Quay lại vấn đề cơ bản về quy trình lựa chọn của thợ hàn cho công việc quan trọng

Quy trình lựa chọn của thợ hàn cho công việc quan trọng

Quan sát thao tác của thợ hàn và bạn sẽ nhanh chóng hiểu tại sao hàn hồ quang vonfram khí đòi hỏi nhiều kỹ năng đến vậy. Điện cực vonfram không tiêu hao phải được chuẩn bị và lắp vào mỏ hàn đúng như vậy, và khí bảo vệ phải được đặt ở mức đủ thấp để tránh nhiễu loạn vũng hàn quá mức, nhưng vẫn đủ cao để che chắn đầy đủ mối hàn khỏi khí quyển. Thợ hàn đặt cường độ dòng điện ở nguồn điện, điều chỉnh mức cường độ dòng điện trong quá trình bằng bàn đạp chân, nạp dây theo cách thủ công và di chuyển với tốc độ phù hợp để đặt mối hàn thường quan trọng về mặt thẩm mỹ cũng phải đáp ứng các tiêu chuẩn hàn nghiêm ngặt.

Với rất nhiều thứ diễn ra cùng một lúc, GTAW giống như tung hứng khi đi xe đạp một bánh. Với thực hành, sự phối hợp giữa mắt, cánh tay, bàn tay và chân của thợ hàn sẽ được cải thiện.

Để thành thạo những kỹ năng này, có thể giúp phân tích các khuyết tật phổ biến có thể lọt vào mối hàn. Máy hàn hồ quang vonfram khí thường làm việc với vật liệu chất lượng cao, đắt tiền, có thể làm cho bất kỳ sự nóng chảy nào trở thành một khiếm khuyết tốn kém. Đây là lý do tại sao các công ty thường giữ cài đặt cường độ dòng điện không đổi, theo thông số kỹ thuật quy trình hàn (WPS) và do đó không cấp cho người vận hành quyền truy cập vào điều khiển cường độ dòng điện thay đổi, chẳng hạn như bàn đạp chân. Các thợ hàn vẫn phải làm việc ở vị trí mỏ hàn của họ và phù hợp với tiền bạc với tốc độ của họ để tạo ra một mối hàn tối ưu. Trong các xưởng gia công và các hoạt động khác có hỗn hợp sản phẩm cao, thợ hàn sẽ thay đổi cài đặt cường độ dòng điện của máy cho từng công việc, tùy thuộc vào vật liệu, độ dày và hình dạng mối nối có liên quan.

Tuy nhiên, cài đặt cường độ dòng điện tối ưu không giúp ích nhiều nếu thợ hàn không đảm bảo sự nóng chảy đầy đủ của cả chất độn và kim loại cơ bản. Sợ bị nóng chảy, những người mới bắt đầu thường nhúng que hàn vào vùng hồ quang, quan sát chất độn nóng chảy, sau đó ngay lập tức di chuyển mỏ hàn dọc theo mối hàn. Trong những trường hợp này, thợ hàn có thể làm chảy chất độn chứ không phải kim loại cơ bản, gây ra sự nóng chảy không hoàn toàn—một sự gián đoạn nghiêm trọng hầu như đảm bảo mối hàn sẽ không vượt qua được sự kiểm tra.

Những người thợ hàn có kinh nghiệm biết rằng, đối với nhiều ứng dụng GTAW, họ đi trên dây giữa sự nóng chảy hoàn toàn và sự hợp nhất không hoàn toàn. Để tìm được điểm thích hợp, nơi nhiệt độ không quá cao hoặc quá thấp, họ phải tập trung và quản lý nhiều yếu tố (xem Hình 1 ).

Vonfram biến

Điện cực vonfram không tiêu hao thực sự xác định GTAW và thợ hàn phải chuẩn bị chúng đúng cách. Đối với hàn dòng điện một chiều, đầu vonfram được mài thành hình dạng giống như kim có hình côn dài (ví dụ: góc mài 20 độ và góc bao lớn hơn) tạo ra một cung rộng, trong khi vonfram được mài thành một góc nông (ví dụ: 60 -góc mài và góc bao gồm nhỏ hơn) tạo ra một cung hẹp (xem Hình 2 ).

