Hàn laser là gì? Một số kiến ​​thức về máy hàn laser

Với sự ra đời của công nghệ laser mới nhất, máy hàn laser và kỹ thuật hàn laser đã trở nên rất phổ biến. Nói một cách dễ hiểu, hàn laser là quá trình nối các vật thể kim loại bằng cách sử dụng một chùm tia laser. Tuy nhiên, không giống như các quy trình hàn truyền thống khác, hàn laser có thể hoàn thành công việc trong thời gian ngắn hơn.

Phân loại máy hàn laser

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dòng máy hàn laser được phân loại theo các chức năng hàn khác nhau. Ví dụ như máy hàn điểm laser, máy hàn laser đốt theo khuôn, máy hàn laser tự động, máy hàn truyền cáp quang, máy hàn ánh sáng… Ưu điểm của việc sử dụng máy hàn laser là tạo ra mối hàn mịn và chắc chắn đảm bảo tính thẩm mỹ.

Phân loại dựa trên loại laser

Laser xung

Cơ chế laser xung hoạt động tốt đối với các kim loại nhẹ và mỏng hơn. Do đó, tia laser xung tạo ra sự tiếp xúc không liên tục trên bề mặt kim loại. Tránh bị cháy hoặc chảy. Ngoài ra, loại hàn laser này rất tốt để hàn các bộ phận như kim loại tấm, dao cạo, đồ trang sức và thậm chí cả ốc vít.

Tia laser liên tục

Các tia laser liên tục là lý tưởng để hàn các bộ phận có độ dày và độ bền cao. Ngoài ra, kỹ thuật hàn này cũng thích hợp với các kim loại có bề mặt chịu lửa. Loại hàn này tuy đắt hơn hàn xung nhưng về lâu dài sẽ giúp bạn tiết kiệm được nhiều chi phí và nhân công.

Phân loại dựa trên nguồn laser

Hiện tại, có ba nguồn laser chính để hàn laser, đó là laser Fiber (sợi quang), laser CO2 và laser Nd: YAG. Mỗi nguồn laser này đều có những ưu điểm riêng và phù hợp với các loại vật liệu hàn khác nhau.

Máy hàn laser Fiber sợi quang

Máy hàn laser sợi quang lý tưởng cho việc gia công các bộ phận kim loại. Hơn nữa, nó cung cấp độ tin cậy và hiệu quả cao. Người ta ước tính rằng độ chính xác của máy hàn laser sợi quang là gần 25%.

Máy hàn Laser CO2

Máy hàn laser CO2 có thể cung cấp chùm sáng liên tục lớn, mang lại hiệu quả hàn và độ bền cao. Nó có thể dễ dàng xuyên qua các bề mặt kim loại và phi kim loại.

Máy hàn Laser Nd: YAG

Máy laser Nd: YAG tiết kiệm năng lượng hơn máy hàn laser sợi quang. Tuy nhiên, một số ứng dụng, chẳng hạn như khả năng điều khiển laser lớn hơn, không thể đạt được với các loại nguồn laser khác.

Tổng kết lại, bạn sẽ thấy rằng có rất nhiều loại, công nghệ và nguồn cung cấp máy hàn laser. Bạn phải quyết định loại máy hàn laser nào là tốt nhất cho doanh nghiệp của bạn. Trước khi bàn đến việc lựa chọn máy hàn laser nào tốt nhất, trước tiên chúng ta hãy cùng tìm hiểu những ứng dụng chính của máy hàn laser trong ngành máy móc.

Máy hàn laser hoạt động như thế nào?

Công nghệ hàn laser

Nguyên lý hoạt động của công nghệ hàn laser là nguồn laser nóng lên. Các nguồn laser khác nhau phù hợp với các loại vật liệu khác nhau và các đặc tính hóa lý của chúng. Vì vậy, khi chùm tia laze năng lượng cao được hội tụ vào một điểm trên tấm kim loại, nó sẽ tạo ra một đường nối hoàn hảo trên tấm kim loại mỏng mà không bị biến dạng tốc độ cao tại vị trí đó. Độ sâu của mối hàn được quản lý bằng các phương pháp hàn khác nhau và thay đổi tương ứng. Quá trình này xảy ra ở chỗ nối của hai kim loại hoặc vật liệu được hàn. Tuy nhiên, có nhiều phương pháp hàn laser tùy thuộc vào loại, độ dày và chất lượng của vật liệu được hàn.

