Máy hàn Laser

Mật độ công suất laser:Mật độ công suất laser là công suất laser trên một đơn vị diện tích.
Mật độ công suất (W/c㎡)=4*Năng lượng xung laser (J)/πĐường kính điểm (cm)²*Độ rộng xung (s)Đường kính điểm (mm)=[Độ dài tiêu cự lấy nét (mm)/Độ dài tiêu cự định chuẩn đầu laser (mm)]*Đường kính lõi sợi quang (mm) 1cm=10mm=10000um

Công suất laser:Hàn laser trong sự tồn tại của ngưỡng mật độ năng lượng laser 104-106W/cm², dưới giá trị này, sự hấp thụ kim loại của năng lượng laser chỉ có thể làm tăng nhiệt độ bề mặt vật liệu, nhưng vẫn giữ nguyên pha rắn, một khi giá trị đạt hoặc vượt quá, độ sâu của mối hàn sẽ tăng đáng kể. Chỉ khi mật độ công suất laser trên phôi vượt quá giá trị ngưỡng (phụ thuộc vào vật liệu), thì plasma mới được tạo ra, đánh dấu sự ổn định của độ sâu hàn nóng chảy. Nếu công suất laser đạt đến giá trị ngưỡng, chỉ có bề mặt nóng chảy xảy ra trên phôi, tức là quá trình hàn diễn ra theo kiểu dẫn nhiệt ổn định. Khi mật độ công suất laser ở mức gần 106 W/cm², đây là điều kiện quan trọng để hình thành các lỗ nhỏ, quá trình hàn nóng chảy sâu và dẫn nhiệt diễn ra xen kẽ, và quá trình hàn trở nên không ổn định, dẫn đến sự dao động lớn về độ sâu thâm nhập. Trong quá trình hàn nóng chảy sâu bằng laser, công suất laser kiểm soát cả độ sâu thâm nhập và tốc độ hàn. Độ sâu của mối hàn liên quan trực tiếp đến mật độ công suất chùm tia và là một hàm của công suất chùm tia tới và điểm hội tụ của chùm tia. Nhìn chung, đối với một đường kính chùm tia laser nhất định, độ sâu thâm nhập sẽ tăng khi công suất chùm tia tăng.

Dạng sóng độ rộng xung laser:Nói chung, khi tia laser bắt đầu tác động lên bề mặt vật liệu được xử lý, độ phản xạ cao và khi nhiệt độ bề mặt vật liệu tăng đến điểm nóng chảy, độ phản xạ giảm nhanh chóng. Khi nhiệt độ bề mặt vật liệu ở trạng thái nóng chảy, độ phản xạ ổn định ở một giá trị nhất định. Vì vậy, khi hàn vật liệu có độ phản xạ cao, nếu duy trì sóng vuông (năng lượng cần thiết cao hơn nhiều so với thép không gỉ), giai đoạn đầu của độ phản xạ đồng cao, hầu hết ánh sáng bị phản xạ ra ngoài, giai đoạn thứ hai của nhiệt độ đồng tăng độ phản xạ giảm, đồng bắt đầu hấp thụ năng lượng, nếu thời gian này vẫn là năng lượng rất cao, nhiệt độ của đồng có thể bị nung nóng đến điểm sôi, dẫn đến xảy ra sự không ổn định của mối hàn, vì vậy cần sử dụng một Spike trước với sự suy giảm chậm trong dạng sóng.

Số lượng mất nét:Độ lệch tiêu điểm là khoảng cách từ bề mặt mối hàn đến điểm nhỏ nhất của chùm tia laser hội tụ trong quá trình hàn. Có hai loại lệch tiêu điểm: lệch tiêu điểm dương và lệch tiêu điểm âm. Như thể hiện trong hình, mặt phẳng tiêu điểm nằm phía trên phôi là lệch tiêu điểm dương và ngược lại là lệch tiêu điểm âm. Thay đổi lượng lệch tiêu điểm có thể thay đổi kích thước của điểm gia nhiệt bằng laser và điều kiện chiếu tới của chùm tia. Một lượng lệch tiêu điểm quá lớn sẽ làm cho đường kính điểm lớn hơn, làm giảm mật độ công suất phía trên điểm, do đó làm giảm độ sâu của quá trình nóng chảy. Lượng lệch tiêu điểm không chỉ ảnh hưởng đến kích thước của đường kính điểm trên bề mặt phôi mà còn ảnh hưởng đến hướng chiếu của chùm tia, chế độ hàn, v.v. và do đó có tác động lớn hơn đến hình dạng mối hàn, vũng nóng chảy và diện tích mặt cắt ngang.

Tốc độ hàn:Tốc độ hàn ảnh hưởng đến lượng nhiệt đầu vào trên một đơn vị thời gian. Nếu tốc độ hàn quá chậm, lượng nhiệt đầu vào sẽ quá lớn, dẫn đến cháy xuyên qua phôi; nếu tốc độ hàn quá nhanh, lượng nhiệt đầu vào sẽ quá nhỏ, dẫn đến hàn xuyên qua phôi. Dưới một công suất laser nhất định, tăng tốc độ hàn, lượng nhiệt đầu vào giảm, độ sâu mối hàn giảm. Giảm tốc độ hàn thích hợp có thể làm tăng độ sâu của mối hàn, nhưng nếu tốc độ hàn quá thấp, độ sâu của mối hàn sẽ không tăng mà ngược lại làm tăng chiều rộng của mối hàn.

Khí bảo vệ:Quá trình hàn laser thường sử dụng khí trơ để bảo vệ vũng nóng chảy, khi một số vật liệu hàn không quan tâm đến quá trình oxy hóa bề mặt không thể tính đến việc bảo vệ, nhưng đối với hầu hết các ứng dụng thường sử dụng heli, argon, nitơ và các loại khí khác để bảo vệ, để phôi trong quá trình hàn không bị oxy hóa. Vai trò thứ hai của việc sử dụng khí bảo vệ là bảo vệ thấu kính hội tụ khỏi ô nhiễm hơi kim loại và phun giọt chất lỏng. Đặc biệt là trong hàn laser công suất cao, vì vật liệu đẩy ra trở nên rất mạnh, lúc này việc bảo vệ thấu kính là rất cần thiết. Vai trò thứ ba của khí bảo vệ là làm tiêu tan lớp chắn plasma do hàn laser công suất cao tạo ra rất hiệu quả. Hơi kim loại hấp thụ chùm tia laser và ion hóa thành đám mây plasma, và 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 ở một mức độ nào đó. Plasma có mặt trên bề mặt làm việc như một nguồn năng lượng thứ hai, làm cho độ sâu của quá trình hợp nhất nông hơn và bề mặt vũng hàn rộng hơn. Hiệu ứng của đám mây plasma lên độ sâu của sự nóng chảy được thể hiện rõ nhất ở vùng tốc độ hàn thấp. Hiệu ứng của nó giảm đi khi tốc độ hàn tăng lên.

Vật liệu hàn:Sự hấp thụ chùm tia laser của vật liệu phụ thuộc vào một số tính chất quan trọng của vật liệu, chẳng hạn như tỷ lệ hấp thụ, độ phản xạ, độ dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ bay hơi, v.v., trong đó quan trọng nhất là tỷ lệ hấp thụ. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ chùm tia laser của vật liệu bao gồm hai khía cạnh: thứ nhất, hệ số điện trở của vật liệu, sau khi đo tỷ lệ hấp thụ của bề mặt được đánh bóng của vật liệu, người ta thấy rằng tỷ lệ hấp thụ của vật liệu tỷ lệ thuận với căn bậc hai của hệ số điện trở, thay đổi theo nhiệt độ; thứ hai, trạng thái bề mặt của vật liệu (hoặc mức độ hoàn thiện) có tác động quan trọng hơn đến tỷ lệ hấp thụ của chùm tia, điều này sẽ có tác động đáng kể đến hiệu ứng hàn.