Hàn laser có thể được thực hiện bằng máy phát laser liên tục hoặc xung. Nguyên lý hàn laser có thể được chia thành hàn dẫn nhiệt và hàn nhiệt hạch sâu bằng laser. Mật độ năng lượng dưới 104 ~ 105 W/cm2 là hàn dẫn nhiệt, lúc này độ sâu nóng chảy và tốc độ hàn chậm; Khi mật độ năng lượng lớn hơn 105 ~ 107 W / cm2, bề mặt kim loại sẽ lõm xuống thành "lỗ khóa" dưới tác dụng của nhiệt, tạo thành mối hàn nhiệt hạch sâu, có đặc điểm là tốc độ hàn nhanh và tỷ lệ chiều sâu-chiều rộng lớn.
Hôm nay, chúng ta sẽ chủ yếu đề cập đến kiến thức về các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng hàn nhiệt hạch sâu bằng laser.
1. Công suất laze
Trong hàn nhiệt hạch sâu bằng laser, công suất laser kiểm soát cả độ sâu thâm nhập và tốc độ hàn. Độ sâu mối hàn liên quan trực tiếp đến mật độ công suất chùm tia và là hàm số của công suất chùm tia tới và tiêu điểm chùm tia. Nói chung, đối với một chùm tia laser có đường kính nhất định, độ sâu xuyên thấu tăng khi công suất chùm tia tăng.
2. Tiêu điểm
Kích thước điểm chùm tia là một trong những biến số quan trọng nhất trong hàn laser vì nó quyết định mật độ năng lượng. Nhưng việc đo nó là một thách thức đối với các laser công suất cao, mặc dù có sẵn nhiều kỹ thuật đo gián tiếp.
Kích thước điểm giới hạn nhiễu xạ của tiêu điểm chùm tia có thể được tính theo lý thuyết nhiễu xạ, nhưng kích thước điểm thực tế lớn hơn giá trị tính toán do tồn tại phản xạ tiêu điểm kém. Phương pháp đo đơn giản nhất là phương pháp biên dạng nhiệt độ đẳng nhiệt, đo đường kính của tiêu điểm và độ thủng sau khi tờ giấy dày bị đốt cháy và xuyên qua tấm polypropylen. Phương pháp này thông qua thực hành đo lường, nắm vững kích thước công suất laser và thời gian tác động của chùm tia.
3. Khí bảo vệ
Quá trình hàn laser thường sử dụng các loại khí bảo vệ (helium, argon, nitơ) để bảo vệ bể nóng chảy, ngăn ngừa phôi bị oxy hóa trong quá trình hàn. Lý do thứ hai để sử dụng khí bảo vệ là để bảo vệ thấu kính lấy nét khỏi bị nhiễm bẩn bởi hơi kim loại và bắn tung tóe bởi các giọt chất lỏng. Đặc biệt khi hàn laser công suất cao, tia ejecta trở nên rất mạnh nên cần phải bảo vệ thấu kính. Tác dụng thứ ba của khí bảo vệ là nó rất hiệu quả trong việc phân tán tấm chắn plasma do hàn laser công suất cao tạo ra. Hơi kim loại hấp thụ chùm tia laser và ion hóa thành đám mây plasma. Khí bảo vệ xung quanh hơi kim loại cũng bị ion hóa do nhiệt. Nếu có quá nhiều plasma, chùm tia laser sẽ bị plasma tiêu thụ. Là năng lượng thứ hai, plasma tồn tại trên bề mặt làm việc khiến độ sâu mối hàn nông hơn và bề mặt vũng hàn rộng hơn.
Làm thế nào để chọn khí bảo vệ thích hợp?
4. Tỷ lệ hấp thụ
Sự hấp thụ tia laser của vật liệu phụ thuộc vào một số tính chất quan trọng của vật liệu, chẳng hạn như tốc độ hấp thụ, độ phản xạ, độ dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ bay hơi. Trong số tất cả các yếu tố, quan trọng nhất là tỷ lệ hấp thụ.
Hai yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ của vật liệu đối với chùm tia laser. Đầu tiên là hệ số điện trở của vật liệu. Người ta thấy rằng tốc độ hấp thụ của vật liệu tỷ lệ thuận với căn bậc hai của hệ số điện trở và hệ số điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Thứ hai, trạng thái bề mặt (hoặc độ hoàn thiện) của vật liệu có ảnh hưởng quan trọng đến tốc độ hấp thụ của chùm tia, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả hàn.
5. Tốc độ hàn
Tốc độ hàn có ảnh hưởng lớn đến độ sâu thâm nhập. Việc tăng tốc độ sẽ làm cho độ sâu xuyên thấu nông hơn, nhưng quá thấp sẽ dẫn đến hiện tượng nóng chảy quá mức của vật liệu và phôi hàn xuyên qua. Do đó, có một phạm vi tốc độ hàn thích hợp cho một vật liệu cụ thể với công suất laser nhất định và độ dày nhất định, đồng thời có thể đạt được độ sâu thâm nhập tối đa ở giá trị tốc độ tương ứng.
6. Tiêu cự của ống kính tiêu cự
Một thấu kính lấy nét thường được lắp vào đầu súng hàn, thông thường, tiêu cự 63 ~ 254mm (đường kính 2,5 "~ 10") được chọn. Kích thước điểm lấy nét tỷ lệ thuận với tiêu cự, tiêu cự càng ngắn thì điểm lấy nét càng nhỏ. Tuy nhiên, độ dài tiêu cự cũng ảnh hưởng đến độ sâu tiêu cự, tức là độ sâu tiêu cự tăng đồng bộ với tiêu cự nên tiêu cự ngắn có thể cải thiện mật độ năng lượng, nhưng do độ sâu tiêu cự nhỏ nên khoảng cách giữa thấu kính và phôi phải được duy trì chính xác và độ sâu xuyên thấu không lớn. Do ảnh hưởng của tia bắn và chế độ laser trong quá trình hàn, độ sâu tiêu cự ngắn nhất được sử dụng trong hàn thực tế chủ yếu là 126mm (đường kính 5 "). Có thể chọn ống kính có tiêu cự 254mm (đường kính 10") khi đường may lớn hoặc mối hàn cần được tăng lên bằng cách tăng kích thước điểm. Trong trường hợp này, cần có công suất đầu ra laser (mật độ công suất) cao hơn để đạt được hiệu ứng lỗ xuyên sâu.
Các câu hỏi khác về giá và cấu hình máy hàn laser cầm tay
Thời gian đăng: 27-09-2022