NGUYÊN LÝ VÀ ỨNG DỤNG CỦA HÀN DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ

Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ (hàn hồ quang chìm), 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 sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn. Dây hàn được đẩy vào vũng hàn bằng 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 đông đặc hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn. Phần thuốc hàn chưa bị nóng chảy có thể sử dụng lại.

Nguyên lý của hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

Phương pháp hàn dưới lớp thuốc là một quy trình công nghiệp tiêu chuẩn trong đó hồ quang được hình thành giữa phôi và điện cực. Nó được phát minh vào năm 1935 bởi Viện hàn điện EO Paton ở Kyiv, Ukraine. Một trong những ứng dụng đáng chú ý nhất của phát minh này là xe tăng quân sự T34 .

Mặc dù công nghệ hàn này đã tồn tại gần một thế kỷ, nhưng nó vẫn là một lựa chọn thiết yếu cho nhiều ngành công nghiệp.

Yếu tố xác định quy trình SAW là cách nó bảo vệ kim loại mối hàn khỏi bị nhiễm bẩn khí quyển. Hàn hồ quang chìm sử dụng lớp thuốc trợ dung dạng bột, tạo ra lớp chắn và xỉ đồng thời tạo ra mối hàn nhẵn và sạch. Các phương pháp khác sử dụng khí bảo vệ ( hàn MIG/TIG ), dây lõi trợ dung ( FCAW ), điện cực phủ chất trợ dung ( SMAW ) hoặc môi trường được kiểm soát ( hàn plasma ) để bảo vệ mối hàn.

Quy trình hàn hồ quang chìm (SAW) hoạt động như thế nào?

Hàn hồ quang chìm tạo ra các mối hàn nhất quán bằng cách sử dụng một lớp thuốc trợ dung dạng hạt. Vì lý do này, quy trình chỉ có thể được vận hành trên các vị trí bằng phẳng và nằm ngang , với mối hàn tiến lên bằng cách di chuyển hệ thống hàn hoặc phôi gia công.

Thông lượng được đưa vào khớp bằng tay hoặc bằng cách sử dụng phễu thông lượng. Một điện cực đơn hoặc hệ thống điện cực nhiều dây được đặt vào khu vực làm việc, được bao quanh bởi lớp phủ thông lượng. Các thông số như dòng điện hàn, điện áp hồ quang và tốc độ cấp dây được đặt tùy thuộc vào loại kim loại , độ dày của kim loại và các đặc tính cơ học mong muốn . Dòng điện được cung cấp cho các điện cực, tạo ra nhiệt độ cao làm nóng chảy và kết hợp vật liệu cơ bản và dây phụ với hạt.

Kim loại nóng chảy nguội đi, tạo ra các mối hàn đồng nhất mạnh mẽ và chất trợ dung dạng hạt có thể tái sử dụng ở bề mặt và xỉ bên dưới. Một phễu thu chất trợ dung có thể tái sử dụng, trong khi xỉ thường được bóc ra bằng tay.

SAW tạo ra các mối hàn chất lượng cao với ít khuyết tật mối hàn hơn so với các quy trình khác. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là lỗi sẽ không bao giờ xảy ra. Khi chúng xảy ra, nó thường liên quan đến việc cài đặt sai các thông số hàn.

Thông lượng dạng hạt:

Thông lượng dạng hạt bên trong phễu thường bao gồm các oxit từ nhôm, canxi, magiê, mangan, silic, titan và zirconi. Thành phần này phù hợp với loại điện cực để đạt được các đặc tính mong muốn của kim loại khi nó phản ứng hóa học khi nóng chảy.

Thông lượng ngoại quan:

Chất trợ dung liên kết được tạo ra bằng cách làm khô chế phẩm và nung từ từ, thường là với một hợp chất như natri silicat. Là một lợi thế, chất trợ dung ngoại quan có thể chứa các nguyên tố hợp kim, mang lại sự linh hoạt cho một số ứng dụng và bảo vệ chống rỉ sét.

Thông lượng hợp nhất

Thông lượng hợp nhất được tạo ra bằng cách nấu chảy thành phần bên trong lò điện. Thông lượng nóng chảy được hình thành thành các hạt đồng nhất khi nó đông đặc lại. Nó là tuyệt vời để tạo ra các mối hàn nhất quán dọc theo hạt.

Dây điện cực

SAW sử dụng ống cuộn dây để đưa điện cực dây vào mối hàn. Độ dày của dây thường từ 1,6mm đến 6mm . Các điện cực có thể ở dạng dây đặc, xoắn hoặc có lõi và có thể được vận hành bằng các nguồn điện khác nhau.

