Hàn Laser là gì? Quy trình và các yếu tố ảnh hưởng Hàn Laser

Hàn laser là gì?

Hàn Laser là gì? Quy trình và các yếu tố ảnh hưởng Hàn Laser

Tin tức & Sự kiện

Hàn Laser là gì? Quy trình và các yếu tố ảnh hưởng Hàn Laser



Các nhà sản xuất sử dụng các công nghệ chế tạo khác nhau, chẳng hạn như hàn laze, để nối các vật liệu trong các ứng dụng khác nhau. Kỹ thuật hàn chùm tia laser cung cấp tốc độ hàn cao, ứng suất nhiệt thấp và kiểm soát chính xác so với các kỹ thuật hàn tru

Bài viết này sẽ thảo luận về quy trình hàn laser, các loại, nguyên tắc làm việc và các vật liệu tương thích. 
 

Hàn Laser là gì?

Hàn laser là một kỹ thuật chế tạo linh hoạt sử dụng chùm tia laser để hàn hoặc nối các kim loại và vật liệu tổng hợp khác nhau. Hàn chùm tia laser là quy trình hàn kim loại tấm tiên tiến thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp.

Chùm tia laze thường tập trung vào phôi, làm nóng nó đến điểm nóng chảy. Vật liệu hàn kết hợp với vật liệu liền kề tạo thành một mối nối chắc chắn. Năng lượng ánh sáng tập trung của quá trình này tập trung vào các kích thước điểm hoặc khu vực rất nhỏ, cho phép kiểm soát chính xác năng lượng nhiệt và quá trình hàn.

Hàn laser là gì?

 

Hàn Laser hoạt động như thế nào?

Đầu tiên, máy hàn chùm tia laser tập trung chùm ánh sáng tập trung cao vào khoang giữa hai hoặc nhiều vật liệu để tạo ra một liên kết vững chắc. Sự tập trung ánh sáng này xảy ra tại một điểm nhỏ và nằm trong khoảng từ vài phần mười milimét đến vài milimét đường kính.

Nồng độ chùm tia laser công suất cao này chứa mật độ năng lượng cao. Kết quả là, nó cung cấp các mức năng lượng lớn làm tan chảy các vật liệu tại các điểm đóng hoặc đường nối của chúng, khiến nó trở thành một khớp nối.

Sau đó, vật liệu của phôi dần dần hấp thụ năng lượng từ chùm tia laze hội tụ, làm nóng phôi đến điểm nóng chảy của nó. Tiếp theo, vùng nóng chảy chảy ra tạo thành liên kết chắc chắn giữa các chi tiết mối hàn.

Tuy nhiên, tùy thuộc vào chất lượng mối hàn mong muốn và vật liệu hàn, bạn có thể thực hiện hàn laser ở chế độ liên tục hoặc xung. Hàn laser ở chế độ liên tục là lý tưởng để hàn các vật liệu dày hơn, trong khi chế độ xung phù hợp với các vật liệu mỏng hơn.
 

Hàn laser hoạt động thế nào

 

Các loại quy trình Hàn Laser

Trong khi hàn mig và hàn tig là những phương pháp phổ biến, có một số kỹ thuật hàn laser hữu ích cho các ứng dụng khác nhau. Chúng bao gồm những điều sau đây:
 

1. Hàn lỗ khóa

Hàn lỗ khóa liên quan đến việc sử dụng chùm tia laze làm nóng bề mặt phôi đến điểm bốc hơi, thấm sâu vào vật liệu. Quá trình hàn này tạo thành một lỗ khóa có tính năng giống như plasma. Kỹ thuật hàn này phù hợp với tia laser công suất cao trên 105W/mm2 và nhiệt độ thường tăng trên 10.000k.
 

2. Hàn laze

Kỹ thuật hàn laze liên quan đến việc sử dụng đồng thời chùm tia laze để làm nóng phôi bằng vật liệu độn. Quá trình này tạo thành một liên kết vững chắc giữa các vật liệu sử dụng vật liệu độn như đồng hoặc bạc. Nó phù hợp để nối hai kim loại khác nhau.

Ngoài ra, hàn ở nhiệt độ thấp làm cho vật liệu hàn ít bị biến dạng hơn. Các ngành công nghiệp như ô tô sử dụng phương pháp hàn laze để nối thép với nhôm.
 

3. Hàn lai

Kỹ thuật hàn này kết hợp hàn chùm tia laser với các phương pháp khác, chẳng hạn như GTAW (Hàn hồ quang vonfram khí) và GMAW (Hàn hồ quang kim loại khí). Điều này cuối cùng nâng cao chất lượng hàn và hiệu quả của kỹ thuật bằng cách mang lại những lợi ích kết hợp của cả hai phương pháp.
 

4. Hàn dẫn nhiệt

Quá trình này sử dụng chùm tia laze làm nóng bề mặt vật liệu vượt quá điểm nóng chảy của vật liệu. Đây là một kỹ thuật hàn lý tưởng cho các ứng dụng mà độ bền mối hàn cao không phải là yêu cầu chính. Quá trình hàn dẫn nhiệt sử dụng tia laser công suất thấp chính xác dưới 500W. Nó tạo ra một mối hàn đều đặn và hấp dẫn về mặt thẩm mỹ.
 

5. Hàn gõ

Hàn gõ liên quan đến việc phát xung chùm tia laser ở tần số cao để làm tan chảy và nung chảy các vật liệu hàn một cách nhanh chóng. Phương pháp hàn này phù hợp với các vật liệu có điểm nóng chảy và tính chất nhiệt khác nhau. Ngoài ra, nó hoàn hảo để nối các vật liệu khác nhau như nhôm và thép.
 

Những vật liệu nào có thể được kết hợp với Hàn Laser?

Các kỹ thuật hàn chùm tia laser rất linh hoạt và tương thích với các vật liệu khác nhau. Dưới đây là một số vật liệu điển hình được kết hợp với hàn laser:
 

– Kim loại:

 

  • Các loại hợp kim nhôm khác nhau;
  • Hợp kim đồng như đồng và đồng thau;
  • Các loại thép như hợp kim cường độ cao, thép carbon và thép không gỉ;
  • Hợp kim titan thường được sử dụng trong các ứng dụng y tế và hàng không vũ trụ;
  • Niken và các hợp kim của nó được sử dụng trong các ứng dụng bao gồm phát điện và hàng không vũ trụ.

 

– Nhựa:

Hàn laser áp dụng cho các loại nhựa cụ thể như nhựa nhiệt dẻo có thể nóng chảy và hóa rắn nhiều lần.

  • Acrylic (PMMA): Công dụng phổ biến của nó bao gồm màn hình, biển báo và thiết bị y tế.
  • Polyvinyl Clorua (PVC): PVC được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng y tế, vật liệu xây dựng và đường ống.
  • Polycarbonate (PC): Nó được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận ô tô, thiết bị an toàn và vỏ bọc điện.

 

– Vật liệu tổng hợp

Nó kết hợp với vật liệu tổng hợp có các thành phần khác nhau, chẳng hạn như polyme được gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP) hoặc polyme được gia cố bằng sợi carbon (CFRP).
 

Các thành phần của thiết bị Hàn Laser

Nói chung, thiết bị hàn laser tiêu chuẩn bao gồm các thành phần thiết yếu sau.
 

– Nguồn laze:

Đây là một thành phần quan trọng chịu trách nhiệm tạo ra chùm tia laze. Các nguồn laser khác nhau bao gồm laser sợi quang, CO2 và Nd: YAG.
 

– Hệ thống phân phối chùm tia:

Nó bao gồm các gương và thấu kính định hướng và tập trung chùm tia laser hàn vào vật liệu. Một hệ thống phân phối chùm điển hình được ghép nối với một hệ thống CNC hoặc cố định với một cánh tay robot.
 

– Hệ thống làm mát:

Hệ thống làm mát duy trì nhiệt độ ổn định bên trong máy chiếu tia laser. Nó ngăn không cho nguồn laser và các thành phần khác bị hư hại do lượng nhiệt đáng kể mà tia laser tạo ra.
 

– Hệ thống thao tác phôi:

Hệ thống này giữ phôi ổn định, đảm bảo chùm tia tạo ra các thông số kỹ thuật cần thiết. Nó cung cấp một vị trí ổn định và chính xác cho phôi hàn.
 

– Các tính năng an toàn:

Hàn các vật liệu với nhau có thể gây hại khi không áp dụng các biện pháp phòng ngừa an toàn. Các tính năng an toàn của hệ thống hàn bằng chùm tia laze bao gồm đèn cảnh báo, khóa liên động và che chắn, giúp bảo vệ người vận hành và các nhân viên khác khỏi tia laze.
 

– Hệ thống Điều khiển và Giám sát:

Chúng bao gồm phần mềm và phần cứng quản lý các thành phần của hệ thống chùm tia laze. Các hệ thống này kiểm soát và giám sát các thông số khác nhau, chẳng hạn như công suất laser và tốc độ hàn, trong quá trình hàn.
 

Các loại máy Hàn Laser được sử dụng phổ biến hiện nay

Dưới đây là một số loại máy hàn laser được sử dụng phổ biến hiện nay:
 

1. Laser CO2

Laser khí hoặc CO2 tạo ra chùm tia laser bằng laser carbon dioxide (CO2). Các nhà sản xuất thường sử dụng laser CO2 vì chúng hiệu quả và tạo ra các chùm tia công suất cao phù hợp để chế tạo các vật liệu dày hơn như nhựa, gốm sứ và kim loại.
 

2. Máy hàn Laser Nd: YAG

Laser garnet nhôm yttri pha tạp neodymium (Nd: YAG) sử dụng chùm tia trạng thái rắn trong phôi hàn. Nó tạo ra chùm tia chất lượng cao phù hợp để hàn các vật liệu mỏng như kim loại tấm và nhựa.
 

3. Máy Laser sợi quang

Kỹ thuật laser sợi quang sử dụng cáp quang để truyền chùm tia laser tới phôi. Laser sợi quang hiệu quả và có thể tạo ra chùm tia chất lượng cao hoàn hảo để hàn kim loại và các vật liệu khác.
 

4. Máy hàn Laser cầm tay

Máy hàn này là một thiết bị nhỏ gọn, cho phép hàn mối nối ở nhiều vị trí hoặc góc độ khác nhau. Chúng rất lý tưởng cho các ứng dụng có tính di động và khả năng tiếp cận các yêu cầu khu vực khó tiếp cận.
 

5. Hàn Laser sóng liên tục

Máy hàn laser sóng liên tục sử dụng chùm tia laser phát ra liên tục để tạo thành một mối hàn liên tục xuống mối nối. Đó là lý tưởng để tạo ra các mối hàn chất lượng cao và chắc chắn và hàn các vật liệu dày.
 

6. Laser xung

Máy hàn laser xung sử dụng chùm tia laser được tạo ra ở tần số cao và được phân phối ở các xung ngắn để tạo ra các mối hàn nhỏ và có kiểm soát. Đó là lý tưởng để nối các vật liệu hàn và hình học phức tạp với các tính chất nhiệt khác nhau.
 

Ưu điểm của kỹ thuật Hàn Laser

Hàn laser là một kỹ thuật linh hoạt với một số ưu điểm trong các ứng dụng khác nhau. Dưới đây là một số lợi ích của hàn chùm tia laser.
 

1. Giảm tác động nhiệt

Quá trình hàn này làm giảm nguy cơ biến dạng nhiệt trong phôi vì nó sử dụng ít ứng suất nhiệt hơn tại đường hàn. Hàn laser giảm thiểu nhiệt phân tán ra vật liệu xung quanh, điều này có thể dẫn đến các tác động tiêu cực như uốn cong hoặc ứng suất.
 

2. Đa năng

Hàn chùm tia laser rất linh hoạt và tương thích với các tấm dày khác nhau, kim loại quý, tiếp điểm bằng đồng hoặc các kim loại khác nhau. Khả năng tương thích cao với các ứng dụng khác nhau làm cho nó trở thành một phương pháp chế tạo kim loại tấm thường được sử dụng .
 

3. Tốc độ cao

Kỹ thuật hàn laser có thể hàn nhanh gấp 5 lần hoặc hơn so với quy trình truyền thống. Tốc độ hàn cao của quá trình này dẫn đến thời gian xử lý ngắn hơn và tăng năng suất trong một thời gian giới hạn.
 

4. Độ tin cậy

Các kỹ thuật hàn laser mang lại độ tin cậy cao do các thuộc tính không dùng lực, không tiếp xúc và không mài mòn. Tương tự như vậy, quá trình này mang lại độ bền cao vì độ sâu hàn lớn của nó.

Ưu điểm hàn laser

 

Một số nhược điểm của kỹ thuật Hàn Laser

 

1. Chi phí ban đầu cao

Hầu hết các thiết bị hàn tia laze đều đắt tiền, làm cho quá trình này tốn kém hơn so với các kỹ thuật hàn khác. Các thiết lập laser có giá gấp đôi hoặc nhiều hơn so với các hệ thống hàn truyền thống. Do đó, nó đắt đối với các ứng dụng khối lượng thấp và sản xuất nhỏ hơn.
 

2. Không tương thích với Phôi gia công không đều

Hàn laser yêu cầu một đường tiếp xúc trực tiếp giữa chùm tia laser và mối hàn được hàn. Do đó, rất khó để hàn các mối nối trong phôi có hình dạng bất thường.
 

3. Yêu cầu về kỹ năng đặc biệt và chi phí lao động cao

Kỹ thuật hàn laser yêu cầu đào tạo chuyên môn và chuyên môn để đạt được kết quả xuất sắc. Do đó, các nhà sản xuất nhỏ hơn sẽ gặp khó khăn khi sử dụng do chi phí lao động tăng lên.
 

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Hàn Laser

Dưới đây là các yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến kết quả của hoạt động hàn laser của bạn.
 

– Công suất laser và mật độ năng lượng

Công suất laser ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt tập trung vào phôi, xác định chiều rộng và độ ngấu của mối hàn. Nói chung, mức năng lượng thấp hơn gây ra phản ứng tổng hợp không đủ, trong khi mức năng lượng cao hơn cho phép thâm nhập sâu hơn. Công suất chia cho kích thước điểm chùm tia là mật độ năng lượng, xác định mật độ của chùm tia laze.
 

– Tiêu điểm chùm tia và Kích thước điểm

Tiêu điểm của chùm tia laze xác định kích thước điểm của phôi. Bên cạnh đó, sự thâm nhập sâu hơn và mối hàn hẹp hơn xảy ra do mật độ năng lượng cao được tạo ra bởi kích thước điểm nhỏ hơn. Chiều dài chính và kích thước điểm ảnh hưởng đến hình dạng của đường hàn và sự phân tán năng lượng.
 

– Thiết kế chung

Việc tiếp cận khu vực hàn, hình học và sự phù hợp của thiết kế mối nối ưu tiên ảnh hưởng đến quá trình. Do đó, việc chuẩn bị mối nối thích hợp giúp cải thiện độ ngấu, chất lượng và độ bền của mối hàn.
 

– Tính chất vật liệu

Sẽ rất hữu ích nếu biết rằng hệ số giãn nở nhiệt, độ dẫn nhiệt và điểm nóng chảy của vật liệu có thể ảnh hưởng đến quá trình hàn của vật liệu đó, ảnh hưởng đến các thông số như chất lượng mối hàn, tốc độ và yêu cầu về điện năng. Hơn nữa, tính chất phản xạ và hấp thụ của vật liệu thay đổi khi tiếp xúc với bức xạ laze.
 

