Giải thích về hàn hồ quang plasma (PAW)
Hàn plasma là một quá trình hàn hồ quang sử dụng mỏ hàn plasma để nối các kim loại. Nguyên lý của phương pháp này bắt nguồn từ GTAW hay còn gọi là hàn TIG , trong đó một hồ quang điện được đánh giữa điện cực và phôi.
Hàn plasma là gì?
Hàn hồ quang plasma (PAW) là một quá trình hàn nóng chảy sử dụng điện cực không tiêu hao và hồ quang plasma điện để hàn kim loại. Tương tự như TIG, điện cực thường được làm bằng vonfram thoriated. Thiết kế mỏ hàn độc đáo của nó tạo ra chùm tia tập trung hơn so với hàn TIG , làm cho nó trở thành lựa chọn tuyệt vời để hàn cả kim loại mỏng và tạo ra các mối hàn hẹp sâu.
Hàn plasma thường được sử dụng để hàn thép không gỉ, nhôm và các kim loại khó hàn khác so với các phương pháp truyền thống. Tương tự như hàn nhiên liệu oxy, quy trình này cũng có thể cắt kim loại ( cắt plasma ), làm cho nó trở thành một công cụ linh hoạt cho các nhà chế tạo và nhà sản xuất.
Quy trình hàn hồ quang plasma
Quá trình hàn hồ quang plasma xoay quanh nguyên tắc tạo ra một hồ quang giữa điện cực vonfram không tiêu hao và phôi. Đầu phun plasma có một tính năng thiết kế độc đáo, trong đó điện cực được đặt bên trong thân mỏ cắt. Điều này cho phép plasma hồ quang thoát ra khỏi mỏ cắt tách khỏi lớp vỏ khí bảo vệ.
Ngoài ra, độ mở hẹp của vòi làm tăng tốc độ dòng khí plasma, cho phép thâm nhập sâu hơn. Mặc dù kim loại phụ thường được cung cấp ở mép đầu của vũng hàn, nhưng điều này không xảy ra khi tạo các mối hàn xuyên gốc.
Sự phức tạp của mỏ hàn plasma làm cho nó khác biệt so với hàn hồ quang vonfram khí. Mỏ hàn plasma hoạt động ở nhiệt độ rất cao , có thể làm chảy vòi phun của chúng, khiến nó phải luôn được làm mát bằng nước. Mặc dù những mỏ hàn này có thể được vận hành bằng tay, nhưng ngày nay, hầu hết các súng hàn plasma hiện đại đều được thiết kế để hàn tự động .
Các khuyết tật phổ biến nhất liên quan đến hàn plasma là tạp chất vonfram và vết cắt. Các tạp chất vonfram xảy ra khi dòng điện hàn vượt quá khả năng của điện cực vonfram và các giọt vonfram nhỏ bị mắc kẹt trong kim loại mối hàn. Các vết cắt xén thường được kết hợp với hàn PAW chế độ lỗ khóa và có thể tránh được bằng cách sử dụng chất trợ dung kích hoạt .
Chế độ vận hành hàn hồ quang plasma
Ba chế độ vận hành được sử dụng trong hàn plasma, trong đó nó có thể được vận hành ở các dòng điện khác nhau:
Microplasma (0,1 – 15A)
Chế độ vận hành này có thể chạy hồ quang ở dòng điện thấp và duy trì ổn định với độ dài hồ quang lên tới 20 mm.
Hàn microplasma được sử dụng để nối các tấm mỏng có độ dày lên tới 0,1 mm, đây là cách tối ưu để tạo ra các lưới thép với độ biến dạng tối thiểu.
Dòng điện trung bình (15 – 200A)
Các đặc tính của hồ quang plasma khá giống với hàn TIG, nhưng hồ quang cứng hơn do khe mỏ hàn hẹp hạn chế plasma. Chúng ta có thể tăng khả năng thâm nhập của vũng hàn bằng cách tăng tốc độ dòng plasma, nhưng điều này làm tăng nguy cơ ô nhiễm khí bảo vệ.
Chế độ dòng điện trung bình hoặc tan chảy cung cấp khả năng thâm nhập tốt hơn so với TIG và khả năng bảo vệ được cải thiện. Hạn chế duy nhất là mỏ hàn cần được bảo dưỡng và cồng kềnh hơn so với mỏ hàn TIG.
Chế độ lỗ khóa (trên 100A)
Một chùm plasma mạnh được sử dụng để tham gia vào chế độ lỗ khóa hay còn gọi là dòng điện cao bằng cách tăng lưu lượng khí và dòng hàn. Chế độ này cho phép ngấu sâu, sử dụng một đường chuyền duy nhất (dày tới 10 mm đối với một số vật liệu) để tạo ra vũng hàn nhất quán từ kim loại nóng chảy.
Tương tự như hàn chùm tia điện tử , chế độ lỗ khóa rất phù hợp để hàn các vật liệu dày hơn ở tốc độ hàn cao. Để đảm bảo các mối hàn đạt yêu cầu, vật liệu độn thường được thêm vào. Các ứng dụng hàn của nó bao gồm hàn cơ giới, hàn định vị và hàn ống.
So sánh hàn Plasma và hàn TIG
Thông thường, một điện cực vonfram được sử dụng trong hàn TIG để tạo ra một hồ quang giữa mỏ hàn và phôi. Quá trình plasma hoạt động tương tự nhưng sử dụng một thiết lập khác trong mỏ hàn của nó. Thiết kế vòi phun hạn chế cho phép các electron di chuyển với vận tốc cao. Quá trình này làm ion hóa khí, tạo ra tia plasma có nồng độ nhiệt cao, giúp thâm nhập sâu hơn.
