Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

PHẦN IV HÀN HỒ QUANG ĐIỆN CỰC KHƠNG NĨNG CHẢY TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP HÀN (GTAW) Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy khí trơ bảo vệ (GTAW) “Là phương pháp hàn hồ quang sử dụng hồ quang điện cực Tungsten (khơng nóng chảy ) bể hàn (hình 1) Phương pháp sử dụng với khí bảo vệ không dùng áp lực Kim loại điền đầy dùng khơng cần dùng” Phương pháp phát triển từ năm 1930 hồ quang heli hàn hồ quang khí trơ, dùng để hàn kim loại khơng có chứa sắt, đặc biệt mangan nhôm, mối ghép kim loại khó hàn TIG nghĩa hàn điện cực khơng nóng chảy khí trơ tungsten inert gas welding theo Châu âu gọi WIG welding (dùng từ Wonfram) H ­íng hµn K im hàn K im hàn K im lo i nóng lo i đông lo i K hí bảo vệ m ối chảy m ối đặc K ìm h n Đ iệ n c ự c T u n g s te n K im lo i đ iề n đ ầ y Hỡnh - Sơ đồ phương pháp hàn GTAW YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG Phương pháp hàn GTAW, trình bày hình 2, sử dụng nhiệt hồ quang điện cực tungsten khơng nóng chảy kim loại Hồ quang phát triển tập chung có cường độ nhiệt lớn, khoảng chừng 11.0000F (61000C), làm nấu chảy bề mặt kim loại tạo thành vũng hàn Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 38 Kim loại điền đầy không cần sử dụng vật liệu mỏng, mối hàn ghép bẻ gờ mối ghép gấp mép, dùng để hàn Đối với vật liệu có chiều dày lớn hơn, dây hàn thường sử dụng cung cấp vào theo ống dẫn từ bên que hàn điền đầy đơn lẻ Kim loại điền đầy không chuyển dịch ngang qua cột hồ quang làm nóng chảy hồ quang Vùng hồ quang bảo vệ khỏi khí khí trơ bảo vệ, phun từ ống phun khí kìm hàn Khí bảo vệ đẩy khơng khí oxy nitơ khơng khí, khơng cho tiếp xúc với kim loại nóng chảy điện cực tungsten nóng Khi kim loại nóng chảy nguội dần đi, liên kết xuất phần kim loại đúc (tạo nên mối hàn) Bể hàn nhỏ, không bị bắn toé khơng có khói Kết mối hàn mịn, địi hỏi cơng việc sửa sang lần cuối nhỏ Hình – Phương pháp hàn hồ quang GTAW ƯU ĐIỂM VÀ LĨNH VỰC ĐƯỢC SỬ DỤNG Những đặc điểm bật phương pháp hàn GTAW:  Phương pháp hàn GTAW tạo mối hàn có chất lượng cao gần tất kim loại hợp kim  Trở nên đơn giản, hồn tồn vị trí hàn làm có hiệu  Hồ quang bể hàn nhìn thấy rõ ràng thợ hàn  Kim loại điền đầy không chuyển dịch cột hồ quang, bể hàn nhỏ không bắn tóe, dễ điều khiển khống chế  Việc hàn thực vị trí khơng gian  Nó sử dụng để hàn hầu hết loại kim loại, kể liên kết kim loại khơng đồng  Nó cho phép điều khiển tách biệt nguồn lượng kim loại điền đầy Phương pháp tạo cho người thợ hàn kiểm sốt tồn cơng việc địi hỏi độ xác cao Nhiệt độ kiểm sốt gần hồ quang có hướng xác GTAW thường sử dụng nhiều cơng việc chế tạo Chủ yếu vật liệu mỏng Nó Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 39 hữu ích cho cơng việc bảo dưỡng sửa chữa hàn kim loại Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy khí trơ bảo vệ sử dụng rộng rãi mối ghép ống mỏng chế tạo đường hàn lót mối ghép ống Các mối hàn hồ quang tungsten thường có chất lượng cao Phương pháp điều khiển tay áp dụng phần lớn công việc hàn Tuy nhiên, hai phương pháp