VAI TRÒ CỦA DÂY HÀN TRONG HÀN LASER
Hàn laser là phương pháp hàn rất linh hoạt và chính xác, mang lại nhiều lợi thế về tốc độ, độ chính xác và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt tối thiểu. Trước khi bàn về vai trò của dây hàn trong phương pháp này, cùng DIMEC hãy tìm hiểu những thông tin cơ bản
Hàn laser là gì?
Hàn laser là quá trình kết hợp các vật liệu kim loại lại với nhau thông qua việc sử dụng chùm tia laser năng lượng cao.
Nguyên tắc cơ bản của hàn laser liên quan đến việc tập trung chùm tia laser tập trung cao vào bề mặt vật liệu, tạo ra vùng nóng chảy cục bộ. Vùng nóng chảy này là nơi xảy ra quá trình hàn và khi nguội, nó sẽ tạo thành một liên kết bền chặt.
Không giống như các phương pháp hàn truyền thống sử dụng hồ quang điện hoặc ngọn lửa, hàn laser dựa vào nhiệt độ cao do tia laser tạo ra.
Ứng dụng của Hàn laser
Hàn laser có thể được áp dụng cho thép không gỉ, thép cacbon, nhôm, titan và các vật liệu kim loại khác.
Khả năng tương thích của hàn laser với các vật liệu khác nhau là một trong những điểm mạnh của nó. Khả năng hàn các vật liệu khác nhau đặc biệt có giá trị trong một số ứng dụng nhất định.
Ví dụ, trong ngành công nghiệp ô tô, hàn laser được sử dụng để nối các thành phần thép và nhôm. Khả năng tương thích của vật liệu được xác định bởi điểm nóng chảy, độ dẫn nhiệt và các tính chất vật lý khác của vật liệu.
Phân loại
Hàn laser có nhiều loại khác nhau, bao gồm hàn laser sóng liên tục (CW) và hàn laser xung.
- Hàn laser CW cung cấp chùm tia liên tục, không bị gián đoạn, lý tưởng cho các ứng dụng hàn tốc độ cao.
- Mặt khác, hàn laser xung bao gồm các xung laser không liên tục cho phép kiểm soát nhiệt tốt hơn và thường được sử dụng trong hàn chính xác.
Ưu điểm
Là một công nghệ hàn mới, hàn laser mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm:
- Độ chính xác hàn cao: Hàn laser có độ chính xác cao, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.
- Tốc độ hàn nhanh: Mật độ năng lượng cao của chùm tia laser cho phép hàn nhanh, tăng năng suất.
- Vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu (HAZ): Hàn laser tạo ra HAZ nhỏ, giảm nguy cơ biến dạng hoặc hư hỏng vật liệu.
- Biến dạng tối thiểu: Việc điều khiển chính xác chùm tia laser giúp giảm thiểu biến dạng trong vật liệu hàn.
- Tự động hóa: Dễ dàng thích ứng với các hệ thống tự động, nâng cao hơn nữa hiệu quả hàn.
Ưu nhược điểm của việc sử dụng dây hàn trong Hàn laser
Như đã giới thiệu ở trên, trong một số ứng dụng, sử dụng dây hàn sẽ đạt được chất lượng hàn laser tốt hơn nhưng cũng có một số nhược điểm, hạn chế. Dưới đây là những ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng dây hàn để hàn laser.
Ưu điểm
Cải thiện chất lượng mối hàn:
- Dây hàn có thể nâng cao chất lượng mối hàn bằng cách lấp đầy các khoảng trống, đảm bảo sự hợp nhất thích hợp và giảm nguy cơ khuyết tật.
- Ngoài ra, việc bổ sung dây phụ có thể cải thiện đáng kể độ bền của mối hàn, khiến nó phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
Đầu vào nhiệt được kiểm soát:
- Dây hàn cho phép kiểm soát chính xác lượng nhiệt đầu vào
- Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng mà quá nhiệt có thể dẫn đến biến dạng vật liệu hoặc các vấn đề khác.
Nâng cao năng suất:
- Trong một số trường hợp, việc sử dụng dây hàn có thể giúp tốc độ hàn nhanh hơn, nâng cao năng suất.
Thu hẹp khoảng cách:
- Dây phụ là vô giá khi xử lý các vật liệu có khoảng trống khớp không đều hoặc không nhất quán.
Khả năng tương thích của hợp kim:
- Sử dụng dây phụ bằng hợp kim thích hợp sẽ đảm bảo khả năng tương thích với các vật liệu cơ bản, giảm nguy cơ xảy ra các vấn đề không tương thích.
- Cho phép nối các vật liệu khác nhau và có độ dày khác nhau, mở rộng phạm vi ứng dụng cho hàn laser.
Kiểm soát quy trình được cải thiện:
- Trong quá trình hàn, dây hàn cung cấp cho thợ hàn khả năng kiểm soát tốt hơn đối với vũng hàn, giúp dễ dàng đạt được kết quả mong muốn hơn.
Nhược điểm
Lựa chọn vật liệu:
- Không phải tất cả các vật liệu đều yêu cầu dây phụ khi hàn laser.
- Việc lựa chọn vật liệu nền và dây hàn phù hợp có thể giúp đạt được mối hàn thành công.
Độ phức tạp của quy trình:
- Việc tích hợp cơ chế cấp dây và vật liệu độn có thể làm tăng độ phức tạp của quy trình hàn, đòi hỏi trình độ kỹ năng và chuyên môn cao hơn.
Chi phí:
- Chi phí dây hàn và thiết bị liên quan có thể cộng vào tổng chi phí của quá trình hàn.
- Vì vậy, nó nên được sử dụng một cách thận trọng, có tính đến tỷ lệ chi phí-lợi ích.
Lãng phí vật liệu:
- Việc sử dụng dây hàn có thể tạo ra chất thải, đặc biệt là trong các ứng dụng cắt bớt dây thừa.
Chất lượng mối hàn:
- Tay nghề của người thợ hàn và việc lựa chọn thông số hàn rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng mối hàn khi sử dụng dây hàn.
Nhu cầu công nghệ khi dùng dây hàn
Hàn laser bao gồm một số kỹ thuật, mỗi kỹ thuật đều có những ưu điểm và ứng dụng riêng. Những kỹ thuật này xác định xem việc sử dụng dây hàn có cần thiết hay không. Hãy cùng khám phá một số phương pháp hàn laser phổ biến nhất:
Hàn chế độ dẫn điện
Hàn chế độ dẫn nhiệt hay còn gọi là hàn dẫn nhiệt là kỹ thuật hàn laser được sử dụng cho các vật liệu mỏng và khi cần điều khiển chính xác.
Trong phương pháp này, chùm tia laser tạo ra nhiệt trên bề mặt vật liệu, khiến chúng tan chảy và kết hợp với nhau. Hàn ở chế độ dẫn thường không yêu cầu sử dụng dây hàn vì bản thân các vật liệu tạo thành vũng hàn.
Hàn chế độ lỗ khóa
Hàn chế độ lỗ khóa chủ yếu được sử dụng cho các vật liệu dày hơn và các ứng dụng cần thâm nhập sâu hơn.
Trong phương pháp này, chùm tia laser tạo ra lỗ khóa trên vật liệu bằng cách làm bay hơi một phần vật liệu. Lỗ khóa này sau đó được lấp đầy bằng vật liệu nóng chảy, tạo ra mối hàn chắc chắn.
Mặc dù hàn ở chế độ lỗ khóa thường không cần dây hàn, nhưng có những tình huống sử dụng dây hàn có thể mang lại lợi ích, chẳng hạn như tăng cường độ bền của mối nối hoặc thu hẹp các khoảng trống trong vật liệu.
Hàn lai
Hàn lai kết hợp hàn laser với các kỹ thuật hàn khác, chẳng hạn như hàn hồ quang kim loại khí (GMAW) hoặc hàn khí trơ vonfram (TIG).
Trong hàn lai, chùm tia laser được sử dụng kết hợp với các quy trình hàn truyền thống và việc sử dụng dây hàn phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể và phương pháp hàn được chọn.
Kỹ thuật này mang lại sự linh hoạt cao hơn nhưng có thể yêu cầu sử dụng dây hàn khi sử dụng hàn GMAW hoặc TIG kết hợp với laser.
Hàn xung
Hàn laser xung kết hợp các lợi ích của chế độ dẫn và lỗ khóa. Nó bao gồm các xung laser không liên tục giúp kiểm soát tốt hơn lượng nhiệt đầu vào, phù hợp với nhiều loại vật liệu và thường không cần dây hàn.
Chế độ này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng hàn chính xác và có thể được điều chỉnh để sử dụng dây hàn khi cần thiết nhằm đáp ứng các yêu cầu cụ thể.
Hàn với dây phụ
Trong một số ứng dụng hàn laser, đặc biệt là khi nối các vật liệu khác nhau hoặc lấp đầy khoảng trống giữa các vật liệu, việc sử dụng dây hàn, còn được gọi là dây hàn, trở nên cần thiết.
Dây phụ là dây kim loại được thêm vào bể hàn trong quá trình hàn laser. Nó cung cấp vật liệu bổ sung để đảm bảo mối hàn hoàn chỉnh và chắc chắn, đặc biệt khi xử lý các vật liệu có tính chất nhiệt khác nhau.
