Chi tiết về nguyên lý hàn laser và cách hàn hiệu quả

Trong những năm gần đây, hàn laser đã trở thành giải pháp hiện đại và tối ưu bậc nhất trong lĩnh vực gia công tấm mỏng. Dù sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội nhưng công nghệ hàn tiên tiến này vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam, khiến không ít doanh nghiệp băn khoăn trước khi đưa ra quyết định đầu tư. Vậy, hàn laser là gì? Nguyên lý hàn laser ra sao? Cùng Nam Vượng tìm hiểu thông tin chi tiết trong nội dung bên dưới đây.

Hàn laser là gì?

Hàn laser là một phương pháp hàn tiên tiến sử dụng chùm tia laser tập trung để tạo nhiệt, làm nóng chảy vật liệu tại điểm cần hàn và kết nối các chi tiết lại với nhau. Nhờ khả năng tạo ra nhiệt độ cực cao và tập trung chính xác, phương pháp này rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và chất lượng mối hàn tốt.

Nguyên lý hàn laser

Nguyên lý hàn laser là sử dụng tia laser (viết tắt của “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”) để tập trung năng lượng vào một khu vực nhỏ trên bề mặt vật liệu. Khi tia laser chiếu vào, năng lượng của nó sẽ được hấp thụ và biến đổi thành nhiệt năng, làm nóng chảy vật liệu tại chỗ tiếp xúc. Khi vùng nóng chảy nguội đi, các phần vật liệu sẽ liên kết chặt chẽ với nhau, tạo thành mối hàn.

Các bước cơ bản của quá trình hàn laser như sau:

• Phát tia laser: Nguồn laser tạo ra chùm tia có năng lượng cao.
• Tập trung chùm tia: Tia laser được hội tụ thông qua thấu kính để tạo ra điểm nóng có mật độ năng lượng lớn trên bề mặt vật liệu.
• Hấp thụ năng lượng: Bề mặt vật liệu hấp thụ năng lượng từ tia laser và nóng lên nhanh chóng.
• Hóa lỏng vật liệu: Khi nhiệt độ đạt đến điểm nóng chảy, vật liệu tại vùng hàn sẽ hóa lỏng.
• Kết dính vật liệu: Sau khi tia laser ngừng chiếu, vùng hóa lỏng nguội đi và cứng lại, tạo thành mối hàn chắc chắn.

Ứng dụng hàn laser

Ngành trang sức

Công nghệ hàn laser đóng vai trò quan trọng trong sản xuất trang sức tinh xảo. Đặc biệt, khi cần hàn các bộ phận nhỏ và phức tạp được chế tạo từ những vật liệu khác nhau, hàn laser là lựa chọn lý tưởng nhờ khả năng tạo ra mối hàn chắc chắn, chính xác mà vẫn giữ được tính thẩm mỹ cao.

Ngành công nghiệp ô tô

Theo twi-global, khoảng 15% quy trình sản xuất trong ngành ô tô có sự tham gia của công nghệ laser. Theo đó, nguyên lý hàn laser CO2 được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận quan trọng như bánh răng, hệ truyền động và linh kiện cho tàu điện. Ngoài ra, các mối hàn dạng tròn hoặc hình khuyên thường gặp ở nhiều bộ phận cũng được xử lý hiệu quả bằng hàn laser.

Đặc biệt, công nghệ Nd:YAG được ứng dụng phổ biến trong việc hàn thân vỏ và khung kết cấu ô tô. Với những ưu điểm như tốc độ cao, độ chính xác vượt trội và chi phí vận hành tối ưu, hàn laser đã trở thành giải pháp được ưa chuộng trong ngành công nghiệp ô tô.

Ngành y tế

Hàn laser cũng tìm thấy nhiều ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực y tế, đặc biệt là khi cần hàn các loại kim loại khác nhau. Nhiều thiết bị y tế chứa các bộ phận điện tử và chất bán dẫn đòi hỏi kỹ thuật hàn chính xác, không làm ảnh hưởng đến hiệu năng hay tính an toàn của sản phẩm.

Các kim loại cứng như thép không gỉ (loại 440C, 430) hoặc hợp kim Titan được sử dụng phổ biến trong sản xuất dụng cụ y tế và đòi hỏi phải hàn bằng hệ thống chống thấm, đảm bảo vệ sinh và an toàn cho bệnh nhân. Bên cạnh đó, những thiết bị y tế quan trọng như máy tạo nhịp tim, AED hay máy bơm thuốc cũng áp dụng công nghệ hàn laser nhằm nâng cao độ bền và hiệu suất hoạt động.

Cách hàn laser hiệu quả

Để hàn laser hiệu quả, cần nắm vững các yếu tố quyết định đến chất lượng mối hàn và cách vận hành thiết bị. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết giúp bạn tối ưu hóa quá trình hàn laser:

Chọn loại máy hàn laser phù hợp

Tùy vào vật liệu và độ dày cần hàn, bạn nên chọn đúng loại máy hàn laser như:

• Máy hàn laser sợi quang: Thích hợp cho các kim loại phản xạ cao như nhôm, đồng, vàng và bạc.
• Máy hàn laser CO₂: Phù hợp với phi kim loại hoặc các chi tiết yêu cầu mối hàn rộng.
• Máy hàn Nd:YAG: Thường dùng cho các chi tiết nhỏ và mối hàn cần độ chính xác cao.

Chuẩn bị bề mặt vật liệu

• Đảm bảo bề mặt vật liệu sạch, không có bụi bẩn, dầu mỡ hoặc lớp oxit để tránh ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn.
• Dùng dung môi hoặc chất tẩy rửa chuyên dụng để làm sạch trước khi hàn.

Điều chỉnh thông số kỹ thuật chính xác

Trước khi thực hiện hàn laser, bạn cần thực hiện điều chỉnh các thông số kỹ thuật máy để đạt được mối hàn chất lượng nhất:

• Công suất laser: Phải được điều chỉnh phù hợp với loại vật liệu và độ dày của chi tiết cần hàn. Công suất quá cao có thể gây cháy hoặc làm biến dạng vật liệu, trong khi công suất quá thấp sẽ không đủ để tạo mối hàn chắc chắn.
• Tốc độ hàn: Tốc độ di chuyển của đầu laser phải tương thích với công suất. Tốc độ quá nhanh sẽ gây ra mối hàn không đủ sâu, còn quá chậm sẽ làm nóng quá mức và ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn.
• Đường kính điểm laser: Đường kính điểm càng nhỏ thì mối hàn càng chính xác. Điều này rất quan trọng khi hàn các chi tiết nhỏ hoặc phức tạp.

Sử dụng khí bảo vệ thích hợp

Khí bảo vệ (thường là Argon hoặc Nitơ) được dùng để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong khi hàn. Lựa chọn đúng loại khí và điều chỉnh tốc độ dòng khí hợp lý giúp tăng chất lượng và thẩm mỹ của mối hàn.

Kiểm soát nhiệt độ và biến dạng

Do công nghệ hàn laser tạo ra nhiệt độ cao tập trung, việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng để tránh gây biến dạng cho vật liệu. Hãy sử dụng hệ thống làm mát phù hợp hoặc giảm công suất khi cần thiết.

Bài viết trên đây của Nam Vượng đã cập nhật thông tin chi tiết về nguyên lý hàn laser. Với nhiều ưu điểm vượt trội về chất lượng mối hàn, tính kinh tế, máy hàn laser là thiết bị đáng để đầu tư hiện nay.

Nếu cần mua hoặc thuê máy hàn Laser chất lượng cao, hãy liên hệ ngay với Nam Vượng để được báo giá ưu đãi nhất.