GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ siêu âm hiện nay đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm từ vải và cao su Đặc biệt, công nghệ hàn siêu âm được sử dụng để sản xuất túi vải không dệt, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao.
Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất vải không dệt PP 1.6M
Hình 1.2 Dây chuyền sản xuất túi vải không dệt ONL-A600-A800
Hình 1.3 Dây chuyền sảnuất túi vải không dệt CMYK
Hiện nay, nhu cầu về túi vải không chỉ yêu cầu chất lượng mà còn đòi hỏi mẫu mã và kiểu dáng đa dạng để đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng Thị trường đang xuất hiện nhiều loại túi vải với các mục đích sử dụng khác nhau, dẫn đến nhu cầu thiết kế và chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải không dệt với năng suất cao, chất lượng tốt và chi phí hợp lý ngày càng tăng Do đó, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải sử dụng công nghệ siêu âm là vô cùng cần thiết và cấp bách.
1.1 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu và chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải bằng công nghệ hàn siêu âm mở ra nhiều giải pháp và phương hướng phát triển mới.
Nghiên cứu và chế tạo dây chuyền sản xuất đòi hỏi sinh viên tích lũy kiến thức tổng hợp về cơ khí và điện tử, đồng thời mở ra cơ hội để họ khám phá và hiểu biết sâu sắc hơn về công nghệ sản xuất thực tế, đặc biệt là công nghệ hàn siêu âm Dự án thiết kế và chế tạo dây chuyền làm túi vải mà nhóm đang thực hiện không chỉ giúp củng cố kiến thức mà còn nâng cao kỹ năng của các thành viên Sản phẩm hoàn thiện sẽ có khả năng phục vụ cho quy trình sản xuất trong doanh nghiệp.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nắm vững kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các chi tiết máy cơ bản
- Tìm hiểu công nghệ hàn siêu âm Vận dụng kiến thức để thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải
- Lập trình, điều khiển dây chuyền để sản xuất sản phẩm và đạt độ chính xác, đảm bảo năng suất, chất lượng theo yêu cầu
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Dây chuyền sản xuất túi vải
- Công nghệ hàn siêu âm
- Phần mềm thiết kế, tính toán, mô phỏng
- Động cơ và phương pháp truyền động
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất túi vải sử dụng công nghệ hàn siêu âm
- Đảm bảo các yêu cầu đặt ra như sau:
+ Đường dán thẳng, ngấu chắc, không cháy, không bong mối dán, mép đường dán cạnh, đường dán đáy cách mép cắt 6 ± 1mm
+ Độ bền kéo đứt đường dán cạnh: ≥ 80N/50mm
+ Độ bền kéo đứt đường dán đáy: ≥ 70N/50mm
+ Đường dán đáy trên và đáy dưới tách rời nhau (cho phép hai đáy dính nhau ≤ 3mm ở vị trí tiếp giáp giữa với đường gấp giữa đáy túi)
+ Độ lệch miệng hai bên thân túi cho phép ≤ 3mm
+ Độ lệch mép gấp hai bên đáy cho phép ≤ 5mm
- Thời gian nghiên cứu: 4 tháng.
Phương pháp nghiên cứu
3.1 Cơ sở phương pháp luận
Dựa trên kiến thức và nghiên cứu từ các dây chuyền sản xuất túi vải khác, chúng tôi tìm kiếm giải pháp mới thông qua quá trình chế tạo và thực nghiệm Sau đó, tiến hành tổng hợp và đánh giá các giải pháp để xác định tính tối ưu của chúng, cũng như điều kiện áp dụng trong từng trường hợp cụ thể.
