Như thế nào là hàn laser?
Hàn laser là kỹ thuật sử dụng năng lượng cao từ xung tia laser để tạo nhiệt cục bộ trên một khu vực rất nhỏ của vật liệu. Nhiệt lượng từ tia laser làm nóng chảy vật liệu tại điểm chiếu, sau đó năng lượng này được khuếch tán sâu vào bên trong. Khi vật liệu nóng chảy và đông cứng lại, mối hàn được hình thành, hoàn thành quá trình kết nối giữa các bề mặt cần hàn.
Máy hàn laser là gì?
Máy hàn laser ứng dụng nguồn năng lượng laser sợi quang để thực hiện việc hàn các vật liệu kim loại như sắt, thép, inox, nhôm,... So với các phương pháp hàn truyền thống, công nghệ hàn laser mang lại hiệu suất vượt trội. Tốc độ hàn nhanh, mối hàn chính xác, bề mặt sáng và sạch là những ưu điểm nổi bật của phương pháp này so với hàn MIG/TIG thông thường.
Ứng dụng thường thấy của máy hàn laser
Hàn laser được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ sản xuất, y tế đến chế tác trang sức. Dưới đây là một số lĩnh vực tiêu biểu tận dụng hiệu quả của công nghệ này:
Ngành trang sức
Trong ngành trang sức, hàn laser là lựa chọn tối ưu để kết nối các chi tiết phức tạp và tinh xảo từ hai vật liệu khác nhau. Công nghệ này giữ được vẻ đẹp hoàn hảo cho các sản phẩm.
Công nghiệp ô tô
Theo TWI Global, khoảng 15% quy trình sản xuất trong ngành ô tô có liên quan đến ứng dụng laser. Hàn laser CO2 thường được sử dụng trong sản xuất bánh răng, bộ phận truyền động, và các cấu kiện tàu điện. Công nghệ này cũng rất hiệu quả với các mối hàn tròn và hình khuyên.
Ngoài ra, Nd:YAG được ứng dụng rộng rãi trong hàn các chi tiết thân vỏ và kết cấu ô tô nhờ tốc độ cao, độ chính xác, và khả năng tối ưu chi phí trong thời gian dài.
Ngành y tế
Hàn laser cũng đóng vai trò quan trọng trong ngành y tế, đặc biệt trong việc hàn các loại kim loại khác nhau với tính chất hóa học và vật lý đa dạng. Công nghệ này thường được dùng để sản xuất các thiết bị như máy tạo nhịp tim, máy bơm thuốc, AED,...
Các vật liệu cứng như thép không gỉ hoặc hợp kim Titan, vốn đòi hỏi tiêu chuẩn cao về độ bền và tính chống thấm, đều được hàn laser đảm bảo an toàn và hiệu quả trong y học.
Nguyên lý hoạt động và các phương pháp hàn laser
Nguyên lý hoạt động của máy hàn laser
Máy hàn laser hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng năng lượng từ chùm tia laser có mật độ cao. Tia laser tập trung năng lượng vào một khu vực nhỏ, làm nóng chảy và sau đó kết tinh mép vật liệu để tạo thành mối hàn. Kết quả là các mối hàn có độ chính xác cao, bền vững, và ít gây biến dạng cho vật liệu.
Công nghệ hàn laser
Công nghệ hàn laser dựa trên cơ chế sinh nhiệt từ nguồn laser, phù hợp với nhiều loại vật liệu và tính chất vật lý, hóa học khác nhau. Khi tia laser được hội tụ vào một điểm, nó tạo ra các đường nối hoàn hảo trên các tấm kim loại mỏng mà không làm biến dạng bề mặt xung quanh.
Độ sâu của mối hàn phụ thuộc vào kỹ thuật hàn được sử dụng và các đặc điểm của vật liệu cần hàn. Quá trình này diễn ra chính xác tại đường nối giữa hai vật liệu, đảm bảo chất lượng cao ngay cả khi áp dụng trên các loại vật liệu khó xử lý.
Phương pháp hàn laser phổ biến
1. Hàn dẫn nhiệt
- Gia nhiệt trực tiếp: Phương pháp này truyền nhiệt trực tiếp từ nguồn laser đến vật liệu, làm nóng chảy bề mặt và tạo mối hàn.
- Truyền năng lượng: Sử dụng vật liệu trung gian, như mực hấp thụ, để dẫn nhiệt từ tia laser đến khu vực cần hàn, tạo nên mối nối.
2. Cơ chế dẫn/ thâm nhập
Phương pháp này tạo ra mối hàn nông nhưng rộng, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu bề mặt liên kết lớn.
3. Hàn thâm nhập (Keyhole Welding)
- Phương pháp này tập trung chùm tia laser để tạo một lỗ nhỏ trên vật liệu. Lỗ này sau đó được lấp đầy bởi hơi kim loại nóng chảy, tạo ra mối hàn có tỷ lệ chiều sâu và chiều rộng lớn. Kết quả là các mối nối bền chắc và chính xác, thích hợp cho những ứng dụng yêu cầu độ bền cao.
Các phương pháp hàn laser đa dạng này giúp công nghệ trở thành lựa chọn hàng đầu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất ô tô, thiết bị y tế, đến trang sức và nhiều ngành khác.
Một số lưu ý khi sử dụng máy hàn laser
1. Kiểm tra hệ thống làm mát
Việc sử dụng máy hàn laser với công suất lớn trong thời gian dài có thể dẫn đến hao tổn nước làm mát, gây nóng máy. Để tránh tình trạng này, luôn đảm bảo mức nước làm mát nằm trong vùng an toàn (vùng xanh). Nên ưu tiên sử dụng nước cất hai lần để tăng hiệu quả làm mát và bảo vệ máy móc.
2. Điều chỉnh thông số xả khí
Trước khi bắt đầu sử dụng máy, hãy tăng thời gian xả khí cả trước và sau khi hàn. Điều này giúp bảo vệ thấu kính trên súng hàn.
3. Vệ sinh thấu kính định kỳ
Sau mỗi ca làm việc, cần kiểm tra lăng kính bảo vệ trên súng hàn để đảm bảo không có bụi bẩn hay tạp chất bám lên thấu kính. Nếu thấu kính bị bẩn, tuyệt đối không dùng tay trần hoặc khăn không sạch để vệ sinh, tránh làm hỏng bề mặt thấu kính.
4. Sử dụng đúng bép hàn
Việc lựa chọn bép hàn phù hợp với loại liên kết hàn là rất quan trọng. Bép hàn đúng giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc và đảm bảo chất lượng mối hàn.
5. Kiểm tra bộ cấp dây hàn
Để đạt được đường hàn có độ chính xác và thẩm mỹ cao, hãy kiểm tra bộ cấp dây hàn, bao gồm con lăn đẩy dây và bép bù. Đảm bảo rằng các thiết bị này phù hợp với đường kính dây hàn mà bạn đang sử dụng.
Thực hiện đúng các lưu ý trên giúp tăng tuổi thọ cho máy hàn laser, đảm bảo hiệu suất công việc và chất lượng sản phẩm.
