Hàn hồ quang – Phần 58: Dòng điện hàn, điện áp hồ quang, tốc độ hàn Phụ trách: Takagi Ryuhei

Ngày 01 tháng 08 năm 2016

Nhân vật chính trong các điều kiện hàn riêng lẻ vẫn là “dòng điện hàn (tốc độ cấp dây)”. Lý do là vì đây là yếu tố quyết định đến độ bền mối hàn, đặc biệt là độ xuyên sâu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét 3 điểm sau liên quan đến dòng điện hàn:

1) Cách tư duy khi lựa chọn mức dòng điện và giá trị dòng điện là gì?
2) Cần lưu ý gì khi thiết lập và quản lý dòng điện hàn đã chọn?
3) Dòng điện hàn ảnh hưởng và mang lại hiệu quả gì cho mối hàn?

Trước tiên, chúng ta hãy bắt đầu từ việc lựa chọn giá trị dòng điện. Nguyên tắc cơ bản là không để xảy ra lỗi hàn. Trước tiên cần xác định yêu cầu về hiệu suất đối với sản phẩm hàn hồ quang như độ bền, chất lượng bề mặt, và độ chính xác để đảm bảo đạt yêu cầu. Đồng thời, cần cân nhắc đến: Vật liệu hàn (thép tấm thông thường, thép mạ bề mặt, ống,…), độ dày tấm, hình dạng mối ghép (bao gồm hình dạng chi tiết), Khối lượng chi tiết, độ nghiêng, và tư thế hàn.

Mặt khác, cũng cần nắm rõ mức độ tốc độ hàn chậm nhất có thể chấp nhận được bao gồm cả thiết bị, vì chất lượng hàn tỷ lệ nghịch với tốc độ hàn.

Ví dụ: Giả sử ta có một mối hàn góc với hai tấm thép mạ kẽm dày 2.0mm xếp chồng lên nhau, nguồn hàn là máy hàn CO₂, dây hàn YGW-12, đường kính Φ1.2mm. Trong trường hợp này, dòng điện hàn có thể được chọn trong một phạm vi rộng tùy theo tốc độ hàn, tuy nhiên để giảm thiểu bọt khí (blow hole) do thép mạ kẽm gây ra, tốc độ hàn chậm sẽ có lợi hơn.

Do đó, cần đánh giá tổng hợp để lựa chọn dòng điện hàn phù hợp. Ví dụ, có thể sử dụng điều kiện 150±10A, 20±0.5V, 45cpm. Trên cơ sở này, hãy cùng xem xét các điểm cần lưu ý khi thiết lập dòng điện như ở mục 2).

Các điểm lưu ý khi thiết lập dòng điện:
Thứ nhất, cần thiết lập dòng điện hàn dựa trên cả tốc độ cấp dây (tham khảo Phần 55 – Hình 055-01). Nếu thiết lập bằng cả hai giá trị, thì ngay cả khi dòng điện thay đổi, việc quản lý sẽ dễ dàng hơn.

Thứ hai, khi chọn điều kiện 150±10A, 20±0.5V, 45cpm, cần xác định xem điều kiện này nằm ở đâu trong phạm vi được phép, và tốt nhất nên nằm ở trung tâm của vùng ổn định hồ quang/mối hàn. Ví dụ minh họa được thể hiện trong Hình 058-01.

📈 Hình 058-01: Ví dụ về lựa chọn dòng điện hàn – điện áp hồ quang và phạm vi ổn định mối hàn

Thứ ba, chỉ chọn một giá trị trung bình dòng điện là không đủ. Cần thiết lập cho toàn bộ quá trình từ khi bắt đầu đến khi kết thúc hàn, bao gồm: Dòng điện ban đầu, dòng điện ổn định, dòng điện kết thúc.

Ngoài ra, để kiểm soát xỉ hàn, tăng khả năng hàn tốc độ cao,… thì thiết lập đặc tính hồ quang (điều khiển tức thời dòng điện hàn) cũng là điều bắt buộc. Vấn đề này sẽ được trình bày chi tiết trong các phần sau. Ảnh hưởng của dòng điện hàn đến mối hàn (mục 3):

Dựa trên các tính chất:

Dòng điện hàn tỷ lệ thuận với tốc độ cấp dây (cm/phút),

Dòng điện hàn tỷ lệ thuận với tốc độ nóng chảy dây hàn (g/phút),

Dòng điện hàn cũng tỷ lệ thuận với lượng kim loại đắp và tốc độ đắp (g, g/phút),

Ta có thể thấy rằng: lượng kim loại đắp ở phần lồi của mối hàn sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với mức tăng/giảm của dòng điện, như minh họa ở Hình 058-02.

📈 Hình 058-02: Ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn khi thay đổi dòng điện hàn (với điện áp và tốc độ giữ nguyên)

Ngoài ra, khi điện áp và tốc độ giữ nguyên, thì độ xuyên sâu cũng tỷ lệ thuận với dòng điện hàn – đây là một tính chất quan trọng. Vì vậy, trong quan điểm độ xuyên sâu = độ bền mối hàn, điều kiện dòng điện hàn là yếu tố được đặt lên hàng đầu.

Tuy nhiên, đặc điểm của mối hàn (bao gồm độ xuyên sâu) được quyết định bởi sự cân bằng giữa dòng điện – điện áp – tốc độ, do đó ít nhất phải kết hợp và quản lý đồng bộ cả 3 yếu tố này.

Ở phần tiếp theo, chúng tôi sẽ trình bày về “Dòng điện hàn và đặc tính hồ quang” (trong hàn kiểu chuyển ngắn mạch).
Rất mong được các bạn đón đọc!

Hết.