Ứng dụng công nghệ hàn laser trong hàn kim loại khác nhau

Nhiều ngành công nghiệp yêu cầu nối các vật liệu kim loại khác nhau vì lý do kết cấu, ứng dụng hoặc kinh tế. Việc kết hợp các kim loại khác nhau có thể khai thác tốt hơn những đặc tính tốt nhất của từng kim loại. Vì vậy, trước khi bắt đầu bất kỳ thao tác hàn nào, người thợ hàn phải xác định tính chất của từng vật liệu, bao gồm điểm nóng chảy của kim loại, độ giãn nở nhiệt, v.v., sau đó chọn quy trình hàn phù hợp với mình dựa trên đặc tính của vật liệu.

Hàn kim loại khác nhau đề cập đến quá trình hàn hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau (có thành phần hóa học, cấu trúc hoặc tính chất kim loại khác nhau) trong các điều kiện quy trình nhất định. Trong số việc hàn các kim loại khác nhau, phổ biến nhất là hàn thép khác nhau, tiếp theo là hàn các kim loại màu khác nhau. Khi hàn các kim loại khác nhau, một lớp chuyển tiếp có các đặc tính khác với kim loại cơ bản sẽ được tạo ra. Do các kim loại khác nhau có sự khác biệt đáng kể về tính chất nguyên tố, tính chất vật lý, tính chất hóa học, v.v. nên công nghệ vận hành hàn các vật liệu khác nhau phức tạp hơn nhiều so với hàn cùng một vật liệu.

Máy hàn laser có thể vượt qua những trở ngại này và thực sự đạt được khả năng hàn hoàn hảo các kim loại khác nhau.

1. Hàn laser đồng, thép

Hàn đồng-thép là phương pháp hàn điển hình của các vật liệu khác nhau. Có sự khác biệt lớn về điểm nóng chảy, hệ số dẫn nhiệt, hệ số giãn nở tuyến tính và tính chất cơ học của đồng và thép, không có lợi cho việc hàn trực tiếp đồng và thép. Dựa trên những ưu điểm của hàn laser như mật độ năng lượng nhiệt cao, kim loại ít nóng chảy, vùng chịu nhiệt hẹp, chất lượng mối nối cao và hiệu quả sản xuất cao, hàn laser đồng và thép đã trở thành xu hướng phát triển hiện nay. Tuy nhiên, trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp, tốc độ hấp thụ tia laser của đồng tương đối thấp và đồng dễ bị các khuyết tật như oxy hóa, lỗ chân lông và vết nứt trong quá trình hàn. Quá trình hàn laser các kim loại khác nhau như đồng và thép dựa trên laser đa chế độ cần được phát triển hơn nữa.

2. Hàn laser nhôm, thép

Điểm nóng chảy của nhôm và thép rất khác nhau và rất dễ hình thành các hợp chất kim loại có chất liệu khác nhau. Ngoài ra, hợp kim nhôm và thép có đặc tính phản xạ cao và dẫn nhiệt cao nên khó hình thành lỗ khóa trong quá trình hàn và cần mật độ năng lượng cao trong quá trình hàn. Các thí nghiệm đã phát hiện ra rằng bằng cách kiểm soát năng lượng laser và thời gian tác động của vật liệu, độ dày của lớp phản ứng giao diện có thể giảm xuống và sự hình thành pha trung gian có thể được kiểm soát một cách hiệu quả.

3. Hàn laser nhôm magie và hợp kim nhôm magie

Nhôm và hợp kim của nó có ưu điểm là chống ăn mòn tốt, độ bền riêng cao và tính dẫn điện và nhiệt tốt. Magiê là kim loại màu nhẹ hơn nhôm, có độ bền riêng và độ cứng riêng cao hơn và có khả năng chống va đập tốt. Vấn đề chính của hàn nhôm magie là bản thân kim loại cơ bản dễ bị oxy hóa, có độ dẫn nhiệt lớn và dễ tạo ra các khuyết tật hàn như vết nứt và lỗ chân lông. Nó cũng dễ dàng tạo ra các hợp chất liên kim loại, làm giảm đáng kể tính chất cơ học của các mối hàn.

Trên đây là ứng dụng hàn của máy hàn laser trên các vật liệu kim loại khác nhau. Hàn laser trên các vật liệu kim loại khác nhau đã mở rộng từ thép khác nhau sang kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là hợp kim nhôm-magie và hợp kim nhôm-titan. Hàn laser đã đạt được tiến bộ và đã đạt được các mối hàn có độ sâu và độ xuyên thấu nhất định.