Hàn Laser là gì? Ưu điểm & Ứng dụng của công nghệ hàn Laser

Trong thế giới gia công kim loại hiện đại, công nghệ hàn Laser nổi lên như một cuộc cách mạng, mang đến độ chính xác tuyệt đối, tốc độ vượt trội và khả năng ứng dụng đa dạng. Nhờ vào việc sử dụng tia Laser hội tụ, hàn Laser có thể hàn được những chi tiết nhỏ, tinh xảo ngay cả trên những vật liệu khó hàn: Đồng, nhôm, titan, niken,…

Trong bài viết này, VNTECH sẽ làm rõ vì sao hàn Laser được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực: trang sức, y tế, hàng không vũ trụ cho đến ngành sản xuất ô tô, điện tử.

Nội dung bài viết

1 Hàn Laser là gì?
2 Máy hàn Laser là gì?
3 Cấu tạo máy hàn Laser
4 Thiết bị dụng cụ cơ bản của hàn Laser
5 Các loại máy hàn Laser trên thị trường
6 Nguyên lý hoạt động của máy hàn Laser
7 Ưu nhược điểm của phương pháp hàn laser
8 Hướng dẫn sử dụng máy hàn Laser
9 Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hàn Laser

Hàn Laser là gì?

Hàn Laser là một quy trình hàn sử dụng tia Laser hội tụ để tạo ra nhiệt lượng lớn, làm nóng chảy vật liệu tại điểm tiếp xúc và tạo thành mối hàn. Tia Laser là một nguồn ánh sáng đơn sắc, có độ tập trung cao và cường độ lớn, cho phép hàn chính xác và nhanh chóng các vật liệu kim loại, hợp kim và thậm chí cả một số vật liệu phi kim loại.

Sự khác biệt giữa hàn Laser và hàn thường

Hàn Laser và hàn thường là 2 phương pháp hàn cơ bản được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Tuy nhiên, chúng có nhiều điểm khác biệt về nguyên lý hoạt động, ứng dụng và ưu nhược điểm.

Đặc điểm	Hàn Laser	Hàn thường
Nguồn nhiệt	Tia Laser	Hồ quang điện
Độ tập trung nhiệt	Rất cao	Thấp hơn
Vùng ảnh hưởng nhiệt	Rất nhỏ	Lớn hơn
Tốc độ hàn	Nhanh	Chậm hơn
Độ chính xác	Rất cao	Thấp hơn
Khả năng hàn vật liệu mỏng	Tốt	Khó khăn
Khả năng hàn vật liệu dày	Tùy thuộc vào loại Laser	Tốt hơn
Ứng dụng	Vi điện tử, y tế, hàng không vũ trụ	Xây dựng, chế tạo máy móc

Vật liệu có thể hàn Laser

Công nghệ hàn Laser có thể được ứng dụng trên một loạt các vật liệu khác nhau:

– Kim loại và hợp kim: thép carbon, thép hợp kim, thép không gỉ, nhôm, hợp kim nhôm, đồng, titan, niken.

– Kim loại quý: Vàng, bạc, bạch kim…

– Vật liệu phi kim loại: Nhựa, gốm sứ, thủy tinh.

– Vật liệu hỗn hợp: Kim loại – nhựa, Kim loại – gốm sứ.

Ứng dụng của công nghệ Hàn Laser

– Ngành trang sức: Hàn các chi tiết nhỏ, tinh xảo, sửa chữa đồ trang sức.

– Công nghiệp động cơ tự động: Hàn các chi tiết động cơ, hộp số, hệ thống xả.

– Ngành y tế: Hàn các dụng cụ phẫu thuật, cấy ghép y tế.

– Ngành hàng không vũ trụ: Hàn các chi tiết máy bay, tên lửa, vệ tinh.

– Ngành điện tử: Hàn các linh kiện điện tử, vi mạch, bảng mạch in.

– Ngành sản xuất ô tô: Hàn thân vỏ, khung gầm, các chi tiết động cơ.

