ต่อเนื่องจากบทความที่แล้ว หลักการเชื่อมด้วยอัลตร้าโซนิค (Ultrasonic Welding)
เรามาดูกันว่า หากต้องการเชื่อมพลาสติกด้วยอัลตร้าโซนิคแล้ว มันต้องใช้อุปกรณ์อะไรบ้าง โดยเริ่มดูจากภาพรวมก่อน (ภาพด้านล่าง)
เราจะเห็นได้ว่า Generator ส่งคลื่นไปที่ Transducer ซึ่งจะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล (Electricity เป็น Kinetic Energy)
ฺBooster เป็นตัวขยายความแรง เปรียบเหมือนตัวคอนโทรล Volume ของเครื่องเสียง
มันจะส่งคลื่นไปยัง Horn ซึ่งจะสัมผัสกับชิ้นงาน ทำให้โมเลกุลตรงรอยเชื่อมที่ดีไซน์ไว้ เกิดการสั่นสะเทือน เกิดความร้อนและเชื่อมกันในที่สุด
ภาพแสดงการเชื่อมต่อของอุปกรณ์การเชื่อมอัลตร้าโซนิค
ภาพของเครื่องเชื่อมอัลตร้าโซนิค DUKANE ที่ใช้เชื่อมจริงอย่างแพร่หลายในอุสาหกรรมพลาสติก
รายละเอียดของอุปกรณ์เครื่องเชื่อมพลาสติกด้วยอัลตร้าโซนิค
1. Generator
Generator (เจนเนอร์เรเตอร์) เป็นตัวที่เปลี่ยนความถี่ของไฟฟ้าให้เหมาะกับการทำงานของการเชื่อมอัลตร้าโซนิค ซึ่งจะเปลี่ยนจาก 50/60Hz เป็นคลื่นความถี่ที่มักจะใช้กันคือ 15KHz, 20KHz, 30KHz, 40KHz ยิ่งความถี่มาก ก็มีความละเอียดมาก แต่เหมาะสำหรับงานเชื่อมขนาดเล็ก (เช่นชิ้นงานในอุตสาหกรรมการแพทย์) คลื่นความถี่ต่ำ มีพลังงานเชื่อมมาก เหมาะกับชิ้นงานขนาดใหญ่ (เช่นพาร์ทรถยนต์ ประตู กันชน ฯลฯ)
2. Transducer/Converter
Transducer (ทรานสดูเซอร์) เป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ และเป็นเหมือนหัวใจของการเชื่อมอัลตร้าโซนิค เพราะเป็นตัวที่แปลงพลังงานความถี่ไฟฟ้า เป็นพลังงานกล (Electric to Kinetic Energy) ด้านในจะมี Piezoceramics (ไพโซเซรามิค) ที่ขยายและหดตัวตามคลื่นความถี่ของไฟฟ้า ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบความถี่สูงเกิดขึ้น ซึ่งพลังงาน Kinetic Energy นั้นจะส่งต่อไปยังอุปกรณ์ถัดไปคือ Booster & Horn
3. Booster & Horn
Booster & Horn (บูสเตอร์และฮอร์น) บูสเตอร์และฮอร์น เป็นอุปกรณ์ขยายความแรงของคลื่นอัลตร้าโซนิค โดยที่บูสเตอร์จะมีอัตราการขยายเริ่มตั้งแต่อัตราส่วน 1:1 และเริ่มเพิ่มขึ้นเป็น 1:2, 1:3 ตามลำดับ แล้วแต่ว่างานเชื่อมต้องการใช้พลังงานเท่าไหร่ ส่วนฮอร์น หรือมีชื่อเรียกอีกชื่อว่า Sonotrode (โซโนโทรด) ทำหน้าที่คล้ายกับบูสเตอร์ แต่เป็นตัวที่สัมผัสกับชิ้นงานโดยตรงและส่งพลังงานอัลตร้าโซนิคให้กับชิ้นงานที่เชื่อม ทำให้โมเลกุลของรอยเชื่อม (weld line) ถูกเหนี่ยวนำให้ร้อนและละลายเชื่อมเข้าหากัน ดังที่ได้อธิบายไปในบทความนี้
ว่ากันเรื่องอุปกรณ์ไปแล้ว ผมเชื่อว่าผู้อ่านเริ่มมีความเข้าใจมากขึ้นแล้ว มาดูตอนถัดไปกันครับ หลักการเชื่อมชิ้นงานพลาสติก 5 Steps ด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิค