Đã đến lúc sử dụng hàn laser cầm tay trong chế tạo kim loại

Làm thế nào các tùy chọn máy hàn cầm tay trở nên hấp dẫn hơn đối với các nhà sản xuất

Trong nhiều năm, các nhà sản xuất trong toàn ngành đã sử dụng các kỹ thuật hàn truyền thống như MIG hoặc TIG. Nhưng trên đường đi, những kỹ thuật truyền thống này đã tạo ra những hạn chế.

Ví dụ, hàn TIG là một phương pháp hàn bằng hai tay, tốn nhiều thời gian và đòi hỏi người vận hành có kinh nghiệm, tay nghề cao. Nó sinh nhiệt cực lớn làm biến dạng các vật liệu mỏng, khó hàn đồng và hạn chế khi hàn các kim loại có độ dày khác nhau.

Trong khi đó, hàn MIG yêu cầu dây tiêu hao, làm sạch trước vật liệu và mối hàn vát cho các mối hàn ngấu hoàn toàn trên vật liệu dày. Các góc di chuyển và làm việc bị hạn chế và các vị trí thẳng đứng có thể là một thách thức.

Với ngành công nghiệp liên tục thay đổi , các nhà sản xuất đang tìm kiếm những cách mới để duy trì tính cạnh tranh. Họ đã nhận ra điều này đòi hỏi phải giảm chi phí, tăng hiệu quả và chất lượng bộ phận có thể lặp lại. Ngoài ra còn có một thách thức mới: cho phép các thợ hàn mới làm việc hiệu quả một cách kịp thời mà không làm giảm chất lượng. Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ cho biết Hoa Kỳ sẽ thiếu hụt 375.000 thợ hàn lành nghề vào năm 2023.

Đây là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất đang chuyển sang các phương pháp hàn mới hơn, chẳng hạn như hàn laser cầm tay, có thể tăng tốc độ hàn nhanh hơn gấp bốn lần so với hàn MIG và TIG, để cải thiện năng suất và độ chính xác.

Lợi ích của hàn Laser là gì?

Trong nhiều năm, laser được coi là công cụ khoa học hơn là công cụ công nghiệp, chủ yếu là do việc sử dụng các phần tử quang học và gương truyền thống đòi hỏi phải căn chỉnh và xử lý cẩn thận.

Được tiên phong vào những năm 1990 bởi IPG Photonic s, laser sợi quang đã được giới thiệu ra thị trường cho các ứng dụng công nghiệp. Những nguồn laser này hoàn toàn ở trạng thái rắn. Tính đơn giản của laser sợi quang mang lại hiệu quả, độ gọn nhẹ, bền bỉ và chi phí thấp, giúp nó đạt được thành công trong các ứng dụng công nghiệp. So với các hệ thống laser cũ, công nghệ sợi quang cung cấp công suất đầu ra cao hơn và chùm tia chất lượng với chi phí thấp hơn và yêu cầu bảo trì tối thiểu.

Những cải tiến của công nghệ laser đã làm cho hàn laser trở thành một kỹ thuật ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp có độ bền mối hàn cao và chất lượng mối hàn lặp lại rất quan trọng. Chất lượng và độ sáng của ánh sáng laser sợi quang kiểm soát chính xác đầu vào nhiệt của vật liệu, cho phép hàn các vật liệu mỏng. Laser không chỉ giới hạn ở thép; họ cũng có thể hàn nhôm và đồng. Ngay cả hàn lưỡng kim cũng là một thực tế.

Công nghệ sợi quang đơn giản hóa công nghệ phân phối chùm tia, mở ra nhiều cơ hội hơn nữa để cải tiến quy trình. Công nghệ phân phối chùm tia hiện đại như hàn lắc lư, trong đó chùm tia dao động qua lại, cho phép ổn định vùng nóng chảy, tăng cường cửa sổ quy trình (phạm vi của các thông số mối hàn) và giảm thiểu sự phù hợp của bộ phận kém hoặc thay đổi (trong giới hạn) . Trong nhiều trường hợp, điều này giúp loại bỏ nhu cầu mài sau quá trình, giảm chi phí lao động.

Hàn laser cũng có thể được tự động hóa để sản xuất năng suất cao, năng suất cao. Độ chính xác cao của nó cho phép ghép nối các bộ phận nhỏ với đầu vào nhiệt thấp và biến dạng tối thiểu.

Tính linh hoạt của cobot kết hợp với khả năng của công nghệ hàn laser cầm tay giúp cobot phù hợp với môi trường hỗn hợp nhiều sản phẩm, khối lượng thấp. Quang tử IPG

Ban đầu, giá đã hạn chế tiềm năng của nó và là một rào cản gia nhập. Trong các ứng dụng công nghiệp, laser rất đắt tiền, cần được tân trang định kỳ và chỉ được sử dụng trên các bộ phận có giá trị cao, thường được tích hợp vào rô-bốt hoặc máy trạm laser chuyên dụng.

Những tia laser ban đầu này tiêu thụ nhiều năng lượng hơn đáng kể so với tia laser sợi quang hiện đại, hiện cung cấp hiệu suất cắm tường lên tới 50%. Điều này cung cấp tiết kiệm chi phí trên dòng dưới cùng. Hiệu quả này cũng có thể loại bỏ sự cần thiết của thiết bị làm lạnh, làm cho công nghệ laser trở nên linh hoạt hơn bao giờ hết. Cuối cùng, khi so sánh với hàn MIG và TIG thủ công truyền thống, hàn laser thường nhanh hơn, cải thiện sản lượng sản xuất và tăng lợi nhuận.

Bằng cách liên tục giảm chi phí của nguồn laser, cải thiện chất lượng ánh sáng và cung cấp các tùy chọn phân phối chùm tia độc đáo, các nhà sản xuất laser hiện có thể cung cấp các hệ thống có đề xuất giá trị cao hơn, giúp chúng dễ tiếp cận hơn và không còn dành riêng cho các ứng dụng cao cấp.

Hàn Laser cầm tay hoạt động như thế nào?

Các nguồn laser kinh tế kết hợp với tính linh hoạt của việc cung cấp laser sợi quang mang lại khả năng tiếp cận chưa từng có đối với hàn laser cầm tay.

Nhưng làm thế nào nó hoạt động? Nói một cách đơn giản, mật độ năng lượng laser làm tan chảy kim loại, loại bỏ sự cần thiết phải tạo ra một vòng cung; chức năng lắc lư giúp loại bỏ nhu cầu dệt hạt theo cách thủ công và trong nhiều trường hợp, nguồn cấp dây được loại bỏ hoàn toàn. Mật độ công suất cao dẫn đến vũng hàn nhỏ hơn, được kiểm soát tốt hơn. Với khả năng kiểm soát chính xác các thông số laser, hiệu ứng biến dạng nhiệt được giảm thiểu, giúp những người vận hành không có kỹ năng có thể tiếp cận quy trình và cho phép các tổ chức nâng cao kỹ năng của những nhân viên dày dặn kinh nghiệm của họ lên những vai trò có giá trị gia tăng cao hơn.

Độ tin cậy của thiết bị đã có lúc là mối quan tâm đối với máy hàn laser cầm tay. Khối xây dựng của laser sợi quang là diot phát đơn, có tuổi thọ dài hơn một bậc độ lớn so với tuổi thọ của mảng diot hoặc giải pháp thay thế ngăn xếp thanh. Máy bơm được hàn kín theo tiêu chuẩn viễn thông và không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, bụi, rung động và các môi trường công nghiệp khắc nghiệt nhất.

Với độ bền công nghiệp của máy hàn laser cầm tay, laser sợi quang có thể được sử dụng để bổ sung cho quá trình tự động hóa cơ bản của nhà máy, nâng cao hơn nữa hiệu quả trong sản xuất. Với sự bùng nổ tương đối gần đây của công nghệ rô-bốt cộng tác (cobot), các cấp độ cơ bản của tự động hóa nhà máy nằm trong tầm với của nhiều tầng sản xuất. Cobots vốn đã phối hợp với công nghệ hàn laser cầm tay vì chúng tiết kiệm chi phí và dễ sử dụng cũng như triển khai. Tính linh hoạt của rô-bốt kết hợp với khả năng của công nghệ hàn la-de cầm tay giúp rô-bốt phù hợp với môi trường hỗn hợp nhiều sản phẩm, khối lượng thấp. Nếu nó có thể được hàn bằng tay, nó có thể được hàn bằng cobot. Điều này có thể cải thiện hơn nữa năng suất hàn laser bằng cách cho phép bạn tải trước một bộ phận cố định trong khi cobot thực hiện mối hàn trên một bộ phận cố định riêng biệt.

Tôi có cần phải là một chuyên gia về laser để chạy một tia laser cầm tay không?

Không có gì. Các hệ thống hàn laser cầm tay thường được cung cấp các cài đặt trước cho các loại vật liệu và độ dày phổ biến. Các điều khiển đơn giản cho phép bạn chọn giá trị đặt trước chính xác bằng cách chọn loại vật liệu và độ dày từ bảng và đặt các điều khiển thành các cài đặt đã xác định. Trong trường hợp tích hợp cobot, cobot có thể được định cấu hình để tự động chọn cài đặt chính xác cho dự án hiện tại.

Các mối hàn trông tuyệt vời, nhưng chúng có bền không?

Máy hàn laser cầm tay mang lại tính thẩm mỹ vượt trội, nhưng liệu vẻ ngoài có đẹp đến mức khó tin? Để trả lời câu hỏi này, IPG đã chuẩn bị một số mẫu và gửi chúng đến Sturbridge Metallurgical Services Inc. (SMS) để bên thứ ba đánh giá.

Các mối nối đối đầu trong các tấm 0,036 inch, 0,075 inch và 0,120 inch đã được sản xuất và các phần được chuẩn bị bằng phương pháp tiêu chuẩn ASTM và được kiểm tra ở độ phóng đại 50 lần. Tổng cộng có 26 mặt cắt ngang được kiểm tra. Trong tất cả các trường hợp, không có vết nứt, phản ứng tổng hợp không hoàn toàn, độ xốp, tạp chất hoặc các khuyết tật khác được ghi nhận. Các biên dạng mối hàn đã vượt qua tất cả các bài kiểm tra và không có dấu hiệu lấp đầy nào được ghi nhận.

Trong mọi trường hợp, không có vết nứt, sự nóng chảy không hoàn toàn, lỗ rỗ, tạp chất hoặc các khuyết tật khác được ghi nhận trong quá trình kiểm tra mối hàn đối với các mối nối đối đầu trong các tấm thép không gỉ 304 có kích thước 0,036 inch, 0,07 inch và 0,120 inch. Các biên dạng mối hàn đã vượt qua tất cả các bài kiểm tra và không có sự lấp đầy nào được ghi nhận. 

Tất cả các mẫu mối hàn đều được chấp nhận theo tiêu chuẩn AWS D17.1:2017 Loại A.

Tôi có thể làm gì khác với tia laser cầm tay của mình?

Tùy thuộc vào hệ thống, máy hàn laser cầm tay có sẵn trong các cấu hình cho phép các mối hàn có độ ngấu hoàn toàn lên đến 6 mm. Hơn nữa, một số cấu hình hệ thống cũng có thể được sử dụng để làm sạch bộ phận. Điều này có thể hữu ích trong việc chuẩn bị một phần để loại bỏ bất kỳ loại dầu hoặc mảnh vụn còn sót lại nào khỏi phôi.

Khả năng làm sạch của tia laser cầm tay cũng có thể được sử dụng để ngăn chặn sự ăn mòn và thụ động hóa vật liệu sau khi hàn. IPG đã chuẩn bị một số mối hàn tuân theo tiêu chuẩn ASTM B117-19, Thực hành tiêu chuẩn để vận hành thiết bị phun muối (sương mù) và gửi chúng tới SMS. So sánh song song giữa mối hàn thụ động bằng laser và mối hàn không thụ động cho thấy sự thành công của việc thụ động hóa bằng laser.

Một số nguyên tắc an toàn là gì?

Mặc dù máy laser cầm tay rất dễ sử dụng và có các tính năng an toàn tích hợp, nhưng điều quan trọng cần nhớ là nó là một thiết bị công nghiệp mạnh mẽ. Khi sử dụng tia laser cầm tay, hãy nhớ rằng chùm tia có thể gây nguy hiểm cho cơ thể và mắt. Tia hàn laser là vô hình, vì vậy bạn không thể dựa vào các tín hiệu trực quan để đảm bảo an toàn.

Mặc dù các hệ thống này là laser cấp IV nhưng các tính năng an toàn được tích hợp vào hệ thống để bảo vệ bạn. Khi thiết lập một chương trình an toàn laser, điểm khởi đầu tốt là xem lại ANSI Z136.1 (2014), Sử dụng an toàn laser . Ngoài an toàn laser, bạn cần thực hiện yêu cầu an toàn hàn truyền thống.

Dưới đây là một số quy tắc chung để làm theo:

  • Thực hiện tất cả các nhiệm vụ hàn laser trong khu vực được điều khiển bằng laser (LCA)—một căn phòng kín ánh sáng với các khóa liên động điện giúp tắt tia laser khi cửa được mở.
  • Mặc quần áo không bắt lửa, áo dài tay và quần áo hàn. Bất kỳ ai có mặt trong LCA đều phải sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân, bao gồm kính an toàn laser được xếp hạng cho loại laser và mũ hàn truyền thống.
  • Tuân thủ các quy trình vận hành an toàn, có tính đến việc ánh sáng laser có thể bị phản xạ.
  • Không bao giờ được vận hành máy hàn laser cầm tay khi chưa hoàn toàn quen thuộc với các yêu cầu và quy trình an toàn được ghi trong sổ tay thiết bị của nhà sản xuất, sổ tay này yêu cầu bạn phải tuân theo hướng dẫn trong Z136.1.

Máy hàn Laser cầm tay có phù hợp với tôi không?

Hoạt động trong lĩnh vực sản xuất đồng nghĩa với việc tìm ra những cách thức mới để duy trì tính cạnh tranh và cải tiến các quy trình. Hàn có thể tốn nhiều thời gian và năng lượng; nếu không có thiết bị phù hợp, chỉ những thợ thủ công có tay nghề cao mới có thể tiếp cận được.

Hàn laser thủ công cho phép hàn nhanh, dễ học và vận hành và cung cấp kết quả nhất quán, chất lượng cao trên nhiều loại vật liệu và độ dày khác nhau với độ méo, biến dạng, vết cắt xén hoặc cháy xém ở mức tối thiểu. Nó cung cấp khả năng thâm nhập hoàn toàn và giảm thiểu các khuyết tật hàn, chẳng hạn như vết nứt hoặc phản ứng tổng hợp không hoàn toàn.

Nếu bạn đang tìm cách giảm chi phí, cải thiện chất lượng mối hàn và đơn giản hóa quy trình hàn, máy hàn laser cầm tay sẽ mang đến cho bạn con đường tốt nhất để đạt được thành công và cải thiện lợi nhuận, đồng thời cho phép người không có kinh nghiệm hàn chuyên nghiệp có thể hàn như một người chuyên nghiệp.

CÔNG TY CỔ PHẦN DIMEC

Hotline: 0966.92.0404

Email: info@dimec.vn

Website: dimec.vn

Trụ sở chính: Số 285 Phúc Lợi, P. Phúc Lợi, Q. Long Biên, TP. Hà Nội

CN Đà Nẵng: Lô 11, Khu A4, đường Nguyễn Sinh Sắc, P. Hòa

Bài viết liên quan

0966.92.0404