Hiện nay, trong ngành sản xuất, phương pháp gia công phổ biến đã thay đổi từ gia công tiếp xúc truyền thống sang gia công không tiếp xúc bằng laser. Thiết bị phổ biến trong gia công bằng laser làmáy hàn laser. Bởi vì máy hàn laser có những ưu điểm đáng kể như hiệu suất hàn cao, mối hàn nhỏ và điểm nhỏ, được nhiều khách hàng ưa chuộng. Sử dụng càng nhiều thì lỗi tương ứng sẽ càng nhiều.
Tất nhiên, bất kỳ máy móc nào cũng có khả năng hỏng hóc. Để thực hiện máy hàn laser làm việc tốt hơn, giảm số lượng lỗi và tăng hiệu quả công việc, chúng ta phải hiểu các vấn đề cần chú ý trong quá trình vận hành và phương pháp xử lý lỗi. Bài viết này chủ yếu giải thích các phương pháp khắc phục sự cố phổ biến của máy hàn laser:
1. Tại sao khi hàn bằng máy hàn laser lại xuất hiện vết nứt?
Loại vết nứt và cơ chế hình thành:
1. Nứt nhiệt:
Còn được gọi là vết nứt liên hạt, chủ yếu được tạo ra trong quá trình đông đặc của mối hàn.
Nguyên nhân hình thành:
Vật liệu có hàm lượng tạp chất cao (như tạp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp như S và P), phân tách ở ranh giới hạt tạo thành eutectic, làm giảm độ bền ranh giới hạt;
Các hạt thô và ranh giới hạt yếu;
Lượng nhiệt hàn đầu vào lớn, dẫn đến thời gian đông đặc lâu và hạt phát triển đủ;
Ứng suất ràng buộc mối hàn lớn và nứt xảy ra trong quá trình làm mát và co ngót.
Đặc điểm tiêu biểu:
Thường mở rộng dọc theo ranh giới hạt;
Hầu hết xuất hiện ở tâm mối hàn hoặc gần đường hàn.
2. Các vết nứt lạnh:
Xảy ra trong quá trình làm mát sau khi hàn xong và xuất hiện sau một thời gian chậm trễ vài giờ hoặc thậm chí vài ngày.
Nguyên nhân hình thành:
Cấu trúc cứng mối hàn (như martensit) được hình thành, rất giòn;
Hàm lượng hydro cao (dây hàn ướt, môi trường ẩm ướt);
Áp lực hàn cao;
Không gia nhiệt trước hoặc gia nhiệt trước không đủ trước khi hàn.
Đặc điểm tiêu biểu:
Hướng chủ yếu là theo chiều ngang hoặc dọc theo vùng ảnh hưởng nhiệt;
Nó bị trì hoãn và không thể đoán trước.
3. Làm nóng lại vết nứt:
Làm yếu ranh giới hạt: các nguyên tố hợp kim (như V, Nb, Ti, v.v.) kết tủa ở ranh giới hạt tạo thành pha giòn; nhiều chu kỳ nhiệt dẫn đến cấu trúc ranh giới hạt lỏng lẻo.
Phạm vi nhạy cảm với nhiệt độ: Khi đun nóng lại ở nhiệt độ 450~650°C (hoặc vùng nhiệt độ nhạy cảm của vật liệu cụ thể), ranh giới hạt bị giòn đáng kể và dễ gây ra các vết nứt.
Hiệu ứng ứng suất dư: Ứng suất kéo dư ban đầu trong vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt được giải phóng trong quá trình gia nhiệt, gây ra sự lan truyền vết nứt.
Đặc điểm vết nứt:
Chủ yếu xảy ra trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn hoặc lớp giữa của quá trình hàn nhiều lớp nhiều lượt;
Nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt, dưới dạng các vết nứt ngang;
Thường kéo dài dọc theo ranh giới hạt, có độ trễ;
Khó phát hiện, gây hại lớn.
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành vết nứt:
Thành phần vật liệu:
Các vật liệu như thép cacbon cao, thép cường độ cao, hợp kim nhôm, hợp kim gốc niken, v.v. có độ nhạy nứt cao;
Các tạp chất (S, P, B, v.v.) dễ bị phân tách ở ranh giới hạt để tạo thành cấu trúc giòn.
Nhiệt lượng hàn đầu vào:
Đầu vào nhiệt quá mức: mối hàn nguội chậm, hạt thô và tăng nguy cơ nứt;
Đầu vào nhiệt quá mức: mối hàn không dính chặt, hình thành vùng tập trung ứng suất.
Tốc độ hàn:
Tốc độ quá cao: nhiệt độ không đủ, độ thâm nhập không đủ, mối nối liên kết kém;
Tốc độ quá cao: mở rộng vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt, tăng chu kỳ nhiệt và nguy cơ giòn ranh giới hạt cao.
Thiết kế kết cấu hàn:
Các khu vực có cấu trúc phức tạp hoặc tập trung ứng suất (như tấm dày và mối nối ngang) dễ bị nứt hơn;
Thiết kế không hợp lý sẽ dẫn đến biến dạng lớn và ứng suất dư sau khi hàn.
Khoảng cách lắp ráp:
Khoảng cách quá lớn: khó liên kết, không lấp đầy đủ, có lỗ rỗng, không liên kết và vết nứt nhỏ;
Khoảng cách không đều: sự dao động nhiệt cục bộ và sự tập trung ứng suất.
Xử lý trước/sau khi gia nhiệt:
Làm nóng trước khi hàn không đủ: làm nguội nhanh, dễ tạo ra cấu trúc giòn (như martensit);
Xử lý nhiệt sau khi hàn không đúng cách: không làm nguội chậm theo quy trình hoặc thời gian giữ không đủ, gây ra nứt.
Độ ẩm môi trường/hàm lượng hydro:
Môi trường hàn ẩm ướt, vật liệu hàn có chứa nước, bề mặt vật liệu gốc có nước hoặc rỉ sét sẽ làm tăng hàm lượng hydro;
Các nguyên tử hydro khuếch tán vào mối hàn, gây ra các vết nứt do hydro gây ra (đặc biệt là các vết nứt lạnh).
Giải pháp cụ thể cho vết nứt máy hàn laser:
1. Lựa chọn vật liệu:
Chọn vật liệu có khả năng chống nứt tốt;
Giảm hàm lượng tạp chất như S và P trong vật liệu;
Sử dụng vật liệu hàn có hàm lượng hydro thấp;
Đối với hợp kim nhôm, hãy chọn loại hợp kim có hiệu suất hàn tốt.
2. Điều chỉnh thông số hàn của máy hàn laser:
Giảm công suất laser hoặc nhiệt lượng đầu vào một cách thích hợp để tránh hiện tượng vũng hàn quá mức;
Cài đặt tốc độ hàn hợp lý để tránh vùng chịu ảnh hưởng nhiệt quá mức;
Sử dụng chiến lược giảm nhiệt đầu vào khi hàn nhiều lần;
Kiểm soát kích thước điểm, vị trí hội tụ và độ sâu hàn.
3. Cải thiện thiết kế kết cấu:
Giảm thiểu các ràng buộc tại mối hàn (chẳng hạn như các đầu tự do hoặc các chuyển tiếp hợp lý);
Tối ưu hóa hình dạng mối nối, chẳng hạn như chọn mối nối đối đầu thay vì mối nối chữ T;
Duy trì khoảng cách lắp ráp hợp lý để tránh hàn hở hoặc hàn không hoàn toàn.
4. Các biện pháp xử lý trước khi hàn/sau khi hàn
Làm nóng trước khi hàn: Đối với thép cường độ cao và thép cacbon cao, khuyến nghị nên làm nóng trước ở mức 100~300°C;
Cách nhiệt hoặc ủ sau khi hàn: Làm nguội chậm để loại bỏ ứng suất;
Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm môi trường để tránh nứt do hydro gây ra.
5. Giới thiệu các quá trình phụ trợ:
Hàn hồ quang laser lai: Giảm lượng nhiệt đầu vào cực đại;
Sử dụng khí bảo vệ phía sau (như argon) để giảm quá trình oxy hóa;
Sử dụng hàn xoay để tăng chiều rộng mối hàn và giảm sự tập trung ứng suất.
6. Phát hiện và giám sát:
Hệ thống giám sát nhiệt độ theo thời gian thực;
Công nghệ phát hiện vết nứt trực tuyến như phát xạ âm thanh và hình ảnh nhiệt hồng ngoại;
Sử dụng các phương pháp kiểm tra không phá hủy sau khi hàn (UT, PT, RT) để kiểm tra nguy cơ nứt.
2. Máy hàn laser không có đủ độ xuyên thấu:
1) Năng lượng laser không đủ, có thể giải quyết bằng cách tăng độ rộng xung và dòng điện.
2) Lượng lệch tiêu điểm của gương lấy nét không chính xác và lượng lệch tiêu điểm phải được điều chỉnh đến vị trí gần với điểm tiêu điểm (nhưng không được tạo ra vệt sáng).
3. Máy hàn laser chùm tia laser yếu đi trong quá trình hàn:
1) Nước làm mát bị ô nhiễm hoặc lâu ngày không được thay. Thay nước làm mát và vệ sinh ống thủy tinh lọc UV và đèn xenon để giải quyết vấn đề.
2) Thấu kính hội tụ hoặc màng chắn khoang cộng hưởng laser bị hỏng hoặc bị nhiễm bẩn và cần được thay thế hoặc vệ sinh kịp thời.
3) Tia laser trong đường dẫn quang học chính bị lệch. Điều chỉnh màng chắn phản xạ toàn phần và bán phản xạ trong đường dẫn quang học chính. Sử dụng giấy ảnh để kiểm tra và điều chỉnh điểm tròn.
4) Tia laser không phát ra từ tâm của vòi phun khí bằng đồng bên dưới đầu hội tụ. Điều chỉnh màng chắn phản xạ 45 độ để tia laser phát ra từ tâm của vòi phun khí.
5) Màn trập quang học không mở hoàn toàn. Kiểm tra và thêm dầu bôi trơn vào đầu nối màn trập quang học để làm cho đầu nối trơn tru về mặt cơ học.
Bài viết này chủ yếu giải thích tại sao xuất hiện vết nứt trong quá trình hàn máy hàn laser? Và các giải pháp cụ thể. Các vấn đề gặp phải của hai máy hàn laser sau được giới thiệu vắn tắt, nhưng nếu bạn muốn cập nhật hiểu biết sâu hơn, vui lòng liên hệ với chúng tôi, chúng tôi sẽ thảo luận sâu hơn với các kỹ thuật viên của Eagle, sau đó chia sẻ với bạn!
Trên đây là ba cách phổ biến để xử lý lỗi máy hàn laser. Tôi hy vọng nó có thể hữu ích với bạn.
Nếu cần, vui lòng liên hệ với Phòng Kinh doanh Ngoại thương Eagle để trao đổi và mua hàng!