Hàn hồ quang là gì?

Hàn hồ quang điện cực là phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất công nghiệp. Kim loại được hàn là một cực, và điện cực là cực khác. Khi hai cực gần nhau sẽ sinh ra hồ quang. Nhiệt tạo ra do phóng điện hồ quang (thường được gọi là quá trình đốt cháy hồ quang) được sử dụng để kết nối điện cực với các phôi làm nóng chảy nhau và tạo thành mối hàn sau khi ngưng tụ, để có được quá trình hàn với mối nối chắc chắn.

 History of arc welding-Tianqian

Hình 1. Lịch sử của hàn

Lịch sử tóm tắt

Sau nhiều thử nghiệm hàn vào đầu thế kỷ 19, một người Anh tên là Willard lần đầu tiên nhận được bằng sáng chế về hàn hồ quang vào năm 1865. Ông đã sử dụng dòng điện đi qua hai miếng sắt nhỏ để nung chảy chúng thành công, và trong khoảng hai mươi năm sau, một người Nga. tên là Bernard đã nhận được bằng sáng chế cho một quá trình hàn hồ quang. Ông đã duy trì một vòng cung giữa cực carbon và các phôi. Khi hồ quang được vận hành bằng tay thông qua mối nối của các phôi, các phôi được hàn sẽ được hợp nhất với nhau. Vào những năm 1890, kim loại rắn được phát triển như một điện cực, được tiêu thụ trong bể nóng chảy và trở thành một phần của kim loại hàn. Tuy nhiên, oxy và nitơ trong không khí tạo thành oxit và nitrit có hại trong kim loại mối hàn. Do đó dẫn đến chất lượng mối hàn kém.

Vào đầu thế kỷ 20, tầm quan trọng của việc bảo vệ hồ quang để tránh không khí xâm nhập đã được nhận ra, và việc sử dụng nhiệt hồ quang để phân hủy lớp phủ thành điện cực của tấm chắn khí bảo vệ đã trở thành phương pháp tốt nhất. Vào giữa những năm 1920, điện cực phủ đã được phát triển, giúp cải thiện đáng kể chất lượng của kim loại hàn. Đồng thời, nó cũng có thể là chuyển biến quan trọng nhất của hàn hồ quang. Các thiết bị chính trong quá trình hàn bao gồm máy hàn điện, kẹp hàn và khẩu trang.

 Welding principle-TianqiaoHình 2. Nguyên lý hàn

Nguyên tắc

Hồ quang hàn được cung cấp bởi nguồn điện hàn. Dưới tác dụng của một hiệu điện thế nhất định sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện mạnh và kéo dài giữa điện cực (và đầu dây hàn hoặc que hàn) và phôi. Bản chất của hồ quang hàn là sự dẫn khí, tức là khí trung hòa trong không gian đặt hồ quang bị phân hủy thành các ion dương mang điện tích dương và các êlectron mang điện tích âm dưới tác dụng của một hiệu điện thế nhất định, gọi là quá trình ion hóa. Hai hạt mang điện này hướng về hai cực. Chuyển động có hướng làm cho khí cục bộ dẫn điện tạo thành hồ quang. Hồ quang điện chuyển năng lượng điện thành nhiệt, làm nóng và nóng chảy kim loại để tạo thành mối hàn.

Sau khi hồ quang được tạo ra để “bắt cháy”, quá trình phóng điện tự nó có thể tạo ra các hạt mang điện cần thiết để duy trì sự phóng điện, đó là hiện tượng phóng điện tự duy trì. Và quá trình phóng điện hồ quang có điện áp thấp, dòng điện cao, nhiệt độ cao và phát quang mạnh. Với quá trình này, năng lượng điện được chuyển đổi thành nhiệt năng, cơ năng và năng lượng ánh sáng. Hàn chủ yếu sử dụng năng lượng nhiệt và cơ học của nó để đạt được mục đích kết nối các kim loại.

Trong quá trình hàn, hồ quang cháy giữa que hàn và phôi hàn, làm nóng chảy phôi và lõi điện cực tạo thành vũng nóng chảy. Đồng thời, lớp phủ điện cực cũng bị nóng chảy, và phản ứng hóa học xảy ra tạo thành xỉ và khí, có tác dụng bảo vệ phần cuối của điện cực, các giọt nước, vũng nóng chảy và kim loại mối hàn ở nhiệt độ cao.

 

Phân loại chính

Các phương pháp hàn hồ quang phổ biến chủ yếu bao gồm Hàn hồ quang kim loại có vỏ bọc (SMAW), hàn hồ quang chìm (SAW), hàn hồ quang khí vonfram (hàn GTAW hoặc TIG), hàn hồ quang plasma (PAW) và hàn hồ quang kim loại khí (hàn GMAW , MIG hoặc MAG ) Vân vân.

 E7018-Tianqiao

Hình 3. Điện cực hàn E7018

Hàn hồ quang kim loại được che chắn (SMAW)

Hàn hồ quang kim loại được che chắn sử dụng điện cực và phôi làm hai điện cực, nhiệt và lực thổi của hồ quang được sử dụng để làm nóng chảy cục bộ phôi trong quá trình hàn. Đồng thời, dưới tác dụng của nhiệt hồ quang, phần cuối của điện cực bị nóng chảy tạo thành giọt, phôi bị nóng chảy một phần tạo thành một hố hình bầu dục chứa đầy kim loại lỏng. Kim loại lỏng nóng chảy và giọt của phôi tạo thành một vũng nóng chảy. Trong quá trình hàn, lớp phủ và chất phi kim loại là những vật chất hòa tan lẫn nhau và tạo thành một chất phi kim loại bao phủ bề mặt của mối hàn thông qua các biến đổi hóa học gọi là xỉ. Khi hồ quang di chuyển, vũng nóng chảy nguội đi và đông đặc lại để tạo thành một mối hàn. Chúng tôi có các điện cực hàn khác nhau cho SMAW, các mẫu phổ biến nhất làE6010, E6011, E6013, E7016, E7018, va cho thép không gỉ, gang thép, bề mặt cứng Vân vân.

 Submerged-Arc-Welding-SAW-TianqiaoHình 4. Hàn hồ quang chìm

Hàn hồ quang chìm (SAW)

Hàn hồ quang chìm là phương pháp mà hồ quang cháy dưới lớp thông lượng để hàn. Điện cực kim loại được sử dụng trong hàn hồ quang chìm là một dây điện trần được cấp vào tự động mà không bị gián đoạn. Nói chung, xe đẩy hàn hoặc các thiết bị cơ và điện khác được sử dụng để nhận ra chuyển động tự động của hồ quang trong quá trình hàn. Hồ quang của hàn hồ quang chìm cháy dưới dạng hạt thông. Nhiệt của hồ quang làm nóng chảy và bay hơi các bộ phận do hồ quang của phôi tác dụng trực tiếp, đầu dây hàn và từ thông, hơi kim loại và từ thông bay hơi tạo thành khoang kín xung quanh hồ quang. Đốt trong khoang này. Khoang được bao quanh bởi một màng xỉ bao gồm xỉ được tạo ra bởi sự nóng chảy của dòng chảy. Màng xỉ này không chỉ cách ly tốt không khí tiếp xúc với hồ quang và vũng nóng chảy mà còn ngăn hồ quang bức xạ ra ngoài. Dây hàn bị đốt nóng và nóng chảy bởi hồ quang rơi xuống dưới dạng các giọt nhỏ và trộn với kim loại phôi nóng chảy để tạo thành một vũng nóng chảy. Xỉ ít đặc hơn nổi trên vũng nóng chảy. Ngoài tác dụng cách ly cơ học và bảo vệ kim loại vũng nóng chảy, xỉ nóng chảy còn trải qua phản ứng luyện kim với kim loại vũng nóng chảy trong quá trình hàn, do đó ảnh hưởng đến thành phần hóa học của kim loại mối hàn. Hồ quang di chuyển về phía trước, và kim loại bể nóng chảy dần dần nguội đi và kết tinh để tạo thành một mối hàn. Sau khi xỉ nóng chảy nổi ở phần trên của bể nóng chảy nguội đi, một lớp vỏ xỉ được hình thành để tiếp tục bảo vệ mối hàn ở nhiệt độ cao và ngăn nó bị oxy hóa. Chúng tôi cung cấp thông lượng cho SAW, SJ101SJ301SJ302