Các trường hợp cụ thể có thể cần sử dụng điện cực dây và hệ thống điện cực cải tiến để đạt được biên dạng mối hàn mong muốn:

• Dây đôi
• Nhiều dây
• Dây đơn có bổ sung nóng/lạnh
• Phụ gia bột kim loại
• Dây hình ống

Các hệ thống nhiều dây thường sử dụng dây dẫn để cải thiện khả năng xuyên thấu, trong khi dây kéo theo được sử dụng để bổ sung thêm chất độn và cải thiện cấu hình hạt. Các dây bổ sung được sử dụng trong hệ thống điện cực để tăng thêm sự lắng đọng cho vũng hàn.

Đặc điểm hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ (SAW)

✪ Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hàn với tốc độ lớn. Vì vậy phương pháp hàn dưới lớp thuốc này có thể hàn những chi tiết có chiều dày lớn mà không cần phải vát mép.

✪ Chất lượng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng của oxi và nitơ trong không khí. Kim loại mối hàn đồng nhất về thành phần hóa học. Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên ít bị thiên tích. Mối hàn có hình dạng tốt, đều đặn, ít bị các khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt và bắn tóe.

✪ Giảm tiêu hao vật liệu (dây hàn).

✪ Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn. Lượng khói (khí độc) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay.

✪ Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn.

Ưu và nhược điểm của hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ (SAW)

Ưu điểm của hàn dưới lớp thuốc

Một số ưu điểm của phương pháp SAW có thể kể đến như:

+ Tốc độ điền đầy nhanh, tỷ lệ sử dụng dây hàn cao,

+ Thâm nhập sâu

+ Đường hàn chất lượng cao, đường may đều, mịn, không loang lỗ

+ Không hồ quang, ít khói, ít ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động, ít đòi hỏi người vận hành.

+ Có khả năng tạo ra mối hàn với các chỉ tiêu cơ lý như mong muốn

Hạn chế của SAW

Một số hạn chế của hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ có thể kể đến như:

+ Thiết bị hàn phức tạp và đắt tiền

+ Không thích hợp cho các mối hàn ngắn hoặc cong, hoặc mối hàn trần

+ Yêu cầu các mối hàn lắp đặt phải chính xác

+ Chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào thành phần hóa học của kim loại và điều kiện hàn.

+  Các Mối hàn dày, dài, tốc độ lấp đầy nhanh và yêu cầu chất lượng cao để sản xuất công-te-nơ, bồn chứa, bồn chứa, đóng tàu, v.v.

+ Tạo ra các mối hàn rộng và nhạy cảm với các khuyết tật nứt do tỷ lệ chiều rộng xuyên qua lớn.

+ Khó làm sạch xỉ khi hàn các mối nối đối đầu.

+ Tạo vết hàn lõm dễ bị nứt khi hàn các mối hàn fillet.

Phạm vi ứng dụng của hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

Một số ứng dụng của hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ có thể kể đến như:

✪ Các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu độ và chiều cao, các ống thép có đường kính lớn, các bồn, bể chứa, bình chịu áp lực và trong công nghiệp đóng tàu v.v.

✪ Chủ yếu ứng dụng để hàn ở vị trí có chiều dài lớn và quỹ đạo không phức tạp.

✪ Hàn được các chi tiết có chiều dày từ vài mm cho đến hàng trăm mm.

Nguyên vật liệu

Quá trình hàn hồ quang chìm được sử dụng với các vật liệu sau:

• Các hợp kim đồng
• Thép carbon thấp đến trung bình
• Thép hợp kim thấp
• thép nhẹ
• Hợp kim dựa trên niken
• Thép tôi và tôi luyện
• Thép không rỉ
• hợp kim urani

Nguồn năng lượng

Hàn hồ quang chìm có thể hoạt động trên nhiều nguồn điện đầu ra. Cho phép nó điều khiển kết quả mối hàn. Nhiều hệ thống điện cực cho phép SAW chạy dây ở các nguồn năng lượng khác nhau. Và để kiểm soát tốt hơn biên dạng hạt và độ xuyên kim.

DCEP mang lại sự ổn định và khả năng thâm nhập cao nhất. Trong khi DCEN tối ưu trong việc tăng tỷ lệ ký gửi. Chạy quy trình hàn này trong AC là nền tảng nơi đạt được sự cân bằng giữa hai bên.

Lời khuyên chọn mua máy hàn phù hợp

Đến với DIMEC, khách hàng có nhiều lựa chọn phân khúc. Đa dạng các model đáp ứng mọi nhu cầu sử dụng từ hộ gia đình cho đến nhà xưởng. Với thiết kế gọn nhẹ dễ mang vác, độ bền cao. Cấu hình tốt mang lại hiệu suất hoạt động cao cho nhu cầu sử dụng của quý khách hàng. DIMEC hi vọng mang đến cho khách hàng sự trải nghiệm, sử dụng chất lượng tốt nhất.