Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) là gì ?

Hàn tự động hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn tự động hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding), là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.

Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn một cơ cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy của nó Theo độ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn.

Trên mặt vũng hàn và phần mối hàn đã đông đặc hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các qúa trình luyện kim khi hàn, bảo vệ thể được tự động cả hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và chuyển động hồ quang theo trục mối hàn.

CÔNG NGHỆ HÀN DƯỚI LỚP THUỐC

Trường hợp này được  gọi là “hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ”.Nếu chỉ tự động hoá khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang còn khâu chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn được thao tác bằng tay thì gọi là “hàn hồ quang bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ”.

Phương pháp hàn dưới lớp thuốc SAW

SAW là quá trình hàn hồ quang kín trong đó hồ quang cháy giữa đầu dây điện cực và kim loại cơ bản được bảo vệ nhờ lớp thuốc hàn. Thuốc hàn nóng chảy tạo thành xỉ lỏng bảo vệ vùng hồ quang và kim loại lỏng. Kim loại cơ bản và kim loại dây hàn nóng chảy tạo thành mối hàn.

Khả năng ứng dụng

Ưu điểm

+ Tốc độ đắp cao, dây hàn được tận dụng cao.

+ Độ ngấu sâu.

+ Chất lượng mối hàn cao, đồng đều, mối hàn mịn, không bắn toé.

+ Không loé hồ quang, ít khói nên ít ảnh hưưởng tới sức khỏe của người công nhân, không yêu cầu cao đối với thợ vận hành.

+ Có thể tạo ra mối hàn có tính chất cơ lý hoá mong muốn.

Nhược điểm

+ Thiết bị hàn phức tạp, đắt tiền

+ Không phù hợp cho những mối hàn ngắn hoặc cong, hoặc trong vị trí hàn leo và hàn trần

+ Yêu cầu gá lắp mối hàn phải chính xác.

+ Chất lượng của kim loại mối hàn phụ thuộc rất lớn vào thành phần hoá học của kim loại cơ bản và điều kiện hàn.

• Phạm vi áp dụng

Phù hợp cho hàn các mối hàn dày, đường hàn dài, tốc độ đắp cao, yêu cầu chất lượng mối hàn cao như chế tạo bình, bồn, bể chứa, nghành công nghiệp đóng tàu v.v

Xem thêm : Máy cắt plasma nén khí trong 

Các thông số công nghệ hàn tự động:

Trước khi tiến hành hàn các thông số công nghệ phải đưuợc tính toán lựa chọn trước và thành lập một quy trình hàn hợp lý.

Kích thước điện cực (dây hàn):

Kích thước dây hàn ảnh hưởng tới hình dáng mối hàn và chiều sâu ngấu ở một cường độ dòng nhất định.

Dòng điện hàn Ih = 600A

Tốc độ di chuyển xe hàn tự động Vh = 750mm/p

Điện áp hàn Uh = 30v

Cùng một chế độ như trên, với đường kính dây hàn nhỏ sẽ cho mối hàn ngấu sâu, bề rộng mối hàn quá hẹp tạo cho mối hàn nguội không không đồng đều gây nứt trong mối hàn, ngược lại đường kính quá lớn sẽ cho mối hàn quá rộng gây nứt trên bề mặt mối hàn. Hợp lý nhất phải lựa chọn đường kính sao cho tỉ số b/h gần bằng 1,3 (đường kính dây hàn) nhỏ được sử dụng với cường độ dòng điện thấp, thích hợp cho hàn bán tự động do đặc tính cơ động trong di chuyển của nó, nó được sử dụng hàn những mối hàn nhỏ, thép tấm mỏng.

Đường kính dây hàn lớn có khả năng lấp đầy khe hở hàn tốt hơn đường kính nhỏ do lỗi gá lắp của mối hàn gây ra. Nếu cùng cường độ dòng điện mật độ dòng điện ở đường kính dây hàn lớn sẽ thấp hơn so với đường kính dây hàn nhỏ do đó tốc độ đắp thấp hơn, tuy nhiên với đường kính dây hàn lớn có thể hàn ở cường độ dòng điện cao do đó tốc độ đắp sẽ cao hơn nhiều. Với loại đường kính dây hàn lớn cho ta mối hàn rộng ngấu sâu nên nó thích hợp với hàn thép tấm dầy. Nếu tốc độ cấp dây mong muốn cao hơn tốc độ động cơ cấp dây có thể cấp được ta có thể thay bằng dây hàn có đường kính lớn hơn.

