Công nghệ ghép nối bằng laser, hay công nghệ hàn laser, sử dụng chùm tia laser công suất cao để tập trung và điều chỉnh sự chiếu xạ lên bề mặt vật liệu. Bề mặt vật liệu hấp thụ năng lượng laser và chuyển hóa nó thành năng lượng nhiệt, làm cho vật liệu nóng lên và tan chảy cục bộ, sau đó nguội đi và đông đặc lại để đạt được sự ghép nối các vật liệu đồng nhất hoặc khác nhau. Quá trình hàn laser yêu cầu mật độ công suất laser là 10.4đến 108W/cm2So với các phương pháp hàn truyền thống, hàn laser có những ưu điểm sau:
Công nghệ ghép nối bằng laser, hay công nghệ hàn laser, sử dụng chùm tia laser công suất cao để tập trung và điều chỉnh sự chiếu xạ lên bề mặt vật liệu. Bề mặt vật liệu hấp thụ năng lượng laser và chuyển hóa nó thành năng lượng nhiệt, làm cho vật liệu nóng lên và tan chảy cục bộ, sau đó nguội đi và đông đặc lại để đạt được sự ghép nối các vật liệu đồng nhất hoặc khác nhau. Quá trình hàn laser yêu cầu mật độ công suất laser là 10.4đến 108W/cm2So với các phương pháp hàn truyền thống, hàn laser có những ưu điểm sau:
1-đám mây plasma, 2-vật liệu nóng chảy, 3-lỗ khóa, 4-độ sâu của phản ứng tổng hợp hạt nhân
Do sự tồn tại của lỗ khóa, chùm tia laser, sau khi chiếu vào bên trong lỗ khóa, sẽ làm tăng khả năng hấp thụ laser của vật liệu và thúc đẩy sự hình thành vũng nóng chảy sau quá trình tán xạ và các hiệu ứng khác. Hai phương pháp hàn được so sánh như sau.
Hình trên minh họa quá trình hàn laser của cùng một vật liệu và cùng một nguồn sáng, cơ chế chuyển đổi năng lượng chỉ được thực hiện thông qua lỗ khóa. Lỗ khóa và kim loại nóng chảy gần thành lỗ di chuyển theo sự tiến triển của chùm tia laser, kim loại nóng chảy đẩy không khí còn lại trong lỗ khóa để lấp đầy và sau khi ngưng tụ, tạo thành đường hàn.
Nếu vật liệu cần hàn là kim loại khác loại, sự khác biệt về tính chất nhiệt sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình hàn, chẳng hạn như sự khác biệt về điểm nóng chảy, độ dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng và hệ số giãn nở của các vật liệu khác nhau, dẫn đến ứng suất hàn, biến dạng hàn và thay đổi điều kiện kết tinh của kim loại mối hàn, gây ra sự suy giảm các tính chất cơ học của mối hàn.
Do đó, tùy thuộc vào đặc điểm khác nhau của từng trường hợp hàn, quy trình hàn đã phát triển thành hàn đắp laser, hàn đồng laser, hàn laser hai chùm tia, hàn composite laser, v.v.
Hàn dây laser
Trong quá trình hàn laser các hợp kim nhôm, titan và đồng, do khả năng hấp thụ ánh sáng laser thấp (<10%) ở các vật liệu này, plasma quang sinh có khả năng che chắn ánh sáng laser nhất định, do đó dễ hình thành các hạt bắn tóe và dẫn đến sự phát sinh các khuyết tật như rỗ khí và nứt nẻ. Ngoài ra, chất lượng hàn cũng bị ảnh hưởng khi khoảng cách giữa các chi tiết lớn hơn đường kính điểm hàn trong quá trình bắn tóe tấm mỏng.
Để giải quyết các vấn đề trên, có thể đạt được kết quả hàn tốt hơn bằng cách sử dụng vật liệu phụ. Vật liệu phụ có thể là dây hoặc bột, hoặc có thể sử dụng phương pháp định sẵn vật liệu phụ. Do điểm tập trung nhỏ, mối hàn trở nên hẹp hơn và có hình dạng hơi lồi trên bề mặt sau khi sử dụng vật liệu phụ.
Hàn laser
Khác với hàn nóng chảy, phương pháp này làm tan chảy hai chi tiết cần hàn cùng một lúc, hàn đồng thêm vật liệu phụ có điểm nóng chảy thấp hơn vật liệu nền vào bề mặt mối hàn, làm tan chảy vật liệu phụ để lấp đầy khe hở ở nhiệt độ thấp hơn điểm nóng chảy của vật liệu nền nhưng cao hơn điểm nóng chảy của vật liệu phụ, sau đó ngưng tụ để tạo thành mối hàn rắn.
Hàn cứng thích hợp cho các thiết bị vi điện tử nhạy nhiệt, các tấm mỏng và các vật liệu kim loại dễ bay hơi.
Hơn nữa, nó có thể được phân loại thêm thành hàn mềm (<450 °C) và hàn cứng (>450 °C) tùy thuộc vào nhiệt độ nung nóng vật liệu hàn.
Hàn laser chùm kép
Hàn hai chùm tia cho phép kiểm soát linh hoạt và thuận tiện thời gian và vị trí chiếu tia laser, từ đó điều chỉnh sự phân bố năng lượng.
Nó chủ yếu được sử dụng để hàn laser các hợp kim nhôm và magie, hàn nối và hàn chồng tấm cho ô tô, hàn đồng thau bằng laser và hàn nóng chảy sâu.
Có thể thu được chùm tia kép bằng hai laser độc lập hoặc bằng cách tách chùm tia bằng bộ tách chùm tia.
Hai chùm tia có thể là sự kết hợp của các laser có đặc tính miền thời gian khác nhau (xung so với liên tục), bước sóng khác nhau (bước sóng hồng ngoại trung bình so với bước sóng nhìn thấy được) và công suất khác nhau, có thể được lựa chọn tùy thuộc vào vật liệu cần xử lý thực tế.
4. Hàn composite bằng laser
Do chỉ sử dụng chùm tia laser làm nguồn nhiệt duy nhất, hàn laser nguồn nhiệt đơn có tỷ lệ chuyển đổi năng lượng và tỷ lệ sử dụng thấp, giao diện cổng vật liệu cơ sở hàn dễ bị lệch, dễ tạo ra các lỗ rỗ và vết nứt cùng các nhược điểm khác. Để khắc phục vấn đề này, người ta có thể sử dụng đặc tính gia nhiệt của các nguồn nhiệt khác để cải thiện quá trình gia nhiệt của laser trên phôi, thường được gọi là hàn laser composite.
Hình thức chính của hàn composite laser là hàn composite laser và hồ quang điện, hiệu quả 1 + 1 > 2 như sau.
sau khi chùm tia laser chiếu gần hồ quang được tạo ra,Mật độ electron giảm đáng kểĐám mây plasma được tạo ra bởi quá trình hàn laser bị pha loãng, điều nàycó thể giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ hấp thụ laser.Trong khi đó, hồ quang trên vật liệu nền được làm nóng trước sẽ làm tăng thêm tỷ lệ hấp thụ của tia laser.
2. Khả năng tận dụng năng lượng cao của hồ quang và tổng thểviệc sử dụng năng lượng sẽ tăng lên.
3. Vùng tác động của hàn laser nhỏ, dễ gây lệch vị trí cổng hàn, trong khi tác động nhiệt của hồ quang lớn, có thể dẫn đến...giảm thiểu sự lệch hướng của cổng hànĐồng thời,Chất lượng hàn và hiệu suất hồ quang được cải thiện.do tác dụng hội tụ và dẫn hướng của chùm tia laser lên hồ quang.
4. Hàn laser có nhiệt độ đỉnh cao, vùng ảnh hưởng nhiệt lớn, tốc độ làm nguội và đông đặc nhanh, dễ tạo ra vết nứt và lỗ rỗ; trong khi đó, vùng ảnh hưởng nhiệt của hồ quang nhỏ, có thể giảm độ chênh lệch nhiệt độ, làm nguội và tăng tốc độ đông đặc.có thể giảm thiểu và loại bỏ sự hình thành lỗ rỗng và vết nứt..
Có hai dạng hàn composite bằng laser-hồ quang phổ biến: hàn composite laser-TIG (như hình dưới) và hàn composite laser-MIG.
Ngoài ra còn có các hình thức hàn khác như hàn laser và hàn hồ quang plasma, hàn kết hợp laser và nguồn nhiệt cảm ứng.
Giới thiệu về MavenLaser
Maven Laser là công ty hàng đầu về ứng dụng công nghiệp hóa laser tại Trung Quốc và là nhà cung cấp uy tín các giải pháp gia công laser toàn cầu. Chúng tôi nắm bắt sâu sắc xu hướng phát triển của ngành công nghiệp sản xuất, không ngừng nâng cao sản phẩm và giải pháp, kiên trì nghiên cứu sự tích hợp tự động hóa, tin học hóa và trí tuệ nhân tạo với ngành công nghiệp sản xuất, cung cấp thiết bị hàn laser, thiết bị khắc laser, thiết bị làm sạch laser và thiết bị cắt vàng bạc trang sức bằng laser cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm cả dòng sản phẩm công suất đầy đủ, và liên tục mở rộng tầm ảnh hưởng của mình trong lĩnh vực thiết bị laser.
Thời gian đăng bài: 13/01/2023