TIG-TianqiaoHình 5. Hồ quang vonfram khí Weld-TIG

Gnhư Tungstvi Hàn hồ quang / hàn khí trơ vonfram (GTAW hoặc TIG)

Hàn TIG đề cập đến phương pháp hàn hồ quang sử dụng vonfram hoặc hợp kim vonfram (thori vonfram, xeri vonfram, v.v.) làm điện cực và argon làm khí che chắn, được gọi là hàn TIG hoặc hàn GTAW. Trong quá trình hàn, kim loại phụ có thể được thêm vào hoặc không được thêm vào tùy theo dạng rãnh của mối hàn và tính năng của kim loại mối hàn. Kim loại độn thường được thêm vào từ phía trước của vòng cung. Do đặc thù của nhôm-magiê và các vật liệu hợp kim của nó, hàn hồ quang vonfram AC là cần thiết để hàn và hàn hồ quang vonfram DC được sử dụng cho các vật liệu kim loại khác. Để kiểm soát nhiệt đầu vào, hàn hồ quang vonfram argon xung ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn. Các loại dây hàn TIG được sử dụng chủ yếu làAWS ER70S-6, ER80S-GER4043ER5356HS221 và vân vân.

Plasma Arc Welding-Tianqiao Hình 5. Hàn hồ quang Plasma

Hàn hồ quang Plasma (PAW)

Hồ quang plasma là một dạng hồ quang đặc biệt. Hồ quang cũng là vonfram hoặc hợp kim vonfram (thori vonfram, xeri vonfram, v.v.) làm điện cực hồ quang, sử dụng argon làm khí bảo vệ, nhưng điện cực vonfram không vươn ra ngoài vòi phun, mà rút vào bên trong vòi, miệng vòi được làm mát bằng nước hay còn gọi là vòi làm mát bằng nước. Khí trơ được chia thành hai phần, một phần là khí phun ra giữa điện cực vonfram và vòi phun làm mát bằng nước, gọi là khí ion; phần còn lại là khí phun ra giữa vòi làm mát bằng nước và nắp khí bảo vệ, được gọi là Khí bảo vệ, sử dụng hồ quang plasma làm nguồn nhiệt để hàn, cắt, phun, tạo bề mặt, v.v.

 Worker welding theironHình 5 Hàn khí trơ kim loại

Hàn khí trơ kim loại (MIG)

Hàn MIG có nghĩa là dây hàn thay thế điện cực vonfram. Bản thân dây hàn là một trong những cực của hồ quang, đóng vai trò dẫn điện và phóng hồ quang, đồng thời là vật liệu trám, được nung chảy liên tục và điền đầy vào mối hàn dưới tác dụng của hồ quang. Khí bảo vệ thường dùng xung quanh hồ quang có thể là khí trơ Ar, khí CO hoạt động.2hoặc Ar + CO2hỗn hợp khí. Hàn MIG sử dụng Ar làm khí che chắn được gọi là hàn MIG; Hàn MIG sử dụng CO2 như khí che chắn được gọi là CO2hàn. MIG phổ biến nhất là AWS ER70S-6, ER80S-G.


Thời gian đăng bài: Aug-17-2021