Trong quá trình hàn bằng laser cầm tay, chùm tia laser được tập trung bởi hệ thống quang học để tạo thành một vùng mật độ năng lượng cao trên bề mặt vật liệu hoặc bên trong vật liệu.Vị trí lấy nét xác định sự phân bố năng lượng trên mỗi đơn vị diện tích, hình thái hồ nóng chảy, và chất lượng hình thành may hàn, và là một trong những thông số quy trình chính ảnh hưởng đến sự ổn định hàn và chất lượng hàn.
Vị trí lấy nét thường được tham chiếu đến bề mặt mảnh làm việc như điểm không và có thể được phân loại thành trạng thái lấy nét tích cực, tiêu cực và mất nét.
1. Đặc điểm hàn với trọng tâm trên bề mặt đồ đạc
Khi tiêu điểm laser nằm trên bề mặt đồ đạc, đường kính điểm laser là tối thiểu và mật độ năng lượng là tối đa.Hiệu quả nối giữa laser và vật liệu là cao.
Các đặc điểm hàn là như sau:
Khởi động hồ nóng chảy nhanh và quy trình hàn ổn định
Vòng hàn hẹp với ranh giới rõ ràng
Độ sâu thâm nhập tập trung và hiệu quả sử dụng năng lượng cao
Thích hợp cho vật liệu mỏng và ứng dụng hàn chính xác
Trong hàn laser cầm tay, duy trì trọng tâm trên bề mặt đòi hỏi sự ổn định hoạt động cao.Sự thay đổi chiều cao của ngọn đuốc trong quá trình hàn có thể dễ dàng gây ra biến động về độ sâu thâm nhập và hình thái hàn.
2. Hiện tượng hàn trong điều kiện tập trung tích cực
Trọng tâm tích cực đề cập đến tình trạng mà trọng tâm laser được đặt bên dưới bề mặt đồ đạc, có nghĩa là điểm tập trung nằm bên trong vật liệu.
Các hiện tượng hàn bao gồm:
Mật độ năng lượng laser đỉnh xảy ra bên trong vật liệu
Độ sâu thâm nhập cao hơn và tỷ lệ chiều sâu/chiều rộng cao hơn
Hiệu ứng lỗ khóa rõ rệt với sự thâm nhập hàn theo chiều dọc tăng cường
Bề mặt tương đối hẹp của hồ bơi nóng chảy và ngoại hình hàn hẹp hơn
Trọng tâm tích cực phù hợp với hàn tấm dày trung bình hoặc các ứng dụng đòi hỏi sự thâm nhập lớn hơn.độ sâu tiêu cự quá mức có thể dẫn đến sự hợp nhất bề mặt không đủ hoặc hình thành hàn không đầy đủ.
3. Hiện tượng hàn trong điều kiện tiêu cực
Trọng tâm tiêu cực đề cập đến tình trạng mà trọng tâm laser nằm trên bề mặt đồ đạc, có nghĩa là chùm tia laser bắt đầu phân tán trước khi đạt đến vật liệu.
Các hiện tượng hàn bao gồm:
Chiều kính điểm lớn hơn và mật độ năng lượng giảm
Chiều rộng hàn gia tăng và độ sâu thâm nhập giảm
Hiệu ứng lỗ khóa suy yếu hoặc bị loại bỏ
Cải thiện độ mịn bề mặt của đường may hàn
Dưới điều kiện tập trung tiêu cực, phân phối năng lượng laser đồng đều hơn, làm cho nó phù hợp với hàn vòng tấm mỏng và các ứng dụng có yêu cầu bề mặt cao.Trong hàn laser cầm tay, một sự tập trung tiêu cực vừa phải giúp giảm phun và ức chế đốt cháy.
4. Đặc điểm hàn trong điều kiện mất tập trung
Phân biệt lấy nét là điều kiện mà lấy nét được đặt xa bề mặt đồ đạc, bất kể nó ở hướng tích cực hay tiêu cực,dẫn đến giảm đáng kể mật độ năng lượng.
Các đặc điểm hàn bao gồm:
Khó khăn trong việc hình thành hoặc duy trì một hồ chảy ổn định
Sự thâm nhập không đủ và nguy cơ không hợp nhất cao
Vòng hàn rộng và nông với cấu hình lỏng lẻo
Độ nhạy cao của quá trình hàn đối với sự thay đổi tốc độ di chuyển
Các điều kiện mất tập trung thường không phù hợp với hàn ổn định và chủ yếu được sử dụng trong các quy trình nhiệt nhập thấp hoặc quá trình sưởi ấm bề mặt đặc biệt.Sự mất tập trung quá mức làm giảm đáng kể sự nhất quán hàn.
5- So sánh hiệu ứng hàn dưới các trạng thái lấy nắng khác nhau
So với trọng tâm nằm trên bề mặt đồ đạc:
Trọng tâm tích cực cải thiện khả năng thâm nhập và hàn, phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ bền cấu trúc cao
Trọng tâm tiêu cực làm tăng chiều rộng hàn, cải thiện ngoại hình bề mặt và giảm nguy cơ tập trung năng lượng quá mức
Chất mất tập trung làm giảm mật độ năng lượng tổng thể và không thuận lợi cho hàn ổn định
Trong các ứng dụng thực tế, vị trí lấy nét nên được điều chỉnh kết hợp với loại vật liệu, độ dày tấm, tốc độ hàn và công suất laser.
6. Tầm quan trọng của quá trình vị trí lấy nét trong hàn laser cầm tay
hàn bằng laser cầm tay đặt ra yêu cầu cao về sự ổn định hoạt động và dung nạp quá trình.
Cải thiện sự ổn định hàn và giảm tác động của chuyển động của người vận hành
Phân bằng độ sâu thâm nhập và hình thành lớp hàn
Giảm sự xuất hiện của vết phun và khiếm khuyết hàn
Tăng khả năng thích nghi trong các điều kiện hàn phức tạp
Điều chỉnh vị trí lấy nét thường đạt được thông qua việc kiểm soát chiều cao ngọn đuốc hoặc điều chỉnh hệ thống lấy nét và là một bước cốt lõi trong tối ưu hóa quy trình hàn bằng laser cầm tay.