khí tự động dùng Thiết bị kìm hàn hệ thống cung cấp dây kim loại điền đầy dùng hàn bán tự động chúng thường có giới hạn sử dụng Phương pháp hàn GTAW phương pháp hàn tất tư (bảng 1) Hàn vị trí khác ngồi vị trí hàn kim loại phụ thuộc vào dòng điện hàn kỹ người thợ hàn Phương pháp phát triển khởi đầu cho hàn vật liệu khó hàn Nó dùng để hàn kim loại có tính chất khác phương pháp hàn hồ quang khác (bảng 2) Vị trí hàn Xếp loại Bằng A Góc ngang A Ngang A Đứng A Trần A Ống cố định A Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 40 Bảng - Vị trí hàn ứng dụng cho hàn GTAW Kim loại Tính chất hàn Nhơm Có thể hàn Đồng thiếc Có thể hàn Đồng đỏ Có thể hàn Đồng niken Có thể hàn Gang Chì Có thể hàn khơng phổ biến Có thể hàn khơng phổ biến Có thể hàn Mangan Có thể hàn Niken Có thể hàn Các kim loại quý Có thể hàn Thép carbon thấp Có thể hàn Thép carbon trung bình cao Có thể hàn Thép hợp kim Có thể hàn Thép khơng gỉ Có thể hàn Thép dụng cụ Có thể hàn Titan Có thể hàn Sắt rèn Tungsten Có thể hàn Bảng - Tính chất hàn kim loại cho GTAW Phươngpháp hàn GTAW hàn tốt kim loại mỏng thông thường phương pháp hàn tự động không dùng đến dây kim loại điền đầy Đối với vật liệu có chiều dày lớn 3.2 mm, cơng việc chuẩn bị mối ghép thường đòi hỏi kỹ Tuy nhiên, phụ thuộc vào dạng kim loại vị trí hàn Ngồi Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 41 kim loại có chiều dày lớn kỹ thuật hàn nhiều lớp thường đòi hỏi (bảng 3) 3/ 1/ 3/ 1/ 3/ chiều dày in 005 015 12 062 16 Hệ số 12 10 mm 0.13 0.4 03 Một lớp hàn không cần chuẩn bị mối ghép Một lớp hàn có chuẩn bị mối ghép Nhiều lớp hàn Bảng - Giới hạn chiều dày kim loại cho hàn GTAW NHƯỢC ĐIỂM Những nhược điểm hạn chế phương pháp hàn GTAW  Tốc độ đông cứng chậm so với phương pháp hàn có điện cực nóng chảy  Thợ hàn phải khéo tay phối hợp nhịp nhàng so với hàn GMAW hay SMAW hàn tay  Ít tiết kiệm so với sử dụng phương pháp có que hàn nóng chảy phân đoạn hàn dày 3/8 (10mm)  Khó che chắn khu vực hàn cách thích hợp nơi có gió lùa  Năng suất hàn thấp  Giá thành tương đối cao suất thấp HỆ THỐNG HÀN VÀ DÒNG ĐIỆN Hệ thống hàn phương pháp hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí trơ (GTAW), (xem hình 3) Đây biểu đồ hệ thống trình bày riêng khơng bắt buộc để lựa chọn phần thiết bị phù hợp Một dây kim loại điền đầy cấp rời, hai bàn đạp chân chọn dùng để điều chỉnh dòng điện hàn Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 42 thứ ba kìm hàn làm mát nước, sử dụng hàn với dòng điện cao Dịng điện khơng đổi (Constant Current) sử dụng dùng với dịng hàn AC DC Dịng DC sử dụng với hai loại phân cực Tuỳ thuộc vào điều kiện công việc Khi chức tần số cao thêm vào để sử dụng với phương pháp hàn GTAW dòng điện xoay chiều (AC), đòi hỏi phải thận trọng chắn Điều cần thiết nguồn hàn trang bị với chức tần số cao, tia lửa bắn có khe hở, máy tạo dao động vốn nguồn xạ tần số, điều gây trở ngại với sóng radio thiết bị truyền hình Máy hàn bao gồm tần số cao lắp đặt đồng tách rời tần số cao phải lắp đặt với ý đặc biệt đến nối đất bảo vệ đặc biệt Nhà chế tạo cung cấp tài liệu hướng dẫn