Máy hàn Laser là gì?

Máy hàn laser là một thiết bị công nghệ cao sử dụng tia laser hội tụ để tạo ra nhiệt lượng lớn, làm nóng chảy vật liệu tại điểm tiếp xúc và tạo thành mối hàn. Tia laser của máy hàn Laser có độ tập trung cao, cường độ lớn sẽ cho phép hàn chính xác và nhanh hơn so mới phương pháp hàn Mig và hàn Tig.

Cấu tạo máy hàn Laser

Máy hàn laser là một hệ thống phức tạp, được thiết kế để tạo ra và điều khiển tia laser, từ đó thực hiện quá trình hàn. Dưới đây là các thành phần chính cấu tạo nên một chiếc máy hàn laser:

1/ Nguồn laser: Đây là trái tim của máy hàn laser, nơi tạo ra tia laser.

– Có nhiều loại laser được sử dụng trong hàn laser: nguồn CO2, Nd:YAG và Fiber.

– Nguồn laser quyết định chất lượng và hiệu suất hàn.

2/ Hệ thống dẫn tia laser (Beam delivery system): Hệ thống này có nhiệm vụ dẫn tia laser từ nguồn laser đến vị trí hàn.

– Thường bao gồm các gương phản xạ, thấu kính để điều chỉnh hướng đi và tiêu điểm của tia laser.

– Độ chính xác của hệ thống dẫn tia laser ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của mối hàn.

3/ Hệ thống điều khiển (Control system): Hệ thống điều khiển cho phép người dùng điều chỉnh các thông số của tia laser như công suất, tốc độ, chế độ xung (nếu có)…

– Hệ thống này có thể được điều khiển bằng tay hoặc thông qua máy tính.

– Đảm bảo tia laser được điều chỉnh chính xác để đạt được chất lượng hàn mong muốn.

4/ Hệ thống làm mát (Cooling system): Đảm bảo nguồn laser và các bộ phận khác không bị quá nhiệt.

– Hệ thống làm mát thường sử dụng nước hoặc không khí để làm mát.

5/ Mỏ hàn laser (Laser welding head): Bộ phận cuối cùng của hệ thống dẫn tia laser, nơi tia laser được hội tụ và chiếu vào vật liệu hàn.

– Thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng thao tác.

– Có thể tích hợp thêm các cảm biến để theo dõi quá trình hàn.

6/ Súng hàn laser: Là một thiết bị hàn laser cầm tay, cho phép người dùng tự do di chuyển và thực hiện các thao tác hàn tại nhiều vị trí khác nhau.

– Súng hàn laser thường được sử dụng cho các ứng dụng hàn linh hoạt, hoặc hàn tại các vị trí khó tiếp cận.

7/ Bộ cấp dây hàn: Sử dụng trong hàn laser nóng chảy, cung cấp vật liệu bổ sung vào mối hàn.

– Hệ thống khí bảo vệ: Cung cấp khí trơ hoặc khí hoạt tính vào vùng hàn để bảo vệ mối hàn khỏi quá trình oxy hóa.

Thiết bị dụng cụ cơ bản của hàn Laser

Dưới đây là một số thiết bị và dụng cụ cơ bản được sử dụng trong quá trình hàn laser:

1/ Thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE)

– Kính bảo hộ: Bảo vệ mắt khỏi tia laser.

– Găng tay bảo hộ: Bảo vệ tay khỏi tia lửa, nhiệt độ cao và các mảnh vụn bắn ra trong quá trình hàn.

– Quần áo bảo hộ: Bảo vệ cơ thể khỏi tia lửa, nhiệt độ cao và bức xạ laser phản xạ.

2/ Dụng cụ hỗ trợ hàn

– Bộ gá kẹp: Giữ cố định các chi tiết, đảm bảo độ chính xác và ổn định của mối hàn.

– Bàn thao tác: được làm từ vật liệu chịu nhiệt và có bề mặt phẳng, rộng rãi.

– Dụng cụ làm sạch: Sử dụng để làm sạch bề mặt chi tiết hàn trước khi hàn, loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ và các chất ô nhiễm khác.

– Dụng cụ đo kiểm: Đảm bảo mối hàn đạt yêu cầu kỹ thuật.

3/ Thiết bị phụ trợ

– Hệ thống thông gió: Loại bỏ khói và bụi sinh ra trong quá trình hàn, bảo vệ sức khỏe người lao động.

– Hệ thống làm mát: Đảm bảo máy hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ.

– Khí bảo vệ: Sử dụng để bảo vệ mối hàn khỏi quá trình oxy hóa và các tác động xấu từ môi trường.

4/ Vật liệu hàn

– Dây hàn: Sử dụng trong hàn laser nóng chảy để bổ sung vật liệu vào mối hàn.

Các loại máy hàn Laser trên thị trường

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy hàn laser khác nhau, được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí. Dưới đây là một số cách phân loại phổ biến:

Phân loại máy theo loại laser

1/ Máy hàn laser CO2: Sử dụng khí CO2 làm môi trường laser.

– Tia laser có bước sóng dài (10.6 µm).

– Ưu điểm: Giá thành rẻ, công suất lớn.

– Nhược điểm: Độ chính xác không cao bằng các loại laser khác, khó hàn các vật liệu mỏng.

2/ Máy hàn laser YAG: Sử dụng tinh thể Nd:YAG (Yttrium Aluminum Garnet pha Neodymium) làm môi trường laser.

– Tia laser có bước sóng ngắn (1.064 µm).

– Ưu điểm: Độ chính xác cao, có thể hàn được nhiều loại vật liệu khác nhau.

– Nhược điểm: Giá thành cao hơn laser CO2.

3/ Máy hàn laser sợi quang (Laser Fiber): Sử dụng sợi quang học làm môi trường laser.

– Tia laser có bước sóng ngắn (1.064 µm).

– Ưu điểm: Độ chính xác cao, tốc độ hàn nhanh, hiệu suất cao, dễ dàng bảo trì.

– Nhược điểm: Giá thành cao nhất trong các loại laser.

>>> Xem thêm: Laser sợi quang hoạt động như nào

Phân loại theo nguồn laser

1/ Máy hàn laser xung:

– Tia laser phát ra theo xung (có khoảng thời gian nghỉ giữa các xung).

– Ưu điểm: Giảm thiểu nhiệt lượng tác động lên vật liệu, phù hợp với hàn các vật liệu mỏng, hàn điểm.

2/ Máy hàn laser liên tục:

– Tia laser phát ra liên tục.

– Ưu điểm: Tốc độ hàn nhanh, phù hợp với hàn đường dài, hàn các vật liệu dày hơn.

Phân loại theo công suất

việc phân loại máy hàn laser theo công suất là một cách tiếp cận phổ biến, giúp người dùng dễ dàng lựa chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. Dưới đây là các loại máy hàn laser được phân loại theo công suất:

1/ Máy hàn laser công suất thấp

– Công suất: Thường dưới 100W.

– Ứng dụng: Hàn các chi tiết nhỏ, mỏng, đòi hỏi độ chính xác cao.

+ Ví dụ: hàn trong ngành trang sức (hàn vàng, bạc), ngành điện tử (hàn linh kiện, vi mạch).

– Ưu điểm: Độ chính xác cao, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, ít gây biến dạng vật liệu.

– Nhược điểm: Tốc độ hàn chậm, không phù hợp với các vật liệu dày.

2/ Máy hàn laser công suất trung bình

– Công suất: Thường từ 100W đến 1kW.

– Ứng dụng: Hàn các chi tiết vừa và nhỏ, hàn các vật liệu có độ dày trung bình.

+ Ví dụ: hàn trong ngành cơ khí, chế tạo (hàn vỏ máy, khung sườn), ngành quảng cáo (hàn chữ nổi).

– Ưu điểm: Tốc độ hàn nhanh, hàn được nhiều loại vật liệu khác nhau.

