Hàn laser là gì? Những điều cần biết về máy hàn laser

Máy hàn laser và công nghệ hàn laser đang trở nên rất phổ biến với sự ra đời của các công nghệ laser mới nhất. Hiểu một cách đơn giản, 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 thông thường khác, hàn laser có thể hoàn thành công việc trong thời gian ngắn hơn nhiều.

Phân loại máy hàn Laser

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều dòng máy hàn laser và được phân loại theo 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 khi sử dụng máy hàn laser là nó tạo ra đường hàn mịn, đảm bảo tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Hãy bắt đầu xác định máy hàn laser theo các loại khác nhau:

Phân loại dựa trên loại laser

Laser xung

Cơ chế laser xung rất lý tưởng cho các kim loại có bản chất nhẹ và có độ dày thấp. Do đó, tia laser xung tạo ra sự tiếp xúc không liên tục trên bề mặt kim loại. Giữ cho nó an toàn không bị cháy hoặc chảy. Hơn nữa, kiểu hàn laser này lý tưởng để hàn các tấm kim loại, dao cạo, đồ trang sức, và thậm chí cả các bộ phận như ốc vít.

Tia laser liên tục

Tia laser liên tục lý tưởng để hàn trên các bộ phận có độ dày cao và bền. Hơn nữa, công nghệ hàn này cũng tốt cho các kim loại bề mặt chịu lửa. Kiểu hàn này tuy tốn kém hơn kiểu hàn xung nhưng về lâu dài sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí và nhân công cho bạn.

Phân loại dựa trên nguồn laser

Hiện nay, có ba loại nguồn laser chính được sử dụng cho máy hàn laser, đó là laser Fiber, laser CO2 và laser Nd: YAG. Mỗi nguồn laser này có lợi ích riêng và phù hợp với các loại vật liệu hàn khác nhau.

Máy hàn sợi quang

Máy hàn laser sợi quang lý tưởng để làm việc trên các bộ phận kim loại. Hơn nữa, nó mang lại độ tin cậy và hiệu quả cao. Theo ước tính, độ chính xác của máy hàn laser sử dụng sợi quang là gần 25%.

Máy hàn Laser CO2

Máy hàn laser CO2 có thể cung cấp chùm tia hàn liên tục lớn tạo ra mối hàn hiệu quả và bền. Nó có thể dễ dàng xuyên qua kim loại và bề mặt phi kim loại.

Máy hàn Laser Nd: YAG

Các máy laser Nd: YAG tiết kiệm năng lượng hơn so với các máy hàn laser sợi quang. Tuy nhiên, có một số ứng dụng nhất định như khả năng điều khiển laser lớn hơn mà bạn không thể đạt được với các loại nguồn laser khác.

Tóm lại, bạn sẽ nhận thấy có rất nhiều loại máy hàn laser, công nghệ và nguồn. Bạn sẽ phải quyết định loại máy hàn laser nào sẽ phù hợp với doanh nghiệp của bạn nhất. Trước khi thảo luận về việc lựa chọn máy hàn laser tốt nhất, chúng ta hãy tìm hiểu các ứng dụng chính của máy hàn laser trong ngành công nghiệp cơ khí.

Tham khảo thêm:

Máy hàn laser hoạt động như thế nào?

Công nghệ hàn laser

Công nghệ hàn laser hoạt động dựa trên nguyên lý sinh nhiệt của nguồn laser. Các nguồn laser khác nhau phù hợp với các loại vật liệu khác nhau và các tính chất lý hóa của chúng. Do đó, khi chùm tia laser có năng lượng cao được hội tụ vào một điểm của tấm kim loại, nó sẽ tạo ra các đường nối hoàn hảo trên các tấm kim loại mỏng mà không bị biến dạng ở 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 diễn ra tại đường nối của hai kim loại hoặc vật liệu cần hàn với nhau. 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 tham khảo về một số kỹ thuật hàn laser này để bạn có thể hiểu rõ hơn về quá trình hàn laser.

Chế độ Hàn dẫn

Hàn dẫn là một phương pháp cung cấp 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 nhiệt từ nguồn nhiệt. Sau đó, dẫn đến sự nóng chảy của vật liệu cơ bản và cuối cùng tạo nên mối hàn với vật liệu khác.

Phương thức truyền năng lượng

So sánh, phương pháp truyền năng lượng hơi khác một chút và sử dụng vật liệu trung gian dẫn nhiệt từ nguồn đến mối hàn. Thông thường, mực hấp thụ hoạt động giống như vật liệu trung gian để truyền năng lượng. Tương tự, các khớp đối đầu cũng có thể thực hiện được bằng cách hướng nhiệt năng vào một góc của khớp.

Cơ chế dẫn / thâm nhập

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

Cơ chế hàn thâm nhập hoặc lỗ khóa

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

Các ứng dụng của máy hàn laser

Hàn laser tìm thấy các ứng dụng lớn trong các loại hình công nghiệp. Các ngành công nghiệp này bao gồm từ công nghiệp sản xuất đến y tế đến công nghiệp sản xuất đồ trang sức. Dưới đây là một vài trong số các ngành có ứng dụng chính của công nghệ hàn laser.

Việc hàn các bộ phận bằng rô-bốt không bao giờ có thể trở thành hiện thực nếu nó không nhờ vào kỹ thuật hàn laser. Chùm tia laze được căn chỉnh trên đường nối của các bộ phận cần hàn. Các đơn vị này sau đó được đưa qua hàn laser bằng băng chuyền. Do đó, tốc độ quá trình xảy ra cho phép sản xuất nhanh các sản phẩm hàn. Công nghệ này có các ứng dụng trong một số ngành công nghiệp không đếm được. Hầu hết mọi ngành công nghiệp sản xuất sử dụng các bộ phận kim loại đều sử dụng loại hàn này. Vì vậy, ứng dụng của hàn laser được tìm thấy rộng rãi trong tất cả các loại ngành công nghiệp sản xuất kim loại và phi kim loại sử dụng hàn các bộ phận.

Ngành trang sức

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

Công nghiệp động cơ tự động

Theo twi-global, gần 15% quy trình sản xuất trong ngành liên quan đến ứng dụng laser theo cách này hay cách khác. Loại hàn CO2 có ứng dụng lớn trong ngành công nghiệp ô tô. Ứng dụng chính của hàn được tìm thấy trong sản xuất bánh răng, bộ phận truyền động, tàu điện. Hầu hết các sản phẩm này cũng yêu cầu mối hàn hình tròn và hình khuyên. Do đó, các mối hàn tròn cũng được quản lý tốt bằng hàn laser.

Hơn nữa, Nd: YAG có ứng dụng cao trong việc hàn các chi tiết thân vỏ và kết cấu của ô tô. Hàn laser đã đạt được những thành công lớn trong ngành công nghiệp ô tô chủ yếu nhờ vào tốc độ hoạt động, độ chính xác, hiệu quả và chi phí thấp hơn trong thời gian dài.

Ngành y tế

Nếu bạn bắt đầu liệt kê ra các ngành công nghiệp riêng lẻ sử dụng hàn laser thì bạn sẽ hết thời gian nhưng bạn sẽ không hết các ngành sử dụng hàn laser. Tương tự, ngành y tế có ứng dụng lớn của phương pháp hàn laser.

Số lượng ứng dụng nhiều nhất của kỹ thuật hàn laser trong ngành y tế là hàn các kim loại khác nhau. Dụng cụ hỗ trợ y tế thường được tạo thành từ các loại bộ phận điện tử khác nhau được gắn thêm với nhiều chất bán dẫn. Thử thách chính trong kịch bản nảy sinh khi các kim loại và vật liệu khác nhau, có các tính chất hóa học và vật lý khác nhau phải được hàn với nhau. Nhưng các thợ hàn laser sợi quang thực hiện 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. Những vật liệu này phải được hàn với nhau bằng hệ thống chống thấm đảm bảo sức khỏe cho bệnh nhân. Các thiết bị khác như máy tạo nhịp tim, AED, máy bơm thuốc cũng sử dụng công nghệ hàn laser.

Tham khảo thêm:

Ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật hàn laser

Công nghệ hàn laser có nhiều lợi ích hơn so với các loại công nghệ hàn thông thường. Dưới đây là một số lợi thế mà bạn nhận được khi sử dụng máy hàn laser.

Việc tích hợp hàn laser dễ dàng hơn với hệ thống tự động hóa và Máy tính hỗ trợ. Điều này không chỉ cho phép bạn kiểm soát tốt hơn toàn bộ quy trình mà còn giúp hoạt động trở nên chính xác và hiệu quả hơn.
Dụng cụ không bị ảnh hưởng trong quá trình hàn.
Tiêu điểm của chùm tia laze rất chính xác. Nhờ đó, mối hàn cuối cùng có chất lượng cao và bền trong thời gian dài sau này.
Tốc độ của quá trình hàn cao hơn nhiều so với các kỹ thuật hàn thông thường. Điều này làm cho công nghệ hàn laser phù hợp với việc sản xuất hàng loạt.
Hàn laser được áp dụng cho các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao, như trong sản xuất các sản phẩm của ngành y tế.
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. Do đó, tiết kiệm thời gian hàn và nhân lực.
Phương pháp không tiếp xúc. Điều này có nghĩa là không có bộ phận tiếp xúc và do đó chất lượng của sản phẩm cuối cùng và tuổi thọ của máy móc sẽ tốt hơn.

Những điều cần lưu ý khi hàn Laser

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

Có thể hiểu rằng hàn laser đòi hỏi một kỹ năng nhất định để hoàn thành công việc. Trong trường hợp nếu nhiệm vụ được hoàn thành bởi một người không biết về kỹ thuật hàn laser thì cuối cùng là sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng.

Một số sự cố xảy ra khi thiếu kỹ thuật hoặc kinh nghiệm như sau:

Kỹ thuật viên làm việc trên hệ thống hàn laser phải hiểu rõ ràng về công việc và loại laser sẽ sử dụng.
Việc loại bỏ xỉ hàn là điều bắt buộc đối với các kỹ thuật viên. Nếu xỉ hàn đọng lại trong quá trình hàn thì mối hàn sẽ không bền và hỏng sau một thời gian ngắn. Vấn đề này chủ yếu phát sinh trong phương pháp hàn laser xung.
Cần phải áp dụng nhiệt laser đồng đều dọc theo bề mặt kim loại trong quá trình hàn bằng tia laser. Nếu nhiệt laser không phân bổ đều dọc theo bề mặt, nó có thể dẫn đến các mối hàn không đồng đều, điều này sẽ tạo ra các vấn đề về độ tin cậy trong tương lai.
Bạn phải hết sức thận trọng khi hàn trên bề mặt quang học vì chúng có thể dễ bị hỏng.

Hơn nữa, đầu tư ban đầu cho máy hàn laser tương đối cao hơn so với các phương pháp hàn khác. Ngoài ra, chi phí bảo trì của máy cũng cao hơn nếu máy phát sinh các vấn đề trong quá trình vận hành.