lắp đặt đặc biệt giới hạn xạ tần số cao Tài liệu hướng dẫn yêu cầu tất kim loại dẫn điện khu vực mỏy hn phi c ni t Nguồn nước làm mát kìm Kìm hàn Dây kim loại điền đầy Nguồn khí trơ Dây dẫn điện hàn Nguồn hàn Kim loại Bàn đạp chân Phng phỏp hn TIG CHU VN THAO Dây kẹp mát Dây dẫn khí 43 Hỡnh - Sơ đồ thiết bị hàn GTAW THIẾT BỊ YÊU CẦU NGUỒN HÀN Chủ yếu thành phần hệ thống phương pháp hàn GTAW nguồn điện hàn Nguồn hàn có đặc tính dịng điện khơng đổi (Constant Current - CC) dùng cho hàn GTAW Thường máy hàn dùng cho hàn hồ quang que hàn có vỏ bọc (SMAW) dùng cho hàn GTAW Một vài loại bao gồm điều khiển từ xa hệ thống lập trình Tính chất đặc thù hàn GTAW chức điều khiển máy hàn có giới hạn từ - 200A - 300A với giới hàn điện áp từ 10 - 35V 60% chu kỳ làm việc KÌM HÀN Kìm hàn dùng cho hàn GTAW thiết kế dùng riêng phương pháp hàn GTAW Có loại kìm hàn bản:  Kìm hàn dùng cho hàn tự động  Kìm hàn dùng cho hàn tay  Kìm hàn làm nguội gió cho dịng điện thấp  Kìm hàn làm nguội nước cho dịng điện hàn cao Kìm hàn GTAW có cáp gắn bó liên kết với nguồn hàn Cung cấp dịng điện, khí bảo vệ nước làm mát dùng Các dây cáp có chiều dài 3.8 m 7.6 m cấu tạo chung vào làm ba phận tách rời Chúng thường bao gồm dây cáp có khớp nối (rắc cắm) liên kết với nguồn hàn Thiết kế bên cấu trúc kìm hàn tự động kìm Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 44 hàn tay nhỏ gọn Chủ yếu khác thêm vào tay cầm kìm hàn tay Kìm hàn tự động, thông thường bao gồm giá đỡ Chúng đặt lên hệ thống bao gồm rầm điều chỉnh nút bấm bánh chuyền ăn khớp với giá đỡ điều chỉnh CÁC LOẠI VẬT LIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG Các loại vật liệu dùng hàn hồ quang điện cực Tungsten kim loại điền đầy, khí bảo vệ, tới mức độ nhỏ hơn, điện cực tungsten Kim loại điền đầy không cần dùng hàn vật liệu kim loại mỏng Tuy nhiên, phần lớn ứng dụng kim loại điền đầy thêm vào Kích thước dây kim loại điền đầy phụ thuộc vào chiều dày vật liệu định dòng điện hàn Kim loại điền đầy thường sử dụng dùng chung cho điều khiển tay Nhưng việc cung cấp tự động dùng 7.1 KIM LOẠI ĐIỀN ĐẦY American Welding Society (AWS) cung cấp đặc điểm kỹ thuật kim loại điền đầy cho hàn GTAW, phổ biến “ Các đặc điểm kỹ thuật cho kim loại điền đầy thép carbon hàn hồ quang khí bảo vệ”, điều bao gồm kim loại điền đầy cho phương pháp hàn GTAW, PAW, GMAW Ký hiệu phân loại dây kim loại điền đầy thêm vào chữ R, điều dây hàn khơng có vai trị mạch điện Hàn GTAW dùng toàn dài thẳng dây hàn điền đầy cho ứng dụng điều khiển tay Ứng dụng hàn tự động dùng dây hàn điền đầy từ ống xoắn ruột gà từ cuộn 7.2 ĐIỆN CỰC HÀN Vật liệu điện cực hàn hàn GTAW tungsten hợp kim tungsten Tungsten có điểm nóng chảy cao kim loại nào, vào khoảng 61700F (34100C) loại điện cực tungsten tiêu chuẩn hoá (tiêu chuẩn AWS), cho đặc điểm kỹ thuật tungsten hợp kim tungsten Và trình bày gần thành phần, màu quy định đầu chóp điện cực Ký hiệu theo Thành phần AWS EWP Wolfram tinh khiết EWCe-2 97.3%W, 2% oxit cerium Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO Màu nhận diện Xanh Da cam 45 EWLa-1 EWTh-1 EWTh-2 EWZr-1 