LỰA CHỌN NGUỒN CHO HÀN LASER

LỰA CHỌN NGUỒN CHO HÀN LASER

Nhiều năm trước, việc lựa chọn nguồn laser để hàn khá đơn giản: chọn laser xung Nd:YAG (Neodymium doped Yttrium Aluminum Garnet) để hàn điểm hoặc hàn đường siêu nhỏ, và laser CO2 (Carbon dioxide) hoặc sóng liên tục (CW) Nd:YAG để hàn xuyên thấu hoặc hàn đường. Tuy nhiên, hiện nay, hàn laser đang ngày càng được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp và khi thị trường mở rộng, thì sự lựa chọn các nguồn laser khả dụng cũng tăng theo.

Ngày nay, các nhà sản xuất có thể lựa chọn giữa laser fiber, laser Nd:YAG pulse, diode, laser disk và laser CO2. (Vì laser CW Nd:YAG đã bị thay thế bởi công nghệ laser fiber và laser disk nên bài viết này không đề cập đến vấn đề này). Khi lựa chọn giữa các nguồn laser, điều cần thiết là phải hiểu nhiều yếu tố cụ thể của ứng dụng cần hàn bao gồm vật liệu hàn, hình dạng mối ghép nối, độ xuyên thấu của mối hàn, tốc độ hàn, dung sai lắp ghép, yêu cầu tích hợp và tất nhiên là ngân sách đầu tư. Mỗi nguồn có một tập hợp các đặc điểm riêng phù hợp với yêu cầu về mối hàn, mặc dù cũng có thể có sự chồng chéo trong một số trường hợp nhất định.

CÁC NGUỒN LASER CÓ SẴN

Laser được mô tả theo loại hoặc hình dạng của môi trường khuếch đại. Ví dụ, laser “fiber” được đặt tên như vậy vì laser được tạo ra và khuếch đại bên trong sợi quang silicon pha tạp (fiber). Tương tự như vậy, laser “Nd:YAG” đề cập đến tinh thể được sử dụng làm môi trường khuếch đại. Các loại laser được sử dụng phổ biến nhất cho các ứng dụng công nghiệp được liệt kê và mô tả trong bảng dưới đây

CHỌN NGUỒN PHÙ HỢP THEO ĐỘ NGẤU HÀN XUYÊN THẤU

Có rất nhiều ứng dụng hàn laser công nghiệp. Để dễ thảo luận, chúng được chia thành hai loại độ ngấu xuyên thấu dưới 0,03 inch sử dụng công suất laser trung bình dưới 1kW và trên 0,03 inch sử dụng công suất laser trung bình trên 1kW. Mỗi phần mô tả một số cân nhắc chính. Không còn nghi ngờ gì nữa, có thể sử dụng nhiều hơn một nguồn laser để hàn, nhưng việc triển khai sản xuất, hiệu suất hàn và cân nhắc về chi phí đầu tư thường thu hẹp lựa chọn xuống còn một hoặc hai nguồn laser. Từ đó, có thể đưa ra lựa chọn dựa trên nhiều yếu tố khác, bao gồm chất lượng mẫu hàn thử, dịch vụ sau bán hàng và sở thích của nhà tích hợp hệ thống.

ĐỘ NGẤU HÀN XUYÊN THẤU DƯỚI 0,03 INCH VÀ CÔNG SUẤT LASER DƯỚI 1KW (MICRO WELDING)

Các loại hàn cho phân khúc xuyên thấu này là mối hàn điểm, đường hàn nhạy cảm với nhiệt độ và tốc độ hàn cao. Các loại laser phù hợp với loại này là Nd:YAG pulse, laser fiber pulse, CW và diode. Vì laser disk có mức công suất tối thiểu là 1kW nên nó không được coi là nguồn laser chính cho loại này.

Ba tiêu chí lựa chọn chính là chiều rộng mối hàn cuối cùng, lượng nhiệt đầu vào và tốc độ hàn. Laser Nd:YAG xung, có công suất cực đại cao, được thiết kế riêng cho các ứng dụng hàn có chiều rộng mối hàn từ 200-700 micron, bao phủ phần lớn các ứng dụng hàn.
Các ứng dụng điện tử tiêu dùng, pin và y tế yêu cầu độ rộng mối hàn nhỏ hoặc hàn tốc độ cao, đặc biệt phù hợp với laser sợi quang. Laser diode trong danh mục này chỉ có thể sử dụng với mối hàn tốc độ cao nhưng độ rộng mối hàn lớn hơn. Cần cân nhắc kỹ lưỡng và đưa dung sai lắp ghép có thể có của các bộ phận sản xuất vào quy trình lựa chọn nguồn laser, để có thể dễ dàng đạt được một chút độ ngấu sâu hàn và tốc độ hàn cao khi sử dụng laser fiber, các mối hàn trong danh mục này yêu cầu tiếp xúc chặt chẽ với dung sai lắp ghép khắt khe nhất. Do đó, nguồn laser phải đáp ứng được dung sai trong môi trường sản xuất.
Những điểm khác biệt chính giữa các tùy chọn là những cân nhắc quan trọng về mặt thương mại: vật tư tiêu hao và dịch vụ kỹ thuật
Về cơ bản, laser fiber ít có vật tư tiêu hao. Tuy nhiên, nếu laser gặp sự cố, thường phải trả lại cho nhà sản xuất để sửa chữa.
Ngược lại, laser Nd:YAG xung có vật tư tiêu hao đèn flash cần được thay thế từ nửa triệu đến 300 triệu lần bắn, tùy thuộc vào ứng dụng, hoạt động ở năng lượng xung tối đa làm giảm tuổi thọ. Tuy nhiên, laser Nd:YAG có thể sửa chữa tại chỗ, với thiết kế cho phép thay thế bất kỳ bộ phận chi tiết nào.

Ứng dụng hàn laser micro

ĐỘ NGẤU HÀN XUYÊN THẤU TRÊN 0,03 INCH VÀ CÔNG SUẤT LASER TRÊN 1KW

Nhìn chung, đối với đường hàn ngấu sâu, laser CO2, fiber, diode và disk là những lựa chọn phù hợp cho loại hàn laser xuyên thấu này. Laser CO2 có cơ sở lắp đặt lớn nhất và kinh nghiệm sử dụng lâu hơn nhiều, mặc dù laser fiber và disk đã và đang thâm nhập vào thị trường này. Lý do khiến việc sử dụng laser fiber và disk tăng lên so với laser CO2 do thực tế chúng là laser nhỏ gọn hơn, fiber dễ tích hợp, hiệu suất tốt hơn và chi phí bảo trì thấp hơn. Laser diode hiện là sản phẩm mới trong danh mục này, tối ưu hóa bước sóng tiềm năng cho nhôm và hoàn toàn không nhạy cảm với phản xạ ngược từ phôi.

Hiệu suất hàn về mặt lựa chọn phạm vi công suất, tính linh hoạt và khả năng cấu hình có lợi cho laser fiber và laser disk. Giữa hai loại này, hiệu suất hàn có lẽ laser fiber vượt trội hơn.
Tính dễ tích hợp và tính linh hoạt quang học của laser fiber, laser disk và laser diode là một điểm cộng lớn và đã thuyết phục hầu hết các nhà xây dựng hệ thống laser. Ngày càng khó để biện minh cho việc xem xét laser CO2 khi điều này được tính đến từ góc độ chi phí. Cũng đáng lưu ý rằng giữa laser đĩa và laser fiber, số lượng nhà tích hợp sử dụng laser fiber lớn hơn nhiều, về cơ bản mang lại nhiều lựa chọn hơn cho người dùng cuối là một yếu tố chính trong quyết định.

Ví dụ về hàn laser CW công suất cao

LỰA CHỌN LASER YÊU CẦU HIỂU RÕ RÀNG VỀ SỰ PHÙ HỢP CỦA ỨNG DỤNG

Có một số nguồn laser có sẵn cho các ứng dụng hàn và mỗi nguồn có các đặc điểm hiệu suất cụ thể phù hợp với một số loại ứng dụng nhất định. Trong quá trình lựa chọn, điều quan trọng cần lưu ý là hàn là sự cân bằng giữa các yếu tố như độ ngấu thâm nhập, tốc độ, độ ổn định của mối hàn và khả năng lắp ráp, dung sai của bộ phận sản xuất.
Người dùng cuối phải hiểu rõ loại laser nào phù hợp nhất với ứng dụng hàn của họ. Sự hiểu biết này có thể tự có được hoặc thông qua việc hợp tác với các nhà tích hợp hệ thống laser và OEM laser giàu kinh nghiệm. Lý tưởng nhất là cùng một công ty này cũng sẽ là nhà tích hợp hệ thống, đảm bảo rằng quá trình tối ưu hóa và cấu hình hệ thống được hoàn thành với sự hiểu biết đầy đủ về quy trình.

Quý Khách hàng quan tâm đến các sản phẩm máy hàn laser do Automech cung cấp, xin vui lòng liên hệ để được tư vấn hoặc tham khảo tại website:https://automech.vn/