Các ứng dụng Hàn Laser trong chế tạo kim loại

Một số ứng dụng nổi bật của công nghệ Hàn Laser trong chế tạo kim loại hiện nay:
 

– Hàn Laser trong ngành ô tô

Ngành ô tô dựa vào quy trình hàn laser để tiết kiệm chi phí, chất lượng và hiệu quả. Nó hoạt động ở chế độ không có công cụ và thường không cần thay thế đầu. Các bộ phận ô tô khác nhau như bộ phận động cơ, solenoids, kim phun nhiên liệu và bộ phận điều hòa không khí là những ví dụ điển hình về gia công các bộ phận bằng cách hàn laser.
 

– Hàn laser trong ngành hàng không vũ trụ

Phương pháp hàn laser mang lại độ chính xác mà ngành hàng không vũ trụ yêu cầu trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như khung máy bay và máy dò kim loại an ninh. Kỹ thuật hàn laze nối các cấu trúc nhẹ và phức tạp được làm từ nhôm, titan và các hợp kim khác. Hàn trong lĩnh vực hàng không vũ trụ giúp giảm trọng lượng máy bay bằng cách giảm sử dụng đinh tán.
 

– Hàn Laser trong Công nghiệp điện tử

Các nhà sản xuất trong lĩnh vực điện tử phụ thuộc vào kỹ thuật cắt kim loại tấm và hàn laze để tạo ra nhiều thiết bị điện tử tiên tiến khác nhau. Các nhà thiết kế sản phẩm áp dụng các phương pháp hàn laze và sử dụng máy hàn laze sóng liên tục, Dd: YAG, sợi quang và xung. Máy hàn tạo ra các mối hàn chính xác cho các linh kiện điện nhỏ, tiên tiến như cảm biến, linh kiện vi điện tử, bảng mạch, bóng bán dẫn cụ thể và bộ phận điều khiển.
 

– Hàn laser trong ngành Đồ trang sức và đồng hồ

Ngành trang sức sử dụng hàn laser để sản xuất và sửa chữa các sản phẩm có thiết kế phức tạp và dễ vỡ. Nó kết hợp với các kim loại quý như vàng và bạch kim, giảm thiểu sự đổi màu và biến dạng. Ngành công nghiệp này sử dụng khái niệm hàn “di chuyển tự do”, khiến cho hoạt động tương đối dễ dàng và an toàn. Chùm tia laze duy trì một vị trí cố định trong khi người vận hành xoay đồ trang sức, nhẫn hoặc vòng tay một cách an toàn trước chùm tia.
 

Kết Luận

Kỹ thuật hàn laser đáng tin cậy và tương thích với nhiều vật liệu và ứng dụng. Quan trọng hơn, nó mang lại kết quả mong muốn hơn so với các phương pháp hàn thay thế. Tuy nhiên, để xác định kỹ thuật hàn laser phù hợp cho sản phẩm của bạn, nên xem xét vật liệu phôi và kết quả mong muốn.

Cơ khí Intech cung cấp một loạt các dịch vụ gia công, chẳng hạn như phay CNC tùy chỉnh, chế tạo kim loại tấm, đồ gá, chấn gấp và các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau, để đáp ứng mọi nhu cầu cụ thể của bạn. Với thiết bị tiên tiến và kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi có thể cung cấp các giải pháp hàn chính xác và chất lượng cao cho các bộ phận gia công của bạn. Chỉ cần liên hệ với chúng tôi để bắt đầu với một dự án mới, Hotline: 0966 966 205

Bài viết liên quan:

  • Các loại chất làm mát hiệu quả trong gia công CNC
  • 7 mẹo và kỹ thuật gia công CNC tăng năng suất
  • 7 tình huống mà EDM tốt hơn gia công thông thường

 

Tags
tin tức tin tuc Hàn Laser là gì? Quy trình và các yếu tố ảnh hưởng quá trình Hàn Laser han laser la gi quy trinh va cac yeu to anh huong qua trinh han laser

Tin tức khác

  • Sự khác biệt Độ nhám bề mặt và độ hoàn thiện bề mặt trong gia công cơ khí

  • Cắt Plasma là gì? Ưu và nhược điểm cắt Plasma Kim Loại

  • Gia công Magie: Hướng dẫn gia công chi tiết

  • Gia công Trục Xoay là gì? Các phương pháp sản xuất trục xoay phổ biến


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *