Ở nhiều dòng máy hàn siêu âm, booster gần như là phần kết nối trung gian giữa đầu dò và đầu hàn. Nếu thiếu bộ phận này hoặc lựa chọn chưa phù hợp, rung động tạo ra có thể không đạt đúng biên độ mong muốn, từ đó làm ảnh hưởng đến độ ổn định của mối hàn.
Chính vì vậy, trong các ứng dụng cần độ chính xác cao hoặc phải vận hành liên tục trong thời gian dài, booster thường được quan tâm nhiều hơn người ta nghĩ lúc ban đầu.
Máy hàn siêu âm hoạt động bằng cách tạo rung động tần số cao lên vật liệu
Máy hàn siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi điện năng thành rung động cơ học tần số cao. Khi rung động truyền xuống vùng tiếp xúc giữa hai vật liệu, ma sát cục bộ bắt đầu xuất hiện và tạo nhiệt ngay tại bề mặt liên kết.
Nhờ phần nhiệt sinh ra trong thời gian rất ngắn này, vật liệu có thể liên kết với nhau mà không cần dùng keo, vít hoặc gia nhiệt theo kiểu truyền thống.
Phương pháp này xuất hiện khá nhiều trong ngành nhựa, điện tử, bao bì hoặc các chi tiết cần tính đồng đều cao. Một số sản phẩm sau khi hàn gần như không cần xử lý lại quá nhiều ở phần bề mặt nên tốc độ gia công cũng được cải thiện đáng kể khi sản xuất số lượng lớn.
Trên các dòng máy như Danrel DR-2000, booster thường được thay đổi theo từng kiểu đầu hàn và vật liệu gia công để giữ rung động ổn định hơn trong lúc vận hành liên tục.
Để tạo ra rung động ổn định, máy hàn siêu âm thường gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau như bộ phát sóng, đầu dò, booster và đầu hàn. Trong đó, booster là phần giúp điều chỉnh cách rung động được truyền đi trước khi tác động trực tiếp lên sản phẩm.
Booster trong máy hàn siêu âm thực chất là gì?
Booster siêu âm có thể hiểu đơn giản là bộ phận dùng để thay đổi biên độ rung trong quá trình hàn. Nó thường được lắp giữa đầu dò siêu âm và đầu hàn nhằm điều chỉnh mức dao động phù hợp với từng kiểu sản phẩm khác nhau.
Tùy theo thiết kế, booster có thể làm rung động mạnh hơn hoặc giảm bớt biên độ trước khi truyền xuống đầu hàn. Nhờ vậy, cùng một máy hàn siêu âm vẫn có thể phù hợp với nhiều loại vật liệu hoặc kích thước sản phẩm khác nhau sau khi thay đổi cấu hình phù hợp.
Nếu hình dung đầu dò giống phần tạo ra rung động ban đầu, thì booster sẽ đóng vai trò điều chỉnh cách rung động đó được khuếch đại và truyền xuống vùng hàn.
Đây cũng là lý do nhiều người khi thay đổi sản phẩm gia công thường phải thay booster hoặc chọn lại loại có tỷ lệ khuếch đại phù hợp hơn.
Vì sao booster ảnh hưởng khá nhiều đến độ ổn định của mối hàn?
Trong quá trình hàn siêu âm, rung động không chỉ cần đủ mạnh mà còn phải ổn định và phù hợp với vật liệu đang xử lý. Nếu biên độ quá lớn, vật liệu mỏng có thể bị biến dạng hoặc nóng quá nhanh. Ngược lại, nếu dao động quá thấp, mối hàn đôi khi lại không đủ liên kết.
Booster giúp điều chỉnh phần này trước khi năng lượng truyền xuống đầu hàn. Nhờ vậy, máy có thể tạo ra mức rung phù hợp hơn với từng kiểu sản phẩm thay vì giữ nguyên một cấu hình cố định cho mọi ứng dụng.
Ở các chi tiết nhỏ hoặc sản phẩm yêu cầu độ đồng đều cao, khác biệt này thường thấy rõ hơn khá nhiều khi vận hành liên tục.
Ngoài việc thay đổi biên độ rung, booster còn giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn ở tần số cộng hưởng phù hợp. Khi rung động được truyền hiệu quả hơn, phần nhiệt phát sinh dư thừa trong quá trình hoạt động cũng giảm bớt đáng kể.
Không phải booster nào cũng dùng giống nhau cho mọi máy hàn siêu âm
Một điểm nhiều người mới tìm hiểu thường nhầm là booster có thể dùng chung cho mọi dòng máy. Thực tế, bộ phận này thường được thiết kế theo từng mức tần số và công suất riêng.
Các dòng máy hàn siêu âm hiện nay thường sử dụng các mức như:
+ 15kHz
+ 20kHz
+ 28kHz
+ 35kHz
+ 40kHz
Mỗi nhóm tần số sẽ đi kèm kiểu booster phù hợp để đảm bảo rung động hoạt động đúng đặc tính của máy.
Ngoài tần số, thiết kế booster còn thay đổi theo:
- kiểu vật liệu gia công
- kích thước sản phẩm
- biên độ rung mong muốn
- công suất máy
- kiểu đầu hàn sử dụng
Vì vậy, khi thay đổi sản phẩm hoặc chuyển sang kiểu gia công khác, nhiều xưởng cũng phải cân nhắc điều chỉnh booster để giữ độ ổn định cho mối hàn.
Đọc thêm:
Tần số siêu âm ảnh hưởng gì đến chất lượng hàn?
Vì sao nhiều xưởng thường thay booster khi đổi sản phẩm gia công?
Có những sản phẩm cần lực hàn mạnh để liên kết vật liệu dày hơn. Nhưng cũng có chi tiết chỉ cần dao động nhỏ và ổn định để tránh làm ảnh hưởng đến bề mặt hoặc cấu trúc sản phẩm.
Nếu vẫn giữ nguyên booster cũ cho mọi ứng dụng, chất lượng mối hàn đôi khi sẽ bắt đầu xuất hiện chênh lệch khá rõ giữa các sản phẩm.
Ở các xưởng gia công nhựa hoặc linh kiện điện tử, chuyện thay booster theo từng kiểu sản phẩm không phải điều quá hiếm gặp. Một số đơn vị còn chuẩn bị sẵn nhiều cấu hình khác nhau để phù hợp với từng nhóm sản phẩm riêng.
Đặc biệt dễ thấy ở các ứng dụng cần độ chính xác cao hoặc phải vận hành liên tục trong thời gian dài.
Booster phù hợp giúp máy hàn siêu âm vận hành ổn định hơn trong thời gian dài
Nhiều người khi nhìn vào máy hàn siêu âm thường nghĩ phần quan trọng nhất nằm ở công suất hoặc đầu hàn. Nhưng khi vận hành thực tế trong thời gian dài, booster lại là bộ phận ảnh hưởng khá nhiều đến độ ổn định của toàn bộ quá trình rung động.
Khi biên độ được điều chỉnh phù hợp, năng lượng truyền xuống vật liệu thường đều hơn, mối hàn ổn định hơn và phần nhiệt dư trong lúc hoạt động cũng giảm đi đáng kể.
Trên đây EMIN đã giải thích lý do booster không đơn thuần chỉ là một chi tiết kết nối nằm giữa máy, mà là bộ phận ảnh hưởng trực tiếp đến cách máy hàn siêu âm hoạt động với từng loại sản phẩm khác nhau.
