Khái niệm và phân loại hàn hồ quang kim loại khí
Một phương pháp hàn hồ quang sử dụng điện cực nóng chảy, khí bên ngoài làm môi trường hồ quang và bảo vệ các giọt kim loại, hàn hồ quang nóng chảy và kim loại nhiệt độ cao trong vùng hàn, được gọi là hàn hồ quang bảo vệ bằng khí. Tùy thuộc vào vật liệu dây và khí bảo vệ, có thể chia thành các phương pháp sau, như trong hình minh họa.
Theo phân loại dây hàn, có thể chia thành hàn dây đặc và hàn lõi thuốc. Phương pháp hàn hồ quang trong khí trơ (Ar hoặc He) với dây lõi rắn được gọi là hàn khí trơ điện cực nóng chảy, gọi là hàn MIG (Metal Inert Gas Arc Welding); phương pháp hàn hồ quang trong khí hỗn hợp giàu argon với dây lõi rắn, gọi là hàn MAG (Metal Active Gas Arc Welding). Hàn khí CO2 với dây lõi rắn, gọi là hàn CO2. Khi sử dụng dây lõi thuốc, hàn hồ quang có thể sử dụng khí hỗn hợp CO2 hoặc CO2+Ar làm khí bảo vệ được gọi là hàn khí bảo vệ dây lõi thuốc. Cũng có thể không thêm khí bảo vệ, phương pháp này được gọi là hàn hồ quang tự bảo vệ.
Sự khác biệt giữa hàn MIG/MAG thông thường và hàn CO2
Đặc điểm của hàn CO2 là: chi phí thấp và hiệu quả sản xuất cao. Tuy nhiên, có nhược điểm là lượng bắn tóe lớn và tạo hình kém, vì vậy một số quy trình hàn sử dụng hàn MIG/MAG thông thường. Hàn MIG/MAG thông thường là phương pháp hàn hồ quang được bảo vệ bằng khí trơ hoặc khí giàu argon, trong khi hàn CO2 có tính chất oxy hóa mạnh, điều này quyết định sự khác biệt và đặc điểm của hai phương pháp. Những ưu điểm chính của hàn MIG/MAG so với hàn CO2 như sau:
1) Lượng bắn tóe giảm hơn 50%. Hồ quang hàn ổn định dưới sự bảo vệ của khí argon hoặc khí giàu argon, không chỉ hồ quang ổn định trong quá trình truyền giọt và truyền tia, mà còn trong trường hợp chuyển tiếp ngắn mạch của hàn MAG dòng điện thấp, tác dụng đẩy lùi của hồ quang lên giọt nhỏ, do đó đảm bảo MIG / Lượng bắn tóe trong quá trình chuyển tiếp ngắn mạch của hàn MAG giảm hơn 50%.
2) Đường hàn đồng đều và đẹp. Do sự chuyển giao giọt đồng đều, mịn và ổn định trong quá trình hàn MIG/MAG nên đường hàn đồng đều và đẹp.
3) Có thể hàn nhiều kim loại hoạt động và hợp kim của chúng. Tính chất oxy hóa của khí quyển hồ quang rất yếu hoặc thậm chí không oxy hóa. Hàn MIG/MAG không chỉ có thể hàn thép cacbon và thép hợp kim cao mà còn có thể hàn nhiều kim loại hoạt động và hợp kim của chúng, chẳng hạn như: nhôm và hợp kim nhôm, thép không gỉ và hợp kim của nó, Magiê và hợp kim magiê, v.v.
4) Cải thiện đáng kể khả năng sản xuất hàn, chất lượng hàn và hiệu quả sản xuất.
Sự khác biệt giữa hàn MIG/MAG xung và hàn MIG/MAG thông thường
Hình thức chính của sự chuyển giọt trong hàn MIG/MAG thông thường là chuyển tia ở dòng điện cao và chuyển ngắn mạch ở dòng điện thấp. Do đó, dòng điện nhỏ vẫn có nhược điểm là lượng bắn tóe lớn và tạo hình kém, đặc biệt là một số kim loại hoạt động không thể sử dụng ở dòng điện thấp. Hàn như nhôm và hợp kim, thép không gỉ, v.v. Do đó, hàn MIG/MAG xung đã xuất hiện. Đặc điểm của sự chuyển giọt là mỗi xung dòng điện chuyển một giọt, về bản chất thuộc về sự chuyển giọt. So với hàn MIG/MAG thông thường, các đặc điểm chính của nó như sau:
1) Hình thức truyền giọt tối ưu cho hàn MIG/MAG xung là một giọt với một xung. Theo cách này, bằng cách điều chỉnh tần số xung, số lượng giọt được truyền trên một đơn vị thời gian có thể thay đổi, tức là tốc độ nóng chảy của dây hàn.
2) Do sự truyền giọt của một xung và một giọt, đường kính của giọt gần bằng đường kính của dây hàn và nhiệt hồ quang của giọt thấp hơn, nghĩa là nhiệt độ giọt thấp (so với truyền tia và truyền giọt lớn). Do đó, hệ số nóng chảy của dây hàn được cải thiện, nghĩa là hiệu suất nóng chảy của dây hàn được cải thiện.
3) Do nhiệt độ giọt thấp, lượng khói hàn ít hơn. Theo cách này, tổn thất do cháy của các nguyên tố hợp kim được giảm một mặt, môi trường thi công được cải thiện mặt khác.
So với phương pháp hàn MIG/MAG thông thường, ưu điểm chính của phương pháp này như sau:
1) Tia hàn bắn ra rất nhỏ hoặc thậm chí không có tia hàn.
2) Định hướng hồ quang tốt, thích hợp cho hàn ở mọi tư thế.
3) Đường hàn được định hình tốt, chiều rộng mối hàn lớn, đặc tính ngấu hình ngón tay yếu đi, chiều cao còn lại nhỏ.
4) Dòng điện nhỏ có thể hàn hoàn hảo các kim loại hoạt động (như nhôm và hợp kim của nhôm, v.v.).
Mở rộng phạm vi dòng điện của quá trình truyền tia hàn MIG/MAG. Trong quá trình hàn xung, dòng điện hàn có thể đạt được quá trình truyền giọt ổn định từ gần dòng điện tới hạn của quá trình truyền tia tới phạm vi dòng điện lớn hàng chục ampe.
Các đặc điểm và ưu điểm của MIG/MAG xung có thể thấy từ những điều trên, nhưng không có gì là hoàn hảo. So với MIG/MAG thông thường, những nhược điểm của nó như sau:
1) Cảm giác thông thường về hiệu quả sản xuất hàn thấp hơn một chút.
2) Yêu cầu chất lượng cao hơn đối với thợ hàn.
3) Hiện nay, giá thiết bị hàn tương đối cao.
Quyết định quy trình chính để lựa chọn hàn MIG/MAG xung
Theo kết quả so sánh trên, tuy hàn xung MIG/MAG có nhiều ưu điểm mà các phương pháp hàn khác không thể đạt được và so sánh được, nhưng cũng có những vấn đề như giá thành thiết bị cao, hiệu suất sản xuất hơi thấp và thợ hàn khó nắm bắt. Do đó, việc lựa chọn hàn xung MIG/MAG chủ yếu được xác định bởi yêu cầu của quy trình hàn. Theo tiêu chuẩn quy trình hàn trong nước hiện hành, các phương pháp hàn sau đây về cơ bản phải sử dụng hàn xung MIG/MAG.
1) Thép cacbon. Những trường hợp có yêu cầu cao về chất lượng và hình thức mối hàn chủ yếu là trong ngành bình chịu áp lực, chẳng hạn như nồi hơi, bộ trao đổi nhiệt hóa học, bộ trao đổi nhiệt điều hòa không khí trung tâm và ống xoắn cho tua bin trong ngành thủy điện.
2) Thép không gỉ. Sử dụng dòng điện nhỏ (dưới 200A ở đây gọi là dòng điện nhỏ, bên dưới cũng vậy) và những trường hợp có yêu cầu cao về chất lượng và hình thức mối hàn, chẳng hạn như đầu máy xe lửa, bình chịu áp suất trong ngành công nghiệp hóa chất, v.v.
3) Nhôm và hợp kim của nhôm. Sử dụng dòng điện nhỏ (dưới 200A được gọi là dòng điện nhỏ ở đây, giống như bên dưới) và những dịp có yêu cầu cao về chất lượng và hình thức mối hàn, chẳng hạn như tàu điện, công tắc điện áp cao, tách khí và các ngành công nghiệp khác. Đặc biệt là ô tô, bao gồm cả Xe Sifang của Tập đoàn CSR, Nhà máy xe Đường Sơn và Changke, và các nhà sản xuất nhỏ khác gia công gia công cho họ. Theo tin tức trong ngành, đến năm 2015, tất cả các thủ phủ và thành phố của tỉnh có dân số trên 500,000 sẽ có thể sử dụng xe điện, điều này cho thấy nhu cầu về xe điện là rất lớn, và nhu cầu về khối lượng công việc hàn và thiết bị hàn là rất lớn.
4) Đồng và hợp kim của đồng. Theo hiểu biết hiện tại, đồng và hợp kim của đồng về cơ bản được sử dụng để hàn MIG/MAG xung (trong phạm vi hàn MIG).
