Làm thế nào để lựa chọn hỗn hợp khí tốt nhất cho hàn laser của bạn?
Các loại, lợi ích và ứng dụng
Giới thiệu:
Những điều quan trọng cần biết trước khi bắt đầu
Hàn laser là một phương pháp hàn có độ chính xác cao, sử dụng chùm tia laser để làm nóng chảy vật liệu của phôi và sau đó tạo thành mối hàn sau khi nguội. Trong hàn laser, khí đóng vai trò then chốt.
Khí bảo vệ không chỉ ảnh hưởng đến sự hình thành đường hàn, chất lượng đường hàn, độ xuyên thấu và chiều rộng đường hàn mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả của quá trình hàn laser.
Cần những loại khí nào để hàn laser?Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích vềtầm quan trọng của khí hàn laserCác loại khí được sử dụng và công dụng của chúng.
Chúng tôi cũng sẽ đề xuấtmáy hàn laser tốt nhấtphù hợp với nhu cầu của bạn.
Tại sao cần khí để hàn laser?
Hàn bằng tia laser
Trong quá trình hàn laser, một chùm tia laser có mật độ năng lượng cao được tập trung vào khu vực hàn của phôi.
Gây ra hiện tượng nóng chảy tức thì vật liệu bề mặt của phôi.
Trong quá trình hàn laser, cần phải sử dụng khí bảo vệ để bảo vệ khu vực hàn.
Kiểm soát nhiệt độ, nâng cao chất lượng mối hàn và bảo vệ hệ thống quang học.
Việc lựa chọn loại khí và thông số cung cấp phù hợp là những yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Và quy trình hàn laser ổn định, thu được kết quả hàn chất lượng cao.
1. Bảo vệ khu vực hàn
Trong quá trình hàn laser, vùng hàn tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài và dễ bị ảnh hưởng bởi oxy và các khí khác trong không khí.
Oxy kích hoạt các phản ứng oxy hóa có thể dẫn đến giảm chất lượng mối hàn, tạo ra các lỗ rỗng và tạp chất. Có thể bảo vệ mối hàn khỏi sự nhiễm bẩn oxy một cách hiệu quả bằng cách cung cấp một loại khí thích hợp, thường là khí trơ như argon, vào khu vực hàn.
2. Điều khiển nhiệt độ
Việc lựa chọn và cung cấp khí có thể giúp kiểm soát nhiệt độ của khu vực hàn. Bằng cách điều chỉnh lưu lượng và loại khí, tốc độ làm nguội của khu vực hàn có thể được ảnh hưởng. Điều này rất quan trọng để kiểm soát vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) trong quá trình hàn và giảm biến dạng nhiệt.
3. Cải thiện chất lượng mối hàn
Một số khí phụ trợ, chẳng hạn như oxy hoặc nitơ, có thể cải thiện chất lượng và hiệu suất của mối hàn. Ví dụ, việc thêm oxy có thể cải thiện độ xuyên thấu của mối hàn và tăng tốc độ hàn, đồng thời ảnh hưởng đến hình dạng và độ sâu của mối hàn.
4. Làm mát bằng khí
Trong hàn laser, vùng hàn thường chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao. Sử dụng hệ thống làm mát bằng khí có thể giúp kiểm soát nhiệt độ vùng hàn và ngăn ngừa quá nhiệt. Điều này rất cần thiết để giảm ứng suất nhiệt trong vùng hàn và cải thiện chất lượng hàn.
Hàn chùm tia laser tự động
5. Bảo vệ hệ thống quang học bằng khí
Chùm tia laser được hội tụ vào khu vực hàn thông qua một hệ thống quang học.
Trong quá trình hàn, vật liệu nóng chảy và các hạt bụi sinh ra có thể làm nhiễm bẩn các linh kiện quang học.
Bằng cách đưa khí vào khu vực hàn, nguy cơ nhiễm bẩn được giảm thiểu và tuổi thọ của hệ thống quang học được kéo dài.
Những loại khí nào được sử dụng trong hàn laser?
