CÔNG NGHỆ LASER – TỔNG QUAN & NHỮNG ĐIỂM CỐT YẾU
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ LASER: TỔNG QUAN NHANH
Hệ thống laser được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm: chế tạo khuôn và dụng cụ, công nghệ y tế, công nghệ cảm biến, nghiên cứu, phát triển, giáo dục, gia công kim loại tấm và ngành ô tô. Việc lựa chọn kỹ thuật laser phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể, vật liệu và quy trình sản xuất. Bài viết này trình bày các kỹ thuật laser khác nhau, thời điểm áp dụng và thiết bị cần thiết.
Các quy trình Laser trong Công nghiệp & Công nghệ: Tổng Quan
Nhìn chung, các kỹ thuật laser chính bao gồm: hàn laser, tôi cứng bằng laser, cắt laser, khắc laser và sản xuất phụ gia kim loại (in 3D kim loại). Mỗi kỹ thuật sử dụng các loại laser khác nhau tùy theo quy trình. Dưới đây là những kỹ thuật laser quan trọng nhất:
Hàn Laser
Hàn laser sử dụng năng lượng laser (không nhìn thấy bằng mắt thường) để liên kết các vật liệu kim loại khác nhau. Tương tự như các phương pháp hàn khác như MIG và TIG, hàn laser có thể sử dụng khí bảo vệ nhưng không bắt buộc. Nhờ lượng nhiệt đầu vào thấp, mối hàn chính xác, chắc chắn và đồng đều, cùng với khả năng kiểm soát quá trình tuyệt vời, hàn laser được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành. Với các cấu trúc tinh vi, kỹ thuật hàn vi mô (micro welding) hoặc hàn chính xác là lựa chọn lý tưởng.
Hàn phủ Laser (Laser Cladding)
Còn được gọi là hàn phủ bằng bột, kỹ thuật này dùng để sửa chữa và bảo vệ công cụ. Nó phục hồi các khu vực bị mài mòn và ngăn ngừa ăn mòn bằng cách phủ một lớp mỏng bột kim loại lên bề mặt dụng cụ hoặc chi tiết. Tia laser sẽ nung chảy hoàn toàn và đồng đều lớp bột trên bề mặt. Chủ yếu phục vụ cho việc chống mài mòn.
Tôi Cứng, nhiệt luyện bằng Laser (Laser Hardening)
Tương tự như hàn phủ, tôi cứng bằng laser giúp tăng khả năng chống mài mòn tại những khu vực chịu tải mà không thêm vật liệu. Phương pháp này giúp giảm biến dạng, tăng độ bền chi tiết nhưng vẫn giữ được độ dai lõi kim loại. Một nhánh nhỏ của kỹ thuật này là tôi lớp bề mặt (surface hardening), làm tăng độ cứng mà không làm giòn vật liệu.
Cắt Laser
Cắt laser cho phép cắt chính xác các loại vật liệu kim loại, bất kể độ dày. Đây là kỹ thuật đặc biệt được tin dùng khi gia công kim loại quý do hạn chế thất thoát vật liệu và độ chính xác cao. Kim loại màu và phi sắt cũng có thể được cắt bằng laser, với bước sóng laser đóng vai trò quan trọng trong quá trình.
Khắc Laser
Khắc laser cho phép khắc chính xác các loại vật liệu kim loại và phi kim loại tuỳ theo bước sóng và loại laser. Laser fiber hoặc diode thường được dùng để khắc kim loại trong khi laser CO2 thường được dùng để khắc cắt phi kim.
Sản xuất phụ gia (Additive Manufacturing)
Trong in 3D kim loại, vật liệu được phủ dưới dạng bột mịn để tạo hình các cấu trúc phức tạp và tinh xảo. Quá trình này yêu cầu lớp phủ bột phân bố đều, cho mật độ vật liệu lên tới 99.9%. Máy in 3D kim loại của ALPHA LASER đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như R&D, giáo dục, chế tạo khuôn và dụng cụ, chế tác trang sức và công nghệ y tế.
Sự khác biệt giữa các loại Laser
Các quy trình sản xuất khác nhau yêu cầu những hệ thống laser khác nhau. ALPHA LASER cung cấp các giải pháp sau:
Hệ thống Laser Mở
Đây là các hệ thống cố định, không có vỏ che, cho phép kiểm soát quá trình tối ưu và tập trung chính xác vào vùng hàn. Người vận hành có thể tiếp cận vùng làm việc một cách linh hoạt.
Hệ thống Laser Kín
Hệ thống laser kín của ALPHA LASER đảm bảo độ an toàn cao nhất. Thiết kế ghế ngồi công thái học giúp vận hành thoải mái trong mọi môi trường.
Tại ALPHA LASER, chúng tôi sử dụng hai loại laser chính: laser Nd:YAG và laser sợi quang (fiber laser). Sự khác biệt như sau:
Laser Nd:YAG
Đây là loại laser rắn sử dụng tinh thể chủ là garnet nhôm yttri (YAG). So với laser CO₂, bước sóng của Nd:YAG ngắn hơn gấp 10 lần, cho phép làm việc cực kỳ chính xác. Loại laser này chủ yếu hoạt động ở chế độ xung và thường được sử dụng trong hàn dẫn nhiệt (conduction welding).
Laser sợi quang (Fiber Laser)
Cũng thuộc loại laser rắn, nhưng sử dụng lõi sợi quang pha tạp làm môi trường hoạt động thay vì tinh thể YAG. Laser sợi quang thường dùng trong hàn laser và cắt laser. Chúng có thể vận hành ở cả chế độ liên tục (CW) và xung, phù hợp với cả hàn dẫn nhiệt và hàn xuyên sâu.
Hệ thống Laser Di động
Các hệ thống laser di động giúp công nghệ laser trở nên linh hoạt hơn. Tùy vào ứng dụng, vị trí và độ tiếp cận, laser di động có thể được bố trí tùy ý – phù hợp với nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
