Tổng quan về Robot hàn laser và những thông tin cần biết

Robot hàn laser là hệ thống hàn tự động dùng cánh tay robot để điều khiển đầu hàn laser theo quỹ đạo lập trình. Với ưu điểm tốc độ hàn cao, đường hàn mảnh, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ và độ lặp lại ổn định trong sản xuất công nghiệp, robot hàn laser trở thành thiết bị được nhiều doanh nghiệp lựa chọn để nâng cao chất lượng đầu ra.

Cùng theo dõi bài viết sau của Weldcom để nắm được những thông tin hữu ích!

1. Robot hàn laser là gì?

Robot hàn laser là hệ thống tự động kết hợp robot công nghiệp, nguồn laser, đầu hàn laser, bộ điều khiển, khí bảo vệ và đồ gá để tạo mối hàn bằng chùm tia laser. Hệ thống này phù hợp với sản phẩm có độ lặp lại cao, yêu cầu đường hàn gọn, tốc độ nhanh và biến dạng thấp.

Robot hàn laser dùng chùm tia laser hội tụ để làm nóng chảy vật liệu tại vùng hàn. Theo TWI Global, hàn laser là quá trình dùng chùm tia laser để nối kim loại hoặc nhựa nhiệt dẻo, có thể đạt tốc độ cao trên vật liệu mỏng và tạo mối hàn đẹp.

Robot hàn laser thường được dùng trong các dây chuyền sản xuất có sản phẩm ổn định về bản vẽ, vị trí mối hàn và yêu cầu chất lượng. Khi được lập trình đúng, robot có thể điều khiển đầu hàn laser theo cùng một quỹ đạo trên nhiều sản phẩm.

Công nghệ hàn laser có thể dùng cho nhiều nhóm vật liệu, nhưng không có nghĩa phù hợp với mọi bài toán hàn. Hiệu quả thực tế phụ thuộc vào loại vật liệu, độ dày, độ phản xạ, khe hở mép ghép, độ chính xác đồ gá và khả năng kiểm soát vùng hàn.

2. Chu trình hoạt động của Robot hàn laser

Một chu trình robot hàn laser thường gồm các bước chính:

1. Gá đặt phôi vào vị trí hàn.
2. Robot gọi chương trình hàn đã thiết lập.
3. Nguồn laser phát chùm tia laser.
4. Chùm tia được truyền đến đầu hàn qua cáp quang hoặc hệ thống dẫn tia.
5. Đầu hàn laser hội tụ năng lượng vào vị trí mối hàn.
6. Robot di chuyển đầu hàn theo quỹ đạo lập trình.
7. Khí bảo vệ, cấp dây hoặc cảm biến hoạt động nếu được tích hợp.
8. Kết thúc chu kỳ và kiểm tra chất lượng mối hàn.

Vì sao robot hàn laser ít biến dạng hơn?

Robot hàn laser có thể giảm biến dạng vì năng lượng laser được tập trung vào vùng hẹp. Khi vật liệu, công suất, tốc độ, khe hở và đồ gá phù hợp, lượng nhiệt truyền sang vùng xung quanh thấp hơn nhiều phương pháp hàn khác.

TWI Global cho biết hàn laser có các lợi thế như tốc độ cao, vùng hàn hẹp, nhiệt đầu vào thấp và biến dạng thấp trong những ứng dụng phù hợp. Nguồn này cũng nêu hàn laser thường được thực hiện như một quá trình tự động và có thể kết hợp tốt với hệ thống robot nhiều trục.

Tuy nhiên, không nên hiểu robot hàn laser luôn ít biến dạng trong mọi điều kiện. Nếu khe hở lắp ghép không ổn định, đồ gá kém hoặc thông số không phù hợp, mối hàn vẫn có thể lỗi, thiếu ngấu, cháy cạnh hoặc biến dạng ngoài kiểm soát.

3. Cấu tạo của hệ thống robot hàn laser

Robot hàn được cấu tạo từ các bộ phận chính gồm:

• Cánh tay robot: điều khiển đầu hàn laser di chuyển theo quỹ đạo lập trình. Khi chọn robot, cần tính tải trọng đầu hàn, cáp quang, dây tín hiệu, cảm biến và không gian chuyển động trong trạm hàn.
• Nguồn laser: tạo chùm tia năng lượng cao để nung chảy vật liệu tại vị trí hàn. Công suất nguồn cần chọn theo vật liệu, chiều dày, tốc độ hàn và yêu cầu mối hàn.
• Đầu hàn laser: hội tụ và đưa chùm tia laser vào đúng vị trí mối hàn. Đầu hàn ảnh hưởng đến tiêu cự, kích thước điểm hàn, hướng thổi khí và khả năng cấp dây nếu có.
• Hệ thống dẫn tia hoặc cáp quang: truyền chùm laser từ nguồn đến đầu hàn. Với laser sợi quang, cáp quang cần được bố trí đúng bán kính uốn và tránh va chạm khi robot chuyển động.
• Bộ làm mát: kiểm soát nhiệt cho nguồn laser và đầu hàn. Bộ phận này giúp hệ thống làm việc ổn định hơn trong các ca sản xuất dài.
• Khí bảo vệ: hạn chế oxy hóa và hỗ trợ ổn định vùng hàn. Loại khí và lưu lượng khí cần chọn theo vật liệu, bề mặt mối hàn và yêu cầu chất lượng.
• Đồ gá chính xác: giữ phôi đúng vị trí trong quá trình hàn. Robot hàn laser nhạy với khe hở lắp ghép, nên đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của mối hàn.
• Hệ thống an toàn laser: gồm che chắn, cảnh báo, khóa liên động, kính bảo hộ và quy trình vận hành. Đây là phần bắt buộc cần tính khi triển khai robot hàn laser trong nhà máy.
• Camera, cảm biến và bộ cấp dây: là tùy chọn theo cấu hình. Camera hoặc cảm biến hỗ trợ quan sát, định vị đường hàn; bộ cấp dây dùng khi cần bổ sung kim loại hoặc hỗ trợ bù khe hở.

4. Ưu điểm và giới hạn của robot hàn laser

4.1. Ưu điểm của robot hàn laser

• Tốc độ hàn cao: Robot hàn laser phù hợp với sản phẩm lặp lại và dây chuyền cần giảm thời gian chu kỳ.
• Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ: Năng lượng tập trung giúp giảm lượng nhiệt lan sang vùng xung quanh khi điều kiện hàn phù hợp.
• Đường hàn mảnh: Mối hàn thường gọn hơn, phù hợp với sản phẩm cần bề mặt hàn đẹp.
• Ít biến dạng hơn trong điều kiện phù hợp: Phù hợp với kim loại tấm, inox mỏng, vỏ thiết bị và chi tiết cần giữ hình dạng sau hàn.
• Dễ tích hợp tự động hóa: Robot hàn laser có thể kết hợp với đồ gá, gá xoay, camera, cảm biến, bộ cấp dây và hệ thống điều khiển.

4.2. Giới hạn của robot hàn laser

• Nhạy với khe hở lắp ghép: Phôi lệch hoặc khe hở lớn có thể làm mối hàn không ổn định.
• Yêu cầu đồ gá chính xác: Đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí đường hàn và chất lượng mối hàn.
• Chi phí đầu tư cao: Hệ thống gồm robot, nguồn laser, đầu hàn, làm mát, che chắn an toàn và tích hợp.
• Yêu cầu an toàn laser nghiêm ngặt: Cần kiểm soát tia phản xạ, vùng làm việc và thiết bị bảo hộ.
• Không phù hợp mọi kết cấu: Sản phẩm quá dày, khe hở lớn hoặc phôi thiếu ổn định cần khảo sát kỹ trước khi chọn.

5. So sánh robot hàn laser với robot hàn MIG và robot hàn TIG

Có thể thấy:

• Robot hàn laser phù hợp với sản phẩm cần tốc độ cao, đường hàn mảnh, vùng nhiệt nhỏ và ít biến dạng.
• Robot hàn MIG phù hợp hơn với kết cấu thép, mối hàn cần năng suất đắp tốt.
• Robot hàn TIG phù hợp với chi tiết mỏng, mối hàn sạch, đẹp và yêu cầu kiểm soát nhiệt tốt.

6. Khi nào doanh nghiệp nên đầu tư robot hàn laser?

Doanh nghiệp nên đầu tư robot hàn laser khi sản phẩm có độ lặp lại cao, khe hở lắp ghép ổn định, yêu cầu tốc độ hàn nhanh, biến dạng thấp và bề mặt mối hàn gọn. Trước khi đầu tư, cần đánh giá vật liệu, chiều dày, độ phản xạ, đồ gá, sản lượng, an toàn laser và khả năng hoàn vốn.

Robot hàn laser nên được khảo sát khi nhà máy có sản phẩm kim loại tấm, inox mỏng, vỏ thiết bị, linh kiện chính xác hoặc cụm chi tiết cần đường hàn nhỏ và tốc độ cao. Công nghệ này phù hợp hơn khi sản phẩm đã ổn định bản vẽ, có sản lượng lặp lại và có thể kiểm soát khe hở lắp ghép.

Không nên ưu tiên robot hàn laser nếu phôi sai lệch nhiều, khe hở lớn, sản phẩm thay đổi liên tục hoặc doanh nghiệp chưa sẵn sàng đầu tư hệ thống an toàn laser. Trong các trường hợp này, MIG/MAG hoặc TIG có thể là hướng khảo sát thực tế hơn.

Tham khảo: 10+ Ứng dụng của robot trong đời sống phổ biến hiện nay

7. Giải pháp robot hàn laser tại Weldcom

Giải pháp robot hàn laser tại Weldcom được xây dựng theo sản phẩm, vật liệu, chiều dày, khe hở lắp ghép, yêu cầu biến dạng, tốc độ chu kỳ và mặt bằng thực tế. Doanh nghiệp không nên chọn robot hàn laser chỉ theo công suất nguồn, vì chất lượng mối hàn còn phụ thuộc vào đầu hàn, đồ gá, cấp dây, làm mát, cảm biến và an toàn.

7.1. Robot hàn laser QJR10-1 QJAR

Weldcom từng giới thiệu robot hàn laser QJR10-1 QJAR tại Hanoi MIP 2023 cho lĩnh vực gia công kim loại mỏng đến siêu mỏng. Theo dữ liệu Weldcom, robot QJR10-1 có tầm với 1671mm, tải trọng 10kg và độ chính xác lặp 0.05mm.

Khi kết hợp với nguồn laser Weldcom LW3000A công suất 3000W, robot hàn laser QJR10-1 QJAR được Weldcom giới thiệu cho hàn thép carbon, inox và nhôm trong dải chiều dày từ 0.5 đến 8mm. Dữ liệu này nên được hiểu theo cấu hình và điều kiện sản phẩm cụ thể, không nên áp dụng cho mọi vật liệu hoặc mọi kết cấu.

Weldcom cũng nêu robot hàn laser QJR10-1 được tích hợp camera 3D, đèn chiếu sáng và màn hình hiển thị để người dùng quan sát mối hàn trong quá trình robot làm việc. Đây là dữ liệu có thể dùng để làm rõ phần quan sát và kiểm soát quá trình hàn laser.

7.2. Robot hàn laser kết hợp gá xoay 2 trục

Weldcom có cấu hình robot hàn laser kết hợp gá xoay 2 trục, gồm robot QJR20-1600, nguồn laser RFL-C3000S-CE, gá xoay 2 trục, súng hàn laser OSPRI, bộ làm mát và bộ cấp dây. Cấu hình này phù hợp để tham khảo khi doanh nghiệp cần hàn các biên dạng phức tạp hơn so với trạm hàn cố định.

Trang sản phẩm Weldcom, cấu hình này có các tính năng như tự động cắt dây sau khi hàn, dùng laser đường để teaching chính xác, robot điều khiển trực tiếp nguồn hàn và một chương trình hàn có thể thiết lập nhiều thông số. Các thông tin này phù hợp để đưa vào phần hệ thống tích hợp, không nên diễn giải thành cam kết hiệu quả nếu chưa có mẫu thử.

7.3. Khi nào nên chọn robot hàn laser Weldcom?

Robot hàn laser Weldcom nên được khảo sát khi doanh nghiệp có sản phẩm lặp lại, vật liệu mỏng đến trung bình, yêu cầu đường hàn gọn, tốc độ tốt và ít biến dạng. Các nhóm sản phẩm phù hợp có thể gồm chi tiết kim loại tấm, inox, nhôm, khung, ống, máng, vỏ thiết bị hoặc cụm chi tiết cần tự động hóa.

Doanh nghiệp cần chuẩn bị các dữ liệu sau trước khi tư vấn:

• Bản vẽ sản phẩm.
• Vật liệu và chiều dày.
• Kiểu mối hàn và chiều dài đường hàn.
• Khe hở lắp ghép.
• Yêu cầu biến dạng sau hàn.
• Yêu cầu thẩm mỹ bề mặt.
• Sản lượng theo ca hoặc theo ngày.
• Mặt bằng lắp đặt.
• Có cần cấp dây, camera, cảm biến hoặc gá xoay không.
• Yêu cầu che chắn và an toàn laser.

8. Quy trình tư vấn robot hàn laser tại Weldcom

Quy trình tư vấn robot hàn laser cần bắt đầu từ đánh giá sản phẩm mẫu, vật liệu, chiều dày, khe hở lắp ghép, yêu cầu mối hàn và tiêu chuẩn an toàn. Sau đó Weldcom đề xuất robot, nguồn laser, đầu hàn, đồ gá, làm mát, che chắn an toàn và phương án chạy thử.

1. Khảo sát sản phẩm và vật liệu: xác định vật liệu, chiều dày, kiểu mối hàn, độ phản xạ và tiêu chuẩn kiểm tra.
2. Đánh giá khe hở và đồ gá: kiểm tra khả năng giữ phôi ổn định vì robot hàn laser nhạy với sai lệch mép ghép.
3. Chọn cấu hình robot và nguồn laser: xác định robot, nguồn laser, đầu hàn, làm mát, khí bảo vệ và cảm biến nếu cần.
4. Thiết kế vùng an toàn laser: bố trí che chắn, khóa liên động, cảnh báo và quy trình vận hành.
5. Chạy thử và nghiệm thu: kiểm tra hình dạng mối hàn, độ biến dạng, độ ổn định chu kỳ và chất lượng sản phẩm thật.
6. Đào tạo và bảo trì: hướng dẫn vận hành, kiểm tra đầu hàn, làm mát, khí bảo vệ, an toàn laser và bảo trì định kỳ.

9. Câu hỏi thường gặp về robot hàn laser

9.1. Robot hàn laser có cần dây hàn không?

Robot hàn laser không phải lúc nào cũng cần dây hàn. Một số ứng dụng có thể hàn tự chảy, nhưng nếu cần bổ sung kim loại hoặc hỗ trợ bù khe hở, hệ thống có thể tích hợp bộ cấp dây.

9.2. Robot hàn laser phù hợp với vật liệu nào?

Robot hàn laser có thể phù hợp với inox, thép carbon, nhôm, thép mạ và một số kim loại màu tùy cấu hình. Doanh nghiệp cần khảo sát vật liệu, chiều dày, độ phản xạ, khí bảo vệ và yêu cầu mối hàn trước khi chọn.

9.3. Robot hàn laser có yêu cầu đồ gá chính xác không?

Có. Robot hàn laser nhạy với sai lệch vị trí và khe hở lắp ghép, nên đồ gá ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn. Nếu đồ gá không ổn định, mối hàn có thể lệch, thiếu ngấu hoặc không đạt yêu cầu thẩm mỹ.

Weldcom có thể tư vấn robot hàn laser theo vật liệu, chiều dày, kiểu mối hàn, sản lượng, mặt bằng và yêu cầu vận hành thực tế của từng nhà máy. Doanh nghiệp cần thêm thông tin hoặc muốn khảo sát robot hàn laser có thể liên hệ Weldcom để được tư vấn chi tiết về robot hàn laser.

Công ty Cổ phần Công Nghiệp Weldcom

• Địa chỉ: 285 Ngô Gia Tự, Phường Việt Hưng, Hà Nội
• Hotline: 1900 9410
• Website: weldcom.vn
• Email: sales@weldcom.vn