Xác định đường kính kim hàn ( que hàn) trong hàn orbital quỹ đạo, hàn ống inox vi sinh tự động

Máy hàn ống inox tự động Hãng Orbitec

Đường kính của điện cực vonfram (kim hàn/que hàn Tig) ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt và sự hình thành mối hàn.

Vonfram là kim loại cực kỳ đặc với các đặc tính độc đáo khiến nó trở nên lý tưởng cho mọi thứ, từ máy công cụ có độ bền cao đến đột lỗ trên xe bọc thép. Đặc tính nổi bật nhất của nó trong lĩnh vực hàn là khả năng chịu nhiệt rất cao mà không làm suy giảm độ bền kéo. Điều này cho phép nó tạo ra các mối hàn được tạo hình rất tinh khiết và chính xác. Khả năng duy trì hình dạng của nó trong quá trình gia nhiệt mạnh cũng cho phép kiểm soát tốt chiều dài hồ quang và diện tích hiệu ứng nhiệt.

Các đặc tính này cho phép các mối hàn được kiểm soát chặt chẽ đáp ứng các thông số kỹ thuật cao cấp và đã làm cho quá trình Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (TIG) trở thành quy trình được lựa chọn cho các mối hàn chính xác, sạch sẽ. Tuy nhiên, có những giới hạn đối với khả năng xử lý nhiệt của vonfram và quá trình hàn liên quan đến sự tương tác phức tạp giữa nhiệt, điện trở và điện áp. Việc chọn đường kính chính xác của điện cực vonfram đòi hỏi phải cân bằng các yếu tố này với các đặc tính cụ thể của kim loại cơ bản để đáp ứng các thông số hàn được chỉ định. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng xử lý các hợp kim công suất cao (hợp kim Exotic)  hoặc trong hàn rất cao cấp, nơi sử dụng các quy trình tự động hóa chính xác như hàn quỹ đạo orbital.

Nguyên tắc cơ bản hàn TIG quỹ đạo 

Khoa học đằng sau dòng điện trong hàn khá phức tạp. Không chỉ có cường độ dòng điện để xem xét, mà còn có điện áp và điện trở. Chúng tương tác để tạo ra nhiệt làm nóng chảy kim loại trong quá trình hàn hồ quang.

Dưới đây là tổng quan sơ bộ về ba biện pháp đo dòng điện này:

Cường độ dòng điện: Đây là thước đo cường độ dòng điện tính bằng ampe, là lượng điện tích đi qua một điểm trong một giây.

Điện áp: Đây là phép đo áp suất điện cần thiết để vượt qua một mức điện trở nhằm tạo ra cường độ dòng điện qua một điểm qua điện trở. Trong hàn TIG, điện trở là điện cực vonfram.

Điện trở: Đây là thước đo mức độ trở kháng của một khối vật liệu đối với dòng điện chạy qua nó.

Ba yếu tố này là tác động qua lại với nhau; cường độ dòng điện tạo ra nhiệt, và nhiệt đó, đến lượt nó, làm tăng điện trở của vonfram đối với dòng điện. Chiều dài hồ quang, hoặc khoảng cách từ vonfram đến phôi, cũng đóng một vai trò. Khoảng cách càng dài, khe hở không khí càng lớn và lực cản cần vượt qua để tạo ra hồ quang càng lớn. Điện áp hồ quang tương quan trực tiếp với độ dài hồ quang, vì hồ quang càng dài thì càng cần nhiều điện áp để vượt qua điện trở. Điện trở lớn hơn dẫn đến tỷ lệ phần trăm năng lượng điện được chuyển thành năng lượng nhiệt lớn hơn.

Sự tương tác giữa ba yếu tố này của dòng điện có nghĩa là việc chọn đường kính của điện cực hay que hàn để hàn TIG có thể là một vấn đề đơn giản để hợp với độ dày vật liệu—ít nhất là khi làm việc với các vật liệu và quy trình hàn TIG thông thường. Trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn, nó có thể yêu cầu cân bằng các loại vật liệu, loại dòng điện, khoảng cách hồ quang, chất tạo hợp kim vonfram và các loại khí với nhau để đạt được mối hàn với các đặc tính mong muốn.

