TIG (Hàn khí trơ vonfram) là một phương pháp hàn hồ quang có độ chính xác cao-sử dụng điện cực vonfram không{1}}có thể tiêu hao làm điện cực và được thực hiện dưới sự bảo vệ của khí trơ (chẳng hạn như argon hoặc helium). Phần sau đây sẽ giải thích các nguyên tắc, thiết bị, quy trình, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của nó.
1. Nguyên tắc làm việc
- Tạo hồ quang: Một điện áp được đặt giữa điện cực vonfram và phôi, tạo thành hồ quang có nhiệt độ-cao (nhiệt độ có thể đạt trên 6000 độ), gây ra sự nóng chảy cục bộ của vật liệu cơ bản.
- Bảo vệ khí: Khí trơ (thường là argon) được phun ra từ vòi mỏ hàn, bao phủ hồ quang và bể nóng chảy, cách ly nó với oxy và nitơ trong không khí, ngăn chặn quá trình oxy hóa và độ xốp.
- Kim loại lấp đầy: Dây hàn có thể được đưa vào bể nóng chảy theo cách thủ công hoặc tự động (hoặc không cần dây hàn, chỉ dựa vào khả năng tự-nấu chảy của vật liệu nền) để tạo thành mối hàn.
2. Linh kiện thiết bị chính
- Nguồn điện: Nguồn điện DC hoặc AC TIG. DC thường được sử dụng cho thép không gỉ và đồng, trong khi AC phù hợp hơn cho các kim loại có lớp oxit trên bề mặt, chẳng hạn như nhôm và magiê.
- Mỏ hàn: Chứa điện cực vonfram, vòi phun khí và tay cầm cách điện. Một số mỏ hàn có hệ thống làm mát bằng nước để tránh quá nhiệt.
- Hệ thống cung cấp khí: Bình gas, van giảm áp, đồng hồ đo lưu lượng đảm bảo lượng khí trơ đầu ra ổn định.
- Hệ thống điều khiển: Điều chỉnh dòng điện, tốc độ dòng khí, các thông số xung (như xung TIG), v.v.
3. Các thông số quy trình chính
- Loại và lượng dòng điện: DC dương (điện cực nối với cực âm) dẫn đến sự xuyên thấu của mối hàn sâu; DC đảo chiều (điện cực nối cực dương) hoặc AC được sử dụng để làm sạch màng oxit trên bề mặt nhôm; phạm vi hiện tại thường là 10A–300A.
- Lựa chọn điện cực vonfram: Các điện cực thường được sử dụng bao gồm vonfram nguyên chất, vonfram thori và vonfram xeri. Các điện cực khác nhau có khả năng phát xạ điện tử khác nhau và khả năng chịu nhiệt-cao.
- Tốc độ dòng khí: Nói chung là 8–15 L/phút. Tốc độ dòng chảy quá cao sẽ gây ra nhiễu loạn, trong khi tốc độ dòng chảy quá thấp sẽ dẫn đến không đủ khả năng bảo vệ.
- Tốc độ hàn và chiều dài hồ quang: Tốc độ chậm dẫn đến nhiệt lượng đầu vào cao và dễ biến dạng; chiều dài hồ quang quá mức dẫn đến mất ổn định hồ quang.
4. Ưu điểm và hạn chế
Thuận lợi:
- Mối hàn sạch sẽ, không bị bắn tóe, hình thành mối hàn có tính thẩm mỹ cao.
- Kiểm soát nhiệt đầu vào chính xác, phù hợp với các tấm mỏng (trên 0,5 mm) và vật liệu hợp kim-cao.
- Vật liệu hàn được: Thép không gỉ, nhôm, titan, hợp kim niken, đồng, v.v.
Nhược điểm:
- Tốc độ hàn chậm hơn, hiệu quả sản xuất thấp hơn MIG/MAG.
- Đòi hỏi kỹ năng vận hành cao, đòi hỏi sự phối hợp tay (một tay cầm mỏ hàn, tay kia nạp dây).
- Chi phí thiết bị cao hơn và yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết của khí.
5. Các lĩnh vực ứng dụng điển hình
- Hàng không vũ trụ: Các bộ phận của động cơ, thùng nhiên liệu và các bộ phận khác đòi hỏi độ bền và độ kín khít cực cao.
- Vận tải ô tô và đường sắt: Ống xả, khung thân xe hợp kim nhôm.
- Hóa chất và Năng lượng: Đường ống, bình áp lực, đường ống nhà máy điện hạt nhân.
- Sản xuất chính xác: Thiết bị y tế, linh kiện điện tử, máy móc chế biến thực phẩm.
6. Biện pháp phòng ngừa an toàn
- Bức xạ hồ quang: Phải đeo mặt nạ hàn chuyên dụng (cỡ khiên lớn hơn hoặc bằng 10).
- Nguy cơ rò rỉ gas: Thường xuyên kiểm tra đường dẫn gas và đảm bảo thông gió thích hợp tại nơi làm việc.
- Bảo vệ chống điện giật: Đảm bảo thiết bị được nối đất đúng cách và tránh vận hành trong môi trường ẩm ướt.
