א. מהו אולטרסאונד?

גלי אולטרסאונד הם טכניקה המשתמשת באנרגיה הנוצרת על ידי תנודות בתדר גבוה כדי לפעול על פני השטח של חומר עבודה, ובכך להשיג הדבקה של חלקי מתכת יחד.

II. עקרון הפעולה של גלי אולטרסאונד

1. אנרגיה חשמלית מומרת לתנודה מכנית בתדר גבוה, אשר לאחר מכן מועברת לפיית הריתוך דרך ראש ריתוך מכוון אקוסטי. חלקי העבודה העליונים והתחתונים מתחככים זה בזה תחת מחזורי לחץ של 20,000 או 40,000 פעמים בשנייה. ההשפעה המשולבת של תנודה בתדר גבוה ולחץ מפזרת את השכבה הדקה של החומר והתחמוצות על פני חומר העבודה, ויוצרת ריתוך דיפוזיה נקי וניתן לשליטה. באמצעות רקומבינציה של אטומים בין חלקי העבודה, נוצרת בסופו של דבר שכבת היתוך מתכות אמינה.
2. זרם בתדר נמוך מומר לזרם בתדר גבוה על ידי גנרטור. לאחר מכן, הזרם בתדר הגבוה מומר לרטט מכני על ידי מתמר. מודולטור האמפליטודה וראש הריתוך אחראים על כוונון אמפליטודת הרטט. תחת לחץ סטטי מסוים, המבנים המולקולריים על פני המתכת מתחככים ומתנגשים זה בזה, ומשיגים חדירה בין-מולקולרית, ובכך משלימים את הריתוך.

ידע בסיסי ופתרון בעיות באולטרסאונד

ג. תקלות נפוצות בריתוך אולטרסאונד

(א) הלחמה לא שלמה

1. עוצמת ריתוך לא מספקת: לחץ לא מספיק, משרעת לא מספקת, או שהבסיס אינו מקובע היטב.
2. אנרגיית ריתוך לא מספקת: הנוסחה לחישוב אנרגיית המוצא היא E=P×T=F×V×T=μN×A×f×T (כאשר E היא אנרגיה, P הוא הספק, V היא מהירות, μ הוא מקדם החיכוך, N הוא לחץ, A היא משרעת, f היא תדירות ו-T הוא זמן). אנרגיה לא מספקת תוביל לריתוך לקוי.
3. שכבות שמן או תחמוצת על פני החומר יכולות להשפיע על אפקט הדבקה של הריתוך.
4. אם השיניים חדות מדי, הן עלולות לחדור בקלות דרך הריתוך במהלך הריתוך.
5. פני השטח של החומר הריתוך מצופים בחומר שאינו מתאים לריתוך אולטרסאונד.
6. החומרים המרותכים אינם מתאימים לריתוך אולטרסאונד.

(ii) בסיס ראש הריתוך

לִגרוֹם כאשר ראש הריתוך או בסיס הריתוך באים במגע עם החומר, נוצרות טמפרטורות גבוהות מדי, הגורמות לחדירה מולקולרית בין החומר לראש הריתוך או לבסיס, וכתוצאה מכך להידבקות.

פִּתָרוֹן :

1. בדקו את שיני ראש הריתוך והבסיס. אם הבלאי חמור, הוא יגרום לטמפרטורה לעלות, ויש לטפל בו בזמן.
2. תוך הבטחת תוצאות ריתוך, ניתן להגדיל את ההספק בצורה מתאימה ולקצר את זמן הריתוך כדי להפחית חילופי אנרגיה מוגזמים בין ראש הריתוך לחומר.

(iii) סדקי ריתוך

1. סדקים סביב מפרק הריתוך: בעת ריתוך שכבות מרובות של חומר, קצה מפרק הריתוך יוצר שיפוע. כאשר ראש הריתוך רוטט, הוא מפעיל כוח משיכה על הקצה, מה שעלול לגרום בקלות לסדקים.
2. פִּתָרוֹן בצעו טיפול מיוחד בקצה מפרק הריתוך כדי להבטיח פיזור אחיד של המתח ולהפחית את כוח המתיחה הנוצר מרעידות.
3. סדקים ליד חיבור ההלחמה: רטט של ראש ההלחמה גורם לחומר לנוע קדימה ואחורה. לדוגמה, כאשר נייר אלומיניום מחובר לסוללה, משיכה עלולה לגרום בקלות לשבירה.
4. פתרונות ① שנה את כיוון תבנית השיניים (למשל, השתמש בדוגמאות אלכסוניות) כדי להתאים את כיוון הכוח על החומר; ② הארך את הלשונית כראוי כדי ליצור מרווח חיץ בין הסוללה לחיבור ההלחמה.

(ד) תנודות גדולות בהספק המוצא

לְנַמֵק ישנם גורמים רבים המשפיעים על עוצמת המוצא, ויש לבדוק אותם אחד אחד.

פִּתָרוֹן :

1. בדוק את התקנת היחידה המשולשת, בדוק אם יש נזק, והרכב אותה מחדש במידת הצורך.
2. ודא שברגי הבסיס מהודקים היטב.
3. בדוק אם יש פערים במיקום של מהדק הבסיס.
4. בדקו את מתקני הריתוך כדי לוודא שמיקומי הריתוך עקביים בכל פעם.
5. בדוק את פני השטח של החומר לאיתור כתמי חמצון או שמן.
6. ודא שהמפרטים של החומרים הנכנסים עקביים (כאשר מהלך ראש הריתוך קבוע, הבדלים בעובי ובקשיות החומרים יגרמו לתנודות בהספק המוצא).
7. בדוק את יציבות אספקת האוויר של המפעל ובדוק האם יש תנודות במד לחץ אוויר היניקה.
8. בדוק אם הפלט האולטרסוני של קופסת ספק הכוח יציב.

(ה) עומס יתר

גורמים כוללים שני מצבים: עומס יתר של הספק ועומס יתר של תדר.

פִּתָרוֹן :

1. הפחת את פרמטרי הריתוך בהתאם.
2. הגבל את עומק הירידה של ראש הריתוך כדי להבטיח שמירה על מרווח מסוים בין ראש הריתוך לבסיס.