3.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
- Khảo sát thực tiễn: Tìm hiểu về dây chuyền sản xuất túi vải không dệt sử dụng công nghệ siêu âm
- Xây dựng mô hình - thực nghiệm: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo dây chuyền sản sản xuất túi vải sử dụng công nghệ siêu âm, vận hành thử nghiệm
Kết cấu ĐATN
- Chương 2: Tổng quan cơ sở lý thuyết
- Chương 3: Các nghiên cứu trong và ngoài nước
- Chương 4: Ý tưởng và giải pháp thiết kế
- Chương 5: Tính toán và thiết kế từng cụm
- Chương 6: Chế tạo phần cơ khí và phần điện
- Chương 7: Kết luận và kiến nghị
TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Sơ lƣợc về ngành sản xuất bao bì
1.1 Tăng cường nghiên cứu trong ngành công nghiệp bao bì
Trong những năm gần đây, nghiên cứu bao bì đã có những thay đổi đáng kể, tập trung vào phát triển các kỹ thuật sáng tạo nhằm bảo vệ sản phẩm và tiện lợi trong sử dụng Một bao bì tốt không chỉ liên kết các vật liệu và sản phẩm mà còn tối ưu hóa quá trình đóng gói, từ đó đáp ứng nhu cầu của khách hàng Tất cả các yếu tố này đều được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình nghiên cứu ngành bao bì.
1.2 Các lĩnh vực nghiên cứu chủ yếu hiện nay trong ngành công nghiệp bao bì
Các lĩnh vực chính của việc nghiên cứu trong ngành công nghiệp đóng gói bao gồm nghiên cứu chiến lược, nghiên cứu ứng dụng và nghiên cứu cơ bản
Nghiên cứu chiến lược tập trung vào việc phát triển những ý tưởng mới và đổi mới trong lĩnh vực bao bì Mục tiêu chính của nghiên cứu này là áp dụng các công nghệ sáng tạo, nhằm định hình tương lai cho ngành bao bì.
Nghiên cứu ứng dụng chủ yếu tập trung vào các vấn đề cụ thể liên quan đến việc sử dụng và phân phối sản phẩm đóng gói.
Nghiên cứu cơ bản tập trung vào việc khám phá các hoạt động nghiên cứu bao bì thông qua công nghệ hiện đại Mục tiêu chính là giải thích các vật liệu và trạng thái của hệ thống đóng gói, từ đó tạo ra mối liên kết chặt chẽ giữa các vật liệu đóng gói và sản phẩm.
Nghiên cứu trong ngành công nghiệp bao bì hiện đang tập trung vào thiết kế đồ họa nhằm tạo ra bao bì hấp dẫn và tiện lợi hơn cho người tiêu dùng trong quá trình sử dụng và mở sản phẩm Bên cạnh đó, an toàn thực phẩm cũng là một lĩnh vực quan trọng đang được chú trọng.
1.3 Báo cáo của ngành công nghiệp bao bì toàn cầu:
Theo một báo cáo phân tích thị trường của Tập đoàn SPG Media, xu hướng ngành công nghiệp bao bì toàn cầu là như sau:
Ngành công nghiệp bao bì toàn cầu có giá trị lên tới 424 tỷ USD, trong đó châu Âu đóng góp 127 tỷ USD, châu Á 114 tỷ USD, Bắc Mỹ 118 tỷ USD, và châu Mỹ La Tinh 30 tỷ USD, trong khi các khu vực khác chiếm phần còn lại.
30 tỷ Về tỷ lệ phần trăm, châu Âu chiếm 30%, Bắc Mỹ là 28%, châu Mỹ La tinh chiếm 7%, châu Á chiếm 27% và 8% là của các khu vực khác
Trong ngành công nghiệp bao bì toàn cầu, giấy chiếm tỷ lệ lớn nhất với 36%, tiếp theo là nhựa với 34%, kim loại 17%, thủy tinh 10% và các loại vật liệu khác chỉ chiếm 3%.
1.4 Chính sách quản lý liên quan tới nghiên cứu ngành công nghiệp bao bì
Trong nghiên cứu tổng quan ngành công nghiệp bao bì, các chính sách quản lý chủ yếu như quản lý chuỗi giá trị và quản lý vòng đời được xem xét kỹ lưỡng Ngành công nghiệp bao bì đang ngày càng chú trọng đến các vấn đề quan trọng như tái sử dụng, tái chế, thu hồi và xử lý vật liệu đóng gói.
Tái chế đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu hiện nay, đặc biệt liên quan đến các vấn đề môi trường và an toàn Các nghiên cứu tập trung vào khía cạnh môi trường của bao bì, bao gồm việc tái chế và an toàn sản phẩm, như ô nhiễm từ nhựa.
Ngày càng nhiều doanh nghiệp và ngành công nghiệp tham gia vào các phong trào xanh, thể hiện sự quan tâm đến việc bảo vệ môi trường và tận dụng nhu cầu tiêu dùng về sản phẩm xanh Chẳng hạn, Wal-Mart dự kiến tiết kiệm hàng tỷ đô la bằng cách giảm bao bì trong toàn bộ chuỗi cung ứng, trong khi Wells Fargo cung cấp các khoản tín dụng carbon để bù đắp cho việc mua thẻ tín dụng của khách hàng.
Khái quát về công nghệ hàn siêu âm
Siêu âm là loại sóng âm có tần số vượt quá giới hạn mà tai người có thể nghe thấy, thường là khoảng 20 kHz Tần số tối đa này có thể khác nhau ở mỗi người.
Hình 2.1 Tần số siêu âm
Siêu âm có khả năng lan truyền qua nhiều môi trường như không khí, chất lỏng và rắn với tốc độ gần bằng tốc độ âm thanh, khoảng 344 m/s trong không khí Với tần số cao hơn, bước sóng của siêu âm thường ngắn hơn so với âm thanh, điều này giúp siêu âm có những ứng dụng đặc biệt trong y học và công nghiệp.
Độ phân giải của ảnh chụp siêu âm thường đạt mức đủ để phân biệt các vật thể có kích thước từ cm đến mm Chính vì vậy, siêu âm ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y học, sinh học, hóa học, công nghiệp, nông nghiệp và thực phẩm.
Hàn siêu âm (Ultrasonic welding - UW) là một phương pháp hàn áp lực, sử dụng năng lượng cơ học từ dao động siêu âm để tạo ra biến dạng dẻo tại bề mặt mối ghép Quá trình này giúp các phần tử của chi tiết hàn khuếch tán và thẩm thấu lẫn nhau, từ đó hình thành liên kết vững chắc và tạo ra mối hàn.
1.2 Ƣu nhƣợc điểm, ứng dụng
Hàn siêu âm có khả năng tự phá bỏ lớp oxit bề mặt và làm sạch hiệu quả dầu mỡ nhờ vào ma sát và dịch trượt giữa các vật hàn Phương pháp này cho phép hàn nối các chi tiết kim loại mà không cần làm sạch bề mặt hay nấu chảy khu vực hàn, mang lại hiệu suất cao và tiết kiệm thời gian.
Hàn siêu âm là phương pháp hiệu quả để hàn các kim loại có điện trở nhỏ như đồng điện kỹ thuật, nhôm, bạc và vàng, mà các phương pháp hàn khác không thể thực hiện được.
Hàn siêu âm có ưu điểm là có thể hàn được các lá kim loại mỏng, hàn các giấy kim loại
Hàn siêu âm có thể hàn các kim loại khác nhau với nhau, hàn kim loại với phi kim, hàn chất dẻo, hàn xương…
Hàn siêu âm cho phép các chi tiết hàn có tỷ lệ chiều dày tới 1:1000
Hàn siêu âm tiêu tốn ít năng lượng, dễ tự động hóa, thời gian hàn nhanh
Nhược điểm cơ bản của hàn siêu âm là chất lượng mối hàn không ổn định
- Chỉ thích hợp hàn với vật liệu mỏng
- Giá thành thiết bị tương đối cao
Hàn siêu âm là một phương pháp hàn tiên tiến, rất có triển vọng
Thiết bị siêu âm là công cụ hiệu quả trong việc ghi nhận hình ảnh của các mô mềm, cho phép quan sát các cấu trúc bề mặt như cơ, dây chằng và não với tần số cao từ 7-18 MHz Đối với các cấu trúc sâu bên trong cơ thể như gan và thận, thiết bị sử dụng sóng âm có tần số thấp hơn, từ 1 đến 6 MHz, để khảo sát.
