Ảnh hưởng của khí bảo vệ trong hàn laser
Loại khí bảo hộ phù hợp có thể mang lại cho bạn những lợi ích gì?
ITrong hàn laser, việc lựa chọn khí bảo vệ có thể ảnh hưởng đáng kể đến hình thành, chất lượng, độ sâu và chiều rộng của đường hàn.
Trong phần lớn các trường hợp, việc sử dụng khí bảo vệ có tác động tích cực đến mối hàn, trong khi việc sử dụng khí bảo vệ không đúng cách có thể gây ra những ảnh hưởng bất lợi đến quá trình hàn.
Những tác dụng đúng và sai khi sử dụng khí bảo hộ như sau:
Sử dụng đúng cách
Sử dụng không đúng cách
1. Bảo vệ hiệu quả vũng hàn
Việc đưa khí bảo vệ đúng cách có thể bảo vệ hiệu quả vũng hàn khỏi quá trình oxy hóa hoặc thậm chí ngăn ngừa hoàn toàn quá trình oxy hóa.
1. Sự xuống cấp của đường hàn
Việc đưa khí bảo vệ không đúng cách có thể dẫn đến chất lượng mối hàn kém.
2. Giảm hiện tượng bắn tóe
Việc đưa khí bảo vệ đúng cách có thể giảm thiểu hiệu quả hiện tượng bắn tóe trong quá trình hàn.
2. Nứt nẻ và giảm tính chất cơ học
Việc lựa chọn loại khí không phù hợp có thể dẫn đến nứt mối hàn và giảm hiệu suất cơ học.
3. Sự hình thành đồng đều của đường hàn
Việc đưa khí bảo vệ đúng cách giúp thúc đẩy sự lan rộng đều của vũng hàn trong quá trình đông đặc, tạo ra mối hàn đồng đều và đẹp mắt.
3. Tăng cường quá trình oxy hóa hoặc sự can thiệp
Việc lựa chọn lưu lượng khí không phù hợp, dù quá cao hay quá thấp, đều có thể dẫn đến quá trình oxy hóa đường hàn tăng lên. Nó cũng có thể gây ra những xáo trộn nghiêm trọng đối với kim loại nóng chảy, dẫn đến sự sụp đổ hoặc hình thành không đều của đường hàn.
4. Tăng cường sử dụng laser
Việc đưa khí bảo vệ đúng cách có thể làm giảm hiệu quả tác động che chắn của các đám mây hơi kim loại hoặc đám mây plasma lên tia laser, từ đó tăng hiệu suất của laser.
4. Bảo vệ không đầy đủ hoặc tác động tiêu cực
Việc lựa chọn phương pháp dẫn khí không phù hợp có thể dẫn đến việc bảo vệ đường hàn không đầy đủ hoặc thậm chí ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình hình thành đường hàn.
5. Giảm độ rỗ của mối hàn
Việc đưa khí bảo vệ đúng cách có thể giảm thiểu hiệu quả sự hình thành các lỗ khí trong đường hàn. Bằng cách lựa chọn loại khí, lưu lượng và phương pháp đưa khí phù hợp, có thể đạt được kết quả lý tưởng.
5. Ảnh hưởng đến độ sâu mối hàn
Việc đưa khí bảo vệ vào có thể ảnh hưởng nhất định đến độ sâu mối hàn, đặc biệt là trong hàn tấm mỏng, nơi nó có xu hướng làm giảm độ sâu mối hàn.
Các loại khí bảo vệ khác nhau
Các loại khí bảo vệ thường được sử dụng trong hàn laser là nitơ (N2), argon (Ar) và heli (He). Các loại khí này có các tính chất vật lý và hóa học khác nhau, dẫn đến những ảnh hưởng khác nhau lên đường hàn.
1. Nitơ (N2)
N2 có năng lượng ion hóa trung bình, cao hơn Ar và thấp hơn He. Dưới tác động của laser, nó bị ion hóa ở mức độ vừa phải, giúp giảm thiểu sự hình thành các đám mây plasma và tăng hiệu quả sử dụng laser. Tuy nhiên, nitơ có thể phản ứng hóa học với hợp kim nhôm và thép cacbon ở một số nhiệt độ nhất định, tạo thành nitrit. Điều này có thể làm tăng độ giòn và giảm độ dẻo dai của mối hàn, ảnh hưởng tiêu cực đến các tính chất cơ học của nó. Do đó, không nên sử dụng nitơ làm khí bảo vệ cho các mối hàn hợp kim nhôm và thép cacbon. Mặt khác, nitơ có thể phản ứng với thép không gỉ, tạo thành nitrit giúp tăng cường độ bền của mối hàn. Vì vậy, nitơ có thể được sử dụng làm khí bảo vệ để hàn thép không gỉ.
2. Khí Argon (Ar)
Khí argon có năng lượng ion hóa tương đối thấp, dẫn đến mức độ ion hóa cao hơn dưới tác động của laser. Điều này không thuận lợi cho việc kiểm soát sự hình thành các đám mây plasma và có thể ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng laser. Tuy nhiên, argon có độ phản ứng rất thấp và ít có khả năng phản ứng hóa học với các kim loại thông thường. Thêm vào đó, argon có giá thành thấp. Hơn nữa, do mật độ cao, argon chìm xuống phía trên vũng hàn, giúp bảo vệ vũng hàn tốt hơn. Vì vậy, nó có thể được sử dụng như một khí bảo vệ thông thường.
3. Khí Heli (He)
Khí heli có năng lượng ion hóa cao nhất, dẫn đến mức độ ion hóa rất thấp dưới tác động của laser. Điều này cho phép kiểm soát tốt hơn sự hình thành đám mây plasma, và laser có thể tương tác hiệu quả với kim loại. Hơn nữa, heli có độ phản ứng rất thấp và không dễ dàng trải qua các phản ứng hóa học với kim loại, khiến nó trở thành một loại khí tuyệt vời để bảo vệ mối hàn. Tuy nhiên, chi phí của heli cao, vì vậy nó thường không được sử dụng trong sản xuất hàng loạt sản phẩm. Nó thường được sử dụng trong nghiên cứu khoa học hoặc cho các sản phẩm có giá trị gia tăng cao.
Hai phương pháp sử dụng khí bảo vệ
Hiện nay, có hai phương pháp chính để đưa khí bảo vệ vào: thổi khí lệch trục từ bên hông và đưa khí bảo vệ đồng trục, như thể hiện trong Hình 1 và Hình 2.
Hình 1: Khí bảo vệ thổi lệch trục từ bên hông
Hình 2: Khí chắn đồng trục
Việc lựa chọn giữa hai phương pháp thổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
Nhìn chung, nên sử dụng phương pháp thổi khí lệch trục từ bên hông để tạo khí bảo vệ.
Làm thế nào để lựa chọn khí bảo hộ phù hợp?
Trước hết, cần làm rõ rằng thuật ngữ "oxy hóa" mối hàn là một cách nói thông dụng. Về lý thuyết, nó đề cập đến sự suy giảm chất lượng mối hàn do các phản ứng hóa học giữa kim loại hàn và các thành phần có hại trong không khí, chẳng hạn như oxy, nitơ và hydro.
Ngăn ngừa quá trình oxy hóa mối hàn bao gồm việc giảm thiểu hoặc tránh tiếp xúc giữa các thành phần có hại này và kim loại hàn ở nhiệt độ cao. Trạng thái nhiệt độ cao này không chỉ bao gồm kim loại nóng chảy trong vũng hàn mà còn bao gồm toàn bộ giai đoạn từ khi kim loại hàn nóng chảy cho đến khi vũng hàn đông đặc và nhiệt độ của nó giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định.
Quy trình hàn
Ví dụ, trong quá trình hàn hợp kim titan, khi nhiệt độ trên 300°C, hiện tượng hấp thụ hydro diễn ra nhanh chóng; trên 450°C, hiện tượng hấp thụ oxy diễn ra nhanh chóng; và trên 600°C, hiện tượng hấp thụ nitơ diễn ra nhanh chóng.
Do đó, cần có biện pháp bảo vệ hiệu quả cho mối hàn hợp kim titan trong giai đoạn đông đặc và khi nhiệt độ giảm xuống dưới 300°C để ngăn ngừa quá trình oxy hóa. Dựa trên mô tả ở trên, rõ ràng là khí bảo vệ thổi vào cần phải bảo vệ không chỉ vũng hàn vào thời điểm thích hợp mà còn cả vùng vừa đông đặc của mối hàn. Vì vậy, phương pháp thổi khí lệch trục như trong Hình 1 thường được ưu tiên hơn vì nó cung cấp phạm vi bảo vệ rộng hơn so với phương pháp thổi khí đồng trục như trong Hình 2, đặc biệt là đối với vùng vừa đông đặc của mối hàn.
Tuy nhiên, đối với một số sản phẩm cụ thể, việc lựa chọn phương pháp cần phải dựa trên cấu trúc sản phẩm và cấu hình mối nối.
Lựa chọn cụ thể phương pháp đưa khí bảo vệ vào
1. Mối hàn thẳng
Nếu hình dạng mối hàn của sản phẩm thẳng, như thể hiện trong Hình 3, và cấu hình mối nối bao gồm các mối nối giáp mí, mối nối chồng, mối hàn góc hoặc mối hàn xếp chồng, thì phương pháp ưu tiên cho loại sản phẩm này là phương pháp thổi khí lệch trục từ bên hông như thể hiện trong Hình 1.
Hình 3: Mối hàn thẳng
2. Hàn hình học khép kín phẳng
Như thể hiện trong Hình 4, mối hàn trong loại sản phẩm này có hình dạng phẳng khép kín, chẳng hạn như hình tròn, hình đa giác hoặc hình dạng đường thẳng nhiều đoạn. Các cấu hình mối nối có thể bao gồm mối nối giáp mí, mối nối chồng hoặc mối hàn xếp chồng. Đối với loại sản phẩm này, phương pháp ưu tiên là sử dụng khí bảo vệ đồng trục như thể hiện trong Hình 2.
Hình 4: Mối hàn hình học khép kín phẳng
Việc lựa chọn khí bảo vệ cho các mối hàn có hình dạng phẳng khép kín ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, hiệu quả và chi phí sản xuất hàn. Tuy nhiên, do sự đa dạng của vật liệu hàn, việc lựa chọn khí hàn rất phức tạp trong các quy trình hàn thực tế. Nó đòi hỏi phải xem xét toàn diện các yếu tố như vật liệu hàn, phương pháp hàn, vị trí hàn và kết quả hàn mong muốn. Việc lựa chọn khí hàn phù hợp nhất có thể được xác định thông qua các thử nghiệm hàn để đạt được kết quả hàn tối ưu.
Màn hình video | Tổng quan về hàn laser cầm tay
Tìm hiểu thêm về máy hàn laser cầm tay là gì
Video này giải thích máy hàn laser là gì và...Các hướng dẫn và cấu trúc bạn cần biết.
Đây cũng là hướng dẫn toàn diện nhất trước khi mua máy hàn laser cầm tay.
Có những cấu tạo cơ bản của máy hàn laser 1000W, 1500W, 2000W.
Hàn laser đa năng đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau.
Trong video này, chúng tôi trình bày một số phương pháp hàn mà bạn có thể thực hiện với máy hàn laser cầm tay. Máy hàn laser cầm tay có thể giúp người mới bắt đầu hàn và người vận hành máy hàn chuyên nghiệp có cơ hội ngang nhau.
Chúng tôi cung cấp các tùy chọn công suất từ 500W đến 3000W.
Máy hàn laser cầm tay được đề xuất
Câu hỏi thường gặp
- Trong hàn laser, khí bảo vệ là một thành phần quan trọng được sử dụng để bảo vệ khu vực hàn khỏi sự nhiễm bẩn từ môi trường. Tia laser cường độ cao được sử dụng trong loại hàn này tạo ra một lượng nhiệt đáng kể, tạo thành một vũng kim loại nóng chảy.
Khí trơ thường được sử dụng để bảo vệ vũng nóng chảy trong quá trình hàn của máy hàn laser. Khi hàn một số vật liệu, quá trình oxy hóa bề mặt có thể không cần quan tâm. Tuy nhiên, đối với hầu hết các ứng dụng, heli, argon, nitơ và các loại khí khác thường được sử dụng để bảo vệ. Sau đây, chúng ta hãy cùng xem xét lý do tại sao máy hàn laser cần khí bảo vệ khi hàn.
Trong hàn laser, khí bảo vệ sẽ ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn, chất lượng mối hàn, độ xuyên thấu của mối hàn và chiều rộng vùng nóng chảy. Trong hầu hết các trường hợp, việc loại bỏ khí bảo vệ sẽ có tác động tích cực đến mối hàn.
- Hỗn hợp Argon-HeliHỗn hợp Argon-Helium: thường được khuyến nghị cho hầu hết các ứng dụng hàn laser nhôm tùy thuộc vào mức công suất laser. Hỗn hợp Argon-Oxy: có thể mang lại hiệu quả cao và chất lượng hàn chấp nhận được.
- Các loại khí được sử dụng trong thiết kế và ứng dụng laser khí bao gồm: carbon dioxide (CO2), helium-neon (H và Ne) và nitơ (N).
Bạn có câu hỏi nào về hàn laser cầm tay không?
Thời gian đăng bài: 19 tháng 5 năm 2023