Dịch
Mặc dù hàn TIG (hàn khí trơ tungsten) là phương pháp phổ biến trong nhiều xưởng sửa chữa khuôn, nhưng hàn laser xung công suất cao lại mang đến chất lượng vượt trội, giúp khuôn sau sửa chữa hoạt động như mới.
Công Nghệ Hàn Laser Cầm Tay: Giải Pháp Sửa Chữa Khuôn Hiệu Quả
Công nghệ hàn laser cầm tay cho phép người dùng sửa chữa các dụng cụ lớn ở bất cứ đâu, thậm chí ngay trên trung tâm gia công 5 trục.
Việc sửa chữa một khuôn bị mòn luôn tiết kiệm hơn so với thay thế hoàn toàn. Tuy nhiên, điều quan trọng là khuôn sau khi sửa có hoạt động tốt như ban đầu không? Liệu nó có tạo ra sản phẩm chất lượng tương đương? Và thời gian sử dụng kéo dài bao lâu trước khi cần sửa chữa lại hoặc bị loại bỏ?
Đối với những khuôn được đưa đến xưởng hàn sửa chữa, chất lượng mối hàn và quy trình hàn đóng vai trò quyết định trong việc trả lời những câu hỏi trên. Ở Mỹ, phương pháp phổ biến nhất để phục hồi bề mặt lõi và lòng khuôn bị mòn là hàn TIG (hàn khí trơ tungsten).
Tuy nhiên, các nhà sản xuất nhựa có thể nhận thấy rằng hàn laser xung mang lại kết quả vượt trội với ít tổn hại hơn đến vật liệu nền. Nhờ đó, khuôn sau khi sửa chữa có thể tạo ra sản phẩm chất lượng tốt hơn và kéo dài tuổi thọ đáng kể.
Hàn Laser Xung – Giải Pháp Ưu Việt
Để hiểu rõ hơn về cách hoạt động của công nghệ hàn laser xung, chúng tôi đã trò chuyện với Blair Learn – Chủ tịch và Wes Wheeler – Quản lý bán hàng tại Alpha Laser (Meadville, Pennsylvania). Công ty này có hai lĩnh vực chính: Alpha Laser-US là chi nhánh tại Mỹ của nhà sản xuất laser Alpha Laser GmbH (Đức), trong khi Phoenix Laser Solutions chuyên cung cấp dịch vụ hàn laser. Bên cạnh việc bán máy laser, họ còn hợp tác chặt chẽ với khách hàng để sửa chữa khuôn mẫu, khuôn dập và các bộ phận quan trọng khác mỗi ngày.
Lợi Ích Của Hàn Laser Xung So Với Hàn TIG
Lợi thế lớn nhất của hàn laser xung so với hàn TIG truyền thống hoặc hàn vi TIG là chất lượng mối hàn cao hơn, do ít gây tổn thương đến các khu vực xung quanh, đặc biệt là vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Khi sử dụng phương pháp hàn thông thường, vật liệu ở vùng này có thể bị mềm đi, dẫn đến hao mòn nhanh hơn. Ngoài ra, các vết nứt siêu nhỏ hoặc lỗ rỗng trong mối hàn có thể làm giảm chất lượng bề mặt và rút ngắn tuổi thọ của khuôn.
Bên cạnh lợi thế chính này, công nghệ hàn laser hiện đại còn mang lại nhiều lợi ích khác, bao gồm:
✅ Khả năng sửa chữa khuôn nhiều lần mà không ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể.
✅ Tốc độ sửa chữa nhanh hơn, giúp giảm thời gian gia công và lắp ráp.
✅ Tính linh hoạt cao, có thể tiếp cận mọi vị trí, kể cả trên các khuôn lớn.
✅ Tiết kiệm chi phí nhờ kéo dài tuổi thọ của khuôn.
Dưới đây là cách công nghệ hàn laser xung ngày nay giúp hiện thực hóa những lợi ích trên.
Điều Gì Xảy Ra Khi Hàn?
Hãy bắt đầu với những điều cơ bản. Khi gửi một khuôn đến xưởng hàn để sửa chữa, mục đích có thể là phục hồi một góc bị mòn, lấp đầy vết nứt hoặc lỗ hổng, hoặc sửa chữa cổng phun bị hỏng gây ra ba via. Trước tiên, các khu vực này sẽ được đắp thêm hoặc lấp đầy bằng cách hàn một lớp vật liệu bù lên bề mặt khuôn. Sau đó, khuôn sẽ được gia công lại để làm phẳng bề mặt và khôi phục kích thước ban đầu.
