Trong quá trình hàn CO2, các hạt kim loại nóng chảy và xỉ thường bay ra xung quanh.
Hình dạng bắn tóe trong quá trình hàn CO2 được thể hiện trong hình.
Có thể thấy rằng có khoảng ba loại, một là bắn tung tóe do ngắn mạch; loại kia là bắn tung tóe do khí thoát ra; loại thứ ba là bắn tung tóe do chuyển dịch tự do.
Sau đó, trong giai đoạn ngắn mạch giọt nước, một cầu kim loại nhỏ được hình thành, và sự bắn tung tóe do vụ nổ điện gây ra cũng được gọi là sự bắn tung tóe ngắn mạch thông thường. Loại bắn tung tóe này rất nhỏ ở dòng điện thấp, và lượng bắn tung tóe cũng nhỏ, như trong Hình a.
Khi dòng điện lớn thường xảy ra hiện tượng đoản mạch tức thời, tức là ở giai đoạn đầu của hiện tượng đoản mạch, một cầu kim loại lỏng nhỏ được hình thành, thường gây ra hiện tượng nổ điện lớn, như hình b minh họa.
Khi dòng điện lớn, độ tự cảm của vòng lặp nhỏ, và một khi xảy ra hiện tượng đoản mạch, rất dễ gây ra hiện tượng bắn tung tóe mạnh các giọt chất lỏng và vũng chất lỏng, như thể hiện trong Hình c.
Trong điều kiện dòng điện cao, dây hàn dày và điện áp thấp, thường là hàn hồ quang chìm. Khi xảy ra đoản mạch, thép nóng chảy trong hồ nóng chảy thường bị đẩy ra ngoài tạo thành các tia nước bắn tung tóe, như thể hiện trong Hình d.
Do hồ quang hoặc cấp dây quá nhanh, dây hàn và vũng hàn nóng chảy sẽ bị đoản mạch. Lúc này, dây hàn có thể bị đứt từng đoạn, gây bắn tóe, như minh họa trong Hình e.
Do các yếu tố luyện kim trong quá trình hàn, vũng và giọt nóng chảy chứa đầy khí CO2 (hoặc CO). Do áp suất bên trong quá mức, khí thoát ra hoặc phát nổ, thường kèm theo các tia bắn, như thể hiện trong Hình f và g.
Trong quá trình chuyển tiếp tự do, do sự co lại của hồ quang CO2, hồ quang tập trung ở đáy giọt và làm giọt lệch khỏi trục của dây hàn, do đó khi giọt rơi ra, nó sẽ bay đi theo hình dạng quay hoặc cổ mỏng giữa giọt và dây hàn sẽ đi qua. Một dòng điện lớn phát nổ, dẫn đến hình dạng bắn tung tóe trong Hình h và k.
Nguyên nhân và biện pháp giảm thiểu bắn tóe CO2 khi hàn
Bắn tóe là một trong những vấn đề chính của quá trình hàn CO2. Có hai cách chính để tạo ra bắn tóe, một là bắn tóe do nổ điện của cầu ngắn mạch; cách còn lại là bắn tóe do các yếu tố luyện kim gây ra.
Cựu học giả Liên Xô Binchuk phát hiện ra rằng khi một dòng điện lớn chạy qua cầu ngắn mạch, cầu ngắn mạch sẽ quá nhiệt và phát nổ, tạo ra một vụ nổ. Năng lượng của nó được tích lũy trong thời gian 100 ~ 150us trước khi phát nổ.
Loại bắn tóe nổ điện này, trong quá trình ngắn mạch thông thường (thời gian ngắn mạch > 2ms), cầu ngắn mạch xảy ra giữa dây hàn và giọt nóng chảy (như trong Hình a). Khi cầu bị phá hủy, một lượng lớn chất lỏng bị đẩy vào vũng nóng chảy, và chỉ một lượng nhỏ các giọt mịn trở thành bắn tóe.
Thông thường, bắn tóe nhỏ khi giá trị đỉnh dòng điện ngắn mạch nhỏ; ngược lại, bắn tóe lớn hơn khi giá trị lớn. Trong trường hợp ngắn mạch tức thời (thời gian ngắn mạch < 2ms), cầu ngắn mạch xảy ra giữa giọt nóng chảy và vũng nóng chảy (như thể hiện trong Hình b). Bắn tóe các hạt lớn, dễ bám vào bề mặt phôi, khó loại bỏ và thậm chí làm hỏng bề mặt hoàn thiện của phôi.
Rõ ràng, cách để giảm bắn tóe điện nổ là trước tiên tránh ngắn mạch tức thời, tức là giảm dòng điện trong giai đoạn đầu của ngắn mạch (như ức chế tốc độ tăng của dòng điện ngắn mạch). Thứ hai, giảm dòng điện cực đại của ngắn mạch thông thường. Thường là giảm tốc độ tăng của dòng điện ngắn mạch, và nhanh chóng giảm dòng điện ngắn mạch trong giai đoạn sau của ngắn mạch, và dựa vào sức căng bề mặt kim loại để phá vỡ cầu nhỏ, sau đó sẽ đạt được quá trình chuyển đổi không bắn tóe.
Một loại bắn tóe khác, do khí thoát ra hoặc thậm chí là nổ, thường liên quan đến đặc điểm của quá trình luyện kim hàn. Biện pháp giảm thiểu là sử dụng dây hàn khử oxy, trong đó phải chứa đủ các nguyên tố silic và mangan. Khi yêu cầu cao, cũng có thể sử dụng dây hàn chứa nhôm và titan. Chúng ngăn chặn sự hình thành khí CO.
Ngoài ra, cần chú ý vệ sinh dây hàn và bề mặt chi tiết gia công, tẩy gỉ và tẩy dầu mỡ.
