I. Apakah itu ultrasound?

Gelombang ultrasonik merupakan teknik yang menggunakan tenaga yang dihasilkan oleh getaran frekuensi tinggi untuk bertindak pada permukaan benda kerja, sekali gus mencapai ikatan bahagian logam bersama-sama.

II. Prinsip Kerja Gelombang Ultrasonik

1. Tenaga elektrik ditukarkan kepada getaran mekanikal frekuensi tinggi, yang kemudiannya dihantar ke muncung kimpalan melalui kepala kimpalan yang ditala secara akustik. Bahan kerja atas dan bawah bergesel antara satu sama lain di bawah kitaran tekanan sebanyak 20,000 atau 40,000 kali sesaat. Kesan gabungan getaran dan tekanan frekuensi tinggi menyebarkan lapisan nipis bahan dan oksida pada permukaan bahan kerja, membentuk kimpalan resapan yang bersih dan boleh dikawal. Melalui penggabungan semula atom antara bahan kerja, lapisan pelakuran metalurgi yang andal akhirnya terbentuk.
2. Arus frekuensi rendah ditukarkan kepada arus frekuensi tinggi oleh penjana. Arus frekuensi tinggi kemudiannya ditukarkan kepada getaran mekanikal oleh transduser. Modulator amplitud dan kepala kimpalan bertanggungjawab untuk melaraskan amplitud getaran. Di bawah tekanan statik tertentu, struktur molekul pada permukaan logam bergesel dan berlanggar antara satu sama lain, mencapai penembusan antara molekul, sekali gus melengkapkan kimpalan.

Pengetahuan asas dan penyelesaian masalah ultrasound

III. Kerosakan Biasa dalam Kimpalan Ultrasonik

(a) Pematerian yang tidak lengkap

1. Kuasa output kimpalan tidak mencukupi: tekanan tidak mencukupi, amplitud tidak mencukupi, atau tapak tidak dipasang dengan kukuh.
2. Tenaga kimpalan tidak mencukupi: Formula untuk mengira tenaga output ialah E=P×T=F×V×T=μN×A×f×T (di mana E ialah tenaga, P ialah kuasa, V ialah kelajuan, μ ialah pekali geseran, N ialah tekanan, A ialah amplitud, f ialah frekuensi, dan T ialah masa). Tenaga yang tidak mencukupi akan menyebabkan kimpalan yang lemah.
3. Lapisan minyak atau oksida pada permukaan bahan boleh menjejaskan kesan ikatan kimpalan.
4. Jika gigi terlalu tajam, ia boleh menembusi kimpalan dengan mudah semasa kimpalan.
5. Permukaan kimpalan mempunyai lapisan bahan yang tidak sesuai untuk kimpalan ultrasonik.
6. Bahan yang dikimpal tidak sesuai untuk kimpalan ultrasonik.

(ii) Tapak kepala kimpalan

Sebab Apabila kepala kimpalan atau tapak kimpalan bersentuhan dengan bahan, suhu yang terlalu tinggi akan dihasilkan, menyebabkan penembusan molekul antara bahan dan kepala atau tapak kimpalan, mengakibatkan lekatan.

Penyelesaian :

1. Periksa gigi kepala dan tapak kimpalan. Jika haus teruk, ia akan menyebabkan suhu meningkat, dan ia perlu ditangani tepat pada masanya.
2. Sambil memastikan hasil kimpalan, kuasa boleh ditingkatkan dengan sewajarnya dan masa kimpalan dipendekkan untuk mengurangkan pertukaran tenaga yang berlebihan antara kepala kimpalan dan bahan.

(iii) Retakan kimpalan

1. Keretakan di sekitar sambungan kimpalan: Apabila mengimpal berbilang lapisan bahan, tepi sambungan kimpalan membentuk cerun. Apabila kepala kimpalan bergetar, ia akan mengenakan daya tarikan pada tepi, yang boleh menyebabkan keretakan dengan mudah.
2. Penyelesaian : Lakukan rawatan khas pada tepi sambungan kimpalan untuk memastikan pengagihan tegasan yang sekata dan mengurangkan daya tegangan yang dihasilkan oleh getaran.
3. Keretakan berhampiran sambungan pateri: Getaran kepala pateri menyebabkan bahan bergerak ke depan dan ke belakang. Contohnya, apabila kerajang aluminium disambungkan pada bateri, tarikan boleh menyebabkan kerosakan dengan mudah.
4. Penyelesaian ① Tukar arah corak gigi (cth., gunakan corak pepenjuru) untuk melaraskan arah daya pada bahan; ② Panjangkan tab dengan sewajarnya untuk mewujudkan ruang penimbal antara bateri dan sambungan pateri.

(iv) Turun naik kuasa output yang besar

Sebab Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi kuasa output, dan ia perlu diperiksa satu persatu.

Penyelesaian :

1. Periksa pemasangan unit tiga hala, periksa sebarang kerosakan, dan pasang semula jika perlu.
2. Pastikan skru tapak diketatkan dengan kukuh.
3. Periksa jurang di lokasi pengapit tapak.
4. Periksa lekapan kimpalan untuk mengesahkan bahawa kedudukan kimpalan adalah konsisten setiap kali.
5. Periksa permukaan bahan untuk kesan pengoksidaan atau minyak.
6. Sahkan bahawa spesifikasi bahan yang masuk adalah konsisten (apabila lejang kepala kimpalan ditetapkan, perbezaan ketebalan dan kekerasan bahan akan menyebabkan turun naik dalam kuasa output).
7. Periksa kestabilan bekalan udara kilang dan perhatikan sama ada terdapat turun naik dalam tolok tekanan udara pengambilan.
8. Periksa sama ada output ultrasonik kotak bekalan kuasa stabil.

(v) Beban berlebihan

Punca-punca merangkumi dua situasi: beban kuasa berlebihan dan beban frekuensi berlebihan.

Penyelesaian :

1. Kurangkan parameter kimpalan dengan sewajarnya.
2. Hadkan kedalaman penurunan kepala kimpalan untuk memastikan jurang tertentu dikekalkan antara kepala kimpalan dan tapak.