Phương pháp hàn laser

Có nhiều phương pháp hàn laser, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Hãy cùng điểm qua một số kỹ thuật hàn laser để bạn hiểu rõ hơn về quy trình hàn laser.

Chế độ Hàn dẫn

Hàn dẫn điện là một phương pháp mang lại cho bạn một mối hàn rộng mà nông. Có một phân loại khác của phương pháp hàn này như sau:

Phương pháp gia nhiệt trực tiếp

Phương pháp gia nhiệt trực tiếp sử dụng sự dẫn điện từ nguồn nhiệt. Sau đó, điều này dẫn đến sự nóng chảy của vật liệu cơ bản và cuối cùng là hàn với vật liệu khác.

Phương thức truyền năng lượng

Ngược lại, phương pháp truyền năng lượng hơi khác, sử dụng vật liệu trung gian dẫn nhiệt từ nguồn nhiệt đến mối hàn. Thông thường, mực hấp thụ đóng vai trò như chất trung gian truyền năng lượng. Tương tự, các khớp đối đầu có thể đạt được bằng cách truyền nhiệt trực tiếp vào góc của khớp.

Cơ chế dẫn / thâm nhập

Cơ chế này hoạt động dựa trên năng lượng trung bình và tạo ra các lỗ sâu hơn so với phương pháp dẫn điện nhưng nông hơn so với phương pháp xuyên thấu.

Cơ chế hàn thâm nhập hoặc lỗ khóa

Một cách khác để sử dụng hàn laser là sử dụng phương pháp lỗ khóa. Phương pháp này tập trung một chùm tia laze vào vật liệu và tạo ra nhiệt xuyên sâu. Do đó, một lỗ được tạo ra tại chỗ bằng phương pháp này. Sau đó, lỗ được lấp đầy bằng vật liệu tạo hơi kim loại kết hợp với các kim loại khác. Kết quả là mối hàn có tỷ lệ chiều sâu trên chiều rộng lớn và tạo ra mối hàn chặt chẽ có độ bền cao.

Các ứng dụng của máy hàn laser

Hàn laser có ứng dụng tốt trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Các ngành công nghiệp này bao gồm từ sản xuất y tế đến chế tác đồ trang sức. Sau đây là một số ngành công nghiệp chủ yếu sử dụng công nghệ hàn laser.

Việc hàn các bộ phận bằng robot sẽ không thể thực hiện được nếu không có hàn laser. Chùm tia laze nhằm vào các đường nối của các bộ phận cần hàn. Các đơn vị này sau đó được hàn laser trên băng chuyền. Do đó, tốc độ mà quá trình này xảy ra cho phép sản xuất nhanh các sản phẩm hàn. Công nghệ này đã được sử dụng trong vô số ngành công nghiệp. Hầu hết mọi ngành sản xuất có sử dụng các chi tiết kim loại đều sử dụng kiểu hàn này. Vì vậy, ứng dụng của hàn laser tồn tại rộng rãi trong các ngành sản xuất kim loại và phi kim loại khác nhau sử dụng các bộ phận để hàn.

Ngành trang sức

Một ứng dụng quan trọng khác của hàn laser là trong ngành trang sức. Khi bạn phải tạo ra các bộ phận trang sức phức tạp và tinh tế từ hai vật liệu khác nhau để hàn lại với nhau, lựa chọn tốt nhất để hàn chúng lại với nhau là công nghệ hàn laser.

Công nghiệp động cơ tự động

Ngoài ra, Nd: YAG được sử dụng rộng rãi trong hàn các bộ phận kết cấu và thân ô tô. Hàn laser đã thành công rực rỡ trong ngành công nghiệp ô tô, chủ yếu là do tốc độ hoạt động cao, độ chính xác cao, hiệu quả cao và chi phí thấp trong thời gian dài.

Ngành y tế

Nếu bạn bắt đầu liệt kê các ngành sử dụng hàn laser, bạn sẽ hết thời gian, nhưng bạn sẽ không hết các ngành sử dụng hàn laser. Tương tự như vậy, ngành y tế có rất nhiều ứng dụng cho hàn laser.

