Hàn laser chủ yếu nhằm mục đích nâng cao hiệu quả và chất lượng hàn các vật liệu thành mỏng và các chi tiết chính xác. Hôm nay chúng ta sẽ không bàn về những ưu điểm của hàn laser mà tập trung vào cách sử dụng khí bảo vệ đúng cách trong hàn laser.
Tại sao cần sử dụng khí bảo vệ trong hàn laser?
Trong hàn laser, khí bảo vệ sẽ ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn, chất lượng mối hàn, độ sâu 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 nó cũng có thể gây ra những tác động bất lợi.
Khi bạn thổi khí bảo vệ đúng cách, nó sẽ giúp bạn:
✦Bảo vệ hiệu quả vũng hàn để giảm thiểu hoặc thậm chí tránh quá trình oxy hóa.
✦Giảm thiểu hiệu quả hiện tượng bắn tóe vật liệu trong quá trình hàn.
✦Giảm thiểu hiệu quả các lỗ rỗ trong mối hàn.
✦Hỗ trợ cho vũng hàn lan đều khi đông đặc, sao cho đường hàn có cạnh sạch và nhẵn.
✦Hiệu ứng che chắn của đám mây hơi kim loại hoặc đám mây plasma đối với tia laser được giảm thiểu hiệu quả, và tỷ lệ sử dụng hiệu quả của laser được tăng lên.
Miễn làlựa chọn loại khí bảo vệ, lưu lượng khí và chế độ thổiNếu sử dụng đúng các bước trên, 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 xấu đến quá trình hàn. Sử dụng loại khí bảo vệ không phù hợp có thể dẫn đến các vết nứt trong mối hàn hoặc làm giảm các tính chất cơ học của mối hàn. Tốc độ dòng khí quá cao hoặc quá thấp có thể dẫn đến quá trình oxy hóa mối hàn nghiêm trọng hơn và sự can thiệp bên ngoài nghiêm trọng vào vật liệu kim loại bên trong vũng hàn, dẫn đến sự sụp đổ mối hàn hoặc hình thành 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. Chúng có tính chất vật lý và hóa học khác nhau, do đó tác dụng 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 tác động của tia laser, mức độ ion hóa của N2 duy trì ở mức ổn định, giúp giảm thiểu 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 nitrit, làm tăng độ giòn của mối hàn và giảm độ dẻo dai, 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 được tạo ra bởi nitơ 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, vì vậy việc 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 cao hơn dưới tác động của tia laser. Do đó, Argon, với vai trò là khí bảo vệ, không thể kiểm soát hiệu quả sự hình thành các đám mây plasma, dẫn đến giảm hiệu suất sử dụng của hàn laser. Câu hỏi đặt ra là: liệu Argon có phải là lựa chọn không tốt để sử dụng làm khí bảo vệ trong hàn? Câu trả lời là Không. Là một khí trơ, Argon khó phản ứng với hầu hết các kim loại, và Argon lại rẻ tiền. Ngoài ra, mật độ của Argon lớn, nó sẽ giúp Argon chìm xuống bề mặt vũng hàn và bảo vệ vũng hàn tốt hơn, vì vậy Argon có thể được sử dụng như một khí bảo vệ thông thường.
Heli (He)
Khác với 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 tiền. Đối với các nhà sản xuất cung cấp các sản phẩm kim loại hàng loạt, 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 xả khí bảo vệ?
Trước hết, cần phải hiểu rõ rằng cái gọi là "quá trình oxy hóa" mối hàn chỉ là một tên gọi thông thường, về mặt lý thuyết đề cập đến phản ứng hóa học giữa mối hàn và các thành phần có hại trong không khí, dẫn đến sự xuống cấp của 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 giảm thiểu hoặc tránh tiếp xúc giữa các thành phần có hại đó và kim loại hàn ở nhiệt độ cao, không chỉ trong kim loại nóng chảy mà còn trong toàn bộ quá trình từ khi kim loại hàn nóng chảy cho đến khi kim loại nóng chảy đông đặc và nhiệt độ giảm xuống đến một mức nhất định.
Có hai phương pháp chính để thổi khí bảo vệ.
▶Một bên đang thổi khí bảo vệ theo trục bên, như thể hiện trong Hình 1.
▶Phương pháp còn lại là phương pháp thổi đồng trục, như thể hiện trong Hình 2.
Hình 1.
Hình 2.
Việc lựa chọn cụ thể một trong hai phương pháp thổi khí là sự 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/đường thẳng
Như thể hiện trong Hình 3, hình dạng mối hàn của sản phẩm là tuyến tính, và dạng mối nối có thể là mối nối giáp mí, mối nối chồng, mối nối góc âm hoặc mối hàn chồng chéo. Đối với loại sản phẩm này, tốt hơn nên sử dụng khí bảo vệ thổi theo trục bên như thể hiện trong Hình 1.
2. Hàn hình hoặc hàn vùng gần
Như thể hiện trong Hình 4, hình dạng mối hàn của sản phẩm là một dạng khép kín như đường tròn phẳng, hình đa giác phẳng, hình tuyến tính nhiều đoạn phẳng, v.v. Hình thức mối nối có thể là mối nối giáp mí, mối nối chồng, hàn chồng lên nhau, v.v. Đối với loại sản phẩm này, nên sử dụng phương pháp khí bảo vệ đồng trục như thể hiện trong Hình 2.
Việc lựa chọn khí bảo vệ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàn, hiệu quả và chi phí sản xuất. Tuy nhiên, do sự đa dạng của vật liệu hàn, trong quá trình hàn thực tế, việc lựa chọn khí hàn phức tạp hơn và cần xem xét toàn diện vật liệu hàn, phương pháp hàn, vị trí hàn, cũng như yêu cầu về hiệu quả hàn. Thông qua các thử nghiệm hàn, có thể lựa chọn loại khí hàn phù hợp hơn để đạt được kết quả tốt hơn.
Tôi quan tâm đến hàn laser và sẵn sàng học cách lựa chọn khí bảo vệ.
Các liên kết liên quan:
Thời gian đăng bài: 10 tháng 10 năm 2022