NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HÀN TIG

Máy hàn TIG là gì?

Hàn TIG là viết tắt của cụm từ Tungsten Inert Gas - đây là công nghệ hàn bằng điện cực Vonfram có sử dụng khí bảo vệ (Thường là khí Argon). Việc sử dụng khí trơ làm môi trường bảo vệ sẽ giúp mối hàn tránh được sự xâm nhập gây ra những tác động có hại của không khí bên ngoài.

Hàn TIG áp dụng trong các vật liệu hàn yêu cầu mối hàn có chất lượng cao

Để thực hiện công nghệ này, người thợ cần sử dụng máy hàn TIG - thiết bị hàn kim loại sử dụng nhiệt lượng cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy Vonfram và vũng hàn.

Máy và dòng điện hàn Tig

Có 2 loại là một chiều và xoay chiêu. Tuỳ từng mục đích, các vật liệu hàn hoặc đặc tính hồ quang khác nhau mà thiết kế của mỗi loại khác nhau.

Dòng một chiều (DC)

Sẽ có 2 kiểu đấu dây đối với dòng một chiều, đó là phân cực thuận và phân cực nghịch. 

Tuy nhiên

phân cực nghịch ít được dùng trong khi hàn TIG bởi kiểu đấu dây này có nhược điểm là hồ quang không ổn định, chiều sâu kém hơn và chóng mòn điện cực hơn.

Dù vậy, nó có ưu điểm là có thể làm sạch lớp oxit trên bề mặt vật liệu, phù hợp với hàn các kim loại dễ bị ôxy hoá như magie và nhôm.

Ngược lại

phân cực thuận tạo ra hồ quang ổn định, chiều sâu thấu tốt hơn khi so sánh với phân cực nghịch, từ đó mối hàn ít bị ứng suất cũng như ít bị biến dạng hơn. rất thích hợp cho các mối hàn đồng , đồng vàng , đồng đỏ , đồng thau

Dòng xoay chiều (AC)

Dòng có sự kết hợp cả phân cực nghịch và thuận

vì thế

vào nửa chu kỳ phân cực nghịch nó cũng có thể tẩy bỏ lớp oxit trên bề mặt. Bởi vậy khi hàn các kim loại như magie, nhôm, đồng thành berili thường ưu tiên dùng dòng AC hơn dòng phân cực nghịch DC

.

Trên thực tế Các máy hàn DC sử dụng dòng cao tần để gây hồ quang ban đầu, còn đối với máy hàn AC thì dòng cao tần sẽ được duy trì liên tục.

Những máy hàn TIG thường hoạt động trong phạm vi dòng điện từ 3 - 300A với mức điện áp từ 10 - 35V cho những mối hàn đủ độ ngấu sâu  và hệ số tải thường là 60%. Một số máy hàn cao tần có thể sử dụng với cả hai nguồn AC và DC thông thường, nguồn AC phải có điện áp không tải tối thiểu từ 75V.

Khí bảo vệ

Khi tìm hiểu về nguyên lý máy hàn Tig, chúng ta thường xuyên bắt gặp cụm từ khí bảo vệ. Vậy khí bảo vệ là gì và nó có tác dụng như thế nào trong quá trình hàn?

Khí Argon được sử dụng phổ biến nhất bởi giá rẻ, hiệu suất cao

Khí bảo vệ thực chất là một loại khí trơ (phổ biến nhất là Argon và Helium hoặc hỗn hợp cả hai khí). Những loại khí này không tác dụng hóa học với kim loại nóng chảy, không màu, không mùi, trong suốt và không cháy, giúp cho người thợ có khả năng quan sát rõ quá trình hàn.

Sử dụng khí trơ sẽ tạo ra môi trường bảo vệ cho hồ quang và kim loại nóng chảy tránh khỏi sự xâm nhập và tác động xấu từ không khí bên ngoài mà cụ thể là khí oxi và nitơ. Thông thường nếu không có môi trường khí trơ bảo vệ, mối hàn sẽ bị oxi hóa bề mặt do tác động của không khí.

Có 5 loại khí và hỗn hợp khí thường được sử dụng trong máy hàn TIG, bao gồm:

• Khí Argon tinh khiết
• Khí Heli tinh khiết
• Khí CO2 tinh khiết
• Hỗn hợp khí Argon và Helium
• Hỗn hợp khí Argon và CO2

Trong 5 loại khí trên thì Argon và Heli hoặc hỗn hợp 2 khí được dùng nhiều nhất.

Là do

Argon có giá rẻ hơn, dễ điều chế và Argon nặng hơn Heli nên có khả năng bảo vệ tốt ngay cả khi lưu lượng phun khí thấp và hàn được những chi tiết mỏng.

Helium tuy có giá đắt hơn Argon nhưng bù lại nó có nhiệt độ hồ quang cao nên năng lượng hàn lớn vì thế có thể tạo hồ quang dài hơn, mối hàn rộng dễ dàng hàn những chi tiết dày, dẫn nhiệt tốt.

Ngoài ra

khi trộn thêm khí Heli và Argon thì hỗn hợp này năng cao nhiệt lượng hồ quang, dù cho dòng điện và chiều hồ quan là như nhau. Vậy nên hỗn hợp 2 khí thường dùng hàn những chi tiết có độ dày lớn và tản nhiệt nhanh.

Mỏ hàn TIG

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

Làm mát

Phương pháp hàn này tạo ra rất nhiều nhiệt vì vậy mỏ hàn TIG cần được làm mát liên tục. Điều này vừa làm tăng tuổi thọ của mỏ hàn lại an toàn hơn.

Đối với mỏ hàn dùng dòng điện thấp có thể làm mát bằng không khí được. Còn đối với mỏ hàn lớn thì phải được làm mát bằng nước với dòng điện lên tới 500A.

Gá điện cực

Điện cực được giữ ở trong mỏ hàn bằng bạc côn bắt vít (bạc côn là loại ốc có lỗ ở giữa). 

Kích thước của bác côn còn phụ thuộc vào đường kính của điện cực. Hướng cũng như lưu lượng luồng khí còn được điều khiển bằng cốc khí hay vòi phun lắp đầu mỏ hàn.

Mỏ hàn TIG cần được làm mát để đảm bảo an toàn cho người dùng

Điện cực hàn TIG

Không giống như máy hàn hồ quang tay thì điện cực hàn TIG sẽ không nóng chảy trong quá trình hàn.

Do đó

Các kim loại làm điện cực phải có nhiệt độ nóng chảy rất cao để có thể chịu được nhiệt của dòng hàn mà không tự nóng chảy.

Điện cực Vonfram tinh khiết

Đây là điện cực được sử dụng đầu tiên của phương pháp hàn TIG bởi Vonfram có nhiệt độ nóng chảy lên tới 3400°C ~ 6170°F khiến nó không thể nóng chảy trong khi hàn.

Sau này, hợp kim Vonfram được dùng thay thế bởi chúng có nhiều ưu điểm hơn.

Van điều áp và lưu lượng kế

Van điều áp dùng cho hàn TIG khác so với dùng cho hàn khí. 

Đối với hàn khí thì áp suất ra của đầu mỏ hàn được hiển thị trên đồng hồ theo đơn vị PSI (đơn vị đo áp suất) hoặc Mpa. 

Còn với hàn TIG thì khí bảo vệ đầu mỏ hàn không đo theo đơn vị áp suất mà đo theo đơn vị đo lưu lượng là CFH hoặc m3/h. 

Sử dụng kim loại phụ làm vật liệu hàn

Hàn TIG có thể sử dụng kim loại phụ hoặc không, điều này tùy thuộc và tính chất của từng mối hàn. Thường thì người thợ chỉ dùng thêm kim loại phụ trong những trường hợp mối hàn lớn, còn mối hàn nhỏ thì việc này là không cần thiết.

Kim loại phụ thường được cấp bằng tay dưới dạng các thanh kim loại, nhưng đôi lúc nó cũng được cấp tự động dưới dạng dây. Và kích thước của vật liệu kim loại phụ sẽ phụ thuộc và dòng điện hàn cũng như độ dày của mối hàn.

Ưu nhược điểm khi sử dụng máy hàn TIG

Ưu điểm

Máy hàn tig có thể sử dụng cho nhiều kim loại khác nhau như thép không gỉ, nhôm, đồng và hợp kim đồng, Niken và hợp kim Niken, Magie cũng như các loại thép Cacbon thấp với các độ dày khác nhau.

Máy hàn Tig KHÔNG gây ra tình trạng bắn tóe do đặc trưng bổ sung kim loại nóng chảy ngay trong vũng hàn mà không tham gia tạo hồ quang.

Phần lồi mối hàn có thể được điều chỉnh dễ dàng trong suốt quá trình hàn nên người thợ không cần gia công thêm. Mối hàn không rỗ khí, không ngậm xỉ, chất lượng mối hàn cao, hình thức đẹp

Để có mối hàn tig đẹp, thợ hàn phải có kỹ năng tốt và phối hợp 2 tay thuần thục

Cũng như phương pháp hàn que, hàn tig có thể được thực hiện ở mọi tư thế trong không gian nên tính ứng dụng rất cao, đặc biệt là những model máy hàn tig mini. Nhưng hàn Tig ưu việt hơn hàn que ở chỗ mối hàn tạo ra không bị ngậm xỉ do trong quá trình hàn không tạo xỉ, vì thế người thợ không cần tốn thời gian đánh xỉ nữa.

Ngoài ra nếu mọi khâu trong quá trình hàn que đều được thực hiện bằng tay thì với hàn Tig ta có thể tự động hóa hai bước di chuyển hồ quang và cấp dây hàn phụ.

Đặc biệt, phương pháp hàn Tig có thể ứng dụng trên cả những kim loại khó hàn nhất và những kim loại không đồng chất, dễ dàng kết hợp kim loại đắp cũng như kim loại cơ bản với nhau để tạo nên mối hàn chuẩn và có thể dùng cả các loại kim loại vụn để hàn.

Nhược điểm

Phương pháp hàn nào cũng đều có nhược điểm và hàn Tig cũng không ngoại lệ.

• Cách sử dụng máy hàn tig phức tạp hơn do kỹ thuật vào que khó nên đòi hỏi người thợ thực hiện phải có tay nghề cao
• Kinh phí để đầu tư thiết bị và nguyên liệu cao, phải sử dụng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn
• Cường độ hồ quang hàn mạnh, dẫn đến tăng lượng tia cực tím. Do vậy trong quá trình hàn Tig người thợ cần có biện pháp bảo vệ da và mắt khỏi tác hại của hồ quang hàn bằng cách mặc đồ bảo hộ phù hợp và đeo kính hàn hoặc mũ hàn.

Chính vì những nhược điểm như trên nên xét về hiệu quả kinh tế thì phương pháp hàn này chắc chắn là không được ưa chuộng như hàn que.

Phân loại máy hàn TIG

Các loại máy hàn TIG có thể được phân loại dựa trên dòng hàn, chế độ hàn, hoặc theo kiểu máy hàn.

Phân loại theo dòng hàn

Có 2 loại là máy hàn Tig một chiều và máy hàn Tig xoay chiều

• Máy hàn Tig một chiều: Với dòng điện một chiều lại chia ra làm 2 loại dựa trên 2 kiểu đấu dây là phân cực thuận và phân cực nghịch

• Máy hàn Tig xoay chiều: là thiết bị kết hợp cả phân cực thuận và phân cực nghịch. Vì vậy, bên cạnh các ưu điểm của máy phân cực thuận thì ở nửa chu kỳ phân cực nghịch, máy hàn Tig xoay chiều cũng có khả năng tẩy sạch lớp oxit trên bề mặt của vật liệu hàn.

Phân loại theo chế độ hàn

• Chế độ hàn thường: Dòng điện được khống chế theo dạng hình thang, bao gồm những điểm duy trì, tăng dòng và giảm dần về 0.

