Máy hàn laser là gì? Bật mí về công nghệ hàn tối tân nhất

Máy hàn laser đang làm mưa làm gió trên thị trường gia công chế tạo kim loại mỏng những năm gần đây. Tuy nhiên, vì là công nghệ tiên tiến bậc nhất mà vẫn còn khá mới lạ tại Việt Nam nên có rất nhiều nhà đầu tư, doanh nghiệp vẫn rất đắn đo, băn khoăn liệu không biết công nghệ này có giúp ích gì được cho việc kinh doanh không? Hãy cùng TRIDICO vén màn bí mật của loại công nghệ hàn tối tân này nhé.

1. Máy hàn laser là gì?

Hàn laser là quá trình nối các vật liệu kim loại với nhau bằng cách sử dụng một chùm tia laser cường độ cao tập trung vào một điểm, sau khi vật liệu bị nóng chảy đông cứng lại tạo thành mối hàn thì đó chính là đã đạt được mục đích của hàn nối. Đây là công nghệ hàn hiện đại và mới nhất trên thị trường hiện nay, đang trở nên rất phổ biến và dần trở thành xu hướng thịnh hành tương lai của ngành công nghiệp.

Máy hàn laser là thiết bị sử dụng nguồn năng lượng laser để hàn các vật liệu là kim loại như: vàng, bạc, đồng, inox, thép, nhôm, sắt... giúp mang lại hiệu quả chất lượng hơn hẳn so với các phương pháp hàn kim loại truyền thống khác như hàn Tig hay hàn Mig. Công nghệ hàn bằng tia Laser sẽ cho tốc độ hàn nhanh, mạch hàn chính xác, mối hàn mịn, sáng và sạch sẽ hơn, độ bền cao.

Máy hàn laser kim loại

2. Máy hàn laser hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của máy hàn laser dựa trên nguyên lý sử dụng năng lượng của chùm tia sáng đơn sắc ở mật độ siêu cao. Chùm tia này có tác dụng làm nóng chảy mép hàn và kết tinh, sau đó chúng ta sẽ thu được mối hàn hoàn chỉnh.

Công nghệ hàn laser

Công nghệ hàn laser hoạt động dựa trên nguyên lý sinh nhiệt của nguồn laser. Các nguồn laser khác nhau phù hợp với các loại vật liệu khác nhau và các tính chất lý hóa của chúng. Thông thường, một nguồn phát laser cần phải đảm bảo các bộ phận sau:

+ Môi trường hoạt hóa laser bao gồm các nguyên tử, ion, các phân tử, tinh thể tạo thành hệ thống vật lý lượng tử.

+ Nguồn kích động đóng vai trò giúp môi trường hoạt hóa phát xạ các photon theo hướng bất kì. Chỉ có những photon có bước sóng xác định mới được hệ thống cho qua, các photon còn lại sẽ tiếp tục bị phản xạ, hấp thụ hoặc cho tới khi có thông số phù hợp.

+ Hệ thống gương cộng hưởng quang học.

Nguyên lý hoạt động của máy hàn laser 

Khi chùm tia laser có năng lượng cao được hội tụ vào một điểm của tấm kim loại, nó sẽ tạo ra các đường nối hoàn hảo trên các tấm kim loại mỏng mà không bị biến dạng ở tốc độ cao tại vị trí đó. Độ sâu của mối hàn được quản lý bằng các phương pháp hàn khác nhau và thay đổi tương ứng. Quá trình này diễn ra tại đường nối của hai kim loại hoặc vật liệu cần hàn với nhau. Tuy nhiên, có nhiều phương pháp hàn laser tùy thuộc vào loại, độ dày và chất lượng của vật liệu được hàn.

Các phương pháp hàn laser phổ biến

Có nhiều phương pháp hàn laser được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Hãy cùng TRIDICO tham khảo về một số kỹ thuật hàn laser này để bạn có thể hiểu rõ hơn về quá trình hàn laser.

Các phương pháp hàn laser phổ biến

• Chế độ Hàn dẫn

Hàn dẫn là một phương pháp cung cấp cho bạn một mối hàn rộng mà nông. Hàn dẫn được chia làm 2 phương pháp hàn như sau:

1. Phương pháp gia nhiệt trực tiếp

Phương pháp này sử dụng sự dẫn nhiệt từ nguồn nhiệt. Sau đó, dẫn đến sự nóng chảy của vật liệu cơ bản và cuối cùng tạo nên mối hàn với vật liệu khác.

2. Phương thức truyền năng lượng

Phương pháp truyền năng lượng sử dụng vật liệu trung gian dẫn nhiệt từ nguồn đến mối hàn. Thông thường, mực hấp thụ hoạt động giống như vật liệu trung gian để truyền năng lượng. Tương tự, các khớp đối đầu cũng có thể thực hiện được bằng cách hướng nhiệt năng vào một góc của khớp.

a) Cơ chế dẫn / thâm nhập

Cơ chế này hoạt động dựa trên năng lượng trung bình và tạo ra lỗ sâu hơn phương pháp dẫn điện nhưng nông hơn phương pháp xuyên thấu.

b) Cơ chế hàn thâm nhập hoặc lỗ khóa

Một cách khác để hàn bằng cách sử dụng tia laser là sử dụng phương pháp lỗ khóa. Phương pháp này tập trung chùm tia laser vào vật liệu và tạo ra nhiệt xuyên sâu.

Cơ chế hàn thâm nhập hoặc hàn lỗ khóa

Vì vậy, một lỗ được tạo ra tại chỗ bằng phương pháp này. Lỗ này sau đó được lấp đầy bởi hơi kim loại tạo thành vật liệu liên kết với kim loại kia. Do đó, kết quả của mối hàn tạo ra tỷ lệ chiều sâu và chiều rộng lớn và tạo ra các mối hàn chặt chẽ có độ bền cao.

3. Các loại máy hàn laser thường gặp

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều dòng máy hàn laser và được phân loại theo chức năng hàn khác nhau. Ví dụ như máy hàn điểm laser, máy hàn laser đốt theo khuôn, máy hàn laser tự động, máy hàn truyền cáp quang, máy hàn ánh sáng… Ưu điểm khi sử dụng máy hàn laser là nó tạo ra đường hàn mịn, đảm bảo tính thẩm mỹ của sản phẩm. Hãy cùng TRIDICO bắt đầu xác định máy hàn laser theo các phân loại khác nhau sau:

Phân loại dựa trên loại laser

• Loại Laser xung

Cơ chế laser xung rất lý tưởng cho các kim loại có bản chất nhẹ và có độ dày thấp. Bởi vậy, tia laser xung tạo ra sự tiếp xúc không liên tục trên bề mặt kim loại. Giữ cho nó an toàn không bị cháy hoặc chảy. Hơn nữa, kiểu hàn laser này lý tưởng để hàn các tấm kim loại, dao cạo, đồ trang sức hay thậm chí cả các bộ phận như ốc vít.

• Loại Tia laser liên tục

Tia laser liên tục lý tưởng để hàn trên các bộ phận có độ dày cao và bền. Hơn nữa, công nghệ hàn này cũng tốt cho các kim loại bề mặt chịu lửa. Kiểu hàn này tuy tốn kém hơn kiểu hàn laser xung nhưng về lâu dài sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí và nhân công cho bạn.

Phân loại dựa trên nguồn laser

Hiện nay, có ba loại nguồn laser chính được sử dụng cho máy hàn laser, đó là laser Fiber, laser CO2 và laser Nd: YAG. Mỗi nguồn laser này có ưu và nhược điểm riêng và phù hợp với các loại vật liệu hàn khác nhau.

• Máy hàn sợi quang ( Laser Fiber )

Máy hàn laser sợi quang hay còn gọi là máy hàn laser fiber rất lý tưởng để làm việc trên các bộ phận kim loại. Hơn nữa, nó mang lại độ tin cậy và hiệu quả cao. Theo ước tính, độ chính xác của máy hàn laser sử dụng sợi quang là gần 25%. Đây cũng là loại nguồn laser được ưa chuộng nhất hiện nay trong việc hàn công nghiệp.

 

Máy hàn laser fiber cầm tay Wemark 

• Máy hàn Laser CO2

Máy hàn laser CO2 có thể cung cấp chùm tia hàn liên tục lớn để tạo ra mối hàn hiệu quả và bền. Nó có thể dễ dàng xuyên qua kim loại và bề mặt phi kim loại.

• Máy hàn Laser Nd: YAG

Các máy laser Nd: YAG tiết kiệm năng lượng hơn so với các máy hàn laser fiber. Tuy nhiên, có một số ứng dụng nhất định như khả năng điều khiển laser lớn hơn mà bạn không thể đạt được với các loại nguồn laser khác.

Nhìn chung, bạn sẽ nhận thấy có rất nhiều loại máy hàn laser, công nghệ và nguồn. Bạn sẽ phải quyết định loại máy hàn laser nào sẽ phù hợp với doanh nghiệp của bạn nhất. Trước khi thảo luận về việc lựa chọn máy hàn laser tốt nhất, chúng ta hãy tìm hiểu các ứng dụng chính của máy hàn laser trong ngành công nghiệp cơ khí.

4. Ứng dụng của hàn laser vào đời sống

Hàn laser tìm thấy các ứng dụng lớn trong các loại hình công nghiệp. Các ngành công nghiệp này bao gồm từ công nghiệp sản xuất đến y tế đến công nghiệp sản xuất đồ trang sức. Việc hàn các bộ phận bằng robot không bao giờ có thể trở thành hiện thực nếu nó không nhờ vào kỹ thuật hàn laser. Chùm tia laser được căn chỉnh trên đường nối của các bộ phận cần hàn. Các đơn vị này sau đó được đưa qua hàn laser bằng băng chuyền. Vì vậy, tốc độ quá trình xảy ra cho phép sản xuất nhanh các sản phẩm hàn. Công nghệ này có các ứng dụng trong một số ngành công nghiệp không đếm được. Hầu hết mọi ngành công nghiệp sản xuất sử dụng các bộ phận kim loại đều sử dụng loại hàn này. 

Công nghiệp động cơ tự động

Theo twi-global, gần 15% quy trình sản xuất trong ngành liên quan đến ứng dụng laser theo cách này hay cách khác. Loại hàn CO2 có ứng dụng lớn trong ngành công nghiệp ô tô. Ứng dụng chính của hàn laser được tìm thấy trong sản xuất bánh răng, bộ phận truyền động, tàu điện. Hầu hết các sản phẩm này cũng yêu cầu mối hàn hình tròn và hình khuyên. Do đó, các mối hàn tròn cũng được quản lý tốt bằng hàn laser. Hơn nữa, Nd: YAG có ứng dụng cao trong việc hàn các chi tiết thân vỏ và kết cấu của ô tô. Hàn laser đã đạt được những thành công lớn trong ngành công nghiệp ô tô chủ yếu nhờ vào tốc độ hoạt động, độ chính xác, hiệu quả và chi phí thấp hơn trong thời gian dài.

Hàn khung xe ô tô bằng laser

Ngành hàng không vũ trụ

Phương pháp hàn laser mang lại độ chính xác mà ngành hàng không vũ trụ yêu cầu trong các ứng dụng khác nhau, ví dụ như khung máy bay và máy dò kim loại an ninh. Kỹ thuật hàn laser có thể nối các cấu trúc nhẹ và phức tạp được làm từ nhôm, titan và các hợp kim khác. Hàn laser trong lĩnh vực hàng không vũ trụ giúp giảm trọng lượng máy bay bằng cách giảm sử dụng đinh tán.

Ứng dụng hàn laser máy bay

Ngành trang sức

Một số ứng dụng quan trọng khác của hàn laser được tìm thấy trong ngành công nghiệp trang sức. Khi bạn phải chế tạo các bộ phận phức tạp và tinh xảo của đồ trang sức từ hai vật liệu khác nhau để hàn với nhau, thì lựa chọn tốt nhất để hàn chúng lại với nhau là công nghệ hàn laser. Ngành trang sức sử dụng hàn laser để sản xuất và sửa chữa các sản phẩm có thiết kế phức tạp và dễ vỡ. Nó kết hợp với các kim loại quý như vàng, bạc và bạch kim, giúp giảm thiểu sự đổi màu và biến dạng sản phẩm. Chùm tia laser duy trì một vị trí cố định trong khi người vận hành xoay đồ trang sức, nhẫn hoặc vòng tay một cách an toàn và dễ dàng.

Máy hàn laser trên trang sức

Ngành y tế

Số lượng ứng dụng nhiều nhất của kỹ thuật hàn laser trong ngành y tế là hàn các kim loại khác nhau. Dụng cụ hỗ trợ y tế thường được tạo thành từ các loại bộ phận điện tử khác nhau được gắn thêm với nhiều chất bán dẫn. Thử thách chính trong kịch bản nảy sinh khi các kim loại và vật liệu khác nhau, có các tính chất hóa học và vật lý khác nhau phải được hàn với nhau. Nhưng các thợ hàn laser sợi quang thực hiện công việc rất thành công. Một số kim loại và vật liệu cứng như thép không gỉ, 440C hoặc 430, và hợp kim Titan cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành y tế. Những vật liệu này phải được hàn với nhau bằng hệ thống chống thấm đảm bảo sức khỏe cho bệnh nhân. Các thiết bị khác như máy tạo nhịp tim, AED, máy bơm thuốc cũng sử dụng công nghệ hàn laser.

Hàn dụng cụ y tế bằng laser

5. Ưu và nhược điểm của công nghệ hàn laser

Ưu điểm:

- Dụng cụ không bị ảnh hưởng trong quá trình hàn.

- Tiêu điểm của chùm tia laser rất chính xác. Nhờ đó, mối hàn cuối cùng có chất lượng cao và bền trong thời gian dài sau này.

- Tốc độ của quá trình hàn cao hơn nhiều so với các kỹ thuật hàn thông thường. Điều này làm cho công nghệ hàn laser phù hợp với việc sản xuất hàng loạt.

- Hàn laser được áp dụng cho các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao, như trong sản xuất các sản phẩm của ngành y tế, ô tô.

- Năng lượng đầu vào thấp hơn so với năng lượng được sử dụng trong các loại kỹ thuật hàn khác.

- Không cần xử lý lại sản phẩm sau khi hàn. Do đó, tiết kiệm thời gian hàn và nhân lực.

- Phương pháp không tiếp xúc. Điều này có nghĩa là không có bộ phận tiếp xúc và do đó chất lượng của sản phẩm cuối cùng và tuổi thọ của máy móc sẽ tốt hơn.

- Dễ dàng tích hợp vào hệ thống tự động hóa và có máy tính hỗ trợ. Điều này không chỉ cho phép bạn kiểm soát tốt hơn toàn bộ quy trình mà còn giúp hoạt động trở nên chính xác và hiệu quả hơn.

Máy hàn laser tự động

Clip cách hoạt động của máy hàn laser tự động có robot 4 trục xoay

>>> Xem thêm bài viết:  15 Lợi ích to lớn khi đầu tư máy hàn laser cho doanh nghiệp

Nhược điểm:

- Giá thành và chi phí đầu tư cao.

- Tốc độ làm nguội nhanh nên các mối hàn có nguy cơ rỗ khí và bị giòn.

- Trong quá trình hàn máy sẽ sản sinh ra bức xạ điện từ, cần trang bị đầy đủ đồ bảo hộ cho kỹ sư hàn.

6. Những lưu ý cần biết khi hàn laser

Mặc dù không có nhiều nhược điểm khi hàn laser. Tuy nhiên, có một số điều cần lưu ý khi áp dụng phương pháp này trên quy mô công nghiệp.

+ Sử dụng máy hàn laser nhiều với công suất lớn sẽ hao tổn mực nước làm mát gây nóng máy. Bởi vậy, hãy luôn kiểm tra và đảm bảo mức nước làm mát nằm trong vùng xanh, nên dùng nước cất 2 lần để làm mát. Nếu hệ thống làm mát bị lỗi, tuyệt đối không được khởi động máy.

+ Trong quá trình vận hành, gặp trường hợp khẩn cấp như rò rỉ nước hoặc tia laser phát ra âm thanh bất thường, cần nhấn ngay nút dừng khẩn cấp và nhanh chóng cắt nguồn điện.

+ Trước khi sử dụng máy, bạn hãy tăng thông số thời gian xả khí trước khi hàn và sau khi hàn để bảo vệ thấu kính trên súng hàn laser. Sau mỗi ca làm việc, bạn hãy kiểm tra lăng kính bảo vệ trên súng hàn để đảm bảo thấu kính sạch không bị tạp chất hay bụi bẩn bám lên. Trường hợp nếu thấu kính bị bẩn, tuyệt đối không sử dụng tay hay khăn bẩn để vệ sinh vì có thể gây hư hại cho thấu kính.

+ Dùng đúng bép hàn với các dạng liên kết mà bạn đang sử dụng hàn.

+ Để đảm bảo đường hàn đẹp và có độ chính xác cao, bạn nên kiểm tra bộ cấp dây hàn bao gồm con lăn đẩy dây và bép bù phù hợp với đường kính dây.

+ Nghiêm cấm chạm vào tất cả các linh kiện mạch của máy khi đang làm việc. Khi máy hàn laser hoạt động, mạch điện ở trạng thái có điện áp cao và dòng điện mạnh.

+ Kỹ thuật viên làm việc trên hệ thống hàn laser phải hiểu rõ ràng về công việc và loại laser sẽ sử dụng. Việc loại bỏ xỉ hàn là điều bắt buộc đối với các kỹ thuật viên. Nếu xỉ hàn đọng lại trong quá trình hàn thì mối hàn sẽ không bền và hỏng sau một thời gian ngắn. Vấn đề này chủ yếu phát sinh trong phương pháp hàn laser xung.

+ Cần phải áp dụng nhiệt laser đồng đều dọc theo bề mặt kim loại trong quá trình hàn bằng tia laser. Nếu nhiệt laser không phân bổ đều dọc theo bề mặt, nó có thể dẫn đến các mối hàn không đồng đều, điều này sẽ tạo ra các vấn đề về độ tin cậy trong tương lai.

+ Không dùng mắt để nhìn trực tiếp khi tia laser hoạt động, tránh làm tổn thương mắt. Không sử dụng thiết bị bên ngoài để phản xạ tia laser khi tia laser đang hoạt động.

+ Không được tự ý tháo bất kỳ bộ phận nào của máy, cũng như không được hàn khi cửa an toàn của máy đang mở, không căn chỉnh đầu laser với các bộ phận của thiết bị.

+ Không để các vật liệu dễ cháy, nổ ở những nơi có thể chiếu tia laser để tránh cháy nổ.

Hy vọng qua bài viết này, bạn đã có được những thông tin và kiến thức hữu ích để hiểu rõ thêm về máy hàn laser một cách đầy đủ và chính xác nhất. Nếu bạn đang tìm kiếm một thương hiệu uy tín để yên tâm đầu tư mua máy hàn laser thì hãy liên hệ với TRIDICO ngay để được chúng tôi cung cấp các giải pháp tối ưu nhất nhằm giúp doanh nghiệp gia tăng lợi nhuận, nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như giảm đi chi phí đầu ra cho sản xuất.

Moi chi tiết vui lòng liên hệ:

Địa chỉ: 274/52B Nguyễn Văn Lượng, Phường 17, Quận Gò Vấp, TP. HCM

Hotline: 0932141612 hoặc 0983662970

Email: kinhdoanh@laser.vn - tridico@laser.vn

Nguồn: Tổng hợp