Vì hàn plasma mang lại độ chính xác cao hơn so với hàn TIG, nên nó có vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn , hoàn hảo để tạo ra các mối hàn hẹp hơn. Lý tưởng nhất, hàn plasma là một lựa chọn tốt hơn so với hàn TIG, vì nó là sự phát triển của hàn TIG. Công nghệ đằng sau thiết bị của nó cho phép nó chạy với nhu cầu dòng điện thấp hơn, độ ổn định hồ quang tốt hơn dẫn đến khoảng cách chờ tốt hơn và dung sai tốt hơn nếu độ dài hồ quang thay đổi.
Tuy nhiên, hàn TIG là một phương pháp đơn giản hơn do các thông số phức tạp có sẵn cho hàn khí plasma. Người vận hành sẽ cần được đào tạo thêm để chuyển từ hàn TIG tiên tiến sang hàn PAW. Và cuối cùng, thiết bị hàn TIG rẻ hơn và ít cần bảo trì hơn so với mỏ hàn nhạy cảm và phức tạp của hàn hồ quang plasma.
Vật liệu
Tương tự như hàn TIG, hàn plasma phù hợp với phần lớn các kim loại nổi tiếng, mặc dù nó có thể không phải là giải pháp hiệu quả nhất đối với một số kim loại:
- Thép hợp kim
- Nhôm
- đồng
- Thép carbon
- Đồng
- Sắt
- inconel
- Chì
- magie
- Monel
- niken
- Thép không gỉ
- titan
- Thép công cụ
- Vonfram
Thiết bị, dụng cụ
Các thành phần chính của thiết bị hàn plasma là:
ngọn đuốc plasma
Thiết kế độc đáo của mỏ hàn plasma làm mát bằng nước là yếu tố phân biệt chính với các quy trình hàn khác. Nguyên tắc hoạt động của nó đã được giải thích trong các phần trước.
Tùy thuộc vào vật liệu hàn và đặc điểm mối hàn mong muốn, có thể chọn các loại đầu vòi khác nhau.
Hệ thống điều khiển
Trong khi các kỹ thuật hàn thông thường kết nối trực tiếp mỏ hàn với nguồn điện, hàn hồ quang plasma sử dụng bảng điều khiển giữa hai bên.
Một số tính năng của bảng điều khiển là mạch bảo vệ mỏ hàn, bộ khởi động hồ quang tần số cao, nguồn điện cho hồ quang thí điểm, van nước và khí, đồng hồ riêng cho plasma và dòng khí bảo vệ.
Nguồn cấp
Hàn hồ quang plasma sử dụng nguồn DC (bộ chỉnh lưu hoặc máy phát điện) ít nhất 70 vôn cho điện áp mạch hở với đặc tính rủ xuống để có khả năng kiểm soát tốt hơn trong việc tạo ra hạt hàn.
khí sử dụng
- Khí plasma – thoát ra khỏi vòi co thắt riêng biệt với lớp vỏ khí bảo vệ và bị ion hóa
- Khí bảo vệ (argon, heli, hydro) – khí trơ bảo vệ mối hàn khỏi khí quyển
- Thanh lọc ngược và khí thải – một số vật liệu yêu cầu các điều kiện đặc biệt
Bộ cấp dây
Hàn plasma có thể sử dụng bộ cấp dây với vận tốc không đổi có thể được điều chỉnh để chạy từ 254 mm mỗi phút đến 3180 mm mỗi phút.
Các ứng dụng
Những ống thép
PAW là một phương pháp hàn tuyệt vời trong sản xuất ống thép vì nó có thể được thực hiện ở tốc độ hàn cao với độ ngấu kim loại lớn. Một số ngành thích quy trình hàn plasma hơn TIG thông thường vì hệ thống của nó nhanh hơn và sử dụng ít vật liệu độn hơn.
Thiết bị điện tử
Một trong những thông số hàn của quy trình hàn plasma là nó có thể chạy ở chế độ dòng điện thấp. Chế độ này cho phép hàn các thành phần kim loại nhỏ, xử lý các vật liệu tinh tế nhạy cảm với các yếu tố môi trường.
Ngành y tế
Các thiết bị y tế yêu cầu các bộ phận chính xác để hoạt động hiệu quả. PAW là lựa chọn hoàn hảo để hàn các bộ phận này vì nó có thể tạo ra đường hàn nhất quán một cách đáng tin cậy.
Ưu điểm của hàn plasma
- Có thể vận hành ở mọi vị trí hàn.
- Tốc độ di chuyển nhanh từ đầu vào nhiệt tập trung.
- Hàn lỗ khóa cho phép thâm nhập hoàn toàn.
- Chế độ dòng điện thấp phù hợp với các linh kiện mỏng và nhạy cảm.
Nhược điểm của hàn plasma
- Thiết bị và linh kiện đắt tiền.
- Yêu cầu đào tạo và kỹ năng tạo mối hàn tốt.
- Tạo ra tiếng ồn 100dB.
- Tạo ra bức xạ cực tím và hồng ngoại.
- Nước làm mát là cần thiết vì nhiệt độ làm việc cao.
- Thiết bị tinh tế cần số lượng bảo trì cao hơn.