EWG 98.3%W, 1% oxit lanthanum 98.3%W, 1% oxit thorium 97.3%W, 2% oxit thorium 99.1%W, 0.25% oxit ziconium 94.5%W, phần cịn lại khơng áp dụng Đen Vàng Đỏ Nâu Xám Bảng - Loại, màu thành phần hoá học điện cực Tungsten Các điện cực tungsten thường sử dụng có đường kính giới hạn từ 0.2in (0.5 mm) tới ¼ in (6.4 mm), chiều dài từ in (75 mm) tới 24 in ( 610 mm) Điện cực dùng với Điện cực dùng với nguồn DCEN nguồn AC DCEP G ãc ®é ®Çu m ó t ® iƯ n c ù c G ã c th o n d Ç n c ủ a đ ầ u đ iệ n c ự c B n k ín h đầu m út B n k ín h đầu m út Đ n g k ín h đầu m út Đ n g k ín h đ iÖ n c ù c Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO § ­ ê n g k Ýn h đ iệ n c ự c Đ n g k ín h đầu m út Đ ê n g k Ýn h ® iƯ n c ù c 46 Hình - Hình dạng đầu điện cực dòng điện AC DC cho phương pháp hàn GTAW 7.3 PHÂN LOẠI ĐIỆN CỰC AWS phân loại hệ thống sử dụng  Chữ E làm ký hiệu bắt đầu, tương ứng với “ Electrode”  Chữ W cho biết chủ yếu tungsten (Wonfram)  Chữ P cho biết điện cực tungsten nguyên chất  Chữ Ce, La, Th Zr cho biết điện cực hợp kim với oxit cerium, lathanum, thorium, ziconium, tương ứng  Chữ số sau vài phân loại cho biết khác mức độ thành phần giới hạn cụ thể nhóm  Chữ G cho biết điện cực tổng hợp phân loại khơng rõ ngun tố hợp kim Phân loại điện cực theo AWS trình bày (bảng 4)  Loại EWP tungsten nguyên chất Chúng loại rẻ tiền nhóm điện cực tungsten thường dùng cho công việc có mục đích tổng hợp kim loại khác nhau, cho phép mật độ dòng tương đối thấp, chống nhiễm bẩn tốt, thường dùng hàn ứng dụng thông thường  Loại EWCe-2 loại tương đối phân loại, bao gồm oxit cerium Ceria làm tăng thêm khả dễ dàng mồi hồ quang, cải thiện ổn định hồ quang giảm bớt tốc độ cháy lụi (sự sói mịn) khơng có tính phóng xạ, ổn định có tuổi thọ cao  Loại EWLa-1 bao gồm khoảng chừng 1% oxit lanthanum Các lợi đặc điểm riêng giống với đặc điểm điện cực EWCe-2  Loại EWTh-1 EWTh-2 bao gồm khoảng chừng % oxit thorium, thorium loại vật liệu có tính phóng xạ mức thấp, số lượng thorium có mặt điện cực, mức độ phóng xạ khơng có ảnh hưởng tới mối nguy hiểm sức khoẻ Các điện cực thiết kế ứng dụng dòng DC Chúng dễ mồi hồ quang, ổn định hồ quang có tác dụng nhiệt độ khơng đáng kể % thorium mồi hồ quang tốt ổn định hơn, có dịng cao, kèm theo suất cao Thận trọng làm công việc mài sửa điện cực mài nhọn điện cực Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 47  Loại EWZr-1 Bao gồm khoảng chừng ½ 1% oxit zirconium, việc cho thêm zirconium vào điện cực chế tạo điện cực hợp kim tungsten làm cho có khả tốt phát tia điện tử, cung cấp khả chịu dòng điện lớn, cho ổn định hồ quang với việc mồi hồ quang dễ dàng Nó bị hao mịn điện cực, thích hợp với hàn AC hàn nhôm việc cho thêm ziconia làm cho việc trì giọt cầu đầu điện cực hàn nhôm ổn định hơn, bị mịn (khơng có tính phóng xạ thoria)  Phân loại EWG cung cấp điện cực Tungsten bao gồm phần cộng thêm theo lý thuyết không rõ oxit đất hoá hợp Phần thêm vào phải theo lý thuyết nhà sản xuất điện cực Đ kính (mm) DCEN DCEP EWXđiện mỏ X cực phun EWXX 0.25 0.50 1.6 6.4 6.4 8-9.8 9.8 (*) (*) (*) 10-20 2.4 12.7 3.2 15.9 