Dành cho các Doanh nghiệp, các bạn có nhu cầu khám phá công nghệ hàn TIG, có hai loại dòng hàn AC và DC và chúng được sử dụng cho những mục đích gì, bảng điều khiển (Control Panel In Front) có tác động như thế nào đến bên trong hệ thống, tối ưu hóa thiết lập các biến ... là những vấn đề được thảo luận trong bài viết này.
Nguyên tắc chung
Hàn TIG (Tungsten Inert Gas) còn gọi là GTA (Gas Tungsten Arc) là một quá trình hàn dùng cho các sản phẩm cần hàn với chất lượng cao của nhiều loại vật liệu kim loại, đặc biệt là thép không gỉ, Titanium và nhôm.
Trang thiết bị
● Một số chỉ đơn thuần với nguồn hàn DC, cao cấp hơn còn trang bị thêm nguồn hàn AC
● Súng hàn TIG
● Bộ cấp khí bảo vệ
● Hệ thống cung cấp nước làm mát (Trên các máy hàn công suất cao, trên 300A)
● Bộ điều khiển từ xa trên một số thiết kế (Foot Control Unit)
Power Source
Có hai loại dòng hàn AC và DC. Trên thị trường phổ biến là máy hàn TIG với thiết kế dòng hàn chỉ là dòng điện một chiều (TIG-DC) với giá thành sản xuất không cao. Với các loại máy cao cấp dùng hàn đa năng với hầu hết các vật liệu kim loại khác nhau, người ta tích hợp thêm nguồn dòng hàn AC. Để thêm dòng AC, người ta thường phải bỏ thêm tương đương 1/2 chi phí sản suất một TIG DC bởi dòng hàn AC cần một năng lượng chuyển hóa rất lớn. Hàn TIG có thể được thực hiện bằng cách sử dụng DC cho thép không gỉ, thép nhẹ, Copper, Titanium, hợp kim Nickel vv và chế độ AC cho nhôm và hợp kim của nó và Magiê.
Nguồn điện là một thiết kế biến áp có hoặc không có một bộ chỉnh lưu, với một đặc tính dòng hàn không đổi. Các đầu ra thường được điều khiển bởi một trong hai lõi di chuyển trong các máy biến áp chính của nguồn hàn (ngày nay rất hiếm thấy) hoặc bằng cách sử dụng điều khiển Inverter với bán dẫn công suất thyristors, Mosfet, IGBT. Các máy hàn TIG gần đây luôn sử dụng công nghệ Mosfet (cho dòng công suất trung bình và nhỏ) và IGBT cho những loại có công suất cao từ 300 đến 600A.
Thông tin thêm về quá trình hàn TIG trên các thiết bị sử dụng trong tài liệu này, các thiết lập cho máy hàn TIG được trình bày dưới đây có thể xem như một quy chuẩn chung cho hầu hết các thiết bị hàn công nghệ TIG.
Arc Starting Circuit
HF: Tia lửa cao áp phóng qua khoảng trống giữa các điện cực và phôi nhanh chóng thực hiện các dòng electron để bắt đầu hàn trong hàn TIG DC. Trong hàn TIG AC, điều này thường sẽ tiếp tục giữ duy trì như thay đổi AC từ một nửa chu kỳ dương sang nửa chu kỳ âm và ngược lại. HF chính là dòng mồi hồ quang, khi mà dòng eletron từ điện cực phóng qua vật hàn với đường truyền là khí bảo vệ dưới tác động của trường cao áp, chất khí nhanh chóng biến thành trạng thái Plasma gây ngắn mạch. Một bộ cảm biến là một biến áp hình xuyến sẽ báo về bộ xử lý trung tâm, đóng thiết bị cấp nguồn động lực chính và mạch tạo xung PWM. Dòng plasma lúc này sẽ biến thành một "dây" dẫn dòng hàn để thực hiện một công đoạn hàn.
Lift Arc: Các điện cực được chạm vào phôi, các TIG Torch switch hoặc điều khiển chân chuyển đổi được hoạt động, các thiết bị phát hiện một mạch ngắn trên đầu ra và chỉ cho phép một dòng điện rất thấp thường 5-8 amps chảy điện cực. được nâng lên khỏi phôi, các mạch thiết bị phát hiện tại một điện áp giữa điện cực và phôi và dòng hồ quang hàn trên mà khoảng cách rất nhỏ như các điện cực on/off và hàn tiếp tục.
