Làm thế nào để chọn hỗn hợp khí tốt nhất cho quá trình hàn laser của bạn?
Các loại, lợi ích và ứng dụng
Giới thiệu:
Những điều quan trọng cần biết trước khi lặn
Hàn laser là phương pháp hàn có độ chính xác cao, sử dụng chùm tia laser để làm nóng chảy vật liệu của phôi và sau khi làm nguội, tạo thành mối hàn. Trong hàn laser, khí đóng vai trò chủ chốt.
Khí bảo vệ không chỉ ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn, chất lượng mối hàn, độ thấu mối hàn và chiều rộng thấu mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu quả của hàn laser.
Những loại khí nào cần dùng cho hàn laser?Bài viết này sẽ xem xét sâu sắctầm quan trọng của khí hàn laser, các loại khí được sử dụng và tác dụng của chúng.
Chúng tôi cũng sẽ giới thiệumáy hàn laser tốt nhấtcho nhu cầu của bạn.
Tại sao cần khí để hàn bằng laser?
Hàn chùm tia laser
Trong quá trình hàn bằng laser, chùm tia laser có mật độ năng lượng cao sẽ được tập trung vào khu vực hàn của phôi.
Gây ra hiện tượng nóng chảy tức thời của vật liệu bề mặt của phôi.
Trong quá trình hàn bằng laser cần phải sử dụng khí để bảo vệ khu vực hàn.
Kiểm soát nhiệt độ, cải thiện 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.
Và quá trình hàn laser ổn định và đạt được kết quả hàn chất lượng cao.
1. Bảo vệ khu vực hàn
Trong quá trình hàn bằng laser, khu vực hàn tiếp xúc với môi trường bên ngoài và dễ bị ảnh hưởng bởi oxy và các loại khí khác trong không khí.
Oxy kích hoạt các phản ứng oxy hóa có thể làm giảm chất lượng mối hàn, đồng thời tạo ra các lỗ rỗng và tạp chất. Mối hàn có thể được bảo vệ hiệu quả khỏi sự nhiễm oxy bằng cách cung cấp một loại khí thích hợp, thường là khí trơ như argon, cho khu vực hàn.
2. Kiểm soát nhiệt độ
Việc lựa chọn và cung cấp khí có thể giúp kiểm soát nhiệt độ khu vực hàn. Bằng cách điều chỉnh lưu lượng và loại khí, tốc độ làm mát của khu vực hàn có thể được cải thiện. 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 bổ sung oxy có thể cải thiện độ ngấu 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, khu vực hàn thường chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao. Việc sử dụng hệ thống làm mát bằng khí có thể giúp kiểm soát nhiệt độ khu vực hàn và ngăn ngừa quá nhiệt. Điều này rất cần thiết để giảm ứng suất nhiệt tại khu vực hàn và cải thiện chất lượng hàn.
Hàn chùm tia laser tự động
5. Bảo vệ khí của hệ thống quang học
Chùm tia laser được tập trung vào khu vực hàn thông qua hệ thống quang học.
Trong quá trình hàn, vật liệu nóng chảy và khí dung sinh ra có thể làm nhiễm bẩn các thành phần quang học.
Bằng cách đưa khí vào khu vực hàn, nguy cơ ô nhiễm sẽ giảm xuống và tuổi thọ của hệ thống quang học sẽ được kéo dài.
Những loại khí nào được sử dụng trong hàn laser?
Trong hàn laser, khí có thể cô lập không khí khỏi tấm hàn và ngăn không cho nó phản ứng với không khí. Nhờ đó, bề mặt hàn của tấm kim loại sẽ trắng hơn và đẹp hơn. Sử dụng khí cũng giúp bảo vệ thấu kính khỏi bụi hàn. Thông thường, các loại khí sau được sử dụng:
1. Khí bảo vệ:
Khí bảo vệ, đôi khi được gọi là "khí trơ", đóng vai trò quan trọng trong quy trình hàn laser. Các quy trình hàn laser thường sử dụng khí trơ để bảo vệ vũng hàn. Các loại 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 động của chúng lên mối hàn cũng khác nhau.
