Máy hàn laser dùng khí gì? Cách sử dụng khí chuẩn nhất

Hàn laser là một phương pháp hàn tinh vi với độ chính xác vượt trội, sử dụng chùm tia laser để làm nóng chảy vật liệu, tạo nên mối hàn khi vật liệu nguội đi. Trong quá trình này, khí bảo vệ đóng vai trò then chốt, không chỉ tác động đến việc hình thành và chất lượng mối hàn, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ xuyên thấu và độ rộng của đường hàn. Vậy máy hàn laser dùng khí gì? Cùng Nam Vượng tìm hiểu thông tin chi tiết tại đây.

Vai trò của khí trong hàn laser

Trong hàn laser, khí bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành mối hàn, đảm bảo chất lượng mối hàn, kiểm soát độ sâu và chiều rộng của mối hàn. Tuy nhiên, khi khí bảo vệ không được sử dụng đúng cách hoặc không phải loại khí thích hợp, có thể gây ra các tác dụng phụ làm giảm chất lượng sản phẩm hàn.

Tác dụng chính của khí bảo vệ như sau:

• Sử dụng khí bảo vệ đúng cách giúp ngăn ngừa quá trình oxy hóa trong suốt quá trình hàn laser, giữ mối hàn sạch và ổn định.
• Khí bảo vệ thúc đẩy sự lan tỏa đều đặn và đồng nhất của mối hàn trong giai đoạn hóa rắn, giúp tạo ra các mối hàn mịn màng và chất lượng cao.
• Việc lựa chọn và sử dụng khí đúng cách giúp giảm thiểu sự xuất hiện của hơi kim loại (hiệu ứng che chắn đám mây plasma), tránh năng lượng tia laser bị phân tán, giúp tia laser tập trung vào bề mặt phôi, từ đó nâng cao hiệu quả của hàn laser. Đồng thời, khí bảo vệ cũng bảo vệ thấu kính hội tụ của mỏ hàn khỏi sự ô nhiễm từ hơi kim loại và giọt kim loại lỏng.
• Đối với các ứng dụng hàn laser công suất cao, lượng hơi kim loại và giọt kim loại lỏng phóng ra rất lớn, vì vậy khí bảo vệ trở thành yếu tố then chốt giúp bảo vệ thiết bị, gia tăng độ bền và hiệu quả sử dụng lâu dài.
• Khí bảo vệ cũng góp phần giảm đáng kể độ xốp của mối hàn, giúp đảm bảo mối hàn có chất lượng cao và bền vững.

Máy hàn laser dùng khí gì?

Máy hàn laser dùng khí gì? Các khí phổ biến thường được sử dụng trong hàn Laser Fiber bao gồm Heli, Nitơ và Argon. Đôi khi, CO2 hoặc các hỗn hợp khí trơ cũng được áp dụng trong các ứng dụng hàn.

Helium (He)

Helium có năng lượng ion hóa rất cao, nên nó hầu như không bị ion hóa dưới tác động của tia laser. Đặc biệt, Helium giúp kiểm soát hiệu quả sự hình thành đám mây plasma, tạo điều kiện cho tia laser hoạt động mạnh mẽ hơn và tác động nhanh chóng lên kim loại, từ đó cải thiện hiệu suất hàn. Hơn nữa, Helium có tính hoạt động hóa học rất thấp và không phản ứng với kim loại, khiến nó trở thành khí bảo vệ lý tưởng cho mối hàn. 

Tuy nhiên, chi phí của Helium khá cao, làm hạn chế ứng dụng trong sản xuất hàng loạt. Vì vậy, Helium chủ yếu được sử dụng trong các nghiên cứu khoa học hoặc sản xuất các sản phẩm có giá trị đặc biệt.

Argon (Ar)

Máy hàn laser dùng khí gì? Argon là lựa chọn tuyệt vời cho hàn laser bởi tính hoạt động thấp và rất khó phản ứng với các kim loại thông thường. Với mật độ cao, Argon hỗ trợ rất tốt trong việc hình thành mối hàn và bảo vệ bề mặt mối hàn, đồng thời có chi phí hợp lý, là lựa chọn phổ biến trong hàn Laser Fiber công nghiệp. Mối hàn laser sử dụng Argon thường có bề mặt nhẵn mịn hơn so với khi sử dụng Helium. 

