Mọi thứ bạn cần biết về hàn laser

Trong ngành hàn, hàn laser được coi là phương pháp liên kết mạnh mẽ và tinh vi. Nó sử dụng chùm ánh sáng tập trung cao độ gọi là laser. Trên bề mặt mục tiêu của vật liệu, chùm tia laser tạo ra nhiệt độ cao tại điểm tiếp xúc và khiến vật liệu tan chảy và hình thành liên kết mạnh khi nguội và đông đặc.

Hàn laser có cả ưu điểm và nhược điểm. So với các quy trình hàn khác như MIG hoặc TIG, hàn laser mạnh hơn. Hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu về hàn laser, điểm mạnh và hạn chế của nó, khả năng sử dụng, v.v. Chúng ta cũng sẽ so sánh hàn laser với một số phương pháp hàn trong bài viết này.

Vậy, chúng ta hãy cùng khám phá thế giới hàn laser.

Hàn laser là gì?

Hàn laser là phương pháp hàn sử dụng chùm tia laser tập trung có nhiệt độ cao để làm nóng chảy bề mặt kim loại. Các bộ phận nóng chảy sau đó được ghép lại và đông cứng sau khi làm mát. Giống như bất kỳ máy móc laser nào khác, máy hàn laser cũng sử dụng một số thành phần cụ thể của laser bao gồm laser trạng thái rắn, laser khí (CO2 laser) và laser diode.

Chất lượng hàn cao với độ biến dạng tối thiểu và vùng gia nhiệt làm cho sản phẩm này trở thành lựa chọn tốt cho nhiều dự án hàn khác nhau.

Ngoài ra còn có các phương pháp hàn khác như hàn hồ quang kim loại khí (GMAW/MIG), hàn hồ quang khí vonfram (GTAW/TIG), hàn hồ quang kim loại có bảo vệ (Stick), hàn hồ quang lõi thuốc, hàn hồ quang chìm, hàn điểm điện trở và hàn chùm tia điện tử.

Đặc biệt, hàn bằng laser là phương pháp thực tế và linh hoạt nhất.

Cách sử dụng?

Hàn laser sử dụng chùm tia laser tập trung cao để làm nóng bề mặt kim loại cho đến khi nóng chảy. Sau khi ghép các bộ phận lại với nhau, chúng được để nguội cho đến khi đạt độ rắn chắc.

Thông tin người dùng được cung cấp theo từng bước bên dưới.

1. Tạo chùm tia: Quá trình hàn bắt đầu bằng việc tạo ra chùm tia laser công suất cao. Các loại laser khác nhau, chẳng hạn như laser thể rắn, laser khí (ví dụ: CO2 laser) hoặc laser diode có thể được sử dụng tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng.

2. Tập trung chùm tia: Sau đó, chùm tia laser được hướng đến điểm hội tụ bằng gương và thấu kính. Hiệu quả gia nhiệt và làm nóng chảy vật liệu phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của điểm hội tụ và nhiệt độ.

3. Chuẩn bị vật liệu: Trước khi bắt đầu quá trình hàn, việc chuẩn bị vật liệu là điều bắt buộc. Bao gồm vệ sinh, kẹp và xử lý bề mặt.

4. Quy trình hàn: Tập trung chùm tia laser vào bề mặt vật liệu đã chuẩn bị. Điểm định hướng của bề mặt nóng chảy với nhiệt độ tập trung của tia laser.

5. Hình thành mối hàn: Vật liệu nóng chảy kết dính và tạo thành mối hàn rắn chắc. Để tăng cường độ bền mối hàn và lấp đầy khoảng trống, có thể sử dụng thêm bộ lọc.

6. Làm nguội và đông đặc: Sau khi hàn xong, vật liệu nóng chảy sẽ nhanh chóng nguội và đông đặc, tạo thành liên kết chắc chắn giữa các bề mặt được ghép nối. Để giảm thiểu biến dạng, việc kiểm soát làm nguội thích hợp là rất quan trọng.

7. Kiểm tra sau khi hàn: Kiểm tra chất lượng và tính toàn vẹn của mối hàn. Có thể cần thêm các quy trình hoàn thiện như mài, đánh bóng hoặc phủ tùy thuộc vào lớp hoàn thiện hàn.

Hàn bằng laser có bền không?

Có, hàn laser được coi là một kỹ thuật hàn mạnh mẽ và đáng tin cậy. Những lý do đằng sau việc hàn laser là một quy trình hàn mạnh mẽ được đưa ra dưới đây.

• Độ chính xác và Kiểm soát

Kiểm soát chính xác các thông số hàn như công suất, tốc độ và tiêu điểm cho phép duy trì tính chất hàn và vật liệu nhất quán. Điều này tạo ra mối hàn chắc chắn.

• Vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu (HAZ)

Các chùm tia tập trung tạo ra vùng chịu ảnh hưởng nhiệt tối thiểu. Điều này làm giảm sự biến dạng nhiệt, ứng suất dư và sự yếu đi của vật liệu. Do đó, các tính chất cơ học của mối hàn thường vượt trội hơn so với các tính chất đạt được bằng các phương pháp hàn khác

• Thâm nhập sâu

Hàn laser có thể đạt được độ thâm nhập sâu với tỷ lệ khía cạnh cao. Hàn trong vật liệu dày trở nên dễ tiếp cận hơn. Nó tăng cường tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của mối nối.

• Mật độ năng lượng cao

Mật độ năng lượng cao đảm bảo sự nóng chảy và hợp nhất hiệu quả của vật liệu. Điều này tạo ra liên kết luyện kim mạnh mẽ. Mật độ năng lượng cao này cũng cho phép hàn thép và hợp kim không chứa sắt.

• Quy trình không tiếp xúc

Hàn laser giảm thiểu biến dạng vật lý và ô nhiễm của vật liệu hàn vì đây là phương pháp hàn không tiếp xúc.

Ưu và nhược điểm

Hàn laser là một quy trình đa năng và hữu ích cho nhiều công việc hàn. Tuy nhiên, đôi khi nó không cung cấp được đầu ra cần thiết khi so sánh với một số phương pháp hàn khác. Chúng ta hãy cùng xem xét các điểm mạnh và điểm yếu của hàn laser.

Làm thế nào để khắc phục những hạn chế của hàn laser!

Hàn laser có thể là một cơ hội tuyệt vời nếu được sử dụng đúng cách. Đúng vậy, nó đi kèm với một số hạn chế nhất định nhưng bạn có thể khắc phục hầu hết chúng. Vậy, làm thế nào để thực hiện điều đó?

Chi phí thiết bị cao

• Thực hiện phân tích chi phí-lợi ích kỹ lưỡng. Xem xét khoản tiết kiệm dài hạn từ việc tăng năng suất.

• Tìm hiểu các lựa chọn tài chính hoặc cho thuê.

• Bắt đầu với mức đầu tư tối thiểu vào máy. Tăng dần mức đầu tư.

Hạn chế về vật chất

• Sử dụng lớp phủ hoặc xử lý bề mặt trên vật liệu phản quang. Điều này sẽ tăng cường khả năng hấp thụ tia laser và giảm các vấn đề phản xạ.

• Tối ưu hóa các thông số laser để phù hợp hơn với tính chất và độ dày của vật liệu.

• Kết hợp hàn laser với các phương pháp hàn khác (như MIG hoặc TIG).

Khả năng tiếp cận khớp hạn chế

• Việc sử dụng cánh tay robot và hệ thống tự động sẽ giúp tiếp cận được các khớp khó tiếp cận.

• Thiết kế đồ gá và đồ gá tùy chỉnh.

• Sử dụng hệ thống hàn laser đa trục

Ngoài ra, việc triển khai dần các sản phẩm hiện có, tiến hành đánh giá khả năng tương thích và bắt đầu các dự án thí điểm có thể nâng cao hiệu quả của máy và giảm đáng kể các hạn chế.

Hàn Laser VS Hàn MIG

Hàn Laser VS Hàn TIG