Khí bảo vệ:Argon
Argon là một trong những loại khí trơ được sử dụng phổ biến nhất.
Nó có mức độ ion hóa cao dưới tác động của tia laser, không có lợi cho việc kiểm soát sự hình thành các đám mây plasma, điều này sẽ có tác động nhất định đến hiệu quả sử dụng tia laser.
Tính trơ của argon giúp nó không tham gia vào quá trình hàn, đồng thời tản nhiệt tốt, giúp kiểm soát nhiệt độ tại 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 ô nhiễm khác trong môi trường bên ngoài.
Điều quan trọng cần lưu ý là đèn neon không phù hợp với mọi ứng dụng hàn laser.
Nó chủ yếu được sử dụng cho một số nhiệm vụ hàn đặc biệt, chẳng hạn như hàn vật liệu dày hơn hoặc khi cần đường hàn sâu hơn.
2. Khí phụ trợ:
Trong quá trình hàn laser, ngoài khí bảo vệ chính, còn có thể sử dụng thêm khí phụ trợ để nâng cao hiệu suất và chất lượng hàn. Sau đây là một số loại 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 thâm nhập, nhưng cần phải kiểm soát cẩn thận để tránh lượng oxy dư thừa gây ra các vấn đề về oxy hóa.
Khí phụ trợ:Hydro/ Hỗn hợp Hydro
Hydro cải thiện chất lượng mối hàn và giảm sự hình thành lỗ xốp.
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 như một loại 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 thực hiện dưới tác động của tia laser. Nó có thể làm giảm tốt hơn sự hình thành các đám mây plasma, mang lại mối hàn chất lượng và thẩm mỹ cao hơn, đồng thời giảm tác động của oxy lên mối hàn.
Nitơ cũng có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ của khu vực hàn và giảm sự hình thành bọt khí và lỗ rỗng.
Khí bảo vệ:Heli
Heli thường được sử dụng để hàn laser công suất cao vì nó có độ dẫn nhiệt thấp và không dễ bị ion hóa, cho phép tia laser đi qua một cách trơn tru và năng lượng chùm tia có thể tiếp cận bề mặt phôi mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.
Thuận lợi cho hàn công suất cao hơn. Heli 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 tương đối đắt tiền.
3. Khí làm mát:
Khí làm mát thường được sử dụng trong quá trình 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 làm mát/ Môi trường:Nước
Nước là môi trường làm mát phổ biến thường được dùng 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 của máy phát laser và các thành phần quang học để đảm bảo hiệu suất và độ ổn định của chùm tia laser.
Khí làm mát/ Môi trường:Khí quyển
Trong một số quy trình hàn bằng 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 làm mát/ Môi trường:Khí trơ
Các loại 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 làm mát/ Môi trường:Nitơ lỏng
Nitơ lỏng là môi trường làm mát có nhiệt độ cực thấp có thể được sử dụng để hàn bằng tia laser công suất cực cao.
Nó cung cấp hiệu quả làm mát rất hiệu quả và đảm bảo kiểm soát nhiệt độ tại khu vực hàn.
4. Khí hỗn hợp:
Hỗn hợp khí thường được sử dụng trong hàn để tối ưu hóa nhiều khía cạnh của quy trình, chẳng hạn như tốc độ hàn, độ sâu ngấu 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 Dioxit
Việc bổ sung CO₂ vào argon làm tăng cường độ hàn và khả năng chống ăn mòn, đồng thời giảm 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 khuyết tật hàn. Nó đặc biệt hữu ích khi hàn hợp kim gốc niken và thép không gỉ.
Hỗn hợp khí ba thành phần:Argon + Oxy + Cacbon Dioxit
Hỗn hợp này kết hợp những ưu điểm của cả hỗn hợp argon-oxy và argon-CO₂. Nó làm giảm bắn tóe, cải thiện độ lưu động của vũng hàn và nâng cao chất lượng mối hàn. Nó được sử dụng rộng rãi để hàn thép cacbon, thép hợp kim thấp và thép không gỉ với nhiều độ dày khác nhau.
Hỗn hợp khí ba thành phần:Argon + Heli + Cacbon Dioxit
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 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 sự kết hợp khí khác nhau có thể tạo ra chất lượng, tốc độ và hiệu suất hàn khác nhau. Dưới đây là một số hướng dẫn giúp bạn chọn đúng loại khí cho ứng dụng cụ thể của mình:
Loại vật liệu hàn:
Thép không gỉthường sử dụngArgon hoặc hỗn hợp Argon/Hydro.
Nhôm và hợp kim nhômthường sử dụngArgon tinh khiết.
Hợp kim Titanthường sử dụngNitơ.
Thép cacbon caothường sử dụngOxy như một loại khí phụ trợ.
Tốc độ hàn và độ xuyên thấu:
Nếu cần tốc độ hàn cao hơn hoặc độ ngấu hàn sâu hơn, có thể điều chỉnh hỗn hợp khí. Việc bổ sung oxy thường cải thiện tốc độ và độ ngấu, 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 đòi hỏi quy trình xử lý đặc biệt có thể phát sinh trong quá trình làm sạch. Điều này có thể làm tăng tổng chi phí của quy 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 chất lượng mối hàn rất cao, cần đặc biệt chú ý đến sự hình thành lỗ rỗng và bong bóng. Việc lựa chọn khí phù hợp có thể giảm thiểu nguy cơ xảy ra các khuyết tật này.
Cân nhắc về 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, bạn nên làm việc với kỹ sư hàn hoặc nhà sản xuất thiết bị hàn laser chuyên nghiệp để được tư vấn chuyên môn và tối ưu hóa quy trình hàn.
Thông thường cần phải thử nghiệm và tối ưu hóa trước khi lựa chọn được tổ hợp khí cuối cùng.
Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, có thể thử 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 nhiệm vụ gia công kim loại và xử lý vật liệu của bạn, việc lựa chọn thiết bị phù hợp là điều cần thiết. MimoWork Laser khuyến nghịMáy hàn laser cầm tayđể ghép nối kim loại chính xác và hiệu quả.
Công suất và dung lượng cao cho nhiều ứng dụng hàn khác nhau
Máy hàn laser cầm tay 2000W có đặc điểm là kích thước máy nhỏ nhưng chất lượng mối hàn đẹp.
Nguồn laser sợi quang ổn định và cáp quang được kết nối cung cấp khả năng truyền chùm tia laser an toàn và ổn định.
Với công suất cao, lỗ khóa hàn bằng laser có thể hoàn thiện và giúp mối hàn chắc chắn hơn ngay cả với kim loại dày.
Với vẻ ngoài nhỏ gọn, máy hàn laser di động được trang bị súng hàn laser cầm tay có thể di chuyển, nhẹ và tiện lợi cho các ứng dụng hàn nhiều tia laser ở mọi góc độ và bề mặt.
Nhiều loại vòi hàn laser và hệ thống cấp dây tự động tùy chọn giúp thao tác hàn laser dễ dàng hơn và thân thiện với người mới bắt đầu.
Hàn laser tốc độ cao làm tăng đáng kể hiệu quả sản xuất và sản lượng của bạn đồng thời mang lại hiệu quả hàn laser tuyệt vời.
Tóm tắt
Tóm lại, hàn laser cần sử dụng khí để bảo vệ khu vực hàn, kiểm soát nhiệt độ, cải thiện chất lượng mối hàn và bảo vệ hệ thống quang học. Việc lựa chọn loại khí và thông số cung cấp phù hợp là một yếu tố quan trọng để đảm bảo quy trình hàn laser hiệu quả, ổn định và 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 nayđể tìm 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 nào về máy hàn laser không?
Thời gian đăng: 13-01-2025