Bách khoa toàn thư về kiến thức hàn: Thảo luận ngắn gọn về phân loại
và các quy trình hàn bằng laser
Trong sản xuất công nghiệp, hàn laser từ lâu đã được ứng dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.hàn độ chính xác caovà hàn vật liệu đặc biệt. Với sự phát triển của ngành công nghiệp và sự tiến bộ của công nghệ, hàn laser hiện đang được sử dụng ngày càng nhiều trong việc hàn các vật liệu thông thường. Hôm nay, chúng ta sẽ thảo luận về phân loại hàn laser. Hàn laser là một phương pháp hàn hiệu quả và chính xác sử dụng chùm tia laser có mật độ năng lượng cao làm nguồn nhiệt để nung chảy các vật liệu với nhau. Nó có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như tốc độ hàn nhanh, biến dạng nhỏ, yêu cầu thấp đối với môi trường hàn, mật độ công suất cao, không bị ảnh hưởng bởi từ trường, không hạn chế đối với vật liệu dẫn điện, không cần điều kiện làm việc chân không và không tạo ra tia X trong quá trình hàn.
Hàn laser có thể được phân loại theo nhiều khía cạnh khác nhau:
- Phân loại theo chế độ năng lượng đầu ra của laser:
- Hàn laser liên tục: Một hình dạng mối hàn liên tục và không bị gián đoạn được hình thành trong quá trình hàn.
- Hàn laser xungDo năng lượng chiếu vào bề mặt của chi tiết hàn là không liên tục, mỗi điểm sáng xung tác động lên bề mặt của chi tiết hàn để tạo thành một mối hàn hình tròn. Có thể thu được các hình dạng mối hàn khác nhau tùy thuộc vào các thông số laser khác nhau.
- Phân loại theo mật độ công suất của điểm laser hội tụ:
- Hàn dẫn nhiệt bằng laser: Mật độ công suất tương đối thấp, thường nhỏ hơn 10⁵ W/cm². Tia laser truyền năng lượng đến bề mặt của phôi hàn, làm nóng bề mặt kim loại đến nhiệt độ nằm giữa điểm nóng chảy và điểm sôi. Nhiệt được truyền vào bên trong kim loại thông qua dẫn nhiệt để tạo thành mối hàn, tương tự như hàn trơ bằng vonfram:hàn khí (TIG).
- Hàn xuyên sâu bằng laser (hàn lỗ khóa): Khi mật độ công suất laser tác động lên bề mặt kim loại lớn hơn 10⁵ W/cm², chùm tia laser công suất cao tác động lên bề mặt vật liệu kim loại, gây ra hiện tượng nóng chảy cục bộ và tạo thành một “lỗ khóa”. Chùm tia laser xuyên vào bên trong vũng nóng chảy qua “lỗ khóa” để tạo thành mối hàn.
- Phân loại theo chế độ điều khiển:
- Máy hàn laser thủ công
- Máy hàn laser tự động
- Máy hàn laser Galvo
- Phân loại theo loại laser:
- Máy hàn laser YAG
- Máy hàn laser bán dẫn
- Máy hàn laser sợi quang
1. Hàn laser bay
Công nghệ hàn laser bay kết hợp những ưu điểm của hàn từ xa, gương điện kế và cánh tay robot, được trang bị phần mềm xử lý đồ họa chuyên nghiệp để thực hiện hàn đa quỹ đạo tức thời trong không gian ba chiều.
Ứng dụng chính:
Nó được ứng dụng trong sản phẩm như thân xe, ghế ngồi và các bộ phận ô tô thông thường. Về vật liệu, nó có thể được sử dụng cho nhiều loại vật liệu thông thường như thép tấm, thép tấm cán nguội và hợp kim nhôm, cũng như vật liệu composite và vật liệu hợp kim như hợp kim magie-nhôm.
★ Ưu điểm:
- Tương thích với mọi hình thức hàn.
- Thích hợp cho mọi hướng hàn
- Phân bổ mối hàn/điểm do người dùng định nghĩa
- Phân bổ ứng suất tối ưu
- Có khả năng hàn điểm tốc độ cao, hàn đường, hàn chồng, hàn giáp mối, hàn góc và hàn chồng mép.
- Đồng bộ hóa thời gian thực giữa đầu hàn và robot để tăng tốc quá trình hàn laser.
- Yêu cầu diện tích sàn nhỏ hơn
- Chi phí bảo trì và hậu cần thấp hơn
2. Hàn laser xoắn ốc
Đây là phương pháp hàn laser sử dụng dao động laser hai nêm, được thực hiện bằng cách trang bị một mô-đun lắc đặc biệt trên đầu hàn. Điều này cho phép điểm sáng hội tụ tạo thành mối hàn xoắn ốc trong khi đầu hàn di chuyển.
Ứng dụng chính:
Hàn bản lề, bộ trao đổi nhiệt, bộ trao đổi nhiệt dạng ống, hàn ống dày trong ngành dầu khí, hàn mặt bích và hàn hợp kim nhôm, v.v.
★ Ưu điểm:
- Mối hàn rộng hơn
- Độ lặp lại/ổn định quy trình cực cao
- Hình thành mối hàn tốt hơn
- Quy trình xử lý sau hàn đơn giản hơn và bề mặt phôi hàn mịn hơn.
- Khả năng hàn hợp kim nhôm tuyệt vời
3. Hàn laser
Hàn laser là phương pháp sử dụng kim loại phụ có điểm nóng chảy thấp hơn điểm nóng chảy của kim loại nền. Kim loại phụ được nung nóng đến nhiệt độ cao hơn điểm nóng chảy của nó nhưng thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại nền. Kim loại phụ dạng lỏng sẽ làm ướt kim loại nền, lấp đầy khe hở mối hàn và khuếch tán với kim loại nền để tạo thành mối nối giữa các bộ phận cần hàn.
Ứng dụng chính:
Hàn các cấu trúc khung thân xe bằng nhôm, chẳng hạn như mối nối giữa mái và vách bên, và cửa.
★ Ưu điểm:
- Giảm thiểu các khuyết tật của hàn laser thuần túy, chẳng hạn như lỗ rỗ, vết nứt và khe hở lắp ghép quá mức của sản phẩm.
- Cải thiện độ bền mối hàn và tạo ra đường hàn hoàn hảo.
- Trong quá trình hàn, chỉ có kim loại phụ dùng để hàn tan chảy, còn kim loại nền thì không.
- Mối hàn có độ biến dạng nhỏ, bề mặt nhẵn mịn và đẹp mắt, thích hợp cho việc hàn chính xác các chi tiết phức tạp làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau.
- Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ và cường độ nén cao
4. Hàn dây laser
Hàn laser sử dụng dây hàn là một phương pháp sử dụng kim loại phụ có cùng hoặc tương tự vật liệu với kim loại nền. Kim loại nền và kim loại phụ được nung chảy và sau đó đông đặc để tạo thành mối hàn.
Ứng dụng chính:
Hàn toàn bộ các bộ phận cấu trúc thân xe và phụ tùng ô tô.
★ Ưu điểm:
- Giảm thiểu các khuyết tật của hàn laser thuần túy, chẳng hạn như lỗ rỗ và vết nứt.
- Cải thiện tỷ lệ đạt tiêu chuẩn của các sản phẩm hàn và cho phép khoảng cách giữa các mối hàn lớn hơn một chút.
- Kim loại nền nóng chảy trong quá trình hàn, và độ bền của mối hàn cao hơn độ bền của kim loại nền.
5. Hàn rung
Thiết bị này tích hợp chức năng định hình chùm tia và theo dõi mối hàn vào cùng một thiết bị thông qua ALO3. Dây hàn có thể được sử dụng như một cảm biến cơ học.
Ứng dụng chính:
Hàn laser các vật thể màu trắng, chủ yếu bao gồm hàn laser các tấm ốp mái và nắp cốp, cũng như hàn các bộ phận ô tô. Sự dao động của các bộ phận và sai sót của đồ gá thường làm tăng đáng kể độ khó của quá trình hàn laser, dẫn đến việc hiệu chỉnh quy trình hàn laser cực kỳ khó khăn. Tuy nhiên, hàn dao động có thể tự điều chỉnh hướng hàn một cách hiệu quả. Với các chức năng theo dõi mối hàn và bù tiêu cự tự động, nó cho phép chùm tia laser được dẫn hướng và tập trung dễ dàng, thực hiện thay đổi hướng, có tính tự động hóa cao, tốc độ hàn nhanh và hiệu quả cao, do đó duy trì được chất lượng mối hàn.
★ Ưu điểm:
- Theo dõi mối hàn để xác định quỹ đạo hàn của phôi trong thời gian thực.
- Điều chỉnh thích ứng quỹ đạo hàn theo ba hướng XYZ dựa trên các sai lệch khác nhau của phôi để đạt được chất lượng hàn tốt.
- Cải thiện tỷ lệ đồng nhất của quá trình hàn sản phẩm.
6. Hàn ba điểm
Một mô-đun hai điểm được thêm vào thấu kính. Trong quá trình hàn, mô-đun ba điểm trong hệ thống quang học hàn sẽ phân chia một chùm tia thành ba chùm tia, cung cấp giải pháp để hàn các tấm thép mạ kẽm nhúng nóng và làm cho mối hàn phẳng hơn mà không bị nứt.
Ứng dụng chính:
Hàn các bộ phận bằng hợp kim nhôm nguyên khối, hàn laser các tấm che mái và nắp cốp xe, và hàn các bộ phận ô tô, v.v.
★ Ưu điểm:
- Quy trình hàn ổn định và đáng tin cậy hơn
- Tốc độ nhanh hơn
- Cường độ cao hơn
- Chất lượng bề ngoài tốt hơn của các mối hàn tôn mạ kẽm nhúng nóng.
- Quy trình làm sạch trực tuyến
- Điều chỉnh năng lượng động
7. Hàn lai đa bước sóng
Hàn lai đa bước sóngĐây là một quy trình hàn tiên tiến do Lianying Laser tiên phong phát triển. Nó chồng ghép hai chùm tia laser có bước sóng khác nhau, làm cho trục của hai chùm tia trùng nhau trong không gian. Tia laser bước sóng chính chủ yếu được sử dụng để hàn, trong khi tia laser bước sóng phụ chủ yếu được sử dụng để làm nóng trước dây hàn và kim loại cơ bản, làm giảm tốc độ nguội của kim loại nóng chảy trong vũng hàn. Nó đặc biệt thích hợp cho hợp kim nhôm, hợp kim magie, hợp kim đồng, v.v.
★ Ưu điểm:
- Giảm lượng lỗ chân lông
- Tăng cường độ ổn định của mối hàn và nâng cao hiệu quả hàn.
- Giúp giảm thiểu hiệu quả ứng suất nhiệt, hạn chế nứt nẻ, cải thiện độ bền mối hàn và tạo ra các đường hàn có hình dạng tương đối đồng đều.
Tóm lại, hiện nay, trong toàn bộ ngành công nghiệp laser, công nghệ và thiết bị nước ngoài vẫn chiếm vị trí dẫn đầu. Chúng tiên tiến toàn diện trên mọi khía cạnh, từ máy laser và đầu xử lý quang học đến các thiết bị phụ trợ như máy làm mát, máy đo công suất, giám sát trong quá trình hàn, kiểm tra sau hàn và máy hiệu chuẩn TCP. Các doanh nghiệp trong nước đang nỗ lực hết sức để bắt kịp. Tuy nhiên, trong lĩnh vực ứng dụng hàn laser, Trung Quốc đã tiến khá gần đến trình độ tiên tiến quốc tế, với sự xuất hiện của một số doanh nghiệp chất lượng cao đạt được những kết quả xuất sắc.
Thời gian đăng bài: 05/09/2025