– Nhược điểm: Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn hơn, có thể gây biến dạng vật liệu.

>>> Xem thêm: Máy hàn laser 1000W

3/ Máy hàn laser công suất cao

– Công suất: Thường trên 1kW.

– Ứng dụng: Hàn các chi tiết lớn, dày, yêu cầu tốc độ hàn cao.

+ Ví dụ: hàn vỏ tàu, chi tiết máy bay, hàn thân vỏ, khung gầm ô tô.

– Ưu điểm: Tốc độ hàn rất nhanh, có thể hàn được các vật liệu dày.

– Nhược điểm: Đòi hỏi hệ thống làm mát mạnh mẽ.

>>> Tham khảo sản phẩm liên quan:

Ngoài ra, còn có nhiều cách phân loại khác dựa trên các tiêu chí khác nhau. Việc lựa chọn loại máy hàn laser nào phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng cụ thể của bạn. Hãy liên hệ với VNTECH để chúng tôi có thể tư vấn giải pháp phù hợp với doanh nghiệp của bạn.

Nguyên lý hoạt động của máy hàn Laser

Máy hàn laser hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng năng lượng của chùm tia laser để làm nóng chảy vật liệu và tạo thành mối hàn. Dưới đây là quy trình hoạt động chi tiết của máy hàn laser:

1/ Tạo tia laser: Nguồn laser tạo ra tia laser

2/ Dẫn tia laser: Tia laser được dẫn qua hệ thống dẫn tia bao gồm các gương phản xạ và thấu kính.

– Hệ thống này có nhiệm vụ điều chỉnh hướng đi và tiêu điểm của tia laser, đảm bảo tia laser được hội tụ chính xác tại điểm hàn.

3/ Hội tụ tia laser: Tia laser được hội tụ tại điểm hàn tạo ra một điểm có mật độ năng lượng cực kỳ cao.

– Năng lượng tập trung này làm nóng chảy vật liệu tại điểm tiếp xúc.

4/ Nhiệt lượng từ tia laser làm nóng chảy vật liệu tại điểm tiếp xúc tạo thành một vũng kim loại nóng chảy.

5/ Tạo mối hàn: Khi tia laser di chuyển dọc theo đường hàn, kim loại nóng chảy sẽ kết tinh lại tạo thành mối hàn.

+ Quá trình hàn laser có thể được kiểm soát bằng tay hoặc bằng máy tính.

6/ Làm mát: Quá trình tạo ra tia laser sinh ra nhiệt lượng lớn, do đó cần có hệ thống làm mát để đảm bảo nguồn laser và các bộ phận khác không bị quá nhiệt.

Ưu nhược điểm của phương pháp hàn laser

1/ Ưu điểm của hàn Laser

– Độ chính xác cao: Tia Laser có thể được điều khiển chính xác, cho phép hàn các chi tiết nhỏ và phức tạp.

– Tốc độ hàn nhanh: Tốc độ hàn Laser nhanh hơn nhiều so với các phương pháp hàn khác.

– Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ: Giảm thiểu biến dạng và ảnh hưởng đến vật liệu xung quanh.

– Chất lượng mối hàn cao: Mối hàn có độ bền cao, không bị rỗ khí và ít bị nứt.

– Khả năng hàn đa dạng vật liệu: Hàn được nhiều loại vật liệu khác nhau.

– Dễ dàng tự động hóa: Có thể tích hợp vào hệ thống tự động hóa.

2/ Nhược điểm của hàn Laser

– Giá thành cao: Máy hàn Laser có giá thành cao hơn so với các loại máy hàn khác.

– Yêu cầu kỹ thuật cao: Người vận hành cần có kỹ năng và kinh nghiệm cao.

– Đòi hỏi biện pháp an toàn: Cần có các biện pháp an toàn để bảo vệ người sử dụng.

Hướng dẫn sử dụng máy hàn Laser

Dưới đây là hướng dẫn sử dụng máy hàn laser cơ bản.

Bước 1: Khởi động máy

– Bật nguồn máy hàn laser.

– Kiểm tra hệ thống làm mát, đảm bảo hoạt động bình thường.

– Khởi động nguồn laser.

Bước 2: Điều chỉnh thông số hàn

– Chọn loại laser phù hợp với vật liệu hàn.

– Điều chỉnh công suất laser, tốc độ hàn, và các thông số khác tùy thuộc vào loại vật liệu, độ dày, và yêu cầu của mối hàn.

– Tham khảo hướng dẫn sử dụng hoặc kinh nghiệm để thiết lập các thông số phù hợp.

Bước 3: Thực hiện hàn

– Định vị tia laser tại điểm hàn.

– Bắt đầu quá trình hàn bằng cách nhấn nút hoặc đạp pedal.

– Di chuyển tia laser dọc theo đường hàn với tốc độ đều và ổn định.

– Quan sát quá trình hàn để đảm bảo mối hàn được hình thành đúng yêu cầu.

Bước 4: Kết thúc hàn

– Dừng quá trình hàn bằng cách nhả nút hoặc pedal.

– Tắt nguồn laser.

– Tắt nguồn máy hàn laser.

– Tháo phôi hàn ra khỏi gá kẹp.

Bước 5: Kiểm tra mối hàn

– Kiểm tra chất lượng mối hàn bằng mắt thường hoặc bằng các dụng cụ đo kiểm chuyên dụng.

– Đảm bảo mối hàn đạt yêu cầu về kích thước, hình dạng, và độ bền.

>>> Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng máy hàn laser chi tiết

Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hàn Laser

Có rất nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình hàn laser. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng nhất:

– Loại laser: Mỗi loại laser (CO2, Nd:YAG, Fiber…) có những đặc điểm và bước sóng riêng, phù hợp với từng loại vật liệu cũng như ứng dụng hàn khác nhau.

– Công suất laser: Công suất quá thấp có thể không đủ để làm nóng chảy vật liệu, trong khi công suất quá cao có thể gây ra các vấn đề như cháy, biến dạng, thủng vật liệu.

– Tốc độ hàn: Tốc độ quá chậm có thể làm vật liệu bị quá nhiệt, trong khi tốc độ quá nhanh có thể không đủ để làm nóng chảy vật liệu.

– Chế độ xung (nếu có): Chế độ xung phù hợp với hàn các vật liệu mỏng, hàn điểm, giúp giảm thiểu nhiệt lượng tác động lên vật liệu.

– Tiêu điểm laser: Vị trí tiêu điểm ảnh hưởng đến độ sâu và chiều rộng của mối hàn.

– Góc tới của tia laser: Góc tới không phù hợp có thể gây ra các vấn đề như phản xạ tia laser, giảm hiệu suất hàn.

– Loại vật liệu:

+ Mỗi loại vật liệu có những đặc tính riêng: độ phản xạ, độ dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy…

+ Những đặc tính này ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ năng lượng laser và quá trình nóng chảy của vật liệu.

– Khí bảo vệ được sử dụng để bảo vệ mối hàn khỏi quá trình oxy hóa và các tác động xấu từ môi trường.

– Môi trường hàn: Nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn… cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình hàn.

+ Ví dụ, bụi bẩn có thể làm giảm năng lượng laser, ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn.

– Thiết bị và dụng cụ hỗ trợ: Gá kẹp, bàn thao tác, dụng cụ làm sạch… cũng góp phần quan trọng vào quá trình hàn laser.

>>> Xem thêm: Mẹo bảo dưỡng máy hàn laser kéo dài tuổi thọ

Trên đây là những thông tin mà VNTECH muốn chia sẻ tới các bạn về công nghệ hàn Laser. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại liên hệ tới VNTECH để được giải đáp một cách chính xác, rõ ràng và chi tiết nhất nhé.

VNTECH - Đơn vị cung cấp máy móc gia công cơ khí chính hãng, uy tín, đa dạng về chủng loại, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất. Để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới.

________________

THÔNG TIN LIÊN HỆ