Hàn TIG Truyền Thống
Với hàn TIG (hàn khí trơ tungsten), dòng điện sẽ được truyền đến bề mặt khuôn và dây hàn thông qua một điện cực để tạo ra "hồ quang hàn". Thợ hàn sẽ cầm mỏ hàn TIG ở một tay và dây hàn ở tay còn lại, sau đó di chuyển chậm rãi trên vùng cần sửa chữa. Hồ quang làm nóng chảy dây hàn để tạo thành lớp bù trên bề mặt khuôn.
Hàn Laser Xung – Chính Xác và Hiệu Quả Hơn
Trong hàn laser xung, một chùm tia laser chính xác sẽ được hướng trực tiếp vào vật liệu bù khi nó được đặt xuống. Không chỉ dễ dàng kiểm soát vị trí, độ rộng của chùm tia laser cũng có thể điều chỉnh linh hoạt trong khoảng 0.2 - 2.0 mm (với công nghệ của Alpha Laser).
Laser hoạt động theo cơ chế xung (thường từ 5-30 xung mỗi giây), giúp kiểm soát chính xác lượng năng lượng truyền vào mối hàn. Nhờ các xung năng lượng cao này, thợ hàn có thể di chuyển nhanh hơn mà không tạo ra nhiệt dư thừa. Ngoài ra, việc hàn theo từng xung nhỏ giúp chi tiết nguội nhanh hơn, hạn chế biến dạng và ảnh hưởng đến vùng xung quanh.
Hàn Laser – Chính Xác Hơn, Ảnh Hưởng Nhiệt Ít Hơn
Hàn laser có độ chính xác cao hơn nhiều và tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ – Heat Affected Zone) nhỏ hơn đáng kể so với hàn TIG.
Tất cả những yếu tố này giúp giảm đáng kể nhiệt lượng cần thiết để tạo ra một mối hàn chất lượng. Thậm chí, ngay sau khi hàn laser, bạn có thể chạm vào chi tiết mà không bị bỏng – điều không thể làm được sau khi hàn TIG truyền thống.
Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Tuổi Thọ Khuôn
Quá trình hàn sử dụng nhiệt độ thấp hơn sẽ ảnh hưởng lớn đến độ bền của khuôn sau sửa chữa. Khi nhiệt độ quá cao, tính chất luyện kim của vật liệu khuôn trong vùng ảnh hưởng nhiệt bị thay đổi đáng kể. Về cơ bản, kim loại sẽ bị ủ mềm (annealing), làm giảm độ cứng của khuôn.
💡 So sánh độ cứng Rockwell (RC) sau hàn:
🔹 Hàn TIG truyền thống làm giảm độ cứng khu vực xung quanh mối hàn khoảng 10-15 điểm RC.
🔹 Hàn laser xung chỉ làm giảm 2-4 điểm RC, giúp duy trì độ cứng của khuôn tốt hơn.
Với các loại thép công cụ dùng cho lõi và lòng khuôn thường có độ cứng khoảng 30-60 RC để tăng khả năng chống mài mòn, việc giảm 10-15 điểm RC đồng nghĩa với mất 20-30% độ cứng – một con số đáng kể.
Vùng Ảnh Hưởng Nhiệt – Sự Khác Biệt Quan Trọng
✅ Hàn TIG: Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) có độ sâu 0.100” (~2.54 mm).
✅ Hàn laser xung: HAZ chỉ sâu 0.008” (~0.2 mm) – nhỏ hơn gấp 10 lần!
Vùng bị mềm trong khuôn sẽ mòn nhanh hơn so với khuôn ban đầu. Hơn nữa, nhiệt độ cao cũng có thể gây biến dạng kim loại, ảnh hưởng đến các chi tiết tinh xảo trong lòng khuôn.
Lỗ Rỗng Trong Mối Hàn – Nguy Cơ Tiềm Ẩn
Một vấn đề khác là lỗ rỗng bên trong mối hàn. Đây là khuyết tật không thể nhìn thấy bằng mắt thường trên bề mặt mối hàn nhưng sẽ lộ ra khi gia công lại khuôn.
