Khám phá các loại máy hàn siêu âm kim loại

 Giới thiệu

Máy hàn siêu âm kim loại là thiết bị sử dụng năng lượng sóng siêu để hàn và nối các bộ phận kim loại với nhau. Đây là công nghệ hàn không sử dụng nhiệt hoặc áp lực cơ học lớn, thay vào đó phương pháp này tận dụng dao động siêu âm tần số cao để tạo ma sát giữa các phần tử kim loại, làm nóng chảy và hàn các vật liệu kim loại với nhau.

So với các kiểu hàn thông thường, máy hàn kim loại siêu âm có những ưu điểm nổi bật như: Không sử dụng nhiệt độ cao nên không làm biến dạng vật liệu. Độ chính xác cao, có thể hàn các chi tiết nhỏ và mỏng. Tốc độ hàn nhanh, năng suất cao. Tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành.

Tổng quan về máy hàn siêu âm kim loại

Công nghệ hàn siêu âm được phát triển vào những năm 1950, ban đầu công nghệ này nhằm mục đích cải thiện chất lượng hàn điểm trong chế tạo máy bay và tạo điều kiện thuận lợi cho nhiệm vụ làm sạch vật liệu máy bay trước khi thực hiện hàn điểm.

Hàn siêu âm là một quá trình kết hợp các kim loại bằng sóng siêu âm. Nó sử dụng năng lượng siêu âm với tần số cao để tạo ra dao động cơ học biên độ thấp. Các rung động tạo ra nhiệt tại bề mặt tiếp giáp của các bộ phận được hàn.

Các loại máy hàn siêu âm kim loại

Máy hàn điểm

Máy hàn điểm là loại máy hàn điện trở, sử dụng dòng điện để nối các sản phẩm như những tấm kim loại với nhau. Máy có các điện cực hình trụ phía trên và dưới để tạo áp lực cho bề mặt kim loại, tạo nhiệt và làm nóng chảy kim loại tại các điểm tiếp xúc. Hàn điểm là phương pháp hàn các tấm kim loại mỏng nhanh chóng và hiệu quả.

Các lĩnh vực mà ứng dụng chính của máy hàn điểm gồm:

• Ngành ô tô và hàng không

• Công nghiệp điện tử

• Ngành công nghiệp thiết bị gia dụng như vỏ tủ lạnh

• Máy hàn điểm cũng có những ưu điểm và nhược điểm đáng kể như:

Ưu điểm đáng kể nhất của máy hàn điểm là tốc độ hoàn thành nhiệm vụ. Không giống như các phương pháp hàn khác, hàn điểm không yêu cầu thời gian làm nóng hoặc làm mát trước. Điều này có nghĩa là việc hàn hai mảnh kim loại với nhau sẽ được thực hiện một cách nhanh nhất mà không tốn nhiều công sức. Ngoài ra, hàn điểm không gây ra tốn kém nhiều như các phương pháp khác.

Nhưng một nhược điểm của máy hàn điểm là chúng yêu cầu kiểm soát chính xác cả dòng điện và thời gian để đạt được kết quả thành công. Nếu một trong hai phần tử bị tắt chỉ trong một thời gian ngắn thì nó có thể dẫn đến việc các khớp hàn bị yếu và có thể bị hỏng do căng hoặc do rung động ảnh hưởng lên khớp hàn. Ngoài ra hàn điểm dựa vào dòng điện đi qua các bộ phận kim loại để tạo liên kết giữa chúng nên không thể sử dụng trên các vật liệu không dẫn điện như nhựa hoặc vật liệu tổng hợp.

Máy hàn đường

Hàn đường là kĩ thuật hàn sử dụng điện trở để nối hai vật liệu lại với nhau. Quá trình này chủ yếu được sử dụng trên kim loại vì chúng dẫn điện dễ dàng và có thể duy trì áp suất tương đối cao. Quá trình này còn được gọi là hàn đường nối điện trở và là một tập hợp con của hàn điện trở là quá trình hàn hai vật liệu bằng dòng điện.

Hàn đường may được ứng dụng trong nhiều các ứng dụng công nghiệp khác nhau bao gồm:

• Sản xuất các loại bồn kín chịu áp, chống rò rỉ như bồn chứa nhiên liệu, thiết bị chuyển mạch dầu, bồn chứa xăng

• Hàn các bộ phận cần kín khí, kín nước

• Sản xuất linh kiện ô tô như bình nhiên liệu và hệ thống ống xả

Ưu, nhược điểm của hàn đường:

Ưu điểm chính của việc sử dụng phương pháp hàn này là có thể được sử dụng để nối các tấm kim loại lớn một cách nhanh chóng và hiện quả. Hàn đừng cũng không yêu cầu bất kì vật liệu phụ khác bên ngoài. Ngoài ra kiểu hàn này mang lại mối hàn chắc chắn, đáng tin cậy, không dễ bị bung mối hàn hoặc có dấu hiệu mòn theo thời gian. Cuối cùng, hàn đường may cho phép kiểm soát chính xác nhiệt độ, áp suất và tốc độc của quy trình, cho phép thợ hàn tạo ra sản phẩm chất lượng cao mà không tốn nhiều công sức.

Một nhược điểm lớn của hàn đường là nó đòi hỏi thiết bị chuyên dụng đắt tiền để có thể sử dụng. Ngoài ra, kiểu hàn này sử dụng nhiệt độ cao nên việc các vật thể tiếp xúc gần với mối hàn luôn có nguy cơ bị hư hỏng do tiếp xúc với nhiệt hoặc tia lửa sinh ra trong quá trình hàn.

Máy hàn dây/ ống

Các loại máy hàn dây/ ống là những thiết bị chuyên dụng dùng để hàn ống, đường ống. Những máy này sử dụng nhiều quy trình hàn khác nhau như GTAW, FCAW, GMAW để nối các ống, dây dẫn lại với nhau. Quá trình hàn được tự động hóa và được thực hiện bởi chính máy hàn. Các máy này được thiết kế để đáp ứng những thách thức cụ thể, chẳng hạn như độ hở tối thiếu trong sản phẩm.

Một vài ứng dụng của máy hàn dây/ ống:

• Hàng không vũ trụ

• Xây dựng cơ sở hạ tầng

• Cầu đường

Một vài ưu điểm và nhược điểm của máy hàn dây/ ống:

Ưu điểm: Tốc độ hàn cao, thích hợp để hàn các loại kim loại mỏng, có thể sử dụng ở nhiều góc độ nghiêng của vật thể hàn, mày hàn có thể được thiết lập để đưa vào dây chuyền tự động để sản xuất sản phẩm số lượng lớn.

Nhược điểm: Không thích hợp để hàn các kim loại phản ứng như nhôm hoặc titan, Yêu cần thợ hàn có tay nghề, không thích hợp để hàn kim loại có độ dày lớn và thiết bị hàn có giá cao.

Máy hàn hồng ngoại

Máy hàn hồng ngoại có đặc trưng là nung chảy không tiếp xúc giữa các thành phàn. Điều này giúp loại bỏ khả năng nhiễm bẩn hoặc các mặt ống dính và bộ gia nhiệt. Do vết hàn rất nhỏ, vị trí nung chảy rất mượt làm tăng các đoạn tự do của ống.

Ứng dụng của hàn hồng ngoại:

• Hàn hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong ngành nhựa để nối các vật liệu nhựa nhiệt dẻo.

• Trong ngành công nghiệp ô tô, hàn hồng ngoại có rất nhiều ứng dụng nhờ khả năng kết nối các thành phần nhựa một cách hiệu quả và đáng tin cậy.

Ưu điểm và nhược điểm  của máy hàn hồng ngoại:

Hàn hồng ngoại là kỹ thuật hàn sử dụng phương pháp gia nhiệt không tiếp xúc để làm nóng chảy và kết hợp các bộ phận lại với nhau bằng năng lượng từ bức xạ hồng ngoại. Quá trình này xảy ra nhanh và có thể kiểm soát được, đồng thời có thể áp dụng được cho nhiều dạng hình học phức tạp.

Xét về những hạn chế, chi phí vốn cao của thiết bị hồng ngoại là rào cản lớn đối với việc áp dụng rộng rãi quy tình trong công nghiệp cho đến khi công nghệ này được giảm giá vào những năm 1990. Ngoài ra, hàn hồng ngoại không phù hợp để sử dụng với những tấm kim loại mỏng.

Máy hàn xoay

Máy hàn xoay là một kĩ thuật hàn ma sát được sử dụng trên vật liệu nhựa nhiệt dẻo. Máy tác dụng lực dọc trục của máy, trong khi quay một bộ phận so với vật cố định của nó, tạo ra bề mặt tiếp xúc. Sau khi dừng xoay, vật liệu sẽ nguội đi và đông đặc lại, tạo thành một cụm hàn.

Ứng dụng của hàn xoay:

• Ngành công nghiệp ô tô: Máy hàn xoay thường được sử dụng để nối các bộ phận như bình nhiên liệu, ống dẫn khí và ống nạp.

• Ngành hàng không vũ trụ: Máy hàn xoay thường được sử dụng để hàn các bộ phận như ống dẫn, bể chứa và vỏ.

• Ngành y tế: hàn xoay được sử dụng để sản xuất các bộ phận như ống thông, ống tiêm và bộ lọc.

Ưu, nhược điểm của máy hàn xoay:

Ưu điểm của quy trình hàn quay bao gồm các mối nối cố định chất lượng cao, vòng đệm kín, chi phí thấp hơn so với các quy trình khác, dễ lắp ráp, vận hành tiết kiệm năng lượng, khả năng loại bỏ vật liệu bổ sung như chất kết dính.

Nhược điểm của hàn xoay bao gồm yêu cầu về mối nối tròng, yêu cầu về độ khít, chính xác giữa các bộ phận và không có khả năng hàn các vật liệu khác nhau với nhau.

Máy hàn siêu âm tùy chỉnh

Máy hàn siêu âm tùy chỉnh về cơ bản là máy hàn siêu âm nhưng loại máy này được tùy chỉnh được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu hàn cụ thể. Chúng có thể được tùy chỉnh với nhiều tùy chọn như bảng chỉ số quay, Robot gắp, đẩy các bộ phận và hệ thống kiểm tra trực quan để xác nhận các bộ phận trước và sau khi quá trình hoàn tất.

Hàn siêu âm được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng như: Ngành công nghiệp ô tô để lắp rát nhựa và kim loại cho xe động cơ điện và động cơ đốt trong, thiết bị y tế, điện tử như các bảng mạch.

Các yếu tố cân nhắc khi chọn máy hàn siêu âm kim loại

Một vài yếu tố cần cân nhắc khi chọn máy hàn siêu âm kim loại:

Vật liệu hàn: Máy hàn siêu âm thường được sử dụng để hàn các vật liệu kim loại như nhôm, đồng, thép không gỉ và nhiều loại kim loại khác.

Tần số sóng siêu âm: Tần số sóng siêu âm được sử dụng để hàn là một yếu tố quan trọng trong việc chọn máy hàn siêu âm. Với tần số thấp (20kHz) để hàn các loại vật liệu có độ dày cao và tần số cao (40kHz) thường được sử dụng để hàn các vật mỏng hơn.

Công suất: Công suất của máy hàn cũng là một trong những yếu tố quan trọng. Nếu cần hàn các vật liệu dày và lớn thì sẽ cần đến một máy hàn có tần số cao hơn.

Giá thành: Giá thành của máy hàn siêu âm cũng là yếu tố quan trọng. Bạn cần phải tìm một máy hàn siêu âm có giá phù hợp với ngân sách của mình.

Kết luận

Công nghệ hàn siêu âm là một trong những phương pháp hàn hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng cụ thể. Việc lựa chọn máy hàn kim loại siêu âm phù hợp với từng ứng dụng rất quan trọng để đảm bảo được chất lượng sản phẩm và tính tiết kiệm chi phí.

Tương lai của máy hàn kim loại siêu âm sẽ chứng kiến được những tiến bộ về hiệu quả, tự động hóa, phạm vi ứng dụng, tính kết nối và bền vững.