SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ HÀN LASER

Th4 03,2024
Tác giả: Nguyen Van Khoi

Hàn laser là một quá trình sử dụng chùm ánh sáng tập trung có năng lượng cao để làm tan chảy và nối các vật liệu, chẳng hạn như kim loại hoặc nhựa. Đây là công nghệ hiện đại, tiên tiến, có nhiều ưu điểm so với các phương pháp hàn thông thường như tốc độ cao, chất lượng cao, độ chính xác cao và độ biến dạng thấp.

ứng dụng tia laser hàn vật liệu

Nhưng hàn laser ra đời như thế nào? Những cột mốc, đột phá nào đã hình thành nên sự phát triển của nó? Trong bài viết này, hãy cùng theo dõi lịch sử hàn laser từ khi ra đời cho đến hiện tại, đồng thời khám phá các xu hướng và thách thức trong tương lai của công nghệ hấp dẫn này qua các mốc lịch sử sau:

Thời gian  Sự kiện
1960 Phát minh ra tia laser đầu tiên vào năm 1960 bởi Theodore Maima
1962 Thí nghiệm hàn laser đầu tiên được thực hiện bởi các Nhà nghiên cứu tại Hoa Kỳ
1964 Phát minh ra laser garnet yttrium nhôm pha tạp neodymium (Nd: YAG)
1970 Laser CO2 lần đầu tiên được sử dụng để hàn bởi các nhà nghiên cứu tại Western
1980 Phát minh ra laser fiber bởi các Nhà nghiên cứu tại Đại học Southampton ở Anh

I. Sự ra đời của hàn Laser: những năm 1960

Lịch sử hàn laser bắt đầu với việc phát minh ra tia laser đầu tiên vào năm 1960 bởi Theodore Maiman tại phòng thí nghiệm nghiên cứu Hughes. Ông đã sử dụng tinh thể hồng ngọc làm môi trường phát laser và đèn flash làm nguồn năng lượng để tạo ra chùm tia laser màu đỏ. Điều này đã làm dấy lên một làn sóng quan tâm và nghiên cứu trong lĩnh vực vật lý ứng dụng laser.

Một trong những ứng dụng sớm nhất của laser là hàn. Các nhà khoa học sớm phát hiện ra rằng chùm tia laser có thể làm nóng và làm nóng chảy kim loại, tạo ra mối hàn chắc chắn và ngấu. Các thí nghiệm hàn laser đầu tiên được thực hiện vào năm 1962 bởi các Nhà nghiên cứu tại Công ty quang học Hoa Kỳ, họ đã sử dụng tia laser thủy tinh pha tạp neodymium để hàn thép và titan. Năm 1964, Geusic và Smith tại Bell Labs đã đạt được một cột mốc quan trọng khác, họ đã phát minh ra laser garnet yttrium nhôm pha tạp neodymium (Nd: YAG), có công suất và hiệu suất cao hơn laser thủy tinh. Laser Nd: YAG trở thành một trong những loại laser được sử dụng rộng rãi nhất để hàn, đặc biệt là hàn vi mô và truyền dẫn cáp quang.

II. Sự phát triển của hàn Laser: Thập niên 1970-1990

Những thập kỷ tiếp theo chứng kiến những cải tiến đáng kể trong công nghệ hàn laser, cả về hiệu suất và chi phí. Một trong những động lực chính là sự phát triển của laser carbon dioxide (CO2), loại laser có công suất đầu ra cao hơn và chi phí thấp hơn so với laser trạng thái rắn. Laser CO2 lần đầu tiên được sử dụng để hàn vào năm 1970 bởi các nhà nghiên cứu tại Western Electric, họ đã hàn dây đồng bằng laser CO2 1kw. Laser CO2 sớm thống trị thị trường hàn laser công nghiệp, đặc biệt là cho các ứng dụng khối lượng lớn và tốc độ cao, chẳng hạn như ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ.

Một tiến bộ quan trọng khác là sự ra đời của laser sợi quang vào cuối những năm 1980 bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Southampton ở Anh. Laser sợi quang sử dụng sợi quang làm môi trường phát laser, có một số ưu điểm so với laser thông thường như chất lượng chùm tia cao, hiệu suất cao, chi phí bảo trì thấp và dễ dàng tích hợp với robot hoặc máy CNC. Laser sợi quang cũng có mật độ năng lượng và độ ngấu cao hơn laser CO2, khiến chúng thích hợp cho việc hàn các chi tiết dày.

III. Sự đổi mới của hàn Laser: Những năm 2000 đến nay

Kỷ nguyên hàn laser hiện nay được đánh dấu bằng sự đổi mới và đa dạng hóa. Các loại laser mới đã được phát triển hoặc cải tiến, chẳng hạn như disk laser, diode laser, ultrafast laser và hybrid laser. Những tia laser này cung cấp các đặc tính và khả năng khác nhau cho các ứng dụng và vật liệu khác nhau. Ví dụ, disk laser có độ sáng và độ ổn định cao, diode laser có chi phí thấp và kích thước nhỏ gọn, ultrafast laser có thời gian xung ngắn và lượng nhiệt đầu vào tối thiểu, hybrid laser kết hợp laser với hàn hồ quang hoặc plasma để nâng cao tính linh hoạt và chất lượng.

Hàn laser cũng đã mở rộng phạm vi và phạm vi của nó sang các lĩnh vực và thách thức mới, ví dụ:

Hàn laser các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như thép và nhôm, có các tính chất vật lý và hóa học khác nhau có thể gây ra sự hình thành hoặc nứt giữa các kim loại.

Hàn laser các vật liệu trong suốt, chẳng hạn như thủy tinh hoặc nhựa, đòi hỏi các kỹ thuật đặc biệt để ghép chùm tia laser vào vật liệu.

Hàn laser trong các điều kiện đặc biệt, chẳng hạn như chân không hoặc dưới nước, gây khó khăn cho các phương pháp hàn thông thường.

Hàn laser để sản xuất bồi đắp, sử dụng tia laser để lắng đọng các lớp vật liệu để tạo ra các hình dạng hoặc cấu trúc phức tạp.

IV. Tương lai của hàn Laser: xu hướng và thách thức

Hàn laser là một công nghệ ngày càng phát triển, có tiềm năng lớn để cải tiến hơn nữa, một số xu hướng và thách thức có thể định hình tương lai của hàn laser như:

Nhu cầu ngày càng tăng về công suất cao hơn, chất lượng cao hơn, hiệu suất cao hơn và chi phí thấp hơn để có thể đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau.

Phát triển các vật liệu hoặc lớp phủ mới có thể nâng cao hiệu suất hoặc độ bền của mối hàn laser hoặc giảm tác động tiêu cực của ứng suất nhiệt hoặc ăn mòn.

Cải thiện tự động hóa và số hóa các quy trình hàn laser có thể mang lại sự linh hoạt, tùy chỉnh, giám sát và tối ưu hóa hơn.

Giải quyết các tác động môi trường và xã hội của hàn laser có thể ảnh hưởng đến việc tiêu thụ năng lượng, tạo ra chất thải, giảm phát thải, quy định an toàn và phát triển kỹ năng

Quý khách hàng có nhu cầu tìm hiểu về công nghệ hàn laser, cũng như các thiết bị máy hàn laser Automech, xin vui lòng liên hệ để được tư vấn trực tiếp hoặc tham khảo website: https://automech.vn/