Các Thông Số Laser Điển Hình để Hàn Mỏng Lá Đồng

Hàn laser các lá đồng mỏng là một quy trình tinh vi, đòi hỏi sự kiểm soát chính xác các thông số laser do tính phản xạ và dẫn nhiệt cao của đồng. Bài viết này trình bày chi tiết các cài đặt laser phổ biến được sử dụng để hàn các lá đồng, thường có độ dày từ khoảng 50 đến 500 micromet.

Bước Sóng Laser và Nguồn Laser

Các laser hồng ngoại truyền thống (khoảng bước sóng 1000 nm) có tỷ lệ hấp thụ thấp trong đồng (khoảng 5-6%), khiến việc hàn các lá mỏng trở nên khó khăn. Ngược lại, các laser diode xanh lam hoạt động gần 445-450 nm mang lại khả năng hấp thụ cao hơn đáng kể (~60-65%), cho phép ghép nối năng lượng hiệu quả và làm nóng chảy các lá đồng. Laser xanh lục ở khoảng 515-532 nm cũng hiệu quả, mang lại khả năng hấp thụ và kiểm soát nhiệt đầu vào tốt hơn so với laser hồng ngoại.

Công Suất Laser

Để hàn các lá đồng mỏng, mức công suất thường dao động từ 50 đến 300 watt với laser diode xanh lam. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng khoảng 200 đến 275 watt là đủ để hàn các lá có độ dày lên đến 500 micromet. Khả năng hấp thụ được cải thiện với laser xanh lam có nghĩa là công suất thấp hơn có thể đạt được độ xuyên thấu hoàn toàn với ít biến dạng nhiệt hơn.

Tốc Độ Hàn

Tốc độ hàn thay đổi đáng kể tùy thuộc vào độ dày của lá và công suất laser nhưng thường dao động từ 1 mm/s đến 100 mm/s. Ví dụ, việc hàn lỗ khóa và hàn dẫn nhiệt ổn định của đồng dày 0,2 mm đã đạt được ở tốc độ từ 1 mm/s đến 5 mm/s với laser xanh lam 200 watt. Tốc độ cao hơn vài trăm mm/phút cũng có thể đạt được trong các hệ thống được tối ưu hóa.

Kích Thước Điểm Chùm Tia và Tiêu Cự

Đường kính điểm chùm tia laser điển hình để hàn lá đồng là từ 50 đến 200 micromet, cho phép tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp và giảm thiểu hư hỏng do nhiệt. Việc duy trì vị trí tiêu cự chính xác đảm bảo một vũng nóng chảy ổn định và chất lượng mối hàn nhất quán.

Chế Độ Laser và Điều Chế Công Suất

Laser sóng liên tục (CW) thường được sử dụng, nhưng đầu ra laser được điều chế hoặc xung có thể nâng cao chất lượng mối hàn bằng cách kiểm soát nhiệt đầu vào và giảm thiểu các khuyết tật. Việc điều chế nhanh công suất laser xanh lam trong vài mili giây tạo điều kiện thích ứng với các biến thể điều kiện bề mặt, giảm sự hình thành oxit và bắn tung tóe.

Khí Bảo Vệ

Các loại khí trơ như argon hoặc nitơ được sử dụng làm khí bảo vệ để ngăn chặn quá trình oxy hóa trong quá trình hàn, đảm bảo các đường hàn sạch và mịn.

Tóm Tắt Các Thông Số Điển Hình

Ưu Điểm của Việc Sử Dụng Laser Diode Xanh Lam

Laser xanh lam cải thiện đáng kể độ ổn định của quy trình và chất lượng mối hàn khi làm việc với các lá đồng mỏng. Khả năng hấp thụ cao hơn của chúng dẫn đến việc ghép nối và nóng chảy năng lượng tốt hơn, tạo ra các đường hàn có độ bền cơ học và độ dẫn điện tuyệt vời. Hơn nữa, laser xanh lam làm giảm biến dạng nhiệt và vùng ảnh hưởng nhiệt, tạo ra chất lượng bề mặt cao với ít bắn tung tóe và hình thành oxit. Các tính năng này rất quan trọng đối với các tiếp điểm điện, linh kiện pin và các ứng dụng tấm mỏng.

Kết Luận

Hàn laser các lá đồng mỏng được thực hiện tốt nhất bằng cách sử dụng laser diode xanh lam hoặc xanh lục do các đặc tính hấp thụ vượt trội của chúng trong đồng. Việc tối ưu hóa các thông số chính như công suất laser (50-275 W), tốc độ hàn (1-100 mm/s), kích thước điểm chùm tia (50-200 µm) và duy trì khí bảo vệ thích hợp cho phép tạo ra các mối hàn không có khuyết tật, chất lượng cao với ít hư hỏng do nhiệt. Những tiến bộ liên tục trong công nghệ laser diode xanh lam tiếp tục mở rộng các ứng dụng và độ tin cậy trong việc hàn các lá đồng, rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp như điện tử và sản xuất pin.

Hướng dẫn ngắn gọn này cung cấp một tài liệu tham khảo thực tế cho các kỹ sư và kỹ thuật viên nhằm mục đích sử dụng hàn laser trên các vật liệu đồng mỏng với các nguồn laser hiện đại.