Siêu âm trong điều trị có tác dụng cơ học quan trọng, nhờ vào sự thay đổi áp lực do sóng siêu âm tạo ra, tương ứng với tần số Tần số càng cao (trên 3MHz) sẽ tạo ra sự thay đổi áp lực nhanh hơn so với tần số thấp (dưới 1 MHz) Những thay đổi này có thể dẫn đến biến đổi thể tích tế bào, tăng tính thấm màng tế bào và thúc đẩy quá trình chuyển hóa Tác dụng cơ học của siêu âm còn phụ thuộc vào cường độ (W/cm2) và chế độ hoạt động, có thể là liên tục hoặc xung.
Siêu âm không chỉ có tác dụng điều trị mà còn có khả năng sinh nhiệt thông qua hiện tượng cọ xát, chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng nhiệt Tác động của siêu âm có thể thâm nhập vào các mô sâu từ 3-5cm, mang lại hiệu quả trong việc cải thiện lưu thông máu và giảm đau.
Tác dụng của siêu âm bao gồm cơ học và nhiệt, dẫn đến các tác động sinh học tích cực như tăng cường tuần hoàn và dinh dưỡng nhờ vào sự gia tăng nhiệt độ Ngoài ra, siêu âm còn làm tăng tính thấm của mạch máu và tổ chức, giãn cơ do kích thích trực tiếp lên các thụ cảm thể thần kinh, và cải thiện tính thấm của màng tế bào Những tác động này kích thích quá trình tái sinh tổ chức, ảnh hưởng đến hệ thần kinh ngoại vi và giúp giảm đau hiệu quả.
- Ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp
Siêu âm là công nghệ phổ biến được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và nông nghiệp, bao gồm các ứng dụng như hàn siêu âm, kiểm tra chất lượng sản phẩm, gia công vật liệu cứng và sấy khô bằng siêu âm.
Ngày nay, nhờ vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị kiểm tra bằng siêu âm đã trở nên đa dạng và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như kiểm tra bề dày, độ đồng đều, phát hiện khuyết tật trong kim loại, kiểm tra vết nứt và chất lượng bê tông Tín hiệu siêu âm được phát đi và phản xạ từ sản phẩm sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ biến tử, hiển thị trên màn hình Từ thông tin này, chúng ta có thể xác định vị trí, kích thước của khuyết tật và độ chắc đặc của vật liệu đang được kiểm tra.
Hình 2.4 Hàn túi nhựa bằng siêu âm
Hàn siêu âm là một công nghệ tiên tiến trong ngành công nghiệp, sử dụng năng lượng cơ học từ dao động siêu âm để tạo ra biến dạng dẻo cục bộ tại bề mặt mối ghép Quá trình này giúp các phần tử của chi tiết hàn khuếch tán và thẩm thấu lẫn nhau, tạo thành mối hàn chắc chắn Thường sử dụng tần số khoảng vài chục kHz, hàn siêu âm rất phù hợp cho các chi tiết có kích thước nhỏ và không yêu cầu làm sạch trước khi hàn.
Siêu âm được ứng dụng hiệu quả trong việc sấy khô các loại vật liệu, đặc biệt là những vật phẩm không thể chịu nhiệt độ cao Trước đây, các phương pháp sấy chủ yếu sử dụng nhiệt, nhưng nhiều loại vật liệu sẽ bị thay đổi tính chất hóa, lý khi tiếp xúc với nhiệt độ cao Do đó, sấy khô bằng siêu âm trở thành giải pháp tối ưu, bảo toàn chất lượng của sản phẩm.
- Thường được dùng hàn các màng mỏng,trong công nghiệp điện,điện tử và cơ khí chính xác
Hình 2.5 Máy sấy khô quần áo bằng siêu âm
- Ứng dụng trong thực phẩm
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, sóng siêu âm được sử dụng để bảo quản và cải thiện chất lượng sản phẩm Khi áp dụng siêu âm với tần số và cường độ thích hợp trong khoảng thời gian nhất định, chất lượng của nhiều loại thực phẩm có thể được nâng cao đáng kể.
Thiết kế
3.1 Những yêu cầu cơ bản
Thiết kế của từng mảnh riêng lẻ đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa kết quả lắp ráp của hai mối hàn Sự thành công của quá trình này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại nhựa, hình học của phần và yêu cầu cụ thể của mối hàn Có nhiều loại thiết kế khác nhau, mỗi loại mang lại những lợi thế riêng biệt.
Có ba yêu cầu cơ bản trong thiết kế chung:
• Vùng tiếp xúc đồng nhất
• Diện tích tiếp xúc nhỏ
- Vùng tiếp xúc đồng nhất có nghĩa là bề mặt hàn tiếp xúc đều xung quanh
- Diện tích tiếp xúc nhỏ: nên được hàn cùng 1 lúc hai chi tiết Làm như vậy tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm thời gian
- Kiểu liên kết:các chi tiết được kết nối thành 1 cụm đồng nhất-cụm hàn siêu âm
Lưu ý rằng không nên sử dụng thêm chất hoặc vật liệu để cung cấp nhiệt cho mối liên kết, vì điều này có thể dẫn đến mối hàn không đồng nhất và không phù hợp Việc kéo dài thời gian hàn cũng sẽ làm tăng sự tan chảy, gây to lỗ hàn gốc.
- Một trong các bề mặt có một điểm hàn tốt, nhưng liên kết yếu
Hình 2.9 Minh họa các vấn đề gặp phải với các bộ phận tường nhọn
Nguồn năng lượng được tính toán để cung cấp lượng chính xác, nhằm làm chảy vật liệu một cách hiệu quả nhất mà không gây ra hiện tượng flash quá mức Đây là thiết kế chung thường được khuyến nghị cho các vật liệu polyme vô định hình.
Nguồn năng lượng tập trung xung quanh chu vi mối hàn tạo ra sự tích tụ nhiệt nhanh chóng, dẫn đến hiện tượng các hạt tan chảy và hình thành một vùng liên phân tử tại bề mặt ghép nối.
Các thiết kế năng lượng cơ bản cho nhựa vô định hình thường có hình tam giác với góc 90 độ ở đỉnh và các góc 45 độ ở đáy, với kích thước nguồn năng lượng dao động từ 0.005" (0.127mm) đến 0.030" (0.762mm) và chiều cao từ 0.010" (0.254mm) đến 0.060" (1.53mm) Đối với polycarbonate, acrylics và bán tinh nhựa, nguồn năng lượng là tam giác đều với ba góc 60 độ, làm cho chiều cao đạt 0.866 lần chiều rộng cơ sở, mà chiều rộng cơ sở có thể từ 0.010" (0.254mm) đến 0.050" (1.27mm) Thiết kế phổ biến nhất có phần đáy với năng lượng như hình 3-5, trong đó chiều rộng năng lượng cơ sở chiếm từ 20% đến 25% độ dày của vật hàn (B = W / 4 hoặc W / 5) Khi bức tường dày, cần sản xuất năng lượng lớn hơn kích thước tối đa, và sử dụng hai năng lượng nhỏ hơn song song Chiều cao ở đỉnh năng lượng là một nửa đáy hoặc 0.866 lần đáy, tùy thuộc vào vật liệu.
Hình 2.9 Nhựa vô định hình Hình 2.10 Semi-tinh, nhựa
Hình 2.11: mối ghép phần đáy
Bề mặt của sản phẩm được trang bị một số đèn flash thông thường ở các bên thành Các bộ phận của sản phẩm cần được thiết kế để tích hợp phương tiện liên kết Nếu không thể thực hiện điều này, bộ ghép có thể được thiết kế với các tính năng định vị cần thiết để giữ cho các phần liên quan được kết nối chặt chẽ với nhau.
Các bề mặt nhựa rất lý tưởng do khả năng dòng chảy nóng chảy và đông đặc dần của chúng Tuy nhiên, chúng không phải là lựa chọn tối ưu cho các loại nhựa bán tinh thể, như nhựa bán crysalline, vốn là những vật liệu có khả năng hút năng lượng.
Năng lượng cần được bổ sung trước khi chảy qua khớp để hình thành mối hàn, tuy nhiên điều này có thể làm giảm sức mạnh tổng thể và khó khăn trong việc đạt được độ kín của mối hàn Trong một số trường hợp, thiết kế hoặc kích thước của chi tiết yêu cầu sử dụng nguồn năng lượng cho các bộ phận bán tinh thể Khi sử dụng nguồn năng lượng với nhựa bán tinh thể, cần có kích thước lớn hơn và góc dốc lớn để tạo điểm cứng chắc hơn, giúp gắn chặt vào bề mặt lắp ghép trong giai đoạn đầu của mối hàn Điều này góp phần giảm thiểu sự kiên cố và suy thoái do tiếp xúc với không khí.
Hình 2-12 Thời gian và đồ thị nhiệt độ cho mối nối
Một biến thể của thiết kế năng lượng là doanh bước, đáp ứng hai yêu cầu cơ bản: cung cấp diện tích tiếp xúc đều và có số điểm liên kết ban đầu nhỏ.
- Một doanh bước cũng cung cấp một phương tiện liên kết
Hình 2.13 cho thấy một doanh bước
Khi một doanh bước tham gia vào quá trình hàn, sức mạnh của nó thường thấp hơn so với một hàn ở vị trí trên với cùng mức năng lượng Để đảm bảo chất lượng hàn, các đề nghị về độ dày tường tối thiểu là từ 0.080" (2.03mm) đến 0.090" (2.29mm).
Một doanh bước là giải pháp lý tưởng khi thẩm mỹ của người sử dụng được ưu tiên Việc sử dụng phần bước này không chỉ giúp loại bỏ ánh sáng flash bên ngoài mà còn tạo ra mối hàn chắc chắn Năng lượng từ các tài liệu sẽ chảy vào khoảng cách khe hở giữa hai mép hàn, đảm bảo độ bền và chất lượng của sản phẩm.
- Chiều cao và chiều rộng của lưỡi là mỗi một phần ba độ dày tường (T = W /
Chiều rộng của rãnh cần lớn hơn chiều rộng của lưỡi từ 0,002" đến 0,004" (0,05mm-0,10mm) để đảm bảo không xảy ra nhiễu sóng, với công thức G = T + 0,002" đến 0,004" Độ sâu của rãnh nên lớn hơn chiều cao của mối hàn từ 0,005" đến 0,010" (0,13mm-0,25mm), tạo ra khoảng trống nhỏ giữa các thành bộ phận, theo công thức D = T + 0,005" đến 0,010" Mục đích của việc này là đảm bảo tính thẩm mỹ, giúp các bề mặt không bị lộ rõ nếu không hoàn toàn phẳng hoặc các bộ phận không hoàn toàn song song.
- Các đầu cắt được sử dụng khi cần cắt đứt đặc biệt là với các loại nhựa bán tinh thể
Hình 2.14 mô tả một lực cắt chung
- Một đầu cắt đòi hỏi một số yếu tố được thiết kế thành các phần.Độ sâu hàn trước khi hàn và sau khi hàn tối thiểu vào 0,020 "(0.5mm)
- Cắt được thực hiện bằng việc làm tan chảy các bề mặt tiếp xúc
Năng lượng siêu âm được truyền qua các vật liệu để đạt được khu vực nóng chảy mong muốn Trong hàn gần, khoảng cách giữa đầu hàn và bề mặt tiếp xúc là 1/4 inch (6mm) hoặc ít hơn, trong khi hàn trường xa xảy ra khi khoảng cách lớn hơn 1/4 inch (6mm) Tại điểm tiếp xúc, năng lượng siêu âm được truyền vào giao diện chung, ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình hàn.
Hình 2.15 minh họa hàn gần và xa
Trong điều kiện cho phép, việc hàn gần là lựa chọn tối ưu hơn so với hàn trường cao, vì hàn trường cao yêu cầu biên độ và áp suất không khí cao hơn để đạt được chất lượng mối hàn tương đương.
- Nói chung, hàn trường xa chỉ đề nghị cho vô định hình,nhựa, mà truyền năng lượng tốt hơn so với các loại nhựa bán tinh thể
3.6 Mối liên hệ song song
Để đạt được mối hàn tối ưu, bề mặt chung cần được đặt trên một mặt phẳng và song song với bề mặt tiếp xúc Điều này cho phép năng lượng siêu âm truyền qua nhựa một cách hiệu quả, từ đó tạo ra mối hàn bền vững.
Một số phương pháp và dụng cụ sử dụng trong dây chuyền
Động cơ bước là một loại động cơ điện đặc biệt, hoạt động theo nguyên lý khác biệt so với các động cơ điện thông thường Chúng là động cơ đồng bộ, có khả năng biến đổi các tín hiệu điều khiển thành các chuyển động góc quay hoặc di chuyển của rôto, đồng thời giữ rôto ở những vị trí cần thiết.
Động cơ bước hoạt động theo cơ chế quay từng bước, mang lại độ chính xác cao trong điều khiển Chúng sử dụng các bộ chuyển mạch điện tử để gửi tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và tần số nhất định Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, trong khi chiều quay và tốc độ của rôto phụ thuộc vào thứ tự và tần số chuyển đổi.
Stepper motors are primarily classified into three main types: Variable Reluctance Stepper Motors, Permanent Magnet Stepper Motors, and Hybrid Stepper Motors.
Động cơ bước từ trở biến đổi có rôto làm bằng thép non với khả năng dẫn từ cao, và các cuộn dây stato được bố trí đối xứng nhau qua rôto cùng cực tính Nguyên lý hoạt động của động cơ này dựa trên việc cấp điện cho từng cuộn dây pha, tạo ra mômen từ tác động làm quay rôto đến khi đạt giá trị từ trở nhỏ nhất, tại đó mômen bằng không và động cơ dừng lại Khi cấp điện lần lượt cho các cuộn pha, động cơ sẽ hoạt động liên tục theo một chiều nhất định, và có thể đảo chiều chuyển động bằng cách thay đổi thứ tự cấp điện Tuy nhiên, nhược điểm của động cơ này là rôto làm bằng thép non, dẫn đến khi mất điện, rôto không có từ dư và sẽ quay tự do dưới tác dụng của tải.
Hình 2.25 Động cơ bước biến từ trở
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu có cấu tạo với rôto là nam châm vĩnh cửu và stato là các cuộn dây pha đối diện nhau với cực tính khác nhau, tạo nên sự khác biệt với động cơ bước loại biến từ trở Khi cấp điện cho một cuộn dây pha, nó sẽ trở thành nam châm điện, và sự tương tác từ trường giữa nam châm điện và nam châm vĩnh cửu của rôto sẽ khiến rôto quay đến vị trí mong muốn Để động cơ quay liên tục, cần cấp và ngắt điện luân phiên cho các cuộn dây pha Động cơ bước nam châm vĩnh cửu được chia thành ba loại chính: động cơ đơn cực, động cơ lưỡng cực và động cơ nhiều pha, sẽ được trình bày chi tiết trong phần tiếp theo.
Hình 2.26 Các bước hoạt động
Động cơ bước lai kết hợp đặc điểm cấu trúc của động cơ biến từ trở và động cơ nam châm vĩnh cửu Rôto của động cơ này được chia thành hai đoạn, với trục làm bằng nam châm vĩnh cửu và hai rôto bằng thép non Các đoạn stato tương ứng là các cuộn dây, trong khi trục rôto được đặt trên hai ổ bi, như minh họa trong hình 2.2.3.
