Website đang phát triển - mọi đơn hàng không có hiệu lực. Gọi ngay: 02543 511 619 để được hỗ trợ tốt nhất. Bỏ qua
Skip to content
Trang chủ / Kỹ thuật hàn / Kỹ thuật hàn hồ quang điện, hồ quang tay
Hàn hồ quang điện là một quá trình hàn sử dụng hồ quang để tạo ra nhiệt làm nóng chảy và nối kim loại. Nguồn điện cơ bản sử dụng dòng điện một chiều [DC] hoặc xoay chiều [AC]. Hàn hồ quang là một quá trình hàn điện nóng chảy được sử dụng để nối kim loại. Hồ quang điện từ nguồn điện AC hoặc DC tạo ra một nhiệt lượng cực lớn khoảng 6500 ° F làm nóng chảy kim loại ở phần nối giữa hai chi tiết gia công. Hồ quang có thể được dẫn hướng bằng tay theo đường của mối nối, trong khi điện cực chỉ đơn giản mang dòng điện hoặc dẫn dòng điện và nóng chảy vào vũng hàn cùng một lúc để cung cấp kim loại phụ cho mối nối. Do các kim loại phản ứng hóa học với oxy và nitơ trong không khí khi được hồ quang nung nóng đến nhiệt độ cao, nên một lớp khí hoặc xỉ bảo vệ được sử dụng để giảm thiểu sự tiếp xúc của kim loại nóng chảy với không khí. Sau khi nguội, các kim loại nóng chảy rắn lại để tạo thành một liên kết gọi là đường hàn hoặc mối hàn, phần vỏ bảo vệ bên ngoài gọi là xỉ hàn. Hàn hồ quang điện có các tên gọi khác như: hàn hồ quang tay hoặc hàn que.Hàn hồ quang điện hoạt động như thế nào?
Đặc điểm của kỹ thuật hàn hồ quang điện, hồ quang tay
- Hàn được ở mọi tư thế trong không gian.
- Dùng được cả dòng một chiều[DC] và xoay chiều[AC]
- Năng suất thấp do cường độ hàn bị hạn chế
- Hình dạng, kích thước và thành phần hóa học mối hàn không đồng đều do tốc độ hàn bị dao động ,làm cho phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn thay đổi.
- Bề rộng vùng ảnh hưởng nhiệt tương đối lớn do tốc độ hàn nhỏ
- Điều kiện làm việc của thợ hàn mang tính độc hại – do tiếp xúc gần với bức xạ, khí độc
- Dễ tạo khuyết tật nên chất lượng mối hàn không cao
Phạm vi ứng dụng hàn hồ quang điện, hồ quang tay
- Do tính linh hoạt, sự đơn giản của thiết bị và quy trình hoạt động của hàn hồ quang tay, nên nó là phương pháp hàn phổ biến nhất trên thế giới.
- Thích hợp cho hàn các chiều dày nhỏ và trung bình ở mọi tư thế trong không gian
- Chiếm ưu thế so với phương pháp hàn khác trong công nghiệp sửa chữa, chết tạo và phục hồi bảo dưỡng.
- Sử dụng rộng rãi trong xây dựng kết cấu thép và chế tạo công nghiệp.
- Thường hàn thép các bon, thép hợp kim cao và thấp, thép không gỉ, gang xám và gang dẻo. Ít phổ biến cho hàn kim loại màu: Niken,Đồng, nhôm và hợp kim của chúng.
Thiết bị và dụng cụ để hàn hồ quang tay
- Hàn hồ quang có thể dùng dòng điện một chiều [DC], hoặc xoay chiều [AC].
- Ưu điểm của dòng một chiều là hồ quang có tính ổn định cao và có thể đổi cực để điều chỉnh mức độ đốt nóng vật hàn.
- Tuy nhiên trong thực tế, người ta thường hàn hồ quang với dòng điện xoay chiều. Ưu điểm của dòng xoay chiều là thiết bị rẻ hơn, nhỏ, gọn nhẹ, cơ động hơn, vận hành cũng đơn giản, hiệu suất cao, tiêu hao điện năng ít hơn so với thiết bị dòng điện một chiều.
Máy hàn điện – thiết bị hàn
- Máy hàn điện một chiều, máy hàn 1 chiều [hay còn gọi là máy hàn DC dùng chỉnh lưu], được sản xuất dưới 2 loại máy là: một pha 220V và ba pha 380V. Loại máy hàn này khi hàn thường xảy ra hiện tượng ngắn mạch, nên cần phải trang bị thêm bộ phận ngăn ngừa cường độ ngắn mạch quá lớn.