Tuy nhiên, năng lượng ion hóa của Argon tương đối thấp, và dưới tác động của tia laser, mức độ ion hóa của nó khá cao, dễ dẫn đến sự hình thành đám mây plasma, gây chắn một phần tia laser, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất của chùm tia và làm giảm hiệu quả hàn.

Nitơ (N2)

Nitơ là khí có giá thành rẻ nhất trong ba loại khí trên. Với mức ion hóa trung bình, cao hơn Argon nhưng thấp hơn Helium, Nitơ giúp giảm đáng kể sự hình thành đám mây plasma, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng tia laser. Tuy nhiên, Nitơ có khả năng phản ứng với hợp kim nhôm và thép carbon ở nhiệt độ nhất định, tạo thành nitrua, điều này có thể làm giảm độ dẻo dai và tăng độ giòn của mối hàn, ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất cơ học của mối hàn. 

Vì vậy, Nitơ không nên được sử dụng để bảo vệ mối hàn của hợp kim nhôm và thép carbon. Ngược lại, khi phản ứng với thép không gỉ, nitrua được tạo ra có thể cải thiện độ bền và tính chất cơ học của mối hàn, làm cho Nitơ trở thành lựa chọn phù hợp khi hàn thép không gỉ.

Cách sử dụng khí chuẩn nhất cho máy hàn laser

Để sử dụng khí bảo vệ hiệu quả nhất cho máy hàn laser, bạn cần chú ý các yếu tố sau:

Chọn loại khí phù hợp: 

Tùy thuộc vào loại vật liệu cần hàn, bạn nên chọn khí bảo vệ tương thích. Các khí phổ biến cho hàn laser bao gồm:

• Helium (He): Được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, giúp kiểm soát tốt plasma và tăng hiệu quả năng lượng tia laser. Tuy nhiên, chi phí cao hạn chế ứng dụng rộng rãi.
• Argon (Ar): Là khí phổ biến trong hàn laser, giúp bảo vệ mối hàn tốt và dễ dàng điều chỉnh chi phí. Tuy nhiên, Argon có khả năng ion hóa thấp hơn, có thể gây ảnh hưởng đến hiệu suất khi sử dụng ở công suất cao.
• Nitơ (N2): Thường được sử dụng cho hàn thép không gỉ, giúp giảm sự hình thành plasma và tăng hiệu quả laser. Tuy nhiên, Nitơ có thể tạo ra nitrua khi phản ứng với một số kim loại như nhôm hoặc thép carbon, gây ảnh hưởng đến tính chất cơ học của mối hàn.

Lựa chọn lưu lượng khí

Lưu lượng khí bảo vệ cần phải được điều chỉnh sao cho phù hợp với từng ứng dụng hàn. Lưu lượng quá thấp có thể không bảo vệ đủ cho mối hàn, trong khi lưu lượng quá cao có thể làm phân tán tia laser và gây hiệu quả hàn thấp.

Điều chỉnh áp suất khí

Áp suất khí cũng là yếu tố quan trọng trong quá trình hàn. Áp suất quá cao có thể làm giảm độ chính xác của mối hàn, trong khi áp suất quá thấp có thể không cung cấp đủ bảo vệ cho mối hàn.

Giữ sạch khí bảo vệ

Đảm bảo khí bảo vệ không bị ô nhiễm và luôn sạch sẽ, vì các tạp chất có thể gây ra các vấn đề trong quá trình hàn như giảm chất lượng mối hàn hoặc làm hỏng thiết bị.

Bảo vệ thấu kính hội tụ

Đảm bảo khí bảo vệ không chỉ bảo vệ mối hàn mà còn bảo vệ thấu kính hội tụ của mỏ hàn khỏi hơi kim loại và bụi, giúp duy trì hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.

Sử dụng đúng khí cho từng loại vật liệu

Các vật liệu khác nhau sẽ yêu cầu các loại khí khác nhau. Ví dụ, hàn thép không gỉ có thể sử dụng Nitơ hoặc Argon, trong khi hàn nhôm hoặc các vật liệu đặc biệt có thể yêu cầu Helium để đạt hiệu quả tối ưu.

Vậy bài viết trên đây của Nam Vượng đã giải đáp cho bạn về máy hàn laser dùng khí gì. Bằng cách sử dụng khí bảo vệ đúng cách và điều chỉnh các yếu tố trên, bạn sẽ tối ưu hóa hiệu quả hàn laser và đảm bảo chất lượng mối hàn ổn định.