Mức áp suất cần được tối ưu hóa tinh vi dựa trên các tham số nhưVật liệu hàn,Công suất laser, tốc độ hàn, loại vòi phun và khoảng cách. Ảnh hưởng của nó chủ yếu biểu hiện trong các khía cạnh sau:
Ảnh hưởng đến hiệu ứng bảo vệ của đường hàn
Áp suất không khí thấp
Bảo vệ không đủ: Dòng khí và áp suất không đủ để trục xuất không khí một cách hiệu quả bên dưới vòi phun, dẫn đến sự xâm nhập của không khí, quá trình oxy hóa và nitriding của kim loại hàn. Bề mặt hàn sẽ xuất hiện màu vàng đậm, xanh hoặc thậm chí đen. Trong trường hợp nghiêm trọng, các khiếm khuyết như lỗ chân lông và vùi xỉ sẽ xảy ra, và độ bền và sức mạnh của mối hàn sẽ giảm đáng kể.
Thất bại che chắn: Không thể ức chế hiệu quả đám mây plasma, huyết tương mở rộng quá mức, hấp thụ và phân tán năng lượng laser, dẫn đến giảm độ sâu thâm nhập hàn hoặc thậm chí không thể tiếp tục quá trình hàn (hàn không thâm nhập).
Áp suất không khí quá mức
Sự hình thành nhiễu loạn: Không khí quá mức sẽ thay đổi từ dòng chảy thành dòng chảy hỗn loạn, do đó vẽ trong không khí xung quanh vào khu vực được bảo vệ, phá vỡ tác dụng bảo vệ của khí và cũng khiến mối hàn bị oxy hóa.
Giao thoa với hồ bơi nóng chảy: luồng không khí tốc độ cao sẽ tác động mạnh mẽ đến bề mặt của hồ nóng chảy, có thể khiến hồ nóng chảy rung và giật gân, dẫn đến sự hình thành mối hàn không đều, bề mặt gồ ghề và thậm chí cả gộp hoặc hàn (đặc biệt là trong hàn tấm mỏng).
2. Ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn và độ sâu thâm nhập
Áp lực vừa phải: Nó có thể ức chế hiệu quả plasma và đảm bảo rằng năng lượng laser được nhập hiệu quả vào phôi, do đó đạt được độ sâu thâm nhập tối đa và ổn định. Đồng thời, luồng không khí ổn định giúp tạo thành một bề mặt hàn mịn, liên tục và thẩm mỹ.
Áp suất không khí thấp: Do hiệu ứng che chắn plasma, năng lượng laser hiệu quả giảm và độ sâu thâm nhập trở nên nông hơn.
Áp lực quá mức: Mặc dù nó có thể phân tán plasma hiệu quả hơn, nhưng nó có thể làm tăng một chút độ sâu thâm nhập hàn. Tuy nhiên, hiệu ứng quan trọng hơn là lực thổi của luồng không khí trên chất lỏng nóng chảy sẽ thay đổi hình học của mối hàn, làm cho nó rộng hơn, giảm chiều cao mối hàn và thậm chí hình thành sự xâm nhập mối hàn "giống như ngón tay", không có lợi cho các tính chất cơ học.
3. Tác động đến khiếm khuyết hàn
Độ xốp: Độ xốp là một trong những khiếm khuyết phổ biến nhất trong hàn laser. Áp lực thích hợp giúp xả làm mịn hơi kim loại và bong bóng nhỏ được tạo ra trong quá trình hàn từ bể nóng chảy, do đó làm giảm sự hình thành độ xốp.
Áp suất không khí quá thấp, và khả năng nhặt khí của khí bảo vệ là yếu, khiến các khí trong bể nóng chảy trở nên khó khăn.
Áp lực quá mức gây ra nhiễu loạn và nhiễu trong bể nóng chảy, thay vào đó có thể khiến khí bị hút vào bể nóng chảy hoặc phá vỡ quá trình xả bình thường, do đó làm tăng xu hướng lỗ chân lông.
Spatter: Áp lực quá mức là một trong những nguyên nhân chính của Spatter. Luồng khí tốc độ cao tác động đến hồ bơi nóng chảy, thổi các hạt kim loại nóng chảy ra khỏi hồ bơi và phun chúng lên bề mặt phôi. Điều này không chỉ làm ô nhiễm phôi và ảnh hưởng đến sự xuất hiện của nó, mà còn dẫn đến mất vật liệu cơ bản của đường hàn, dẫn đến các khiếm khuyết như undercut và hố, và giảm diện tích ổ trục hiệu quả của đường hàn.
Iii. Cách chọn và tối ưu hóa áp suất không khí
Loại khí: Helium (HE) có năng lượng ion hóa cao và cung cấp hiệu ứng ức chế tốt nhất cho huyết tương; áp lực cần thiết có thể tương đối thấp hơn. Argon (AR) nặng hơn và cung cấp sự bảo vệ tốt nhưng có khả năng ức chế huyết tương yếu hơn; Đôi khi một áp lực cao hơn một chút là cần thiết để bù đắp. Nitơ (N₂) phù hợp cho một số thép cụ thể nhất định, nhưng thường không được sử dụng cho hợp kim nhôm, thép hợp kim cao, v.v.
Thiết kế vòi phun: Đường kính, chiều cao và góc của vòi xác định trường lưu lượng khí và vùng phủ sóng. Các vòi phun có đường kính lớn hơn thường yêu cầu áp suất và tốc độ dòng chảy cao hơn để duy trì rèm khí bảo vệ đầy đủ.
Các thông số hàn: Công suất laser cao và tốc độ hàn cao sẽ tạo ra nhiều hơi và huyết tương kim loại hơn, và thường là áp suất cao hơn để kiểm soát hiệu quả nó.
Gỡ lỗi thực tế: Áp lực tối ưu thường được xác định thông qua các thí nghiệm quá trình (DOE). Sau khi sửa tất cả các tham số khác, bằng cách thay đổi giá trị áp suất, hãy quan sát sự hình thành, màu của đường hàn, kiểm tra tốc độ xốp và tính chất cơ học của nó, và do đó tìm thấy phạm vi tối ưu.
Tóm lại, áp suất của khí bảo vệ là một tham số quan trọng cần được kiểm soát tinh xảo trong quá trình hàn laser. Áp lực không đủ sẽ dẫn đến bảo vệ không đầy đủ, thất bại che chắn huyết tương và độ sâu hàn nông hơn; Áp lực cao quá mức sẽ gây ra nhiễu loạn, nhiễu vào bể nóng chảy và tăng sự gia tăng. Chỉ bằng cách hiểu đầy đủ cơ chế hành động của nó, kết hợp các vật liệu, thiết bị và các thông số xử lý cụ thể và thông qua các thí nghiệm có hệ thống để tìm ra một phạm vi áp suất phù hợp và ổn định, các tác động tích cực của khí bảo vệ có thể được tối đa hóa và các đường nối hàn laser chất lượng cao với sự hình thành đẹp, hiệu suất tuyệt vời và không có khuyết điểm nào. Do đó, kiểm soát chính xác kích thước áp suất là một kỹ năng cần thiết để đạt được sản xuất hàn laser chất lượng cao.