Máy hàn TIG hay thiết bị hàn tig gồm nhiều bộ phận và nhiều hệ thống, trong đó có nhiều hệ thống đòi hỏi khi lắp ghép phải có độ chính xác cao như hệ thống khí bảo vệ, hệ thống làm mát mỏ. Trước khi rèn luyện kỹ năng, người học cần hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành thành thạo thiết bị hàn TIG.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Máy hàn TIG
Thực chất TIG (Tungsten Inert Gas) là một thuật ngữ tiếng Anh dùng để chỉ phương pháp hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ bảo vệ. Theo tiêu chuẩn của Hoa Kỳ phương pháp này được viết là GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), theo tiêu chuẩn của Đức có tên là WIG (Vônphram Inert gasscheweizen).
Trong các bản vẽ kỹ thuật theo tiêu chuẩn ISO, phương pháp hàn TIG được viết dưới dạng ký hiệu số là . Hàn TIG thuộc nhóm hàn nóng chảy, trong đó nguồn nhiệt điện cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy (Wolfram) và vũng hàn. Vùng ảnh hưởng nhiệt,vùng kim loại nóng chảy và điện cực W được bảo vệ bởi môi trường khí trơ (Ar, He hoặc Ar + He) để ngăn cản những tác động có hại của Oxi và Nitơ trong không khí.
Mỏ hàn TIG
Cấu tạo mỏ hàn TIG Cấu tạo cơ bản của mỏ hàn TIG gồm có : Công tắc mỏ hàn, tay cầm, điện cực Wolfram, ty Argon, ống lót, thân mỏ, ống kẹp điện cực, nắp mỏ hàn. Công tắc mỏ hàn có thể được bố trí trên tay cầm hoặc có thể tách riêng và được làm ở dạng dùng chân đạp . Điện cực Vonfram được lựa chọn dựa vào màu sắc, vật liệu hàn, loại dòng điện …… Ngoài ra, cần phải chú ý đến góc độ đầu điện cực. Đầu điện cực được mài nhọn thường cho mối hàn hẹp nhưng độ ngấu sâu tốt. Ngược lại, đầu điện cực được mài tròn cho mối hàn rộng nhưng chiều sâu ngấu kém.
Ty Argon phần lớn được bằng gốm , còn được gọi là chụp sứ. Nó được sản xuất theo nhiều kích cỡ ( đường kính đầu chụp) khác nhau để có thể thay thế và sử dụng phù với điều kiện làm việc (khe hở rộng/hẹp). Máng kẹp điện cực được khía rãnh ở phần đầu giúp cho việc điều chỉnh điện cực được dễ dàng. Nắp mỏ hàn có thể thay đổi (dài hoặc ngắn) để sử dụng cho các trường hợp hàn khác nhau, đặc biệt khi hàn ở những vị trí hẹp, khó chuyển động … thì cần phải dùng đến dạng mỏ ngắn.
Chức năng – Phân loại
– Chức năng của mỏ hàn TIG là dẫn dòng điện và khí trơ vào vùng hàn. Điện cực Vonframdẫn điện được giữ chắc chắn trong mỏ hàn bằng đai giữ với các vít lắp bên trong thân mỏ hàn. Các đai này có kích thước phù hợp với đường kính điện cực.
– Khí được cung cấp vào vùng hàn qua chụp khí. Chụp khí có ren được lắp vào đầu mỏ hàn để hướng và phân phối dòng khí bảo vệ.
– Mỏ hàn có các kích thước và hình dáng khác nhau phù hợp với từng công việc hàn cụ thể.
Mỏ hàn TIG được chia làm hai loại theo cơ cấu làm mát
* Mỏ hàn làm mát bằng khí : Dùng với dòng điện hàn nhỏ hơn 120A.
* Mỏ hàn làm mát bằng nước : Dùng với dòng điện hàn lớn hơn 120A
Bộ cung cấp khí
Nguồn điện hàn
– Cung cấp dòng hàn một chiều hoặc xoay chiều, hoặc cả hai.