Khi đặt một khuôn sửa chữa bằng laser hoặc TIG vào quá trình ép nhựa liên tục với áp suất 20,000 psi, sự khác biệt sẽ bộc lộ rõ rệt theo thời gian. Hàn laser không chỉ giúp khuôn bền hơn mà còn duy trì chất lượng sản phẩm tốt hơn trong quá trình sản xuất.
Hàn Laser – Sự Linh Hoạt Trong Sử Dụng Vật Liệu
Hàn laser cho phép sử dụng đa dạng vật liệu, thậm chí có thể hàn thép không gỉ 420 lên đồng beryllium – một sự kết hợp vật liệu khó thực hiện với phương pháp hàn thông thường.
Mạnh Mẽ và Di Động 🚀
Không phải tất cả các loại laser đều giống nhau. Khi công nghệ này mới xuất hiện 20 năm trước, nó từng bị chỉ trích do các laser thời đó không đủ mạnh để hàn thép công cụ. Điều này làm chậm quá trình hàn và gặp phải những vấn đề tương tự như hàn TIG truyền thống.
💡 Laser Nd:YAG của Alpha Laser có công suất lên đến 500W, cao hơn nhiều so với mức tiêu chuẩn 300W hiện nay. Công suất mạnh hơn giúp quá trình hàn nhanh chóng hơn, giảm thiểu tác động nhiệt và nâng cao chất lượng mối hàn.
Trước đây, hạn chế lớn của hàn laser là các thiết bị hàn cố định, gây khó khăn khi hàn các khuôn lớn. Tuy nhiên, công nghệ hiện đại đã thay đổi hoàn toàn điều đó!
Công Nghệ Hàn Laser Hiện Đại – Linh Hoạt và Hiệu Quả
🔹 Máy hàn laser di động ALM
📍 Linh hoạt và dễ dàng di chuyển
Máy hàn ALM có thời gian thiết lập cực ngắn, giúp sửa chữa khuôn ở bất kỳ đâu. Chỉ cần di chuyển máy hàn vào vị trí, cố định vùng hàn bằng phanh thủy lực, điều chỉnh cánh tay laser siêu mỏng, và bắt đầu hàn!
🔹 Máy hàn laser ALFlak Max
📍 Tầm với mở rộng, tiếp cận dễ dàng
Dòng ALFlak Max có cánh tay laser dài hơn 9 feet (~2.7m), giúp hàn chính xác ngay cả với các chi tiết sâu hoặc khó tiếp cận. Máy có thể được điều khiển bằng bánh xích tự hành hoặc di chuyển bằng tay. ALFlak có thể hàn liên tục 500mm (~19.5 inches) từ một vị trí duy nhất.
✅ Ưu điểm lớn: Với những khuôn có kích thước cực lớn, máy hàn có thể di chuyển đến tận khuôn, thậm chí ngay trên máy ép nhựa, mà vẫn tạo được các chi tiết tinh xảo.
Khuôn Chất Lượng Tốt Hơn – Sửa Chữa Nhanh Hơn ⚡
Tại Phoenix Laser Solutions, khả năng hàn laser chính xác mang lại lợi thế cạnh tranh lớn. Công nghệ này không chỉ giúp họ hàn chính xác hơn mà còn:
✔ Làm việc với nhiều loại vật liệu khác nhau
✔ Hàn được các vật liệu khác loại, giúp nâng cấp khuôn bằng cách sử dụng vật liệu cứng hơn, tăng khả năng chống mài mòn
✔ Sửa chữa khuôn nhiều lần, tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp sở hữu khuôn
Tiết Kiệm Thời Gian và Chi Phí 💰
🔹 Mối hàn chính xác hơn, giảm tổn hại đến vùng xung quanh
🔹 Giảm thời gian gia công lại, vì mối hàn ít cần mài hoặc cắt gọt hơn
🔹 Tăng tuổi thọ khuôn, giúp giảm số lần thay thế khuôn đắt đỏ
Dù bạn là xưởng sửa chữa khuôn hay công ty có xưởng khuôn riêng, công nghệ hàn laser xung là một giải pháp đáng để đầu tư. Nó không chỉ giúp bạn cạnh tranh hơn mà còn tiết kiệm thời gian và tiền bạc trong dài hạn.
