1. อัลตราซาวนด์คืออะไร?

คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ใช้พลังงานที่เกิดจากการสั่นสะเทือนความถี่สูงไปกระทำต่อพื้นผิวของชิ้นงาน ทำให้เกิดการยึดติดของชิ้นส่วนโลหะเข้าด้วยกัน

II. หลักการทำงานของคลื่นอัลตราโซนิก

1. พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นแรงสั่นสะเทือนเชิงกลความถี่สูง จากนั้นจึงส่งแรงสั่นสะเทือนนี้ไปยังหัวฉีดเชื่อมผ่านหัวเชื่อมที่ปรับแต่งเสียงไว้แล้ว ชิ้นงานด้านบนและด้านล่างจะเสียดสีกันภายใต้แรงดันเป็นรอบๆ ที่ 20,000 หรือ 40,000 ครั้งต่อวินาที ผลรวมของแรงสั่นสะเทือนความถี่สูงและแรงดันจะทำให้ชั้นวัสดุและออกไซด์บางๆ บนพื้นผิวชิ้นงานกระจายตัวออกไป ทำให้เกิดรอยเชื่อมแบบแพร่กระจายที่สะอาดและควบคุมได้ ในที่สุดแล้ว จะเกิดชั้นหลอมรวมทางโลหะวิทยาที่เชื่อถือได้จากการรวมตัวของอะตอมระหว่างชิ้นงาน
2. กระแสไฟฟ้าความถี่ต่ำจะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าความถี่สูงโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากนั้นกระแสไฟฟ้าความถี่สูงจะถูกแปลงเป็นแรงสั่นสะเทือนเชิงกลโดยตัวแปลงสัญญาณ ตัวปรับความกว้างของการสั่นสะเทือนและหัวเชื่อมจะทำหน้าที่ปรับความกว้างของการสั่นสะเทือน ภายใต้แรงดันสถิตที่กำหนด โครงสร้างโมเลกุลบนพื้นผิวโลหะจะเสียดสีและชนกัน ทำให้เกิดการแทรกซึมระหว่างโมเลกุล ส่งผลให้การเชื่อมเสร็จสมบูรณ์

ความรู้พื้นฐานและการแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับเครื่องอัลตราซาวนด์

III. ข้อผิดพลาดทั่วไปในการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค

(ก) การบัดกรีไม่สมบูรณ์

1. กำลังไฟฟ้าในการเชื่อมไม่เพียงพอ: แรงดันไม่เพียงพอ ความกว้างของการเคลื่อนที่ของหัวเชื่อมไม่เพียงพอ หรือฐานยึดไม่แน่น
2. พลังงานในการเชื่อมไม่เพียงพอ: สูตรในการคำนวณพลังงานที่ได้คือ E=P×T=F×V×T=μN×A×f×T (โดยที่ E คือพลังงาน, P คือกำลัง, V คือความเร็ว, μ คือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน, N คือความดัน, A คือแอมพลิจูด, f คือความถี่ และ T คือเวลา) พลังงานที่ไม่เพียงพอจะทำให้การเชื่อมไม่ดี
3. ชั้นน้ำมันหรือออกไซด์บนพื้นผิวของวัสดุอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการยึดติดของการเชื่อมได้
4. หากฟันคมเกินไป อาจทะลุชิ้นงานเชื่อมได้ง่ายในระหว่างการเชื่อม
5. พื้นผิวของรอยเชื่อมมีสารเคลือบที่ไม่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค
6. วัสดุที่กำลังเชื่อมนั้นไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิค

(ii) ฐานหัวเชื่อม

สาเหตุ เมื่อหัวเชื่อมหรือฐานเชื่อมสัมผัสกับวัสดุ จะเกิดอุณหภูมิสูงมาก ทำให้เกิดการแทรกซึมระดับโมเลกุลระหว่างวัสดุกับหัวเชื่อมหรือฐานเชื่อม ส่งผลให้เกิดการยึดติด

สารละลาย :