Mối quan hệ giữa nhiệt, loại kim loại và đường kính của điện cực kim hàn TIG 

Lựa chọn kim hàn TIG trong hàn ống inox orbital

Ở cấp độ cơ bản nhất, điện cực vonfram có đường kính dày hơn có thể hấp thụ nhiều nhiệt hơn so với điện cực mỏng hơn. Một điện cực dày hơn cung cấp nhiều vật liệu hơn để năng lượng nhiệt được phân phối qua, làm giảm tác động của nhiệt. Đường kính của điện cực vonfram càng lớn thì cường độ dòng điện có thể được sử dụng trong hàn càng cao trước khi vonfram bắt đầu nóng chảy hoặc bắt đầu mất vonfram vào mối hàn, gây ra khuyết tật mối hàn. Việc lựa chọn loại điện cực, kim hàn vonfram cho hàn TIG cũng đóng một vai trò. Các chất tạo hợp kim như lantan hoặc xeri oxit ( ceriated) có thể cải thiện hiệu suất nhiệt của điện cực. Việc chọn đường kính cho điện cực vonfram nên tính đến độ dày của kim loại cơ bản, loại vật liệu hàn và vật liệu hợp kim vonfram được sử dụng. Ví dụ: biểu đồ bên dưới cho thấy phạm vi cường độ dòng điện cùng với đường kính thích hợp của vonfram để hàn thép không gỉ sử dụng khí bảo vệ argon trong hàn quỹ đạo:

Bảng tra lựa chọn đường kính kim hàn orbital

Những khuyến nghị này về cường độ dòng điện và đường kính kim hàn Tig không nhất thiết phải áp dụng cho các kim loại khác ngoài thép không gỉ. Ví dụ, hàn Inconel® yêu cầu cài đặt cường độ dòng điện cao hơn một chút để tạo ra nhiệt độ cần thiết để đưa hợp kim đến điểm nóng chảy của nó. Monel® có hàm lượng đồng cao nên khả năng dẫn nhiệt cao. Điều này đòi hỏi cường độ dòng điện cao hơn và có thể yêu cầu sử dụng khí bảo vệ heli thay vì argon để giữ nhiệt cao và tăng tốc độ hàn. Titan phải được hàn bằng cường độ dòng điện rất cao (125 đến 200 ampe). Kim hàn Wc20 ( Ceriated) với xeri oxit là cần thiết để xử lý các cường độ dòng điện này và tạo ra nhiệt cần thiết. Hàn TIG phức tạp hơn so với việc chỉ đơn giản cân bằng cường độ dòng điện với nhiệt và việc lựa chọn đường kính điện cực vonfram có thể phức tạp hơn do kết quả trực tiếp.

Trong các ứng dụng hàn cao cấp và dành riêng cho mục đích cụ thể, chẳng hạn như những ứng dụng sử dụng hàn quỹ đạo orbital, đường kính của điện cực kim hàn TIG nên được chọn bởi kỹ sư hoặc nhà luyện kim để đạt được mối hàn có các đặc tính mong muốn. Nó nên được chọn cùng với loại điện cực vonfram và góc mài vonfram trong quá trình phát triển quy trình và thông số mối hàn bởi nhân viên được đào tạo, những người hiểu cách các yếu tố khác nhau này tương tác.

Tuổi thọ kim hàn ( điện cực hàn)

Ngay cả khi chúng ta nói rằng hàn Tig nói chung là hàn với điện cực vonfram không nóng chảy, thì kim hàn Tig cũng không hoạt động vĩnh viễn và tuổi thọ của nó phụ thuộc vào các điều kiện sử dụng. Để có tuổi thọ tối ưu, bạn sẽ phải cân nhắc những điều sau:

•   Loại kim hàn vonfram theo loại dòng điện được sử dụng trong quá trình hàn và theo vật liệu được hàn
•  Đường kính và đầu tù theo dòng hàn đang sử dụng.
•  Đảm bảo thời gian thổi khí argon trước và sau hàn, cũng như lưu lượng khí và chỉ số độ tinh khiết của chúng.
•  Chất lượng làm sạch của phôi (không có dầu, chất bôi trơn, oxydes, sơn, v.v.)
•  Phải thay điện cực nếu đầu kim hàn bị oxy hóa, móp méo, gãy hoặc cong
•  Dấu hiệu đầu tiên của điện cực đã qua sử dụng là: khó đánh hồ quang, thiếu ổn định hồ quang, tạo hồ quang nhiễu…

3N Tech Vietnam cung cấp máy móc và bí quyết chuyên môn cần thiết để phát triển các giải pháp hàn quỹ đạo orbtital GTAW cho hàn ống tự động ống inox vi sinh. Mọi thắc mắc về sản phẩm, vui lòng liên hệ info@3ntechvietnam.com.