Vai trò của máy hàn siêu âm trong ngành công nghiệp xe hơi

Giới thiệu chung

Sơ lược về hàn siêu âm

Hàn siêu âm ( Ultrasonic Welding – USW) sử dụng âm thanh tần số cao mà con người không thể nghe thấy được. Những âm thanh tần số cao này gây ra sự rung động rất nhanh trong vật liệu được hàn. Sự rung động làm cho các vật liệu cọ sát vào nhau tạo ra ma sát. Khi ma sát đủ lâu và đủ nhanh sẽ tạo ra nhiệt lượng cần thiết tại vùng tiếp xúc trên bề mặt của hai vật liệu khiến chúng liên kết với nhau.

Tầm quan trọng của hàn siêu âm trong ngành công nghiệp sản xuất xe hơi

Trong ngành sản xuất xe hơi, các phương pháp hàn nói chung và hàn siêu âm nói riêng là mắt xích quan trọng trong dây chuyền sản xuất phụ tùng xe cộ và thân xe. Nó đóng vai trò đặc biệt trong việc kết nối các cơ cấu xe.

Đồng thời, có nhiều mô hình sản phẩm xe cộ, có cấu trúc phức tạp, sản xuất các bộ phận chuyên dụng, tiêu chuẩn hóa và chất lượng sản xuất xe hơi. Các yêu cầu toàn diện về hiệu quả và chi phí xác định rằng hàn xe hơi là một quá trình đa ngành và tích hợp công nghệ.

 Định nghĩa và nguyên tắc cơ bản của hàn siêu âm

Giải thích về quy trình hàn siêu âm

Đây là quá trình hàn nhiệt gián tiếp sử dụng sóng siêu âm để hàn các tấm nhựa nhiệt hay các bộ phận kim loại với nhau.

Máy hoạt động bằng cách chuyển đổi tín hiệu điện có tần số cao thành sóng siêu âm. Sau đó, rung động cơ học sẽ được tạo ra và được khuếch đại, truyền nhiệt để hàn hai bộ phận lại với nhau.

Quá trình hàn ở đây sẽ không sử dụng các vật liệu hàn phụ như các quá trình khác như hàn MIG và TIG. Ngoài ra, hàn siêu âm còn phù hợp để hàn các chi tiết nhỏ và mỏng cần phải có sự chính xác cao trong quy trình hàn.

Cấu tạo chính và cách hoạt động

Một bộ máy hàn siêu âm gồm: Khung đỡ, bộ phận phát, bộ phận chuyển, bộ nhân cơ học, và thiết bị hàn. Thiết bị hàn được cấu thành từ Sonotrode và một đe (khuôn giữ chi tiết hàn). Lực giữ cần thiết được cung cấp từ máy nén khí hàn.

Nguồn phát: Dùng để chuyển đổi tần số năng lượng của mạng sang tần số cộng hưởng năng lượng cơ học của máy khi dao động. Dải tần chủ yếu được sử dụng là dải tần từ 20kHz

Bộ phận cộng hưởng cơ học của hệ thống siêu âm: Bao gồm bộ chuyển, bộ nhân và Sonotrode. Bộ nhân sẽ chuyển hóa năng lượng dao động cơ học sang tới Sonotrode và biến đổi biên độ dao động cung cấp bởi bộ chuyển thành giá trị cần thiết tới Sonotrode.

Sonotrode (Dụng cụ hàn, tán đinh hoặc chèn) đảm bảo các chức năng: truyền năng lượng giao động, truyền lực giữ, truyền biên độ dao động, tạo hình khi biến dạng dẻo.

Lợi thế của việc sử dụng máy hàn siêu âm trong sản xuất ô tô

Đảm bảo độ chính xác cao, giảm thiểu độ lệch của sản phẩm xuống thấp nhất.

Hiệu suất máy hàn cao, có thể đáp ứng được các chỉ số hiệu suất cơ học tĩnh và động.

Sản phẩm chất lượng cao, phù hợp cho sản xuất hàng loạt.

Hiệu quả cao cho quá trình sản xuất hàn.

Kiểm soát chất lượng và đảm bảo các khuyết điểm về 0.

Ứng dụng của hàn siêu âm trong ngành công nghiệp sản xuất xe hơi

Lắp ráp thân

Các máy hàn siêu âm hoàn toàn có thể thực hiện các thao tác để nối các thành phần nhựa và kim loại của xe. Đồng thời cải thiện được tính toàn vẹn và độ bền của cấu trúc xe là kết quả của những khớp hàn chất lượng cao. Giảm được trọng lượng của xe nhờ việc không sử dụng những thành phần hàn bên ngoài và giúp cải thiện được nhiên liệu khi sử dụng.

Sản xuất linh kiện nội thật

Máy hàn siêu âm giúp liên kết các vật liệu vải, da và nhựa giúp tăng tính thẩm mỹ và tiện nghi trong nội thất ô tô.

Một số nội thất, chi tiết có thể kể đến như: Ghế ngồi, đèn xe, gường, màn hình.

Lắp ráp linh kiện điện

Ứng dụng của máy hàn siêu âm có thể được sử dụng để nối những đầu dây và bảng mạch trên xe ô tô. Với độ tin cậy cao thì hàn siêu âm có thể đảm bảo kết nối điện an toàn.

Những tiến bộ trong công nghệ của hàn siêu âm trong sản xuất xe hơi

Hệ thống giám sát và điều khiển

Trên thị trường đã có rất nhiều những cải tiến trong hệ thống điều khiển của máy hàn siêu âm với màn hình cảm ứng. Điều đó sẽ giúp cho công nhân có thể dễ dàng thao tác và sử dụng máy.

Tích hợp robot tự động

Đối với các ngành công nghiệp hiện nay việc tích hợp với dây chuyền tự động là một giải pháp hữu hiệu giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và máy hàn siêu âm hoàn toàn có thể được sử dụng trong dây chuyền tự động, đồng thời có thể được lắp đặt trên các thiết bị như cánh tay robot trong dây chuyền đó.

Tích hợp các vật liệu tiên tiến

Bằng cách sử dụng những vật liệu tiên tiến để chế tạo nên máy hàn siêu âm. Giúp tăng được độ bền cho máy sẽ tăng được thời gian và hiệu suất làm việc của máy. Kết quả sẽ cải thiện được hiệu suất và năng suất làm việc.

Có thể sử dụng được với những vật liệu cho các xe cỡ bé

Máy hàn siêu âm có thể sử dụng với nhiều những kích cỡ vật liệu trong đó có những vật liệu có kích thước bé hơn dành cho các loại xe tầm trung hoặc cỡ nhỏ.

Những lợi ích mà hàn siêu âm mang lại trong việc sản xuất xe cộ

Tiết kiệm chi phí nhân công và vật liệu

Việc có thể đưa máy vào dây chuyền sản xuất tự động sẽ giúp giảm được chi phí thuê nhân công để sử dụng máy, cùng với đó là sự tối ưu hóa về sử dụng vật liệu của hàn siêu âm sẽ giảm tối đa sự lãng phí vật liệu thừa.

Tăng độ hiệu quả và sản xuất

Trong hàn siêu âm, các bộ phận nối chỉ cần phải làm nóng ở khu vực bề mặt nối, điều đó có nghĩa là chỉ cần cung cấp năng lượng trong khoảng thời gian ngắn, máy đã có thể thực hiện hàn vật liệu giúp tăng tốc độ sản xuất và hiệu quả.

Cải thiện chất lượng và độ bền sản phẩm

Việc sử dụng phương pháp hàn siêu âm sẽ tạo ra được một liên kết chất lượng cao. Bằng việc không có vật liệu thứ ba và không sử dụng nhiệt độ quá cao đồng nghĩa với việc không gây ô nhiễm hoặc biến dạng nhiệt. Hạn chế và gần như không có đường nối nào có thể nhìn thấy được nơi các bộ phận được nối với nhau, tạo ra một bề mặt mịn màng, hấp dẫn về mặt thị giác. Kết quả sẽ tạo ra được một liên kết bền bỉ, vượt trội so với nhiều phương pháp hàn (nối) khác.

Quy trình sản xuất thân thiện môi trường

Máy hàn siêu âm không tạo ra bất kì khói hoặc các chất gây độc hại, giúp cho hoạt động của máy trở nên sạch sẽ và an toàn.

Đạt các tiêu chuẩn và quy định của ngành ô tô

Đáp ứng được công nghệ mới, giảm tác động đến môi trường, cải thiện an toàn và giúp cho quy trình sản xuất, cung ứng hiệu quả hơn.

Kết luận

Trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô, hàn siêu âm là khâu then chốt trong sản xuất linh kiện ô tô như phần khung xe và vỏ ô tô. Do cấu trúc tạo hình phức tạp, đòi hỏi phương pháp hàn phải đáng tin cậy vậy nên hàn siêu âm luôn là sự lựa chọn đứng đầu của ngành sản xuất ô tô.

Các nhà sản xuất ô tô vẫn luôn luôn sử dụng công nghệ hàn siêu âm vào sản xuất ô tô. Mặc dù công nghệ hàn này đã có từ những năm 40 nhưng vẫn còn rất nhiều triển vọng và tiềm năng để có thể khai thác trong tương lai.