Điện áp hàn

Điện áp hàn ảnh hưuởng tới chiều dài hồ quang giữa đầu mút điện cực và vũng kim loại nóng chảy, nếu điện áp cao thì chiều dài hồ quang sẽ lớn và ngược lại điện áp thấp thì chiều dài hồ quang ngắn. Điện áp hàn ít ảnh huưởng tới tốc độ đắp của điện cực mà nó ảnh hưởng chủ yếu tới hình dáng tiết diện ngang của mối hàn và hình dáng bề mặt mối hàn.

Ta thấy khi tăng điện áp hồ quang khi cường độ dòng điện không đổi sẽ cho kết quả:

– Bề mặt mối hàn phẳng và rộng hơn.

– Mức tiêu thụ thuốc hàn tăng

– Có khả năng giảm khuyết tật rỗ do chất bẩn và dầu mỡ trên kim loại cơ bản gây ra.

– Hàn được liên kết hàn có khe hở chân mối hàn lớn do quá trình gá ghép gây nên.

– Tăng khả năng luyện kim của mối hàn do thời gian đồng đều hoá lâu và giúp cho các nguyên tố hợp kim từ thuốc hàn đi vào kim loại mối hàn với tỷ lệ cao hơn.

Tuy nhiên nó có nhược điểm sau

– Nó tạo ra mối hàn rộng nên nhạy cảm với khuyết tật nứt do tỷ lệ giữa về rộng và chiều sâu ngấu lớn.

– Xỉ hàn khó làm sạch khi hàn giáp mối. – Tạo mối hàn lõm dễ nứt khi hàn mối hàn góc. – Tăng khả năng gây khuyết cạnh mối hàn khi hàn mối hàn góc – Gây khuyết tật không ngấu khi hàn liên kết vát mép với, góc vát nhỏ.

Điện áp hồ quang thấp sẽ tạo hồ quang yếu, giảm độ ngấu và ngăn hiện tượng thổi lệch hồ quang, tuy nhiên nếu điện áp quá thấp sẽ tạo ra mối hàn hẹp, cao và khó làm sạch xỉ.

Dòng điện hàn

Dòng điện hàn là thông số quan trọng nhất bởi nó điều khiển tốc độ nóng chảy của dây hàn do đó điều khiển được tốc độ đắp, điều khiển chiều sâu ngấu và lượng chảy của kim loại cơ bản.

Khi dòng điện quá cao thì chiều sâu ngấu quá lớn do đó mối hàn có khuynh hướng cháy thủng, nó cũng dẫn tới lãng phí kim loại hàn do hình thành phần lồi của mối hàn, điều này cũng dẫn tới tăng sự co ngót gây ứng suất và biến dạng hàn. Dòng điện quá thấp mối hàn sẽ không đủ ngấu, không chảy do đó gây khuyết tật hàn.

Cường độ dòng Ih=điện hàn tới hình dáng và kích thứơc mối hàn với chế độ hàn Dd = 6mm, Uh = 34v, Vh = 750mm/p ta thấy:

– Cường độ dòng điện tăng thì chiều sâu ngấu tăng và tốc độ chảy tăng tạo cho mối hàn có tiết diện lớn.

– Cường độ quá cao gây khuyết cạnh mối hàn, mối hàn cao và hẹp.

– Cường độ dòng điện qúa thấp sẽ tạo hồ quang không ổn định gây bắn toé kim loại hàn và vón cục.

Tốc độ hàn

Với sự kết hợp của cường độ dòng điện và điện áp hàn, sự thay đổi của tốc độ hàn sẽ ảnh hưởng tới hình dạng của mối hàn. Nếu tốc độ hàn tăng thì nhiệt cấp trên 1 đơn vị dài của mối hàn sẽ giảm đồng thời kim loại điền đầy trên một đơn vị dài của giảm sẽ làm cho mối hàn nhỏ không đủ độ chắc.

Hàn tự động với Dây hàn Dd = 6mm, Điện áp Uh = 34v, Dòng điện Ih = 850A

Độ ngấu chịu ảnh hưởng bởi tốc độ hàn nhiều hơn bất cứ yếu tố nào, tốc độ thấp sẽ cho mối hàn có chiều sâu ngấu cao hơn tuy nhiên nếu tốc độ quá thấp thì vùng kim loại cơ bản sẽ bị bao phủ bởi kim loại nóng chảy của vũng hàn, do đó hồ quang sẽ không làm nóng chảy kim loại cơ bản nên chiều sâu ngấu lúc này giảm.Tốc độ hàn quá cao sẽ gây khuyết cạnh mối hàn, mối hàn nhỏ và hẹp.

Trong một giới hạn nhất định tốc độ hàn có thể điều khiển kích thước và độ ngấu của mối hàn, tốc độ hàn cao sẽ gây khuyết chân, thổi lệch hồ quang, rỗ trong khi tốc độ hàn thấp sẽ tạo một khoảng thời gian cho khí thoát khỏi kim loại mối hàn do đó giảm rỗ khí.