Hàn bằng dòng điện 1 chiều tuy được sử dụng máy hàn đắt tiền nhưng dễ gây hồ quang, dễ hàn và chất lượng mối hàn cao.
Nối thuận: Que hàn được nối với cực âm của nguồn điện, còn vật hàn nối với cực dương của nguồn. Do nhiệt độ của vật hàn lớn nên dùng để hàn thép có chiều dày lớn. Khi dùng điện cực không nóng chảy thì nên dùng cách nối này để điện cực đỡ bị mòn
Nối nghịch trong hàn điện hồ quang là gì: Que hàn được nối với cực dương của nguồn điện, vật hàn nối với cực âm. Cách nối này được dùng khi hàn các vật mỏng, kim loại màu hoặc gang bằng que hàn thép.
- Máy hàn điện xoay chiều, máy hàn xoay chiều [hay còn gọi là máy hàn AC] sử dụng dòng điện xoay chiều để giảm điện áp của nguồn điện xuống nhằm phù hợp với cường độ dòng hàn và điện áp trong khi hàn. Máy hàn AC cũng được chia thành 2 loại là máy hàn 220V và máy hàn xoay chiều 3 pha 380V.
- Vật liệu hàn – Que hàn: lựa chọn phù hợp cho từng loại yêu cầu vật liệu khác nhau như, hàn thép đen, hàn inox, hàn đồng, gang …
Trang bị dụng cụ để hàn hồ quang điện – hồ quang tay
Giật điện, nhiễm độc khói, gas, cháy nổ, bỏng do tiếp xúc với kim loại nóng, tiếp xúc với tia cực tím, tiếng ồn và một số nguyên nhân khác… là những tai nạn rủi ro mà các công nhân hàn thường phải đối mặt. Do đó, các trang bị bảo hộ đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình làm việc của người thợ hàn.
- Mũ hàn – mặt nạ hàn, là trang bị bảo hộ không thể thiếu cho công nhân hàn. Mũ hàn sẽ bảo vệ khỏi ảnh hưởng của tia cực tím, tia hồng ngoại lên mắt và da vùng mặt, bảo vệ khỏi xỉ hàn nóng chảy bắn tóe.
- Quần áo bảo vệ, cũng giống như mũ hàn, quần áo cũng cần đáp ứng các yêu cầu bảo vệ, và đảm bảo tính thoải mái cho công nhân hàn. Chất liệu quần áo thường làm bằng da hoặc vải amiang, nhưng cũng cần chú ý đến sự thoải mái thuận tiện cho người thợ hàn.
- Giày – bao tay bảo hộ, cũng cần phải đáp ứng kép về bảo vệ cũng như dễ hoạt động, sự chủ quan trong quá trình làm việc, công nhân hàn thường không quan tâm đến các trang bị bảo hộ. Do đó dễ dẫn đến tai nạn xảy ra có thể gây các hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy hãy học thói quen mang đồ bảo vệ cho mình khi tham gia vào quá trình hàn để tránh các tai nạn đáng tiếc.
- Kính hàn trắng – đen, đây là chi tiết cực kỳ quan trọng nhằm bảo vệ đôi mắt của thợ hàn tránh những tia xỉ bắn tóe và tránh sự phản xạ quang tuyến gây ảnh hưởng tới sức khỏe của những người ở gần nơi hàn.
- Kìm hàn que để cặp điện cực [que hàn]
- Kẹp mát, đầu cặp nối với vật hàn để tiếp thông dòng điện với vật hàn – tiếp mass
- Những phụ tùng khác như thùng đựng que hàn, búa gõ xỉ hàn, bàn chải sắt vệ sinh mối hàn, dụng cụ gá lắp…
Tổng kết
Kỹ thuật hàn hồ quang điện, hồ quang tay là phương pháp hàn phổ biến nhất hiện nay trên toàn thế giới, từ các xưởng cơ khí cho đến những thợ sửa chữa máy móc nhỏ cũng sử dụng phương pháp này. Do tính linh hoạt ,sự đơn giản của thiết bị và quy trình hoạt động của máy hàn hồ quang tay cũng như chi phí dẻ dễ dàng đầu tư, dễ dàng sử dụng với đại đa số các công việc hàn thông dụng.
