Hàn laser chủ yếu nhằm mục đích cải thiện hiệu suất và chất lượng hàn của vật liệu thành mỏng và các chi tiết chính xác. Hôm nay, chúng ta sẽ không nói về những ưu điểm của hàn laser mà tập trung vào cách sử dụng khí bảo vệ cho hàn laser đúng cách.
Tại sao nên sử dụng khí bảo vệ khi hàn laser?
Trong hàn laser, khí bảo vệ sẽ ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn, chất lượng mối hàn, độ sâu mối hàn và chiều rộng mối hàn. Trong hầu hết các trường hợp, việc thổi khí hỗ trợ sẽ có tác động tích cực đến mối hàn, nhưng cũng có thể gây ra tác động tiêu cực.
Khi bạn thổi khí bảo vệ đúng cách, nó sẽ giúp bạn:
✦Bảo vệ hiệu quả vũng hàn để giảm hoặc thậm chí tránh quá trình oxy hóa
✦Giảm hiệu quả lượng bắn tóe trong quá trình hàn
✦Giảm thiểu hiệu quả lỗ chân lông ở mối hàn
✦Hỗ trợ vũng hàn trải đều khi đông đặc, để mối hàn có mép sạch và nhẵn.
✦Hiệu ứng che chắn của luồng hơi kim loại hoặc đám mây plasma trên tia laser được giảm đáng kể và tốc độ sử dụng tia laser hiệu quả được tăng lên.
Miễn làloại khí bảo vệ, lưu lượng khí và lựa chọn chế độ thổiNếu đúng, bạn có thể đạt được hiệu quả hàn lý tưởng. Tuy nhiên, việc sử dụng khí bảo vệ không đúng cách cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình hàn. Sử dụng loại khí bảo vệ không phù hợp có thể dẫn đến tiếng kêu cót két trong mối hàn hoặc làm giảm tính chất cơ học của mối hàn. Lưu lượng khí quá cao hoặc quá thấp có thể dẫn đến quá trình oxy hóa mối hàn nghiêm trọng hơn và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến vật liệu kim loại bên trong vũng hàn, dẫn đến mối hàn bị sụp hoặc tạo hình không đều.
Các loại khí bảo vệ
Các loại khí bảo vệ thường được sử dụng trong hàn laser chủ yếu là N2, Ar và He. Tính chất vật lý và hóa học của chúng khác nhau, do đó tác động của chúng lên mối hàn cũng khác nhau.
Nitơ (N2)
Năng lượng ion hóa của N2 ở mức trung bình, cao hơn Ar và thấp hơn He. Dưới bức xạ laser, mức độ ion hóa của N2 duy trì ở mức đồng đều, có thể làm giảm sự hình thành đám mây plasma và tăng hiệu suất sử dụng laser. Nitơ có thể phản ứng với hợp kim nhôm và thép cacbon ở một nhiệt độ nhất định để tạo ra nitrua, làm tăng độ giòn của mối hàn và giảm độ dẻo dai, đồng thời ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ học của mối hàn. Do đó, không nên sử dụng nitơ khi hàn hợp kim nhôm và thép cacbon.
Tuy nhiên, phản ứng hóa học giữa nitơ và thép không gỉ do nitơ tạo ra có thể cải thiện độ bền của mối hàn, điều này sẽ có lợi cho việc cải thiện các tính chất cơ học của mối hàn, do đó khi hàn thép không gỉ có thể sử dụng nitơ làm khí bảo vệ.
Argon (Ar)
Năng lượng ion hóa của Argon tương đối thấp, và mức độ ion hóa của nó sẽ tăng lên dưới tác động của tia laser. Do đó, Argon, với tư cách là khí bảo vệ, không thể kiểm soát hiệu quả sự hình thành các đám mây plasma, điều này sẽ làm giảm hiệu suất sử dụng của hàn laser. Câu hỏi đặt ra là: Argon có phải là một ứng cử viên tồi cho việc sử dụng làm khí bảo vệ trong hàn không? Câu trả lời là Không. Là một khí trơ, Argon khó phản ứng với hầu hết các kim loại, và Ar có giá thành rẻ. Ngoài ra, mật độ của Ar lớn, nó sẽ giúp chìm xuống bề mặt vũng hàn nóng chảy và có thể bảo vệ vũng hàn tốt hơn, vì vậy Argon có thể được sử dụng làm khí bảo vệ thông thường.
Heli (He)
Không giống như Argon, Heli có năng lượng ion hóa tương đối cao, có thể dễ dàng kiểm soát sự hình thành các đám mây plasma. Đồng thời, Heli không phản ứng với bất kỳ kim loại nào. Đây thực sự là một lựa chọn tốt cho hàn laser. Vấn đề duy nhất là Heli tương đối đắt. Đối với các nhà chế tạo sản xuất hàng loạt các sản phẩm kim loại, Heli sẽ làm tăng đáng kể chi phí sản xuất. Do đó, Heli thường được sử dụng trong nghiên cứu khoa học hoặc các sản phẩm có giá trị gia tăng rất cao.
Làm thế nào để thổi khí bảo vệ?
Trước hết, cần làm rõ rằng cái gọi là "oxy hóa" mối hàn chỉ là một tên gọi thông thường, về mặt lý thuyết, nó ám chỉ phản ứng hóa học giữa mối hàn và các thành phần có hại trong không khí, dẫn đến sự suy giảm chất lượng mối hàn. Thông thường, kim loại mối hàn phản ứng với oxy, nitơ và hydro trong không khí ở một nhiệt độ nhất định.
Để ngăn ngừa mối hàn bị "oxy hóa", cần phải giảm hoặc tránh tiếp xúc giữa các thành phần có hại đó với kim loại hàn ở nhiệt độ cao, không chỉ ở kim loại vũng nóng chảy mà là toàn bộ khoảng thời gian từ khi kim loại hàn nóng chảy cho đến khi kim loại vũng nóng chảy đông cứng và nhiệt độ của nó giảm xuống một nhiệt độ nhất định.
Hai cách chính để thổi khí bảo vệ
▶Một là thổi khí bảo vệ vào trục bên, như minh họa trong Hình 1.
▶Phương pháp còn lại là phương pháp thổi đồng trục, như minh họa ở Hình 2.
Hình 1.
Hình 2.
Việc lựa chọn cụ thể hai phương pháp thổi cần cân nhắc toàn diện nhiều khía cạnh. Nhìn chung, nên áp dụng phương pháp thổi khí bảo vệ từ bên hông.
Một số ví dụ về hàn laser
1. Hàn đường thẳng/hàn thẳng
Như thể hiện trong Hình 3, hình dạng mối hàn của sản phẩm là tuyến tính, và dạng mối hàn có thể là mối hàn giáp mép, mối hàn chồng, mối hàn góc âm hoặc mối hàn chồng. Đối với loại sản phẩm này, tốt hơn nên sử dụng khí bảo vệ thổi trục bên như thể hiện trong Hình 1.
2. Hàn hình hoặc hàn diện tích
Như thể hiện trong Hình 4, hình dạng mối hàn của sản phẩm là dạng khép kín như hình chu vi mặt phẳng, hình đa phương mặt phẳng, hình tuyến tính nhiều đoạn mặt phẳng, v.v. Hình thức mối hàn có thể là mối hàn giáp mép, mối hàn chồng, hàn chồng, v.v. Tốt hơn là nên áp dụng phương pháp khí bảo vệ đồng trục như thể hiện trong Hình 2 cho loại sản phẩm này.
Việc lựa chọn khí bảo vệ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàn, hiệu quả và chi phí sản xuất, nhưng do vật liệu hàn đa dạng, trong quá trình hàn thực tế, việc lựa chọn khí hàn phức tạp hơn và cần cân nhắc toàn diện về vật liệu hàn, phương pháp hàn, vị trí hàn, cũng như yêu cầu về hiệu ứng hàn. Thông qua các thử nghiệm hàn, bạn có thể chọn được loại khí hàn phù hợp nhất để đạt được kết quả tốt hơn.
Quan tâm đến hàn laser và muốn tìm hiểu cách chọn khí bảo vệ
Liên kết liên quan:
Thời gian đăng: 10-10-2022