– Tùy ứng dụng, nó có thể là biến áp hàn, chỉnh lưu, máy phát điện hàn.
– Nguồn điện hàn cần có đường đặc tính ngoài dốc (giống như cho hàn SMAW).
– Để tăng tốc độ ổn định hồ quang, điện áp không tải khoảng 70-80V.
– Bộ phận điều khiển thường được bố trí chung với nguồn điện hàn và bao gồm bộ contactor đóng ngắt dòng hàn, bộ gây hồ quang tần số cao, bộ điều khiển tuần hoàn nước làm mát (nếu có) với hệ thống cánh tản nhiệt và quạt làm mát, bộ khống chế thành phần dòng một chiều (với máy hàn xoay chiều/ một chiều).
Nguồn điện hàn xoay chiều
– Thích hợp cho hàn Nhôm , Manhê và hợp kim của chúng. Khi hàn, nửa chu kỳ dương (của điện cực) có tác dụng bắn phá lớp màng oxít trên bề mặt và làm sạch bề mặt đó. Nửa chu kỳ âm nung nóng kim loại cơ bản.
– Nguồn điện xoay chiều hình sin : điều khiển dòng hàn bằng cảm ứng bão hòa (cổ điển). Nó có ưu điểm là hồ quang cháy êm. Nhược điểm là phải thường xuyên gián đoạn công việc hàn khi cần thay đổi cường độ dòng hàn do có nhu cầu giảm dòng hàn xuống tối thiểu khi hàn để vũng hàn kết tinh chậm (không có điều khiển từ xa).
Với hàn Nhôm, do có hiện tượng tự chỉnh lưu của hồ quang đặc biệt khi hàn dòng nhỏ nên cần dùng kèm bộ cản thành phần dòng một chiều (mắc nối tiếp bộ ắc qui có điện dung lớn, bộ tụ điện có điện dung lớn), nhưng công việc này lại có thể gây ra lẫn W vào mối hàn. Nguyên nhân là do khi điện cực ở cực dương để khử màng oxit nhôm thì nó có thể bị nung nóng quá mức nếu bộ cảm kháng bão hòa không được thiết kế thích hợp để hạn chế biên độ tối đa dòng hàn xoay chiều, làm nó bị xói mòn thành các vụn nhỏ dịch chuyển vào vũng hàn).
Cần phải sử dụng bộ cao tần (công suất nhỏ 250-300W, điện áp 2-3 kV, tần số cao 250-1000 kHz bảo đảm dòng điện này chỉ có tác dụng trên bề mặt , an toàn với thợ hàn) để gây hồ quang không tiếp xúc (khoảng 3mm) và tạo ổn định hồ quang trong suốt quá trình hàn.
– Nguồn điện xoay chiều có sóng hình vuông (xung) : cho phép giảm biên độ tối đa của dòng hàn so với dạng sóng hình sin (khoảng 30%) có cùng công suất nhiệt. Do đó ít có khả năng làm lẫn W vào mối hàn. Ngoài ra nó còn có một số đặc điểm sau :
+ Giảm biến dạng do khống chế được công suất nhiệt (giảm sự tích lũy nhiệt)
+ Dễ hàn ở mọi tư thế.
+ Không đòi hỏi tay nghề của thợ hàn thật cao.
+ Chất lượng mối hàn được cải thiện đáng kể.
+ Thích hợp cho cơ khí hóa, tự động hóa quá trình hàn.
+ Thích hợp khi hàn các chi tiết quan trọng như đường hàn lót mối hàn ống nhiều lớp , hàn các chi tiết chiều dày không đồng nhất, hàn các kim loại khác nhau.
+ Lực điện từ mạnh của các xung điện cho phép hạn chế rỗ xốp trong các mối hàn và tăng chiều sâu ngấu.
Một lợi thế nữa là nó có thể duy trì được hồ quang mà không cần tiếp tục sử dụng bộ ổn định hồ quang tần số cao (chỉ cần để gây hồ quang) vì tần số đổi chiều của dòng điện hàn là cao hơn nhiều so với dòng hàn dạng sóng hình sin.
Một số máy hàn còn cho phép điều chỉnh được thời gian tác động của từng bán chu kỳ của dạng sóng vuông, do đó có thể làm sạch oxit nhôm hoặc đạt tới chiều sâu ngấu như mong muốn. Ở pha xung, vật liệu bị nóng chảy trong khi ở pha chính lại tiến đến đông đặc cũng như thu nhỏ bể hàn. Bên cạnh tần số và cường độ dòng điện trong pha xung và pha chính thì thời gian và tỉ lệ thực giữa các pha cũng có thể được điều chỉnh.Như vậy, việc đưa nhiệt vào vật liệu cơ bản có thể biến đổi. Nhưng vì ở xung phải chú ý điều chỉnh giữa thông số xung và tốc độ hàn, nên phương pháp này chủ yếu được thực hiện cơ khí hóa hoàn toàn.
Nguồn điện hàn một chiều
– Không gây ra vấn đề lẫn W vào mối hàn hay hiện tượng tự nắn dòng (như khí hàn Nhôm bàng nguồn hàn xoay chiều). Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý khi sử dụng nó là việc gây hồ quang và khả năng cho dòng hàn sẽ tối thiểu. Hầu hết máy một chiều đều sử dụng phương pháp nối thuận (nên 2/3 lượng nhiệt của hồ quang đi vào vật hàn).
– Điện cực W tinh khiết như trong trường hợp hàn với dòng xoay chiều ít được dùng để hàn bằng dòng một chiều cực thuận ví khó gây hồ quang. Thay vào đó là điện cực W + 1.5 đến 2% ThO2 hoặc ZrO2 hoặc oxit đất hiếm LaO,……
– Nếu dùng dòng một chiều nối nghịch thì dòng điện tử bắn phá mạnh điện cực (2/3 lượng nhiệt của hồ quang đi vào điện cực) và có khả năng làm nóng chảy đầu điện cực. Vì vậy đường kính điện cực phải lớn hơn so với trường hợp hàn bằng dòng một chiều nối thuận (6,4 mm so với 1,6mm khi Ih = 125A).
– Dòng một chiều nối nghịch (DC+ hay DCEN) cho mối hàn nông và rộng hơn so với nối thuận (DC -, hay DCEP).
– Công dụng chủ yếu của dòng một chiều nối nghịch là dùng để làm tròn đầu điện cực cho hàn bằng dòng xoay chiều (thực hiện trên bề mặt tấm đồng để tránh nhiễm W vào mối hàn).
– Việc gây hồ quang cũng dùng cùng bộ cao tần như với máy xoay chiều ( sau khi đã gây hồ quang , nó tự tắt chế độ tần số cao vì không cần nữa).
Máy hàn TIG sử dụng công nghệ hàn Thyristor bao gồm hai bộ phận: Biến áp (cuộn dây) và mạch bán dẫn
– Biến áp (transformer): là lõi biến thế với cuộn dây tương ứng với dải điều chỉnh dòng hàn cho phép.
– Mạch bán dẫn IGBT (Insulated Gate Bipolar Tranzitor): Với bộ vi xử lý (processor), diôt, tụ (capacitor), nắn dòng (rectifier) cho phép sử lý dòng điện từ dạng hình sin đơn (hai chu kỳ) sang dạng sin một chu kỳ ( sin dạng sóng nửa trên) rồi chuyển thành xung sóng vuông và cuối cùng là dạng phẳng. Dưới tác động của mạch bán dẫn, dòng hàn đi qua có dạng phẳng, êm nên mối hàn có độ thẩm mỹ và độ kết cấu cao, không xốp.
Máy hàn Thyristor có đặc điểm
– Do có chu kỳ tải lớn nên máy có hiệu suất làm việc cao, thích hợp với việc thi công các công trình công nghiệp trong các lĩnh vực như y tế, hóa dược; các công trình cơ khí có quy mô lớn như hàn bồn Inox tấm dầy trong các nồi hơi, nồi supze chịu áp suất cao, các vật liệu chịu nén cơ kéo lớn như các chân đế dàn khoan …và các sản phẩm dân dụng.
– Dải điều chỉnh dòng hàn rộng, thường từ nhỏ nhất là 5 A đến 600 A do vậy có thể đáp ứng đa dạng các vật liệu hàn từ rất mỏng đến rất dầy tùy theo nhu cầu của công việc và độ kết cấu của vật liệu hàn.
– Với máy hàn TIG, que ARC dòng hàn AC/DC còn cho phép hàn các kim loại mầu như nhôm, đồng, Niken do vậy mở rộng với vật liệu hàn đáp ứng đa dạng nhu cầu công việc đòi hỏi.
– Máy hàn thyristor có chế độ làm mát tốt, báo quá nhiệt, máy sẽ tự ngắt điện để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và máy nên mối hàn đạt độ kết ngấu cần thiết.
– Tuy nhiên do kích thước lớn nên tính cơ động không cao. Để khắc phục vấn đề này, máy được trang bị bộ điều khiển từ xa (remote manual controler), bánh xe hay mở rộng dây kéo dài…
Cách lắp đặt và vận hành máy hàn tig
+ Hướng dẫn sử dụng
– Đấu nguồn cho máy hàn, trước khi đấu phải xem hướng dẫn về nguồn sử dụng hiệu điện thế nào.
– Sau khi đấu bật công tắc và quan sát đèn xem điện đã vào máy hay chưa.
– Nối bộ điều khiển xa.
– Nối mỏ hàn
Nối chai khí vào máy
+Hướng dẫn sử dụng
– Nối ống dẫn với van GA, nối van giảm áp với chai khí.
– Nối ống dẫn với máy.
– Điều chỉnh thông số lưu lượng khí.
– Ấn nút TEST để kiểm tra
Mài kim hàn, lắp kim vào mỏ
+ Hướng dẫn sử dụng.
– Máy mài kim hàn phải lắp đá mịn chuyên dùng mài kim hàn.
– Mài kiểu dọc
– Mài kiểu ngang
– Mài đầu nhọn, đầu tù
– Tạo đầu bi cho kim hàn nhôm (Nếu máy có chức năng hàn nhôm)
Điều chỉnh chế độ hàn
Tùy theo mỗi loai máy hàn tig mà có những chức năng nâng cao khác nhau, nhưng về cơ bản là điều chỉnh các chế độ sau
– Điều chỉnh Ih
– Điều chỉnh loại dòng điện DC, AC hay xung
– Điều chỉnh thời gian phun khí trước và sau khi hàn
Đóng điện, hàn thử
– Đóng cầu dao
– Bật công tắc ON và kiểm tra đèn Operating
– Quan sát Vol kế
Bảo dưỡng máy
Tiến hàng bảo dưỡng máy định kỳ tùy theo thời gian làm việc của máy để máy luôn chạy trong chế độ tốt nhất và giữ độ bền cho máy
Tháo các bộ phận
+ Hướng dẫn sử dụng
– Ngắt nguồn
– Tháo chai khí
– Tháo bộ mỏ
– Tháo điều khiển xa
Hút bụi, lau chùi bộ phận bên ngoài
– Lau chùi bên ngoài
– Vệ sinh mỏ
-Tháo chụp khí, mài lại kim
– Tháo chụp khí, mài lại kim
+ Hướng dẫn sử dụng
– Kiểm tra vệ sinh
– Kiểm tra cách điện
– Vận hành thử
An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp
– Không dùng máy nén khí để thổi vào bộ phận điện tử của máy.
– Chỉ kiểm tra, sửa chữa khi chắc chắn rằng nguồn điện đã được rút ra khỏi máy.
– Điều chỉnh dòng điện và cực tính chỉ tiến hành khi không hàn.
– Sử dụng đúng điện áp đầu vào của máy.
GMC đã trình bài với các bạn chi tiết về máy hàn tig, cấu tao, lắp đặt và vận hành máy hàn tig. Quý khách có nhu cầu tư vấn về máy hàn tig vui lòng lên hệ với số Hotline nhé !