Scratch Start: Các điện cực được quẹt hoặc kéo và nâng lên khỏi phôi, nhiều giống như một điện cực mồi trong MMA (Stick) hàn.
Sử dụng phương pháp HF. Không lây nhiễm chéo từ điện cực và phôi diễn ra như chúng không bao giờ chạm vào, với Lift arc đặt đúng và được sử dụng, chỉ lây nhiễm chéo nhỏ xảy ra vì hiện nay còn thấp khi điện cực tiếp xúc với phôi.
Output Control
Ở TIG điện áp đầu ra không được kiểm soát bởi nguồn năng lượng (như với MIG), nhưng được xác định bởi quá trình và dòng hàn xuất ra. Dòng hàn thường được điều khiển bởi lõi biến áp đã di chuyển trong biến áp chính hoặc bằng linh kiện điện tử điện.
Moving Core Control: nhược điểm chính của phương pháp này của điều khiển, là phản ứng chậm để thay đổi khi cần thiết và do sự chuyển động cơ khí điều khiển (chẳng hạn như bộ điều khiển) là rất khó khăn và tốn kém để cung cấp.
Electric Power Control: Hệ thống này có nhiều thuận lợi hơn hệ thống trước đó. Khả năng để có một điều khiển từ xa của dòng hàn, do đó, các Control có thể tăng hoặc giảm sản lượng theo yêu cầu trong khi hàn.
Craterfil / Slope-down Control
Nếu không sử dụng một điều khiển từ xa, nhưng chỉ đơn giản là một súng hàn ON / OFF switch chuyển đổi đầu ra có thể được giảm dần xuống để kết thúc hàn mà không có một miệng hàn ở phần cuối của các các vũng hàn nóng chảy, một bộ đếm thời gian điện tử dần dần giảm dòng hàn từ mạch inverter tắt theo một thời gian điều chỉnh.
AC Waveform Balance
Một biến trở có thể được trang bị, khi hàn trong AC, một nửa chu kỳ sẽ dương giúp làm sạch các ôxít trên bề mặt nhôm gia công và các nửa chu kỳ âm sản xuất hàn thâm nhập trong quá trình hàn tự phân đoạn xảy ra và gây ra sự mất cân bằng của dạng sóng, kiểm soát cân bằng cho phép các thợ hàn điều chỉnh số lượng thời gian làm sạch hoặc thâm nhập trong mỗi chu kỳ.
Gas Flow Control
Quá trình TIG dựa hoàn toàn vào khí bảo vệ để bảo vệ các điện cực và vũng hàn, do đó rất cần thiết dòng hồ quang khí khởi xướng và được cho phép để ổn định trước khi hồ quang chính xuất hiện. Pre-low timers tùy chọn thường được trang bị cho nguồn năng lượng TIG tốt hơn.
Tương đương, với lá chắn khí phải được phép lưu thông sau khi arc dập tắt, để ngăn chặn quá trình oxy hóa của các điện cực và làm mát hàn. Post flow timers được trang bị cho hầu hết các nguồn điện TIG.
DC Output Pulse Control
Đối với sử dụng hàn DC, người ta sử dụng bộ phát xung cho phép dòng hàn được chuyển đổi giữa một dòng thấp (khoảng 15 amps), đủ để giữ cho hồ quang phát ra nhưng không sản sinh nhiều nhiệt và dòng cực đại (50-350 amps), phụ thuộc vào sự kiểm soát thiết kế của các tham số sau đây có thể được điều chỉnh để cung cấp chất lượng cao cho quá trình Hàn.
- Peak Current Valve
- Peak Time
- Base Current Valve
- Base Current Time
- Frequency of Pulses
Việc sử dụng xung dòng được áp dụng rất nhiều trong công nghệ hiện nay mở rộng sự kiểm soát mà có thể được thực hiện trên cho phép quá trình:
* Cải thiện tính nhất quán trong các mối hàn giáp mối.
* Khả năng can thiệp quá trình tản nhiệt và do đó để tham gia hàn nhiều loại vật liệu dày mỏng.
* Khả năng làm hình trụ tròn hoặc mối hàn mà không có tích tụ nhiệt và tăng chiều rộng mối hàn.
* Khả năng để tạo vết hàn TIG ổn định ở mức rất rẻ.Về cơ bản một loạt của chồng lên nhau tại chỗ mối hàn, với trong thời gian làm mát ngắn giữa các mối hàn.
TIG Torch
Các súng TIG có thể được làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng nước và có các hình dạng và kích cỡ khác nhau. Các lá chắn gas luôn làm bằng gốm alumina và có sẵn trong một loạt các kích cỡ.