Tầm với điện cực Ie (khoảng cách đầu bép đến vật hàn)

Với mật độ dòng điện trên Ie = 125A/mm2  thì tầm với điện cực là một thông số quan trọng.

Ở mật độ dòng điện cao thì nhiệt điện trở của điện cực giữa bép hàn và đầu mút điện cực tăng do đó tốc độ nóng chảy của điện cực cũng tăng. Với quy trình hàn thì tầm với điện cực bằng 8-10 lần đường kính điện cực là hợp lý, trong việc lập quy trình hàn cần điều chỉnh tầm với điện cực hợp lý để đạt tốc độ chảy hợp lý nhất với từng trị số của dòng điện.

Khi hàn với tầm với điện cực lớn dẫn tới điện áp hàn sẽ giảm do sự sụt áp sẽ làm cho mối hàn gồ cao, chiều sâu ngấu thấp do đó để bù sự sụt áp này thì cần phải đặt điện áp hàn cao để đạt được tốc độ dắp cao đồng thời có chiều dài hồ quang hợp lý. Điều kiện tiếp xúc của bép hàn cũng ảnh hưởng tới tầm với điện cực do vậy bép hàn cần phải được kiểm tra và có thể thay thế trước khi tiến hành hàn nhằm đảm bảo cho quá trình hàn liên tục.

Với việc sử dụng tầm với điện cực lớn thì tốc độ đắp có thể tăng từ 25% – 50%, tuy nhiên việc tăng tốc độ đắp đồng thời với việc giảm độ ngấu cho nên việc này chỉ ứng dụng cho hàn không cần độ ngấu. Khi hàn loại kim loại mỏng dễ cháy thủng thì việc lựa chọn tầm với điện cực dài là hợp lý tuy nhiên sẽ gây khó găn cho việc duy trì dây hàn ở vị trí mong muốn.

Xem thêm : máy hàn laser fiber

Chiều dầy và chiều rộng lớp thuốc hàn

Với lớp thuốc quá dầy hồ quang sẽ bị cô lập, chèn ép nên hình dáng bề mặt mối hàn sẽ bị sần sùi, khí hàn sẽ không thể thoát ra khỏi lớp thuốc do đó bề mặt mối hàn bị biến dạng. Với lớp thuốc quá mỏng hồ quang hàn sẽ không được phủ hoàn toàn, tia hồ quang và sự bắn téo xuất hiện nên bề mặt mối hàn xấu và bị rỗ.

Để đạt được lượng thuốc hợp lý cần cho thuốc chảy từ từ tới khi hồ quang không xuất hiện là được. Chú ý xỉ hàn không nên làm sạch khi nhiệt độ mối hàn lớn hơn 600C chỉ có thể được làm sạch một đoạn nhỏ khi cần kiểm tra mối hàn.

Loại dòng điện và cực tính

Với nguồn DC cực tính dương thường được sử dụng khi hàn tốc độ nhanh, ngấu sâu là điều quan trọng. Với nguồn DC cực tính âm giúp tốc độ nóng chảy của điện cực lớn hơn 1/3 so với nguồn cực tính dương nhưng chiều sâu ngấu nhỏ hơn.

Nguồn có cực tính âm DC- đựơc sử dụng

– Hàn mối hàn góc, liên kết hàn phải được làm sạch trước khi hàn – Hàn đắp khi tốc độ nóng chảy là cần thiết.

– Hàn thực hiện đối với thép dễ nứt, khó hàn nhằm giảm lượng kim loại cơ bản khuếch tán vào mối hàn.

– Khi cần tốc độ đắp cao, ngấu thấp để hạn chế khuynh hướng nứt ở lớp thứ nhất với liên kết hàn giáp mối có vát mép.

– Khi thay đổi cực tính từ dương sang âm mà giữ nguyên cường độ dòng hàn thì điện áp hàn nên tăng 4V để đạt được hình dáng mối hàn đạt yêu cầu. Với nguồn AC được sử dụng chủ yếu khi hàn yêu cầu tốc độ đắp lớn với việc sử dụng hàn hai dây, cường độ hàn cao.

Công ty máy hàn Trí Việt đã trình bày cho các bạn bài viết về Hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) là gì ?.Hi vọng các bạn đọc bài viết sẽ giúp ích nhiều cho công viêc của mình. Có vấn đề cần hỗ trợ bạn gọi vào số hotline 0919 117 886 hoặc truy cập web size công ty để tìm hiểu thêm về nhiều sản phẩm máy hàn khác www.trivietiec.vn

Xin chân trọng cảm ơn! và hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo.