử dụng dao cắt: Do nguyên lý cắt của máy cắt siêu âm nên yêu cầu dao cắt phải cứng và có độ bền cao do phải tiếp xúc liên tục với tốc độ cao trong thời gian ngắn. Dao cắt phải đáp ứng được độ linh hoạt, thể hiện trong việc có thể được sử dụng trong các loại máy cắt khác nhau.

Tuổi thọ của lưỡi dao khác nhau tùy theo vật liệu, hình dạng của chi tiết gia công và phương pháp xử lý. Nên thay lưỡi dao vài tháng một lần khi cắt các vật liệu có độ mài mòn nhỏ, chẳng hạn như cao su. Nên thay lưỡi dao vài ngày một lần khi cắt các vật liệu có độ mài mòn lớn, chẳng hạn như vật liệu có chứa sợi thủy tinh.

Tốc độ và áp suất khi cắt: Mỗi loại vật liệu sẽ có một tần số cắt phù hợp để đạt được hiệu quả cao nhất. Máy siêu âm trang bị bộ phát siêu âm với hệ thống phản hồi tốc độ cắt, cung cấp và duy trì tần số cắt để vết cắt được gọn gàng và sạch sẽ.

Bằng việc sử dụng máy cắt siêu âm, người dùng sẽ chỉ cần cung cấp một lực rất nhỏ để cắt vật liệu, tránh làm biến dạng bề mặt cắt.

Kỹ thuật sử dụng: Do là máy cầm tay nên việc sử dụng dao cắt vẫn yêu cầu kĩ năng của người sử dụng để tạo vết cắt đạt chuẩn. Các thao tác cắt còn phụ thuộc vào loại vật liệu cần cắt và hình dáng của dao, cần kinh nghiệm và hiểu biết để sử dụng các máy cắt siêu âm một các hợp lý

5.   Lĩnh vực ứng dụng

Dệt may và vải

Ưu điểm chính khi sử dụng sóng siêu âm để cắt các loại vải dệt, vải không dệt và vải là công nghệ làm nóng chảy và bịt kín các mép trong quá trình cắt, điều này còn giúp hạn chế tối đa bụi bẩn.

Khi cắt siêu âm linh hoạt, mục tiêu không phải là đạt được các hình dạng hoặc vết cắt được xác định trước mà là loại bỏ vải thừa chỉ trong một bước làm sạch. Bước này thường được thực hiện thủ công nhưng cũng rất phù hợp với tự động hóa.

Để cắt linh hoạt, bộ phận được che phủ được cố định tại chỗ và lưỡi dao siêu âm lướt quanh bộ phận nhựa. Ngoài ra, lưỡi dao được cố định tại chỗ và cạnh của bộ phận cần làm sạch được dẫn qua sonotrode cắt.

Chế biến và đóng gói thực phẩm

Ngành thực phẩm yêu cầu không chỉ về sự an toàn trong chế biến mà còn quan trọng đến chất lượng thực phẩm và mẫu mã thực phẩm. Máy cắt siêu âm giúp tạo ra các lát cắt đồng đều, không bám dính, đặc biệt phù hợp với các loại thực phẩm bám dính như bánh kẹo, thạch mà không làm biến dạng hình thù của cả khối.

Máy cắt siêu âm còn tạo những lát cắt gọn gàng, nhanh chóng thông qua nguyên lý cắt của mình, giúp mặt cắt của thực phẩm không bị biến dạng, lởm chởm so với việc cắt bằng dao cắt thông thường.

Việc sử dụng máy cắt siêu âm, đầu dao được hạn chế tiếp xúc ma sát, giúp giảm thiểu nguy cơ mòn dao do phải tiếp xúc với các loại chất khác nhau trong thực phẩm. Từ đó tăng tuổi thọ của dao và thuận tiện hơn trong việc vệ sinh, xử lý dao.

Vật liệu công nghiệp

Cắt siêu âm là một công nghệ nhanh, lưỡi dao lướt qua vật liệu một cách nhanh chóng và dễ dàng chỉ với áp lực tối thiểu. Các nguyên tắc cơ bản của công nghệ siêu âm – dao động và nhựa hóa – đảm bảo lực cản vật liệu rất thấp, cho phép bạn cắt xuyên qua các vật liệu cứng như cao su một cách dễ dàng.

Với ​​công nghệ siêu âm, bạn có thể cắt và hàn hai lớp nhựa liền kề riêng biệt chỉ trong một bước. Sóng siêu âm nhẹ nhàng làm tan chảy nhựa để nối vĩnh viễn hai thành phần.

6.   So sánh với các phương pháp cắt khác

Máy cắt siêu âm cầm tay vs phương pháp cắt truyền thống

Dao cắt truyền thống

• Một công cụ sắc bén ép vào vật liệu bị cắt.

• Áp suất tập trung ở mép cắt, áp suất rất lớn, vượt quá cường độ cắt của vật liệu bị cắt, và liên kết phân tử của vật liệu bị kéo ra và cắt.

• Dụng cụ cắt có cạnh sắc nét và bản thân vật liệu chịu áp lực tương đối cao.

• Nó không tốt cho vật liệu mềm và đàn hồi, và khó khăn hơn đối với vật liệu nhớt.