• Chế độ hàn có xung: Dòng điện được khống chế ở một tần số nào đó, độ rộng và chu kỳ hàn có thể thay đổi được tùy theo từng loại vật liệu.

Thao tác với máy hàn TIG như thế nào?

Sau khi chuẩn bị hoàn tất bạn nên kiểm tra các đầu nối ít nhất 2 lần (điều này không thừa). Khi này, bạn có thể sẵn sàng khởi động máy hàn TIG.

Khởi động máy hàn TIG.

Điều chỉnh máy hàn

Đối với các máy hàn TIG có nhiều model khác nhau vì thế điều chỉnh cũng khác nhau. Tuy nhiên, về cơ bản thì máy nào cũng có đủ 3 thông số: dòng điện hồ quang, lưu lượng khí bảo vệ và lưu lượng khí làm mát.

Các thông số này phải có khả năng điều chỉnh độc lập trên bảng điều khiển của máy hoặc bộ điều khiển từ xa (nếu có).

Tóm lại, các bước này bạn nên thực hiện trước khi bật máy.

Kiểm tra các đầu nối

Một máy hàn Tig có nhiều mối nối mỏ hàn, máy hàn và giữa các thiết bị cung cấp. Có một số quy tắc chung mà bạn nên biết khi nối thiết bị hàn TIG:

1. Van giảm áp và lưu lượng kế đo khí bảo vệ được nối giống với nối van giảm áp khi hàn khí.
2. Kiểm tra máy xem đã tắt chưa (tốt nhất là ngắt điện khỏi máy) và kiểm tra van xem đã đóng hết chưa mới nối thiết bị.
3. Các mối nối điện phải được đảm bảo là sạch và kín.
4. Rút nước ra nơi an toàn để không bị chảy ra sàn và dây vào máy.
5. Cáp dẫn phải được bố trí ở vị trí an toàn, tránh tia lửa hồ quang và không vướng đường của thợ hàn, tránh dẫm phải.
6. NÊN kiểm tra những bước trên ít nhất 2 lần.

Các thao tác cơ bản với thiết bị hàn TIG

1. Đặt mỏ hàn ở xa vật hàn để không gây ra hồ quang khi bật máy.

2. Mở van nước làm mát.

3. Mở van khí một cách từ từ để tránh làm hỏng van giảm áp.

4. Cầm mỏ hàn trên tay và khởi động máy.

5. Khi máy đã bật:

Nên chú ý nước trở về để đảm bảo rằng nước làm mát đã chảy.

Kiểm tra luồng khí Argon xem có hoạt động bằng cách bật tắt van khí.

Khi van khí mở, điều chỉnh lưu lượng kế để có được lưu lượng như yêu cầu.

Khi bạn đã hoàn tất các bước trên thì lúc này có thể gây hồ quang và bắt đầu thao tác hàn. Tuy nhiên trước khi gây hồ quang thì bạn nên kiểm tra khả năng tắt thiết bị một cách an toàn.

Tắt máy hàn TIG

Khi kiểm tra khả năng tắt của thiết bị hoặc sau khi hàn TIG xong, thợ hàn phải nắm rõ quy trình tắt máy để đảm bảo an toàn như sau:

1. Đặt mỏ hàn vào chỗ thích hợp để không gây hồ quang.
2. Đóng chặt van khí bảo vệ trên chai khí
3. Mở van khí trên máy hàn hoặc bộ điều khiển từ xa để xả hết lượng khí còn đọng trong ống dẫn.
4. Van khí vẫn để mở tiếp tục thao tác:
5. Ngắt nguồn nước làm mát.
6. Mở van nước trên máy để cho nước thoát hết ra bên ngoài.
7. Tắt máy hàn: sử dụng công tắc hoặc ngắt nguồn.

Trang bị đầy đủ găng tay chống nhiệt, kính hàn... để đảm bảo an toàn lao động

Trên đây là những thông tin chi tiết về máy hàn TIG cũng như những thao tác cơ bản để đảm bảo an toàn khi dùng máy hàn.