Kết nối với các nguồn năng lượng có thể được thông qua một lug đặc biệt nếu thiết bị có đầu ra stud phù hợp.
Điện cực để hàn TIG đại đa số là Tungsten tinh khiết hoặc một oxit Vonfram, nói chung là 2% Thoriated vonfram areused cho DC hàn và 2% Zirconiated vonfram được khuyên dùng cho hàn AC. Đường kính của các điện cực được chọn để phù hợp với yêu cầu hiện tại.
Shielding Gas
Khí thường được sử dụng nhất để hàn TIG là argon có thể được sử dụng trên tất cả các kim loại. Hỗn hợp Argon - Hydrogen chứa 2-5% Hydrogen được sử dụng thường xuyên thép và hợp kim nickel-base forstainless có ưu điểm là tạo mối hàn sạch hơn, cho sự thâm nhập sâu hơn.
Khí Helium - Argon hỗn hợp cho sự thâm nhập sâu hơn, đầu vào nhiệt lớn hơn và hàn do đó nhanh hơn vì điện áp hồ quang cao hơn so với thuần Argon, nhưng arc nổi bật có thể có nhiều khó khăn hơn trong Argon Các hỗn hợp này có thể được sử dụng cho nhôm và hợp kim đồng ..
Welding Process
Trong hầu hết các quá trình hàn hồ quang, hồ quang được phát ra từ một điện cực tiêu thụ cho phôi và kim loại đã được nấu chảy từ điện cực, chuyển tiếp qua nhiều vòng cung và cuối cùng đưa vào vũng hàn nóng chảy. Quá trình TIG sử dụng trên điện cực được làm từ kim loại điểm nóng chảy cao, thường là một loại TUNGSTEN, không tan chảy khi hàn.
Các điện cực và các vũng hàn nóng chảy được bảo vệ khỏi không khí của một dòng khí trơ chảy xung quanh điện cực và được hướng vào các phôi bởi vòi phun trong đó bao quanh điện cực.
Trong hàn TIG, các chức năng chính của arc cung cấp nhiệt lượng để làm tan chảy các phôi và bất kỳ kim loại phụ mà có thể cần thiết. Kim loại phụ này được cung cấp bằng tay vào vũng hàn nóng chảy ở mép của nó.
Chức năng thứ hai của hồ quang là để làm sạch bề mặt của vũng hàn nóng chảy và ngay lập tức xung quanh kim loại nguyên liệu của màng oxide bề mặt và do đó không có chất gây cháy là bắt buộc.
Các khí che chắn phải trơ đối với điện cực tungsten và do đó lựa chọn hạn chế hơn so với quá trình MIG.
Chức năng làm sạch của hồ quang không diễn ra trên các cực DCEN, do kim loại tạo thành màng oxit nhôm chịu lửa bề mặt như không thể dễ dàng hàn vào cực này.
Đối với nhôm, các điện cực phân cực dương khiến việc làm sạch diễn ra. Trong thực tế về phân cực này, nhiều năng lượng hơn là tiêu tan ở điện cực mà do đó trở nên quá nóng.
Do đó nhôm được sử dụng hàn AC và các hành động làm sạch diễn ra trên các điện cực dương chu kỳ nửa và thâm nhập hàn diễn ra trên các tiêu cực nửa chu kỳ điện cực.
Điện cực vonfram Zirconiated được sử dụng cho hàn AC vì Zirconia giúp các điện cực để duy trì ổn định đến cuối mong muốn.
Bảng thuyết minh dòng hàn tối đa trên các kích thước kim hàn Tungsten
Bảng tối đa hóa các biến hàn
Lựa chọn các biến hàn cho thép dẻo (ít cacbon)
Lựa chọn các biến hàn cho thép không rỉ
Lựa chọn các biến hàn cho Aluminium
Tài liệu viết tham khảo từ www.weldability.com | [email protected] có chỉnh sửa cho phù hợp với công nghệ hiện nay và qua thực tế trong công tác sản xuất máy hàn., cung ứng vật tư hàn của Công ty Sao Nam, chúng tôi thấy đây là một tài liệu rất thiết thực dành cho các doanh nghiệp gia công kim loại trong lựa chọn thiết bị hàn công nghệ hàn TIG, tối ưu hóa quá trình sử dụng và dành cho các bạn quan tâm đến các vấn đề về hàn TIG.
Nguyen Dinh Son, Tong hop.
