Hàn laser có thể được thực hiện bằng máy phát laser liên tục hoặc xung. Nguyên lý hàn laser có thể được chia thành hàn dẫn nhiệt và hàn nóng chảy sâu laser. Mật độ công suất nhỏ hơn 104~105 W/cm² là hàn dẫn nhiệt, lúc này độ sâu nóng chảy và tốc độ hàn chậm; khi mật độ công suất lớn hơn 105~107 W/cm², bề mặt kim loại lõm thành "lỗ khóa" dưới tác động của nhiệt, tạo thành hàn nóng chảy sâu, có đặc điểm là tốc độ hàn nhanh và tỷ lệ chiều sâu/chiều rộng lớn.
Hôm nay, chúng ta sẽ chủ yếu đề cập đến kiến thức về các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng hàn nhiệt hạch sâu bằng laser
1. Công suất laser
Trong hàn nhiệt hạch sâu bằng laser, công suất laser kiểm soát cả độ sâu thâm nhập và tốc độ hàn. Độ sâu mối hàn liên quan trực tiếp đến mật độ công suất chùm tia và là một hàm số của công suất chùm tia tới và điểm hội tụ của chùm tia. Nhìn chung, đối với một chùm tia laser có đường kính nhất định, độ sâu thâm nhập tăng lên khi công suất chùm tia tăng.
2. Điểm tiêu cự
Kích thước điểm chùm tia là một trong những biến số quan trọng nhất trong hàn laser vì nó quyết định mật độ công suất. Tuy nhiên, việc đo kích thước điểm chùm tia là một thách thức đối với laser công suất cao, mặc dù có nhiều kỹ thuật đo gián tiếp.
Kích thước điểm giới hạn nhiễu xạ của chùm tia hội tụ có thể được tính toán theo lý thuyết nhiễu xạ, nhưng kích thước điểm thực tế lớn hơn giá trị tính toán do phản xạ tiêu điểm kém. Phương pháp đo đơn giản nhất là phương pháp đo biên dạng đẳng nhiệt, đo đường kính điểm hội tụ và lỗ thủng sau khi đốt giấy dày và xuyên qua tấm polypropylene. Phương pháp này thông qua thực hành đo lường, nắm vững kích thước công suất laser và thời gian hoạt động của chùm tia.
3. Khí bảo vệ
Quá trình hàn laser thường sử dụng các loại khí bảo vệ (heli, argon, nitơ) để bảo vệ vũng hàn nóng chảy, ngăn ngừa phôi khỏi bị oxy hóa trong quá trình hàn. Lý do thứ hai để sử dụng khí bảo vệ là để bảo vệ thấu kính hội tụ khỏi bị nhiễm bẩn bởi hơi kim loại và bị bắn phá bởi các giọt chất lỏng. Đặc biệt trong hàn laser công suất cao, vật bắn ra trở nên rất mạnh, cần phải bảo vệ thấu kính. Tác dụng thứ ba của khí bảo vệ là nó rất hiệu quả trong việc phân tán lớp chắn plasma do hàn laser công suất cao tạo ra. Hơi kim loại hấp thụ chùm tia laser và ion hóa thành đám mây plasma. Khí bảo vệ xung quanh hơi kim loại cũng bị ion hóa do nhiệt. Nếu có quá nhiều plasma, chùm tia laser bằng cách nào đó sẽ bị plasma tiêu thụ. Là năng lượng thứ hai, plasma tồn tại trên bề mặt làm việc, làm cho độ sâu mối hàn nông hơn và bề mặt vũng hàn rộng hơn.
Làm thế nào để chọn khí bảo vệ phù hợp?
4. Tỷ lệ hấp thụ
Sự hấp thụ laser của vật liệu phụ thuộc vào một số đặc tính quan trọng của vật liệu, chẳng hạn như tốc độ hấp thụ, độ phản xạ, độ dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ bay hơi. Trong số tất cả các yếu tố, quan trọng nhất là tốc độ hấp thụ.
Có hai yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ của vật liệu đối với chùm tia laser. Thứ nhất là hệ số điện trở của vật liệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ hấp thụ của vật liệu tỷ lệ thuận với căn bậc hai của hệ số điện trở, và hệ số điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Thứ hai, trạng thái bề mặt (hoặc độ hoàn thiện) của vật liệu có ảnh hưởng quan trọng đến tốc độ hấp thụ của chùm tia, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả hàn.
5. Tốc độ hàn
Tốc độ hàn có ảnh hưởng lớn đến độ sâu thâm nhập. Tăng tốc độ sẽ làm cho độ sâu thâm nhập nông hơn, nhưng quá thấp sẽ dẫn đến vật liệu và chi tiết hàn bị nóng chảy quá mức. Do đó, cần có một dải tốc độ hàn phù hợp cho từng loại vật liệu cụ thể với công suất laser nhất định và độ dày nhất định, và độ sâu thâm nhập tối đa có thể đạt được ở giá trị tốc độ tương ứng.
6. Tiêu cự của ống kính tiêu cự
Ống kính hội tụ thường được lắp đặt ở đầu súng hàn, thường được chọn tiêu cự 63~254mm (đường kính 2,5"~10"). Kích thước điểm hội tụ tỷ lệ thuận với tiêu cự, tiêu cự càng ngắn thì điểm hội tụ càng nhỏ. Tuy nhiên, tiêu cự cũng ảnh hưởng đến độ sâu hội tụ, nghĩa là độ sâu hội tụ tăng đồng bộ với tiêu cự, do đó tiêu cự ngắn có thể cải thiện mật độ công suất, nhưng do độ sâu hội tụ nhỏ nên khoảng cách giữa ống kính và vật hàn phải được duy trì chính xác, và độ sâu thâm nhập không được lớn. Do ảnh hưởng của tia bắn tóe và chế độ laser trong quá trình hàn, độ sâu hội tụ ngắn nhất được sử dụng trong hàn thực tế chủ yếu là 126mm (đường kính 5"). Ống kính có tiêu cự 254mm (đường kính 10") có thể được chọn khi mối hàn lớn hoặc cần tăng kích thước điểm hàn. Trong trường hợp này, cần công suất đầu ra laser (mật độ công suất) cao hơn để đạt được hiệu ứng lỗ thâm nhập sâu.
Thêm câu hỏi về giá và cấu hình máy hàn laser cầm tay
Thời gian đăng: 27-09-2022