1. ตรวจสอบฟันของหัวเชื่อมและฐานเชื่อม หากสึกหรอมาก จะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น และจำเป็นต้องแก้ไขทันที
2. ในขณะที่รับประกันผลลัพธ์การเชื่อม สามารถเพิ่มกำลังไฟและลดเวลาการเชื่อมให้เหมาะสม เพื่อลดการแลกเปลี่ยนพลังงานที่มากเกินไประหว่างหัวเชื่อมและวัสดุ

(iii) รอยแตกจากการเชื่อม

1. รอยแตกร้าวรอบรอยเชื่อม: เมื่อทำการเชื่อมวัสดุหลายชั้น ขอบของรอยเชื่อมจะเกิดเป็นความลาดเอียง เมื่อหัวเชื่อมสั่นสะเทือน จะเกิดแรงดึงที่ขอบ ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้ง่าย
2. สารละลาย : ดำเนินการบำบัดพิเศษบริเวณขอบรอยเชื่อมเพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการกระจายแรงเค้นอย่างสม่ำเสมอและลดแรงดึงที่เกิดจากการสั่นสะเทือน
3. รอยแตกใกล้จุดบัดกรี: การสั่นสะเทือนของหัวบัดกรีทำให้วัสดุเคลื่อนที่ไปมา ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมต่อแผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมกับแบตเตอรี่ การดึงอาจทำให้เกิดการแตกหักได้ง่าย
4. โซลูชัน : ① เปลี่ยนทิศทางของรูปแบบฟัน (เช่น ใช้รูปแบบแนวทแยง) เพื่อปรับทิศทางของแรงที่กระทำต่อวัสดุ ② ยืดแท็บให้ยาวขึ้นอย่างเหมาะสมเพื่อสร้างช่องว่างระหว่างแบตเตอรี่กับจุดบัดกรี

(iv) ความผันผวนขนาดใหญ่ของกำลังไฟฟ้าขาออก

เหตุผล มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อกำลังไฟฟ้าขาออก และจำเป็นต้องตรวจสอบทีละปัจจัย

สารละลาย :

1. ตรวจสอบการติดตั้งชุดสามชิ้น ตรวจดูว่ามีส่วนใดเสียหายหรือไม่ และประกอบใหม่หากจำเป็น
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสกรูที่ฐานขันแน่นดีแล้ว
3. ตรวจสอบดูว่ามีช่องว่างบริเวณที่ยึดแคลมป์ฐานหรือไม่
4. ตรวจสอบอุปกรณ์จับยึดชิ้นงานเชื่อมเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งการเชื่อมมีความสม่ำเสมอทุกครั้ง
5. ตรวจสอบพื้นผิวของวัสดุว่ามีคราบออกซิเดชันหรือคราบน้ำมันหรือไม่
6. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณสมบัติของวัสดุที่เข้ามามีความสอดคล้องกัน (เมื่อกำหนดระยะการเคลื่อนที่ของหัวเชื่อมแล้ว ความแตกต่างในความหนาและความแข็งของวัสดุจะทำให้กำลังไฟฟ้าที่ได้ผันผวน)
7. ตรวจสอบความเสถียรของระบบจ่ายอากาศของโรงงาน และสังเกตว่ามาตรวัดความดันอากาศขาเข้ามีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่
8. ตรวจสอบว่าสัญญาณอัลตราโซนิกที่ส่งออกมาจากกล่องจ่ายไฟมีความเสถียรหรือไม่

(v) โอเวอร์โหลด

สาเหตุ ประกอบด้วยสองสถานการณ์ ได้แก่ การโอเวอร์โหลดของกำลังไฟฟ้าและการโอเวอร์โหลดของความถี่

สารละลาย :

1. ลดค่าพารามิเตอร์การเชื่อมให้เหมาะสม
2. จำกัดความลึกของการกดหัวเชื่อมลง เพื่อให้แน่ใจว่ามีช่องว่างที่เหมาะสมระหว่างหัวเชื่อมกับฐาน