Hình 2.27 Động cơ bước lai
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu:
Động cơ bước đơn cực là một loại động cơ nam châm vĩnh cửu với sơ đồ đấu dây đặc trưng, bao gồm một đầu nối trung tâm trên các cuộn dây Trong quá trình hoạt động, các đầu nối trung tâm được kết nối với cực dương của nguồn cấp, trong khi hai đầu còn lại được nối đất để đảo chiều từ trường do cuộn dây tạo ra Động cơ này có thể có 6 dây (hoặc 5 dây nếu kết hợp 2 dây power 1 và power 2 thành 1 dây duy nhất) và loại 8 dây.
Hình 2.28 Động cơ bước đơn cực Hình 2.29 Loại đơn cực 8 dây
Nguyên lý hoạt động của động cơ được mô phỏng trong hình 2.2.4, trong đó các cực của cuộn dây được tạo ra bằng cách cấp xung theo thứ tự: 1a, 2a, 1b, 2b Với mỗi bước xung, động cơ sẽ quay một góc 90 độ, hoàn thành một vòng quay.
Động cơ bước lưỡng cực có cấu trúc và nguyên lý hoạt động tương tự như động cơ đơn cực, nhưng với hai mấu cuộn dây đơn giản hơn và không có đầu trung tâm Mặc dù động cơ lưỡng cực có thiết kế đơn giản hơn, nhưng mạch điều khiển để đảo cực mỗi cặp cực lại phức tạp hơn Nguyên tắc điều khiển vẫn giống như động cơ đơn cực, bằng cách cấp xung lần lượt cho các pha Tuy nhiên, khác với động cơ đơn cực, dòng điện trong động cơ lưỡng cực cần phải đảo chiều để thay đổi cực từ, thường sử dụng mạch cầu H cho mỗi pha để điều khiển.
Hình 2.30 Động cơ bước lưỡng cực
Động cơ lưỡng cực thường có các loại 4 dây, 6 dây và 8 dây Đặc biệt, động cơ lưỡng cực 8 dây có hai dạng mắc: mắc nối tiếp và mắc song song Dạng mắc nối tiếp cho cuộn dây với độ tự cảm cao hơn nhưng dòng điện có cường độ thấp hơn, trong khi dạng mắc song song lại có cường độ dòng điện cao hơn nhưng độ tự cảm thấp hơn.
Hình 2.31 Động cơ lƣỡng cực loại 6 dây và 8 dây
Hình 2.32 Động cơ nhiều pha
Động cơ nam châm vĩnh cửu nhiều pha, thường ít được biết đến, có cấu trúc với các cuộn dây được mắc nối tiếp thành một vòng kín Các dạng phổ biến của động cơ này là 3 pha và 5 pha.
Bộ điều khiển cần nửa cầu H cho mỗi đầu ra của động cơ giúp cung cấp mômen xoắn lớn hơn so với các loại động cơ bước cùng kích thước Một số động cơ 5 pha có khả năng xử lý cấp cao, cho phép đạt được bước 0.72.
Trong ngành công nghiệp, có hai loại vitme phổ biến được sử dụng: vitme - đai ốc tiếp xúc mặt, hay còn gọi là vitme - đai ốc thường, và vitme - đai ốc bi.
Vitme là một thiết bị cơ khí bao gồm trục có ren và đai ốc, được thiết kế để ăn khớp với nhau Khi trục vít quay, đai ốc sẽ chuyển động tịnh tiến dọc theo trục, và mỗi vòng quay của trục vít sẽ khiến đai ốc di chuyển một khoảng cách tương đương với bước ren.
Vitme - đai ốc bi bao gồm các thành phần chính như trục vitme, đai ốc, bi và khe hồi bi Bề mặt ren của trục vitme được tôi cứng và hoạt động trên các viên bi đỡ, giúp giảm thiểu ma sát trượt Nhờ vào cơ chế hoạt động của các viên bi, ma sát lăn thay thế cho ma sát trượt, dẫn đến hiệu suất của vitme - đai ốc bi đạt trên 90%.
Hình 2.34 Cấu tạo vitme bi
Vitme - đai ốc bi được thiết kế để khử khe hở và điều chỉnh sức căng ban đầu
Có 3 phương pháp được áp dụng:
