1. Giới thiệu
Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, công nghệ hàn laser, với những ưu điểm về độ chính xác cao và mật độ năng lượng cao, được sử dụng rộng rãi để nối các vật liệu khác nhau . Tuy nhiên, khi xử lý các vật liệu phản xạ cao (như đồng, quá trình kết hợp với các đặc tính của chúng - Khám phá độ sâu của cơ chế tương tác giữa vật liệu phản xạ cao và máy hàn laser là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình hàn và cải thiện chất lượng hàn .
2. Đặc điểm của vật liệu phản xạ cao và tác động của chúng đối với sự hấp thụ năng lượng laser
(2.1) Đặc điểm phản xạ của vật liệu phản xạ cao
Vật liệu độ phản xạ cao (lấy đồng và nhôm làm ví dụ) có độ phản xạ cực cao đối với laser . trong phạm vi bước sóng hồng ngoại (như 1064nm) thường được sử dụng trong hàn laser, độ phản xạ của đồng tính. Năng lượng laser được hấp thụ một cách hiệu quả bởi các vật liệu . Một lượng lớn năng lượng laser được phản ánh, không chỉ gây ra chất thải năng lượng mà còn có thể làm hỏng các thành phần quang học (như ống kính lấy nét, ống kính bảo vệ, v.v.
(2.2) Tác động của sự hấp thụ năng lượng đối với quá trình hàn
Do khó khăn trong việc hấp thụ năng lượng ban đầu, cần có công suất laser cao hơn để bắt đầu quá trình hàn khi hàn các vật liệu độ phản xạ cao . Tuy nhiên, một công suất cao sẽ mang lại các vấn đề mới, chẳng hạn như sự bốc hơi tức thời của vật liệu để tạo ra một đám mây trong phạm vi. Các vấn đề như thâm nhập hàn không ổn định và sự hình thành mối hàn kém (như undercut, bướu, độ xốp và các khiếm khuyết khác) . Đồng thời, sự không ổn định của việc hấp thụ năng lượng cũng gây khó khăn cho việc kiểm soát đầu vào nhiệt trong quá trình hàn, ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của mối hàn .}
3. Các vấn đề và biểu hiện chính trong hàn laser của vật liệu phản xạ cao
(3.1) Khiếm khuyết hình thành mối hàn
Vấn đề xốp: Trong quá trình hàn các vật liệu phản xạ cao, do sự không ổn định của sự hấp thụ năng lượng, các quá trình nóng chảy và hóa rắn của vật liệu không đồng đều, điều này dễ dàng gây khó khăn cho khí (như độ ẩm và không khí hấp phụ trên bề mặt vật liệu ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm .
Chiều rộng mối hàn không nhất quán và undercut: Sự dao động của năng lượng laser dẫn đến sự mất ổn định của khu vực nóng chảy vật liệu và rất khó để kiểm soát chiều rộng mối hàn đồng đều . khi năng lượng cục bộ quá cao, nó sẽ gây ra sự tan chảy quá mức của cạnh hàn
(3.2) Sự ổn định hàn kém
Các đặc điểm phản xạ của vật liệu độ phản xạ cao làm cho phản hồi năng lượng trong phức hợp quy trình hàn laser, điều này dễ dàng gây ra sự mất ổn định của quá trình hàn . Ví dụ, ánh sáng phản xạ có thể cản trở chế độ dao động laser, gây ra sự dao động trong công suất đầu ra laser; hoặc do sự thay đổi động của đám mây plasma, sự tương tác giữa laser và vật liệu không ổn định, dẫn đến các vấn đề như gián đoạn hàn và các mối hàn không liên tục, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả sản xuất và tính nhất quán của sản phẩm .
4. Các chiến lược để xử lý các vấn đề hàn laser của vật liệu phản xạ cao
(4.1) Tối ưu hóa các thiết bị và quy trình laser
Bước sóng và điều chỉnh chế độ: Sử dụng các bước sóng laser phù hợp hơn cho việc hấp thụ các vật liệu độ phản xạ cao, chẳng hạn như ánh sáng xanh (532nm) hoặc ánh sáng xanh (450nm) . Công suất cực đại cao và sử dụng hiệu ứng "cắt bỏ" của vật liệu theo tác dụng xung để phá hủy lớp phản xạ cao trên bề mặt vật liệu và tăng sự hấp thụ năng lượng laser tiếp theo .}
Tối ưu hóa các tham số công suất và xung: Đặt các tham số hợp lý như công suất laser, chiều rộng xung và tần số . Ví dụ, đối với hàn hợp kim nhôm, sử dụng tần số xung thích hợp để cho phép thời gian làm mát nhất định cho vật liệu trong khoảng xung để tránh tích lũy quá mức của đám mây plasma; Điều chỉnh độ rộng xung để điều khiển đầu vào nhiệt và giảm việc tạo các khiếm khuyết hàn .
(4.2) Tiền xử lý vật chất và các biện pháp phụ trợ
Tiền xử lý bề mặt: Thực hiện các quá trình như mài và phun cát trên bề mặt của vật liệu phản xạ cao để loại bỏ lớp oxit và vết dầu bề mặt, làm giảm độ phản xạ bề mặt và đồng thời làm tăng độ nhám bề mặt, có thể sử dụng phương pháp hấp thụ Năng lượng laser và chuyển đổi nó thành năng lượng nhiệt để làm tan chảy vật liệu, và sau đó lớp phủ có thể được bốc hơi hoặc tham gia vào phản ứng luyện kim trong quá trình hàn .
Áp dụng khí phụ: Chọn các khí phụ phù hợp (như argon, helium) . một mặt, nó có thể bảo vệ khu vực hàn khỏi quá trình oxy hóa; Mặt khác, nó có thể ức chế hiệu quả đám mây plasma . Ví dụ, helium có năng lượng ion hóa cao, có thể làm giảm việc tạo ra huyết tương và làm cho năng lượng laser đạt đến bề mặt vật liệu ổn định hơn; Điều chỉnh hợp lý tốc độ dòng chảy và góc của khí phụ, và nó cũng có thể thổi bay Spatter và Plasma được tạo ra trong quá trình hàn để cải thiện môi trường hàn .
(4.3) Thực tế - Giám sát thời gian và đóng - Điều khiển vòng lặp
Sử dụng các thiết bị như máy ảnh tốc độ cao và bộ quang điện tử để giám sát thông tin như hình dạng của đám mây plasma, sự hình thành mối hàn và phản xạ năng lượng laser trong thời gian thực trong quá trình hàn . Chất lượng . Ví dụ, khi theo dõi rằng đám mây plasma quá dày để ảnh hưởng đến truyền laser, tự động giảm công suất laser hoặc điều chỉnh tốc độ dòng chảy của khí phụ để khôi phục độ ổn định của quá trình hàn .
5. Phân tích trường hợp - Hàn laser của các tấm mỏng hợp kim nhôm
Lấy hàn các tấm mỏng hợp kim nhôm (độ dày 1mm) trong một thiết bị điện tử làm ví dụ, ban đầu, hàn laser hồng ngoại đã được sử dụng . do độ phản xạ cao của vật liệu Hỗ trợ và các thông số xung laser đã được tối ưu hóa (chiều rộng xung 200, tần số 50Hz) . Sau khi cải thiện, sự hình thành mối hàn là tốt, tốc độ xốp đã giảm từ mức 15%của WELD.
6. Kết luận
Đặc điểm độ phản xạ cao của vật liệu độ phản xạ cao mang lại nhiều thách thức cho hiệu ứng hàn của máy hàn laser, bao gồm các vấn đề như khó khăn trong hấp thụ năng lượng, khuyết tật hình thành mối hàn và độ ổn định hàn kém . khí), và thực tế - Giám sát thời gian và các chiến lược kiểm soát vòng lặp, hiệu ứng hàn laser của vật liệu phản xạ cao có thể được cải thiện hiệu quả .
Với sự phát triển liên tục của công nghệ laser, khoa học vật liệu và công nghệ kiểm soát, hàn laser trong tương lai cho các vật liệu phản xạ cao sẽ hiệu quả và ổn định hơn, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy hơn cho việc áp dụng rộng các vật liệu phản xạ cao trong sản xuất công nghiệp và thúc đẩy sự phát triển chất lượng cao của các lĩnh vực như thông tin điện tử, và năng lượng mới
-- jack laser rayther sun --