Máy cắt siêu âm

• Năng lượng siêu âm được tập trung đầu vào phần cắt của vật liệu cần cắt.

• Dưới tác động của năng lượng siêu âm khổng lồ, phần này làm mềm và tan chảy ngay lập tức, và sức mạnh bị giảm đi rất nhiều. Mục đích của việc cắt vật liệu có thể đạt được với một lượng nhỏ lực

• Độ ổn định cao, bảo vệ môi trường và không gây ô nhiễm

• Tính năng lớn nhất là không có tiên tiến truyền thống.

Máy cắt siêu âm cầm tay so vs máy cắt siêu âm quy mô lớn

Máy cắt siêu âm cầm tay

• Nhỏ gọn, dễ vận chuyển

• Năng suất thấp hơn, thích hợp dùng trong gia đình, cơ sở sản xuất quy mô nhỏ

• Giá thành rẻ

• Chỉ cắt được những vật vừa và nhỏ

Máy cắt siêu âm quy mô lớn

• Khá cồng kềnh, thường để cố định

• Năng suất cao hơn, thích hợp trong các nhà xưởng, cơ sở sản xuất

• Giá thành khá cao

• Cắt được những vật có quy mô lớn

7.   Bảo trì và an toàn máy

Quy trình vệ sinh và bảo trì

•  Có thể dễ dàng về sinh vỏ ngoài bằng khăn

• Vệ sinh định kì bên trong máy tùy vào nhu cầu sử dụng

• Khi không dùng đến thì cất ở nơi thoáng mát, sạch sẽ

Các biện pháp phòng ngừa và hưỡng dẫn an toàn

• Lựa chọn đúng loại máy cắt tương ứng với vật liệu cần cắt

• Kiểm tra kĩ hệ thống điện và đeo găng tay khi sử dụng

• Tránh sử dụng máy quá lâu gây quá tải, có thể dẫn đến cháy nổ nếu không được khắc phục kịp thời

Khắc phục sự cố

• Nhận diện các thay đổi trong quá trình cắt như vết cắt, thời gian cắt, điện năng tiêu thụ để đánh giá sự cố

• Dừng hoạt động cắt và sử dụng máy

• Cần liên hệ với nơi bán hoặc cơ sở sửa chữa uy tín khi máy gặp sự cố

8.   Câu hỏi thường gặp và mối quan tâm chung

Những vật liệu nào có thể/không thể cắt bằng máy cắt siêu âm?

Các vật liệu có thể cắt bằng máy cắt siêu âm là nhựa nhiệt dẻo, nhựa, cao su, vải, giấy, bìa cứng, vật liệu xốp và thực phẩm. Các phần thu được bằng máy cắt siêu âm mịn hơn nhiều so với các phần thu được bằng máy cắt thông thường.

Máy có tạo tiếng ồn khi sử dụng?

Người ta nói rằng giới hạn trên của tần số mà tai người có thể nghe được là khoảng 20 kHz. Tần số dao động của máy cắt siêu âm là trên 25 kHz. Vì vậy, những người trẻ khoảng 20 tuổi và những người có thính giác tốt mới có thể nghe được, còn lại hầu như không cảm nhận được

Máy có tạo chất thải trong quá trình chế biến?

Không giống như xử lý bằng cách sử dụng phương pháp cắt bằng tia nước, máy cắt siêu âm không làm ướt vật liệu và thải ra phoi cắt cũng như nước bẩn. Không giống như xử lý bằng cách sử dụng cắt laser, máy cắt siêu âm không phát ra tiếng ồn, khói và gây ô nhiễm không khí. Vì vậy, cắt siêu âm là một phương pháp xử lý thân thiện với môi trường.

Độ dày tối đa của vật liệu có thể cắt được là bao nhiêu?

Nói chung, độ dày tối đa của vật liệu là khoảng 20 mm (chiều dài lưỡi dao tối đa là 25 mm). Tuy nhiên, nó phụ thuộc vào vật liệu.

9.   Kết luận

Máy cắt siêu âm cầm tay là một công cụ hữu ích trong việc cắt và tạo hình các vật liệu khác nhau, như da, vải, nhựa, gỗ và các vật liệu mềm khác. Công nghệ siêu âm giúp cắt chính xác và nhanh chóng, không gây rung hay nén vào vật liệu, đảm bảo độ chính xác và đẹp mắt của đường cắt.

Điểm mạnh của máy cắt siêu âm cầm tay là khả năng làm việc linh hoạt và thuận tiện. Nhờ thiết kế cầm tay, người dùng có thể dễ dàng điều khiển và cắt các dạng hình phức tạp, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.

Máy cắt siêu âm cầm tay cũng rất an toàn khi sử dụng. Không cần sử dụng lực lượng lớn, đồng thời sử dụng sóng siêu âm để cắt, không gây cháy hay bùng phát nguy hiểm. Điều này giúp giảm rủi ro và bảo vệ sự an toàn cho người dùng.

Tuy nhiên, máy cắt siêu âm cầm tay cũng có một số hạn chế. Đầu tiên, máy có hạn chế trong việc cắt các vật liệu dày hơn hoặc cứng hơn. Máy có thể tạo ra tiếng ồn và rung khi hoạt động, điều này có thể gây phiền toái cho người sử dụng và môi trường xung quanh.