Xem thêm các quy trình kỹ thuật, phương pháp hàn khác
Ngày đăng 06/03/2019
Hàn hồ quang tay
1. Bản chất, đặc điểm của hàn hồ quang tay.
Bản chất của hàn hồ quang tay: Hàn hồ quang tay là một trong những phương pháp hàn nóng chảy dùng năng lượng của hồ quang điện để nung nóng kim loại chỗ cần ghép nối đến trạng thái chảy, sau khi kết tinh tạo thành mối hàn nối các chi tiết tạo thành một khối bền vững.
Đặc điểm: Cho đến nay, hàn hồ quang tay vẫn được sử dụng rất phổ biến ở tất cả các nước kể cả các nước có nền công nghiệp và công nghệ hàn phát triển bởi tính linh động, tiện lợi và khả năng ứng dụng đa dạng của nó. Đây là phương pháp cho phép ứng dụng ở mọi vị trí trong không gian. Thiết bị hàn hồ tay dễ vận hành, sửa chữa, chi phí đầu tư thấp hơn so với các phương pháp hàn khác. Vì hầu hết mọi chuyển động đều bằng tay nên chất lượng, thẩm mỹ mối hàn phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của người thợ hàn.
2. Hồ quang hàn và tính chất của hồ quang hàn.
Khái niệm, đặc điểm, cấu tạo của hồ quang hàn.
Khái niệm: Hồ quang là hiện tượng phóng điện mạnh và liên tục qua môi trường khí [đã bị ion hóa giữa hai điện cực].
Đặc điểm: Nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh, có thể làm nóng chảy tất cả các kim loại [nhiệt độ ở tâm cột hồ quang khoảng 6000 độ C.
Trong không gian, hồ quang gồm các phần tử có tích điện e, ion âm và ion dương, trong đó electron đóng vai trò quan trọng nhất vì nó có điện tích âm nhỏ nhất, có khối lượng rất nhỏ, nhỏ hơn khối lượng nguyên tử Hidro 1840 lần.
Cấu tạo của hồ quang:
Cấu tạo của hồ quang gồm 3 vùng: Vùng anot A [cực +], vùng catot K [cực -] và vùng cột hồ quang
Uh = UA + UK + UC
- Vùng anot: có điện áp UA, thể tích lớn hơn vùng catot nhưng điện áp rơi nhỏ hơn, bằng [2-4]V.
- Vùng catot: là vùng sản sinh ra các điện tử, vùng này có điện áp UK. Nhiệt độ vùng này khoảng 3200 độ C, chiếm 38% tổng nhiệt lượng hồ quang.
- Vùng cột hồ quang có điện áp UC. Nhiệt độ ở tâm khoảng 6000 độ C, chiếm 20% tổng nhiệt lượng hồ quang. Nhiệt lượng của cột hồ quang làm nhiệm vụ nung nóng chảy que hàn và vật hàn; cung cấp nhiệt lượng để phát xạ điện tử.
Nhiệt ở A cao hơn ở K do động năng của các điện tử electron lớn [vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng] va đập mạnh vào bề mặt vật A sinh ra nhiệt lớn. Khi hàn vật mỏng đấu cực âm vào vật hàn, cực dương vào que hàn.
Sau khi hồ quang hình thành, muốn duy trì hồ quang cháy ổn định thì phải đảm bảo chiều dài hồ quang không đổi.
Các phương pháp tạo hồ quang và sự cháy của hồ quang.
Các phương pháp gây hồ quang
- Phương pháp mổ thẳng [mổ cò].
Que hàn tiếp xúc trực tiếp với vật hàn theo phương thẳng đứng, sau đó nhanh chóng nhấc lên khỏi vật hàn một khoảng cách từ 2-4mm và duy trì ở một khoảng cách cố định để hồ quang cháy ổn định.
- Phương pháp ma sát [quẹt diêm]
Nghiêng que hàn một góc và vạch nhẹ lên bề vật hàn sau đó nhanh chóng nhấc que hàn lên một khoảng từ 2-4mm, sau đó giữ ở khoảng cách cố định để hồ quang cháy ổn định.
Trong hai phương pháp trên, phương pháp gây hồ quang ma sát dễ thao tác hơn [thích hợp cho người mới học nghề] lại dễ tạo vết trên bề mặt vật hàn. Phương pháp gây hồ quang thẳng đứng đòi hỏi thao tác phải nhanh bởi vì que hàn rất dễ bị dính vào vật hàn, không hình thành hồ quang được.
Sự cháy của hồ quang
Sau khi que hàn chạm rất nhanh vào vật hàn rồi nhấc lên một khoảng 2-4mm thì phát sinh hồ quang.