15.9 4.8 19 6.4 19 Tới 15 5-20 15-80 70-150 150250 250400 400500 500750 7501000 AC Xung không đối xứng EWP Tới 15 5-15 10-60 50-100 10015-30 160 15025-40 200 20040-55 275 25055-80 350 32580-125 450 EWXX Tới 15 5-20 15-80 70-150 140230 225325 300400 400500 500630 AC Xung đối xứng EWP EWXX Tới 15 10-20 20-30 30-80 Tới15 5-20 20-60 60-120 10060-130 180 100160180 250 160200240 320 190290300 390 250340400 525 Ghi chú: Tất giá trị dựa ứng dụng cho khí bảo vệ Argon, giá trị dịng điện khác tuỳ thuộc vào khí bảo vệ, loại thiết bị ứng dụng (*) Các kết hợp sử dụng Tải FULL (file doc 23 trang): https://bit.ly/2N7qvGn Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 48 Bảng Đưa dòng điện hàn liên tục cho loại điện cực có liên quan tới kiểu dịng điện kích thước điện cực Khi lắp đặt điện cực vào kìm hàn, màu đầu chót quay vào phía kìm hàn điều mà không bị phá hỏng hồ quang (dễ nhận biết trình sử dụng), ống kẹp phải phù hợp với kích thước điện cực tồn bộ phận lắp ráp phải chặt chẽ điều làm cho nhiệt hồ quang truyền vào vỏ kìm giá đỡ toả Điện cực phần nối dài từ ống kẹp giữ gìn nhỏ Ống kẹp điện cực phải giữ gìn sẽ, tương tự ống phun khí để khơng gây cản trở cho luồng khí Kích thước điện cực phải phù hợp với kiểu dịng điện, loại cơng việc, giá trị thực dòng điện dùng Giá trị dòng điện hàn yêu cầu dựa quy trình hàn (WPS) cho đặc thù kim loại hàn Số liệu cung cấp bảng thiết lập từ điểm bắt đầu Ví dụ: Nếu yêu cầu sử dụng dòng điện hàn 100A dùng với dịng AC, gợi ý cần có điện cực Tungsten nguyên chất 2.4mm 3.2 mm sử dụng Nếu quy trình hàn (WPS) yêu cầu dùng dòng DC phân cực âm DC phân dương kích thước điện cực khác phải cần đến Sở thích kinh nghiệm người thợ hàn nằm lựa chọn kích thước điện cực Nếu thợ hàn sử dụng điện cực tungsten nguyên chất có khuynh hướng trở nên nóng xuất thấm ướt bề mặt, dịng điện cao kích thước điện cực 7.4 KHÍ BẢO VỆ Khí gas dùng cho hàn GTAW phải khí trơ Duy có Argon He sử dụng từ lâu loại khí trơ khác nhiều đắt tiền Lựa chọn khí sở dựa kim loại hàn Nó cần thiết tham khảo thơng số quy trình hàn (WPS) Khí bảo vệ Argon, Helium khí trộn hai loại khí sử dụng cho hàn GTAW Mục đích cho việc kiểm sốt giới hạn hồ quang, dòng điện, độ dài điện cực Hồ quang Helium có tác động đến điện áp gấp khoảng chừng 1.7 lần hồ quang Argon Cung cấp nhiệt dòng điện lớn hồ quang argon Tuy nhiên, Argon sử dụng phần lớn cho hàn GTAW giúp cho mồi hồ quang dễ dàng, hồ quang ổn Phương pháp hàn TIG – CHU VĂN THAO 3423028 49 ... điền đầy không chuyển dịch ngang qua cột hồ quang làm nóng chảy hồ quang Vùng hồ quang bảo vệ khỏi khí khí trơ bảo vệ, phun từ ống phun khí kìm hàn Khí bảo vệ đẩy khơng khí oxy nitơ khơng khí, khơng... vực hàn cách thích hợp nơi có gió lùa  Năng suất hàn thấp  Giá thành tương đối cao suất thấp HỆ THỐNG HÀN VÀ DÒNG ĐIỆN Hệ thống hàn phương pháp hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trường. .. thước điện cực Nếu thợ hàn sử dụng điện cực tungsten nguyên chất có khuynh hướng trở nên nóng xuất thấm ướt bề mặt, dịng điện q cao kích thước điện cực 7.4 KHÍ BẢO VỆ Khí gas dùng cho hàn GTAW