Trong hàn laser, khí bảo vệ có thể cách ly không khí khỏi tấm hàn và ngăn không cho nó phản ứng với không khí. Nhờ đó, bề mặt mối hàn của tấm kim loại sẽ trắng hơn và đẹp hơn. Sử dụng khí bảo vệ cũng giúp bảo vệ thấu kính khỏi bụi hàn. Thông thường, các loại khí sau đây được sử dụng:
1. Khí bảo vệ:
Khí bảo vệ, đôi khi được gọi là "khí trơ", đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn laser. Quá trình hàn laser thường sử dụng khí trơ để bảo vệ vũng hàn. Các khí bảo vệ thường được sử dụng trong hàn laser chủ yếu bao gồm argon và neon. Tính chất vật lý và hóa học của chúng khác nhau, do đó tác dụng của chúng đối với mối hàn cũng khác nhau.
Khí bảo vệ:Argon
Argon là một trong những khí trơ được sử dụng phổ biến nhất.
Nó có mức độ ion hóa cao dưới tác động của tia laser, điều này không thuận lợi cho việc kiểm soát sự hình thành các đám mây plasma, và sẽ ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả sử dụng laser.
Tính chất trơ của argon giúp nó không ảnh hưởng đến quá trình hàn, đồng thời nó cũng tản nhiệt tốt, giúp kiểm soát nhiệt độ trong khu vực hàn.
Khí bảo vệ:Đèn neon
Neon thường được sử dụng như một loại khí trơ, tương tự như argon, và chủ yếu được dùng để bảo vệ khu vực hàn khỏi oxy và các chất gây ô nhiễm khác trong môi trường bên ngoài.
Điều quan trọng cần lưu ý là neon không phù hợp với tất cả các ứng dụng hàn laser.
Nó chủ yếu được sử dụng cho một số công việc hàn đặc biệt, chẳng hạn như hàn các vật liệu dày hơn hoặc khi cần các đường hàn sâu hơn.
2. Khí phụ trợ:
Trong quá trình hàn laser, ngoài khí bảo vệ chính, các khí phụ trợ cũng có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất và chất lượng hàn. Sau đây là một số khí phụ trợ thường được sử dụng trong hàn laser.
Khí phụ trợ:Ôxy
Oxy thường được sử dụng như một loại khí hỗ trợ và có thể được dùng để tăng nhiệt độ và độ sâu mối hàn trong quá trình hàn.
Việc bổ sung oxy có thể làm tăng tốc độ hàn và độ xuyên thấu, nhưng cần được kiểm soát cẩn thận để tránh lượng oxy dư thừa gây ra các vấn đề oxy hóa.
Khí phụ trợ:Hydro/ Hỗn hợp hydro
Hydro giúp cải thiện chất lượng mối hàn và giảm sự hình thành lỗ rỗ.
Hỗn hợp argon và hydro được sử dụng trong một số ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như hàn thép không gỉ. Hàm lượng hydro trong hỗn hợp thường dao động từ 2% đến 15%.
Khí bảo vệ:Nitơ
Nitơ cũng thường được sử dụng làm khí phụ trợ trong hàn laser.
Năng lượng ion hóa của nitơ ở mức trung bình, cao hơn argon và thấp hơn hydro.
Mức độ ion hóa thường được điều chỉnh dưới tác động của tia laser. Điều này giúp giảm thiểu sự hình thành các đám mây plasma, mang lại mối hàn chất lượng cao hơn về cả hình thức và chất lượng bề ngoài, đồng thời giảm thiểu tác động của oxy lên mối hàn.
Nitơ cũng có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ khu vực hàn và giảm sự hình thành bọt khí và lỗ rỗ.
Khí bảo vệ:Heli
Heli thường được sử dụng trong hàn laser công suất cao vì nó có độ dẫn nhiệt thấp và không dễ bị ion hóa, cho phép tia laser truyền đi trơn tru và năng lượng chùm tia đến bề mặt phôi mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.
Khí heli rất thích hợp cho việc hàn công suất cao hơn. Nó cũng có thể được sử dụng để cải thiện chất lượng mối hàn và kiểm soát nhiệt độ hàn. Đây là loại khí bảo vệ hiệu quả nhất được sử dụng trong hàn laser, nhưng giá thành tương đối cao.
3. Khí làm mát:
Khí làm mát thường được sử dụng trong hàn laser để kiểm soát nhiệt độ khu vực hàn, ngăn ngừa quá nhiệt và duy trì chất lượng mối hàn. Sau đây là một số loại khí làm mát thường được sử dụng:
Khí/Môi chất làm mát:Nước
Nước là môi chất làm mát phổ biến thường được sử dụng để làm mát máy phát laser và hệ thống quang học hàn laser.
Hệ thống làm mát bằng nước có thể giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho máy phát laser và các thành phần quang học để đảm bảo độ ổn định và hiệu suất của chùm tia laser.
Khí/Môi chất làm mát:Khí quyển
Trong một số quy trình hàn laser, khí quyển xung quanh có thể được sử dụng để làm mát.
Ví dụ, trong hệ thống quang học của máy phát laser, khí quyển xung quanh có thể tạo ra hiệu ứng làm mát.
Khí/Môi chất làm mát:Khí trơ
Các khí trơ như argon và nitơ cũng có thể được sử dụng làm khí làm mát.
Chúng có độ dẫn nhiệt thấp hơn và có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của khu vực hàn và giảm vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ).
Khí/Môi chất làm mát:Nitơ lỏng
Nitơ lỏng là môi chất làm mát ở nhiệt độ cực thấp, có thể được sử dụng cho hàn laser công suất cực cao.
Nó mang lại hiệu quả làm mát rất tốt và đảm bảo kiểm soát nhiệt độ trong khu vực hàn.
4. Khí hỗn hợp:
Hỗn hợp khí thường được sử dụng trong hàn để tối ưu hóa nhiều khía cạnh của quá trình, chẳng hạn như tốc độ hàn, độ sâu xuyên thấu và độ ổn định hồ quang. Có hai loại hỗn hợp khí chính: hỗn hợp nhị phân và hỗn hợp tam phân.
Hỗn hợp khí nhị phân:Argon + Oxy
Việc thêm một lượng nhỏ oxy vào argon giúp cải thiện độ ổn định của hồ quang, làm mịn vũng hàn và tăng tốc độ hàn. Hỗn hợp này thường được sử dụng để hàn thép cacbon, thép hợp kim thấp và thép không gỉ.
Hỗn hợp khí nhị phân:Argon + Cacbon đioxit
Việc thêm CO₂ vào argon giúp tăng cường độ bền mối hàn và khả năng chống ăn mòn, đồng thời giảm hiện tượng bắn tóe. Hỗn hợp này thường được sử dụng để hàn thép cacbon và thép không gỉ.
Hỗn hợp khí nhị phân:Argon + Hydro
Hydro làm tăng nhiệt độ hồ quang, cải thiện tốc độ hàn và giảm các khuyết tật trong quá trình hàn. Nó đặc biệt hữu ích cho việc hàn hợp kim gốc niken và thép không gỉ.
Hỗn hợp khí ba thành phần:Argon + Oxy + Cacbon đioxit
Hỗn hợp này kết hợp những ưu điểm của cả hỗn hợp argon-oxy và argon-CO₂. Nó giúp giảm bắn tóe, cải thiện độ chảy của vũng hàn và nâng cao chất lượng mối hàn. Nó được sử dụng rộng rãi để hàn các loại thép cacbon, thép hợp kim thấp và thép không gỉ với độ dày khác nhau.
Hỗn hợp khí ba thành phần:Argon + Heli + Cacbon đioxit
Hỗn hợp này giúp cải thiện độ ổn định hồ quang, tăng nhiệt độ vũng hàn và tăng tốc độ hàn. Nó được sử dụng trong hàn hồ quang ngắn mạch và các ứng dụng hàn tải nặng, giúp kiểm soát quá trình oxy hóa tốt hơn.
Lựa chọn khí trong các ứng dụng khác nhau
Hàn laser cầm tay
Trong các ứng dụng hàn laser khác nhau, việc lựa chọn khí phù hợp là rất quan trọng, bởi vì các tổ hợp khí khác nhau có thể tạo ra chất lượng hàn, tốc độ và hiệu quả khác nhau. Dưới đây là một số hướng dẫn giúp bạn chọn loại khí phù hợp cho ứng dụng cụ thể của mình:
Loại vật liệu hàn:
Thép không gỉthường sử dụngKhí Argon hoặc hỗn hợp Argon/Hydro.
Nhôm và hợp kim nhômthường sử dụngArgon tinh khiết.
Hợp kim Titanthường sử dụngNitơ.
Thép cacbon caothường sử dụngOxy được sử dụng như một loại khí phụ trợ.
Tốc độ hàn và độ xuyên thấu:
Nếu cần tốc độ hàn cao hơn hoặc độ xuyên thấu hàn sâu hơn, có thể điều chỉnh hỗn hợp khí. Việc thêm oxy thường cải thiện tốc độ và độ xuyên thấu, nhưng cần được kiểm soát cẩn thận để tránh các vấn đề về oxy hóa.
Kiểm soát vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ):
Tùy thuộc vào vật liệu được làm sạch, chất thải nguy hại cần quy trình xử lý đặc biệt có thể được tạo ra trong quá trình làm sạch. Điều này có thể làm tăng tổng chi phí của quá trình làm sạch bằng laser.
Chất lượng mối hàn:
Một số hỗn hợp khí có thể cải thiện chất lượng và hình thức của mối hàn. Ví dụ, nitơ có thể mang lại hình thức và chất lượng bề mặt tốt hơn.
Kiểm soát lỗ chân lông và bọt khí:
Đối với các ứng dụng đòi hỏi mối hàn chất lượng rất cao, cần đặc biệt chú ý đến sự hình thành các lỗ rỗng và bọt khí. Việc lựa chọn khí phù hợp có thể giảm nguy cơ xuất hiện các khuyết tật này.
Các yếu tố cần xem xét về trang thiết bị và chi phí:
Việc lựa chọn khí cũng bị ảnh hưởng bởi loại thiết bị và chi phí. Một số loại khí có thể yêu cầu hệ thống cung cấp đặc biệt hoặc chi phí cao hơn.
Đối với các ứng dụng cụ thể, nên làm việc với kỹ sư hàn hoặc nhà sản xuất thiết bị hàn laser chuyên nghiệp để nhận được tư vấn chuyên môn và tối ưu hóa quy trình hàn.
Thông thường cần phải tiến hành một số thử nghiệm và tối ưu hóa trước khi lựa chọn được hỗn hợp khí cuối cùng.
Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, có thể thử nghiệm các tổ hợp khí và thông số khác nhau để tìm ra điều kiện hàn tối ưu.
Những điều bạn cần biết về: Hàn laser cầm tay
Máy hàn laser được đề xuất
Để tối ưu hóa các công việc gia công kim loại và xử lý vật liệu, việc lựa chọn thiết bị phù hợp là vô cùng quan trọng. MimoWork Laser khuyến nghị sử dụng các thiết bị sau:Máy hàn laser cầm tayDùng để hàn kim loại chính xác và hiệu quả.
Công suất và dung lượng cao, phù hợp với nhiều ứng dụng hàn khác nhau.
Máy hàn laser cầm tay 2000W có đặc điểm là kích thước nhỏ gọn nhưng chất lượng mối hàn sắc nét.
Nguồn laser sợi quang ổn định và cáp quang kết nối đảm bảo việc truyền dẫn chùm tia laser an toàn và ổn định.
Với công suất cao, lỗ khóa hàn laser có thể được hoàn thiện và giúp mối hàn chắc chắn hơn ngay cả với kim loại dày.
Với thiết kế nhỏ gọn, máy hàn laser cầm tay được trang bị súng hàn laser cầm tay di động, nhẹ và tiện lợi cho các ứng dụng hàn đa laser ở mọi góc độ và bề mặt.
Các loại đầu phun hàn laser tùy chọn và hệ thống cấp dây tự động giúp cho việc hàn laser trở nên dễ dàng hơn và thân thiện hơn với người mới bắt đầu.
Hàn laser tốc độ cao giúp tăng đáng kể hiệu quả và sản lượng sản xuất, đồng thời mang lại hiệu ứng hàn laser tuyệt vời.
Tóm tắt
Tóm lại, hàn laser cần sử dụng khí bảo vệ để bảo vệ khu vực hàn, kiểm soát nhiệt độ, nâng cao chất lượng mối hàn và bảo vệ hệ thống quang học. Việc lựa chọn loại khí và thông số cung cấp phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo quá trình hàn laser hiệu quả và ổn định, cũng như đạt được kết quả hàn chất lượng cao. Các vật liệu và ứng dụng khác nhau có thể yêu cầu các loại khí và tỷ lệ pha trộn khác nhau để đáp ứng các yêu cầu hàn cụ thể.
Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nayTìm hiểu thêm về máy cắt laser của chúng tôi và cách chúng có thể tối ưu hóa quy trình sản xuất cắt của bạn.
Liên kết liên quan
Bạn có ý tưởng gì về máy hàn laser không?
Thời gian đăng bài: 13/01/2025