Hàn laser được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành y tế là hàn các kim loại khác nhau. Thiết bị hỗ trợ y tế thường bao gồm các loại linh kiện điện tử khác nhau được nhúng với các chất bán dẫn khác nhau. Thách thức chính trong kịch bản này nảy sinh khi các kim loại và vật liệu khác nhau có tính chất hóa học và vật lý khác nhau phải được hàn lại với nhau. Nhưng thợ hàn laser sợi quang làm công việc thành công.

Một số kim loại và vật liệu cứng như thép không gỉ, 440C hoặc 430, và hợp kim titan cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành y tế. Các vật liệu này phải được hàn với nhau bằng hệ thống chống thấm để đảm bảo sức khỏe cho bệnh nhân. Máy tạo nhịp tim, AED, máy bơm thuốc và các thiết bị khác cũng sử dụng công nghệ hàn laser.

Ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật hàn laser

So với công nghệ hàn truyền thống thì công nghệ hàn laser có nhiều ưu điểm hơn hẳn. Dưới đây là một số lợi thế bạn nhận được khi sử dụng máy hàn laser.

• Các hệ thống tự động và có sự hỗ trợ của máy tính dễ dàng tích hợp hơn với hàn laser. Điều này không chỉ cho phép bạn kiểm soát nhiều hơn toàn bộ quy trình mà còn giúp hoạt động chính xác và hiệu quả hơn.
• Dụng cụ không ảnh hưởng trong quá trình hàn.
• Tiêu điểm của chùm tia laze rất chính xác. Nhờ đó, đường hàn cuối cùng có chất lượng cao và lâu dài.
• Quá trình hàn nhanh hơn nhiều so với các kỹ thuật hàn thông thường. Điều này làm cho hàn laser phù hợp để sản xuất hàng loạt.
• Năng lượng đầu vào thấp hơn so với năng lượng được sử dụng trong các loại kỹ thuật hàn khác.
• Không cần hoàn thiện thứ cấp của sản phẩm sau khi hàn. Từ đó tiết kiệm thời gian hàn và nhân lực.
• Phương pháp không tiếp xúc. Điều này có nghĩa là không có bộ phận nào bị lộ ra ngoài, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng và tuổi thọ của máy tốt hơn.

Những điều cần lưu ý khi hàn Laser

Mặc dù nhược điểm của hàn laser không nhiều. Tuy nhiên, có một số điều cần lưu ý khi áp dụng phương pháp này ở quy mô công nghiệp.

Nói một cách dễ hiểu, hàn laser đòi hỏi một bộ kỹ năng nhất định để hoàn thành công việc. Nếu nhiệm vụ được thực hiện bởi một người không hiểu công nghệ hàn laser, sản phẩm cuối cùng sẽ bị ảnh hưởng.

Một số vấn đề phát sinh do thiếu kỹ năng hoặc kinh nghiệm như sau:

• Các kỹ thuật viên làm việc trên hệ thống hàn laser phải hiểu rõ về công việc và loại laser sẽ được sử dụng.
• Việc loại bỏ xỉ là việc cần làm của các kỹ thuật viên. Nếu có sự lắng đọng xỉ trong quá trình hàn, mối hàn sẽ không bền và bị hư hỏng sau một thời gian ngắn. Sự cố này chủ yếu xảy ra trong phương pháp hàn laser xung.
• Trong quá trình hàn laser, nhiệt laser phải được áp dụng đồng nhất dọc theo bề mặt kim loại. Nếu nhiệt laser không được phân bổ đều dọc theo bề mặt, nó có thể gây ra các mối hàn không đồng đều, tạo ra các vấn đề về độ tin cậy trong tương lai.
• Phải hết sức cẩn thận khi hàn trên các bề mặt quang học vì chúng rất dễ bị hỏng.

Hơn nữa, vốn đầu tư ban đầu của máy hàn laser cao hơn so với các phương pháp hàn khác. Ngoài ra, nếu máy gặp sự cố trong quá trình vận hành, chi phí bảo dưỡng máy sẽ cao hơn.