Bản chất của máy hàn tig và ưu điểm ?

11/01/2025 09:43:00

Máy hàn TIG sử dụng điện cực Vonfram và hoạt động trong môi trường khí cơ khí, giúp bảo vệ vùng hàn khỏi tác động của không khí bên ngoài. Phương pháp này tạo ra nhiệt lượng thông qua hồ quang giữa điện cực và vật hàn, làm nóng chảy kim loại để thực hiện quá trình hàn một cách chính xác và hiệu quả.

Những ưu điểm nổi bật của phương pháp hàn TIG

Hàn TIG sử dụng điện cực Vonfram kết hợp với môi trường khí trơ bảo vệ, cho phép ứng dụng trên nhiều loại vật liệu khác nhau như thép không gỉ, nhôm, magie, đồng, hợp kim đồng, niken và hợp kim niken, cũng như các loại thép carbon thấp với đa dạng độ dày.

Điểm đặc biệt của phương pháp này là khả năng thực hiện hàn ở nhiều tư thế không gian mà không gây bắn tóe. Kim loại bổ sung tan chảy trực tiếp trong vũng hàn mà không tham gia vào việc tạo hồ quang, đảm bảo quá trình diễn ra mượt mà và an toàn.

Mối hàn TIG có ưu thế không bị ngậm xỉ, bởi vì không tạo xỉ trong quá trình hàn. Phương pháp này cũng đặc biệt hiệu quả với các kim loại khó hàn, giúp kết hợp dễ dàng giữa kim loại đắp và kim loại cơ bản, tạo nên mối hàn chất lượng cao. Đáng chú ý, có thể sử dụng các mảnh kim loại vụn để hàn, và mối hàn sau khi hoàn thành thường không cần gia công thêm nhờ phần lồi đã được điều chỉnh ngay trong quá trình thực hiện.

Dòng điện sử dụng trên máy hàn Tig

Máy hàn TIG được chia thành hai loại chính dựa trên dòng điện: dòng điện một chiều (DC) và dòng điện xoay chiều (AC). Mỗi loại được thiết kế riêng để phù hợp với vật liệu và yêu cầu đặc tính hồ quang cụ thể.

Dòng điện một chiều (DC):

Với dòng DC, có hai kiểu đấu dây chính là phân cực thuận và phân cực nghịch, theo quy ước của hàn hồ quang. Tuy nhiên, phân cực nghịch ít được áp dụng trong hàn TIG do nhược điểm là hồ quang kém ổn định, chiều sâu thấu thấp và làm điện cực nhanh mòn. Dù vậy, ưu điểm của phương pháp phân cực nghịch là khả năng làm sạch lớp oxit trên bề mặt, giúp xử lý hiệu quả các kim loại dễ bị oxy hóa như nhôm và magie.

Phân cực thuận lại được sử dụng phổ biến hơn trong hàn TIG vì mang lại hồ quang ổn định, chiều sâu thấu tốt và giảm ứng suất cũng như biến dạng ở mối hàn. Điều này phù hợp với hầu hết các loại kim loại, đặc biệt khi không cần quá trình làm sạch bề mặt.

Dòng điện xoay chiều (AC):

Dòng AC là sự kết hợp giữa phân cực thuận và phân cực nghịch trong mỗi chu kỳ. Vào nửa chu kỳ phân cực nghịch, dòng AC hỗ trợ làm sạch lớp oxit trên bề mặt vật liệu, điều này rất quan trọng đối với các kim loại như nhôm, magie hoặc đồng thanh berili. Nhờ khả năng này, dòng AC thường được ưu tiên khi hàn những kim loại có lớp oxit dày cần bề mặt mối hàn sạch và thẩm mỹ.

Đặc điểm máy hàn TIG:

Máy hàn DC thường sử dụng dòng cao tần để khởi tạo hồ quang ban đầu, trong khi máy hàn AC duy trì dòng cao tần liên tục để ổn định hồ quang. Các máy hàn TIG thông thường hoạt động ở phạm vi dòng điện từ 3 đến 350A, với điện áp từ 10 đến 35V và hệ số tải khoảng 60%. Một số máy hàn cao tần còn có khả năng tương thích với cả nguồn điện AC và DC, miễn là nguồn AC đảm bảo điện áp không tải tối thiểu 75V.