Sự cháy của hồ quang phụ thuộc vào: điện thế giữa hai điện cực lúc máy chưa làm việc, cường độ dòng điện và khoảng cách giữa hai điện cực [chiều dài hồ quang]. Quan hệ giữa điện thế và cường độ dòng điện là đặc tính tĩnh của hồ quang.Ứng với một chiều dài hồ quang ta có đặc tính nhất định. Điện thế của hồ quang chủ yếu phụ thuộc vào cường độ và chiều dài hồ quang, ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, ví dụ như vật liệu điện cực, các loại khí chứa trong khoảng không gian của hồ quang cháy và loại dòng điện v.v...
Khi hàn hồ quang tay, điện thế chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài hồ quang. Qua thực nghiệm đã vẽ được đường đặc tính tĩnh của chiều dài hồ quang.
Trên giảng đồ U[h] = f[I], Uh thay đổi theo ba khoảng dòng điện, tức là hình dáng đường cong đặc tính thay đổi cùng với sự thay đổi của dòng điện.
Uh = I.R = p[l/F]Ih
Khoảng dòng điện I < 80A, điện thế hồ quang giảm khi dòng điện tăng lên. Nguyên nhân là do lúc này công suất hồ quang còn bé, tăng dòng điện sẽ tăng mặt cắt hồ quang và đồng thời tăng tính dẫn điện của nó. Đường đặc tính tĩnh trong khoảng dòng điện này là giảm dần liên tục.
Do điện tăng trong khoảng 80 đến 1000A thì điện thế hồ quang trở lên không đổi. Lúc này điện thế hồ quang chỉ thay đổi phụ thuộc vào chiều dài hồ quang. Đường đặc tính tĩnh của hồ quang hầu như song song với trục của dòng điện và được gọi là đường đặc tính cứng. Loại đường này được dùng nhiều trong hàn hồ quang tay vì hồ quang ổn định.
Quá trình hình thành hồ quang.
Quá trình hình thành hồ quang xảy ra rất ngắn [khoảng 1/10 giây], nhưng nó có thể chia làm 4 giai đoạn sau:
- Giai đoạn a]: Que hàn tiếp xúc với vật hàn tại các điểm nhấp nhô, mật độ dòng điện tăng lên rất cao.
- Giai đoạn b]: Do mật độ tăng lên rất cao, tại chỗ tiếp xúc sinh ra nhiệt lượng lớn làm nóng chảy kim loại và điền đầy khoảng không gian giữa hai điện cực.
- Giai đoạn c]: Khi nhấc que hàn lên khỏi vật hàn, do tác dụng của lực từ trường, cột hồ quang bị kéo dài ra, tiết diện ngang giảm xuống.
- Giai đoạn d]: Tại chỗ thắt, mật độ dòng điện tăng cao làm kim loại đạt đến nhiệt độ sôi và cắt đứt phần kim loại lỏng đi vào vũng hàn, hồ quang được hình thành.
Sau khi hồ quang được hình thành, do ảnh hưởng của nhiệt hồ quang sẽ xảy ra hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử trên bề mặt catot, kèm theo sự tăng đáng kể của điện áp làm cho hiện tượng phát xạ tăng lên và hồ quang được duy trì.
Hiện tượng thổi lệch hồ quang và biện pháp khắc phục
Hồ quang được hình thành trong môi trường khí giữa hai điện cực [một điện cực có thể là vật hàn], cho nên coi nó như là một dây dẫn và dưới tác dụng của một số yếu tố khác nó có thể bị kéo dài và dịch chuyển khỏi vị trí bình thường ta gọi là hiện tượng thổi lệch hồ quang và gây hậu quả xấu cho quá trình hàn... Hiện tượng này thường xảy ra với dòng một chiều, còn với dòng xoay chiều do dòng điện thay đổi liên tục nên hồ quang ít bị thổi lệch.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng thổi lệch hồ quang
Ảnh hưởng của từ trường riêng
Khi hàn, xung quanh cột hồ quang, điện cực hàn, vật hàn sẽ sinh ra từ trường. Nếu từ trường xung quanh cột hồ quang phân bố đối xứng thì nó sẽ không bị thổi lệch. Nếu từ trường phân bố không đối xứng thì nó sẽ bị thổi lệch về phía từ trường yếu hơn, cột hồ quang thổi lệch ngược với phía nối dây.
Ảnh hưởng của vật liệu sắt từ
Khi đặt gần hồ quang một vật sắt từ giữa chúng sẽ sinh ra một lực điện từ có tác dụng kéo hồ quang về phía sắt từ đó. Điều này khó khăn khi hàn góc hoặc khi hàn gần cuối đường hàn.
Ảnh hưởng của góc nghiêng que hàn
Góc nghiêng que hàn cũng ảnh hưởng đến sự phân bố đường sức từ xung quanh hồ quang. Vì vậy chọn góc nghiêng que hàn thích hợp để thay đổi được tính phân bố đường sức từ và có thể tạo ra từ trường đồng đều, khắc phục hiện tượng thổi lệch hồ quang khi hàn.
Các biện pháp khắc phục
Để khắc phục và hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng thổi lệch hồ quang chúng ta có thể áp dụng một trong những biện pháp sau đây:
- Thay đổi cách nối dây với vật hàn để tạo ra từ trường đối xứng.
- Chọn góc nghiêng que hàn nghiêng một cách thích hợp.
- Giảm chiều dài hồ quang đến mức có thể [bằng cách hàn hồ quang ngắn].
- Thay dòng điện hàn một chiều bằng dòng xoay chiều.
- Đặt thêm vật sắt ở gần cuối đường hàn.
Phân loại hàn hồ quang hàn
Phân loại theo dòng điện
Phân loại theo dòng điện, hàn hồ quang tay được chia ra.
1. Hàn bằng dòng điện xoay chiều AC
- Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, dễ bảo quản sửa chữa, giá thành thấp, tiện lợi ở nơi gần lưới điện và hồ quang ít bị thổi lệch.
- Nhược điểm: Khó gây hồ quang và hồ quang cháy không ổn định do đó chất lượng mối hàn không đạt yêu cầu cao, không dùng được với tất cả các loại que hàn.
2. Hàn bằng dòng điện một chiều DC
- Ưu điểm: Dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định, tiện lợi ở nơi xa lưới điện, chất lượng mối hàn cao.
- Nhược điểm: Tổn hao nhiều năng lượng [do dùng máy phát, chỉnh lưu], hồ quang hay bị thổi lệch.
Do có những ưu và nhược điểm trên mà hai phương pháp này cùng tồn tại và hỗ trợ lẫn nhau.
Phân loại theo cách nối dây
1. Nối trực tiếp
Nối trực tiếp là nối một cực của nguồn điện vào que hàn, còn cực kia nối với vật hàn. Khi hàn bằng dòng một chiều, nối trực tiếp được phân ra: nối thuận và nối nghịch.
- Nối thuận là nối cực dương của nguồn với vật hàn, cực âm với que hàn.
- Nối nghịch là nối cực âm của nguồn với que hàn và cực dương với vật hàn.
Phương pháp nối nghịch thường áp dụng cho hàn vật mỏng và nối thuận áp dụng cho hàn các vật hàn dày.
2. Nối gián tiếp
Là nối hai cực của nguồn điện với que hàn còn vật hàn không nối cực. Hồ quang cháy giữa hai que hàn, do vậy có thể điều chỉnh được lượng nhiệt của vũng hàn khi hàn khi điều chỉnh chiều dài hồ quang. Cách nối dây này dùng khi hàn các vật hàn mỏng, hàn thép có nhiệt độ nóng chảy thấp bằng điện cực không nóng chảy.
3. Nối hỗn hợp
Dùng khi hàn hồ quang tay bằng dòng ba pha. Hai cực của nguồn điện nối với que hàn còn cực kia nối với vật hàn. Ưu điểm là nhiệt tập trung cao, năng suất hàn cao. Thường áp dụng khi hàn vật dày, các kim loại và hợp kim nóng chảy cao.
Phân loại theo điện cực
1. Hàn bằng điện cực nóng chảy [que hàn, dây hàn]: Mối hàn do kim loại điện cực và kim loại vật hàn tạo nên.
2. Hàn bằng điện cực không nóng chảy [Vonfram, điện cực than]:
Mối hàn tạo nên có thể chỉ do kim loại vật hàn nóng chảy [nếu không dùng que hàn phụ], hoặc do cả kim loại que hàn và vật hàn tạo nên khi hàn bằng điện cực nóng chảy hoặc không nóng chảy có dùng que hàn phụ. Hồ quang có thể cháy trực tiếp giữa que hàn và vật hàn hoặc cháy gián tiếp giữa que hàn và que hàn bằng dòng điện hai pha hoặc ba pha.
Tài liệu kỹ thuật hàn: Cơ sở lý thuyết hàn điện nóng chảy [Phần 1]
Tài liệu kỹ thuật hàn: Cơ sở lý thuyết hàn điện nóng chảy [Phần 3]
Tài liệu kỹ thuật hàn: Cơ sở lý thuyết hàn điện nóng chảy [Phần 4]