Khí bảo vệ trong hàn TIG

Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ bằng một môi trường khí trơ như Argon, Heli hoặc hỗn hợp của hai loại khí này. Trong đó, Argon được sử dụng phổ biến hơn nhờ giá thành rẻ, dễ sản xuất và có khối lượng riêng cao hơn Heli. Điều này giúp Argon bảo vệ tốt hơn ngay cả khi lưu lượng khí phun thấp. Khi trộn Heli vào Argon, hỗn hợp này tăng nhiệt lượng của hồ quang, dù dòng điện và kích thước hồ quang không thay đổi. Nhờ vậy, hỗn hợp Argon-Heli thường được ưu tiên khi hàn các vật liệu dày.

Có năm loại khí và hỗn hợp khí bảo vệ chính thường dùng trong hàn TIG:

1. CO₂ tinh khiết

2. Argon tinh khiết

3. Heli tinh khiết

4. Hỗn hợp Argon + CO₂

5. Hỗn hợp Argon + Heli

Mỏ hàn TIG

Mỏ hàn TIG có nhiệm vụ giữ điện cực Vonfram, chụp sứ, dây dẫn điện và khí bảo vệ.

a. Làm mát:

Trong quá trình hàn, mỏ hàn TIG phải chịu nhiệt lượng lớn, do đó cần được làm mát để đảm bảo an toàn và tăng tuổi thọ.

- Mỏ hàn sử dụng dòng điện thấp có thể làm mát bằng không khí.

- Mỏ hàn công suất lớn (lên tới 500A) cần được làm mát bằng nước.

- Loại mỏ hàn "vỏ bọc mềm" có thiết kế đặc biệt, với đầu hàn linh hoạt uốn theo các góc, phù hợp cho các công việc đặc thù.

b. Gá điện cực:

Điện cực được giữ cố định trong mỏ hàn bằng bạc côn bắt vít. Bạc côn là một dạng ốc có lỗ giữa, với kích thước phù hợp đường kính điện cực. Hướng và lưu lượng khí bảo vệ được điều chỉnh bằng cốc khí hoặc vòi phun gắn trên đầu mỏ hàn.

Điện cực hàn TIG

Không giống các loại hàn hồ quang khác, điện cực TIG không nóng chảy trong quá trình hàn. Vì vậy, điện cực phải được làm từ vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao, đủ để chịu được dòng hàn mà không bị biến dạng.

1. Điện cực Vonfram tinh khiết:

Là loại điện cực đầu tiên được sử dụng, có nhiệt độ nóng chảy lên tới 3400°C (6170°F). Tuy nhiên, nhược điểm của điện cực này đã được cải thiện bằng các hợp kim Vonfram. Điện cực Vonfram tinh khiết thường có đầu sơn màu xanh lá cây, ký hiệu EWP.

2. Điện cực hợp kim Vonfram:

Hợp kim Vonfram được ưa chuộng hơn nhờ tính năng vượt trội trong các ứng dụng khác nhau. Hai loại phổ biến là:

- Zirconi-Vonfram:

Loại này chủ yếu dùng để hàn nhôm. Điện cực Zirconi-Vonfram bền hơn Vonfram tinh khiết, thường sử dụng với dòng AC và tạo ra mối hàn chất lượng cao. Điện cực này có đầu sơn màu nâu, ký hiệu EWZr.

- Thori-Vonfram:

Loại này thường được dùng để hàn thép hợp kim thấp với dòng DC phân cực thuận. Điện cực Thori-Vonfram ít bị biến dạng khi dùng dòng điện thấp và giảm tác động tới chất lượng mối hàn nếu xảy ra sự cố gián đoạn. Có hai loại với hàm lượng thori là 1% và 2%:

- Loại 1% thori: đầu sơn màu vàng, ký hiệu EWTh 1.

- Loại 2% thori: đầu sơn màu đỏ, ký hiệu EWTh 2.

Van giảm áp và lưu lượng kế trong hàn TIG

Van giảm áp dùng trong hàn TIG khác biệt một chút so với loại dùng cho hàn khí như Oxy-Axetylen.

- Hàn khí (Oxy-Axetylen): Áp suất khí được đo tại đầu mỏ hàn bằng đồng hồ đo áp suất, với đơn vị đo phổ biến là PSI (hệ Anh-Mỹ) hoặc MPa (1 PSI ≈ 0.007 MPa).

- Hàn TIG: Lưu lượng khí bảo vệ được đo không phải theo áp suất mà theo lưu lượng, sử dụng các đơn vị như CFH (hệ Anh-Mỹ) hoặc m³/h (1 CFH ≈ 0.0283 m³/h).

Lưu lượng khí bảo vệ được kiểm tra bằng lưu lượng kế, với chỉ thị là một viên bi. Khi lưu lượng khí tăng, viên bi được đẩy lên cao hơn trên thang đo, giúp người sử dụng dễ dàng xác định chính xác lượng khí đang được cung cấp.