Một vòng cung rộng trải rộng vùng vòng cung, trong khi một vòng cung hẹp cung cấp một vùng hợp nhất nhỏ hơn nhiều. Tùy thuộc vào hình dạng và độ dày của mối nối, một hồ quang hẹp có thể yêu cầu thợ hàn quét mỏ hàn qua mối nối nhiều hơn một chút, hoặc có nguy cơ bỏ sót các khu vực và gây ra sự nóng chảy không hoàn toàn, mặc dù vonfram nhọn có một vòng cung rộng hơn và cung cấp khả năng kiểm soát hướng tốt hơn của cung đó. Khi thợ hàn di chuyển vũng nóng chảy qua mối nối, ngay cả trong một gốc chặt, một đầu côn dài có thể sẽ hoạt động tốt hơn một đầu cùn.

Đầu nhọn hoạt động tốt nhất đối với kim loại mỏng, đối với kim loại mỏng, kim loại nóng chảy thường là vấn đề hơn là sự hợp nhất không hoàn toàn và làm việc ở cường độ dòng điện thấp hơn sẽ cho phép đầu nhọn luôn sắc bén. Ở cường độ dòng điện cao hơn, phần cuối của đầu nhọn vonfram có thể bị bong ra, vì vậy nhiều thợ hàn sẽ mài một điểm phẳng (tiếp đất) ở đầu đầu nhọn để tránh tạp chất vonfram.

Sử dụng dòng điện xoay chiều có thể thay đổi cách thợ hàn chuẩn bị vonfram, tùy thuộc vào loại nguồn điện được sử dụng. Các bộ biến tần hiện đại tạo ra một vòng cung AC cho phép một vonfram nhọn, sắc nét duy trì tương đối sắc nét ngay cả khi đi qua cực dương điện cực của chu kỳ sóng AC. Với các nguồn điện biến áp-chỉnh lưu, có khả năng xảy ra một số lượng vonfram “cuộn tròn”. Balling mô tả khi phần cuối của điện cực vonfram trở nên tròn do nhiệt sinh ra với AC (chủ yếu từ điện cực dương). Nhiều thợ hàn sẽ cố ý làm bóng phần cuối của vonfram bằng điện cực dương một chiều (DCEP) trước khi chuyển sang hàn bằng AC.

Cuối cùng, thợ hàn nên xem xét loại vonfram được sử dụng và chất lượng. Một điện cực vonfram tinh khiết sẽ không giữ được hình dạng của nó cũng như điện cực vonfram đã được xử lý. Và không phải tất cả các điện cực vonfram ceriated đều được tạo ra như nhau. Các nhãn hiệu có giá cao hơn một chút thường có chất lượng cao hơn do cách chúng được sản xuất và do đó sẽ hoạt động tốt hơn các điện cực có giá thành thấp hơn, chất lượng thấp hơn.

Kiểm soát đầu vào nhiệt

Cài đặt cường độ dòng điện phải phù hợp với độ dày của kim loại. Kim loại cơ bản dày hơn có tác dụng dập tắt. Bởi vì hầu hết GTAW hoạt động ở cực DCEN, quá trình này sẽ truyền nhiệt ra khỏi mỏ hàn và vào phôi—và kim loại dày có thể tản nhiệt rất nhanh. Điều ngược lại áp dụng cho kim loại mỏng, đòi hỏi cường độ dòng điện thấp hơn (xemHình 3).

Không giống như các quy trình khác, GTAW cho phép thợ hàn tinh chỉnh cường độ dòng điện bằng bàn đạp chân (xemhinh 4). Số liệu hiện tại trên nguồn điện GTAW cho thấy cường độ dòng điện chỉ được áp dụng khi bàn đạp chân được nhấn hoàn toàn.

Khi được hỏi họ thích vận hành bàn đạp chân như thế nào, hai thợ hàn có kinh nghiệm có thể sẽ đưa ra hai câu trả lời khác nhau. Mọi người đều có một cảm giác độc đáo về nơi họ muốn đặt nó. Chẳng hạn, một thợ hàn có thể muốn đặt cường độ dòng điện ở nguồn điện ở mức cao nhất của dải cho một loại kim loại, độ dày và đường kính vonfram cụ thể. Điều này có nghĩa là “điểm ngọt” của cường độ dòng điện thường xảy ra khi thợ hàn ấn bàn đạp chân xuống khoảng một phần tư quãng đường. Điều này cho phép quá trình nấu chảy kim loại và hình thành vũng hàn tương đối nhanh, đồng thời cho phép thợ hàn di chuyển nhanh hơn. Trong suốt quá trình, thợ hàn theo dõi kích thước vũng hàn, hơi nhấc bàn đạp chân nếu anh ta phát hiện vũng hàn sắp to ra và nhấn bàn đạp thêm một chút khi anh ta thấy vũng hàn bắt đầu co lại.

Có thể nói, tất cả các thợ hàn đều khám phá ra “phong cách đạp chân” của riêng họ. Đây chỉ là một nơi thoải mái mang lại cho họ nhiều quyền kiểm soát nhất để họ có thể theo dõi vũng hàn và thực hiện các điều chỉnh cần thiết. Bí quyết là làm cho nó dễ dàng tìm thấy điểm ngọt ngào, điểm giữa mà cường độ dòng điện có thể được điều chỉnh tăng hoặc giảm như nhau khi cần thiết.

Việc đặt cường độ dòng điện sao cho nhiệt độ tối ưu chỉ xảy ra khi nhấn bàn đạp ở mức 25 phần trăm, yêu cầu thợ hàn nạp kim loại phụ và di chuyển nhanh chóng. Kim loại độn có tác dụng làm nguội mối hàn và có thể cần một chút khéo léo để nhúng chất độn đó vào vũng hàn ở tốc độ hàn cao. Nếu thợ hàn không di chuyển và nạp kim loại phụ tương đối nhanh ở cài đặt cường độ dòng điện cao hơn, anh ta sẽ thấy vũng hàn phát triển cho đến khi không thể kiểm soát được, cuối cùng sẽ tan chảy.

Vì lý do này, anh ấy có thể muốn đặt máy sao cho cường độ dòng điện tối ưu sẽ xuất hiện khi bàn đạp chân được nhấn 75 phần trăm quãng đường. Điều này cho phép thợ hàn tăng nhiệt đến một mức độ nào đó, nhưng cũng giảm đáng kể lượng nhiệt đầu vào nếu cần thiết. Đối với người mới bắt đầu, việc giảm nhiệt cho phép họ làm việc ở tốc độ di chuyển chậm hơn và do đó có nhiều thời gian hơn để thêm kim loại phụ vào khớp. Điều này hơi giống với trò tung hứng bóng trên mặt trăng, nơi có lực hấp dẫn thấp hơn Trái đất sáu lần—mọi thứ chuyển động chậm hơn. Tuy nhiên, nếu thợ hàn di chuyển quá nhanh ở cường độ dòng điện thấp hơn này, anh ta có thể tạo ra một mối hàn có sự kết hợp không hoàn toàn. Trong trường hợp này, phản ứng tổng hợp không hoàn toàn thường xảy ra do di chuyển quá nhanh ở cường độ dòng điện thấp hơn không đủ thời gian để làm nóng kim loại cơ bản.

Sau đó, một lần nữa, thợ hàn có thể thích đặt máy hơn nên họ cần đạp hết cỡ bàn đạp chân để đảm bảo họ có đủ cường độ dòng điện để đạt được sự hợp nhất hoàn toàn. Về cơ bản, điều này làm mất đi một biến để tung hứng: Với bàn đạp chân hoàn toàn bị nhấn xuống, việc đọc amp trên máy về mặt lý thuyết giống như những gì ở bể hàn. Thiết lập này không cho phép thợ hàn tăng cường độ dòng điện, nhưng nó làm giảm khả năng bị nóng chảy, đây có thể là một vấn đề lớn hơn nhiều so với tốc độ hàn chậm hơn một chút.

Bất kể bạn nhấn bàn đạp bao nhiêu để đạt được cường độ dòng điện tối ưu, vẫn có thể xảy ra hiện tượng hợp nhất không hoàn toàn nếu thợ hàn không dành thời gian để hồ quang làm chảy kim loại cơ bản trước khi đưa thanh phụ vào. Trong trường hợp này, những người mới bắt đầu sẽ bắt đầu vòng cung, chèn thanh, xem chất độn nóng chảy và di chuyển xuống khớp. Chỉ vì kim loại phụ đã tan chảy không có nghĩa là kim loại cơ bản đã tan chảy. Trên thực tế, kim loại phụ – với tiết diện ngang của nó hầu như luôn nhỏ hơn nhiều so với kim loại cơ bản – không mất nhiều thời gian để nóng chảy. Đơn giản chỉ cần nấu chảy nó trên kim loại cơ bản chưa được nấu chảy cũng giống như cố gắng giữ mối nối lại với nhau bằng bột bả.

Đây là lý do tại sao, để tránh sự nóng chảy không hoàn toàn, thợ hàn nên đợi kim loại cơ bản đó nóng chảy trước khi thêm dây phụ. Và nếu cường độ dòng điện được đặt sao cho bàn đạp chân phải được nhấn hoàn toàn, thì có thể mất nhiều thời gian hơn một chút để kim loại cơ bản nóng lên và tan chảy. Trong quá trình hàn, nếu thợ hàn cần giảm cường độ dòng điện, anh ta chỉ làm như vậy một chút. Trong hầu hết các trường hợp, anh ta có thể sẽ cần tiếp tục di chuyển ngọn đuốc ở tốc độ không đổi và giữ chân anh ta đặt chắc chắn trên bàn đạp để đảm bảo rằng nó vẫn được ấn xuống hoàn toàn.

Thiết lập này có thể là lý tưởng khi hàn các vật liệu như không gỉ, vì nó hạn chế đầu vào nhiệt. Máy hàn làm giảm khả năng quá nhiệt, tạo ra lớp oxit nặng, hoặc tệ nhất là chảy qua. Mặt khác, các vật liệu hàn hồ quang vonfram khí như nhôm đôi khi yêu cầu thợ hàn bắt đầu hồ quang và sau đó tắt bàn đạp để tránh kim loại cơ bản quá nóng ở gần đầu mối nối. Trong trường hợp này, có thể là thông minh nếu đặt điểm ngọt gần giữa phạm vi của bàn đạp chân. (Mặc dù vậy, một lần nữa, khi nói đến việc sử dụng bàn đạp chân, phần lớn tùy thuộc vào sở thích cá nhân.)

Phân cực cũng ảnh hưởng đến đầu vào nhiệt. Mặc dù hầu hết GTAW xảy ra trong DCEN, các vật liệu như nhôm và magiê thường yêu cầu AC làm sạch bề mặt và loại bỏ oxit trong quá trình hàn, và điều này bổ sung thêm một yếu tố khác: cân bằng AC giữa cực dương, giúp làm sạch và cực âm , cung cấp sự thâm nhập. Nhiều nguồn điện hiện đại cung cấp khả năng kiểm soát cân bằng AC có thể thay đổi, cho phép thợ hàn thay đổi tỷ lệ phần trăm thời gian giữa tích cực và tiêu cực để cung cấp cả hành động làm sạch và thâm nhập tốt. Quá nhiều hành động làm sạch sẽ hạn chế sự thâm nhập, vì vậy có thể hữu ích để loại bỏ các lớp oxit nặng trước khi hàn.

Nguồn điện có cả cân bằng AC và điều khiển tần số AC sẽ phá vỡ lớp oxit với tỷ lệ DCEP lớn (40 phần trăm), đồng thời tập trung hồ quang để có đặc tính xuyên thấu tốt bằng cách tăng tần số AC (hơn 120 chu kỳ môi giây).

Vị trí hàn

Người thợ hàn có thể có lượng nhiệt phù hợp và di chuyển mỏ hàn ở tốc độ phù hợp, nhưng tất cả những điều đó sẽ không thành vấn đề nếu góc mỏ hàn của anh ta không phù hợp với hình dạng khớp. Đối với các mối nối đối đầu ở vị trí phẳng, anh ta sẽ muốn vonfram nghiêng 90 độ (nghĩa là vuông góc) với bề mặt phôi. Đối với các mối hàn góc được áp dụng cho các mối nối chữ T, anh ta sẽ muốn góc mỏ hàn phân chia khoảng cách—45 độ so với phần vuông góc, 45 độ so với phần phẳng.

Những người mới bắt đầu thường gặp rắc rối với góc làm việc (xem Hình 5 ) và không phải lúc nào cũng vậy khi bắt đầu mối hàn. Nếu một mối hàn dài 10 inch có sự hợp nhất không hoàn toàn trong 3 inch cuối cùng, thì nguyên nhân có thể là do các vấn đề về góc làm việc. Một thợ hàn có thể bắt đầu ở đúng vị trí và sau đó, khi anh ta di chuyển dọc theo mối nối, thay đổi góc làm việc sao cho mỏ hàn hướng hồ quang sang thành này hoặc thành kia, do đó không gây ra sự nóng chảy ở thành bên đối diện. Đây có thể là một vấn đề lớn hơn với hàn hồ quang (que) kim loại được che chắn, bởi vì khi điện cực que dài tan chảy, sẽ dễ dàng di chuyển nó đến một góc không chính xác. Nhưng vấn đề vẫn có thể phát sinh với GTAW.

Tungsten dính cũng đóng một vai trò ở đây. Chiều dài hồ quang—khoảng cách giữa đầu vonfram và bề mặt vũng hàn—phải duy trì nhất quán nhất có thể, thường chỉ trong khoảng 1⁄16 đến 1⁄32 inch (xem Hình 6 ). Chiều dài của thanh nhô ra vonfram có thể phụ thuộc vào hình dạng khớp nối. Nếu thợ hàn không có đủ độ nhô để đạt được chiều dài hồ quang thích hợp (nghĩa là điện áp) trong quá trình vượt qua gốc tới hạn, thì anh ta sẽ mở ra cơ hội cho sự hợp nhất không hoàn toàn. Để che chắn khí thích hợp, phần nhô ra bằng vonfram không được kéo dài qua phần cuối của côn. Điều này có nghĩa là có nhiều kích cỡ cốc để tiếp cận các thiết kế khớp và góc rãnh khác nhau. Một thanh nổi ngắn hơn sẽ không hoạt động trong mọi tình huống, vì vậy sẽ cần phải điều chỉnh. Thợ hàn phải chắc chắn rằng anh ta có thể nhìn thấy vũng hàn nóng chảy và duy trì chiều dài hồ quang thích hợp.

Đầu ra vonfram phải đủ dài để thợ hàn có thể tiến lại gần để hàn, nhưng phải đủ ngắn để không tạo ra một cột khí bảo vệ quá dài. Sẽ không mất nhiều thời gian để làm xáo trộn cột khí bảo vệ dài này và để mối hàn tiếp xúc với khí quyển. Thấu kính khí là một phụ kiện phổ biến của đèn khò sẽ cung cấp phạm vi bao phủ khí tổng thể tốt hơn, đồng thời cho phép tungsten lòi ra lâu hơn nhiều.

cân nhắc khí

GTAW yêu cầu tốc độ dòng khí bảo vệ thấp hơn so với các đối tác cấp dây của nó. Đối với GTAW, 15 đến 20 feet khối mỗi giờ (CFH) là phổ biến, mặc dù tốc độ dòng chảy chính xác phụ thuộc vào ứng dụng. Tốc độ dòng chảy quá cao có thể tạo ra sự nhiễu loạn của vũng hàn và gây ra lỗ xốp, trong khi tốc độ dòng chảy quá thấp có thể khiến mối hàn bị nhiễm bẩn từ khí quyển. Nhiều lần tốc độ dòng chảy sẽ khác nhau rất nhiều từ cửa hàng này sang cửa hàng khác. Có thể là khi độ xốp xảy ra ở 15 CFH, không có thay đổi nào khác, độ xốp sẽ rõ ràng ở 20 CFH. Điều kiện gió lùa, sử dụng hệ thống hút khói và vị trí mối hàn (argon nặng hơn không khí, có thể gây lo ngại khi hàn trên cao) đều là những lý do tiềm ẩn khiến 5-CFH tăng lên tốc độ dòng chảy được khuyến nghị.

GTAW có dòng chảy trước và dòng chảy sau của khí, và dòng sau—dòng khí sau mối hàn—đặc biệt quan trọng để ngăn ngừa sự gián đoạn, như lỗ rỗng và vết nứt miệng hố. Lượng dòng chảy sau cần thiết phụ thuộc vào đường kính điện cực vonfram. Dòng chảy sau rất quan trọng đối với cả vũng hàn đông đặc ở cuối hạt và bảo vệ một miếng vonfram nóng trắng sau khi dập tắt hồ quang.

kỹ thuật nhúng

Nạp kim loại phụ theo cách thủ công khiến GTAW trở thành một thách thức đặc biệt. Bí quyết là không nhúng quá nhiều que vào cùng một lúc. Một ý tưởng tốt là nhúng một chút và nhúng thường xuyên. Cuối cùng, thợ hàn muốn có thể gần như “đẩy” mối hàn đi theo. Họ nên làm tan chảy kim loại cơ bản và nhúng que — không phải ngược lại. Một lần nữa, nhúng thanh vào vùng hồ quang trên kim loại cơ bản chưa được nấu chảy là một công thức cho sự hợp nhất không hoàn toàn.

Khi hàn các kim loại mỏng hơn, thợ hàn có thể chạm thanh phụ vào mép trước của vũng hàn. Với cường độ dòng điện đủ lớn, điều này làm cho kim loại phụ gần như bị “hút” vào phần tiếp cận của vũng hàn.

Trong khi học, thợ hàn có thể thử một số kỹ thuật để tìm cảm giác thích hợp cho quy trình. Về cơ bản, một cách là tạo ra một loại “xung” thủ công. Các ampe trên máy được đặt sao cho hệ thống tạo ra đủ ampe để làm chảy kim loại cơ bản (tức là điểm nóng chảy của nó) khi nhấn bàn đạp chân nửa chừng. Bằng cách này, thợ hàn có thể làm tan chảy kim loại cơ bản, sử dụng kim loại phụ, sau đó tắt nhẹ bàn đạp để giảm cường độ dòng điện cho đến khi anh ta thấy mối hàn đông đặc lại. Sau đó, anh ta nhấn bàn đạp một lần nữa để tăng cường độ dòng điện, làm tan chảy kim loại cơ bản tiếp theo trong mối nối, bôi chất độn, sau đó lùi lại ….

Điều này dạy những người mới bắt đầu xác định điểm nóng chảy của kim loại cơ bản và thêm vật liệu phụ ngay khi kim loại cơ bản trở nên nóng chảy. Đó là vấn đề học về thời gian và nhịp điệu của GTAW, và với thực tế, thợ hàn sẽ tăng nguồn cấp kim loại phụ, di chuyển và vận hành ở cường độ dòng điện ổn định hơn.

Các nguồn năng lượng xung ngày nay thực sự có thể được đặt thành xung ở dòng điện cực đại trong một giây, điều này có thể có tác dụng tương tự: Người thợ hàn nhìn thấy kim loại nóng chảy, nhúng que và thấy vũng đông cứng lại giữa các xung. Tất nhiên, những nguồn năng lượng này xung nhanh hơn nhiều; các đỉnh xung cung cấp khả năng thâm nhập trong khi các thung lũng giữa các đỉnh giới hạn đầu vào nhiệt; ở tốc độ 500 xung mỗi giây, hành động xung hầu như không thể phát hiện được.

Quản lý các biến

Giống như các quy trình hàn khác, thợ hàn phải xem xét mối quan hệ giữa khoảng cách, góc, tốc độ và nhiệt độ (DASH), và không nơi nào quan trọng hơn GTAW, cho phép kiểm soát chính xác rất nhiều biến số (xemHình 7). Một phần là do thợ hàn có thể kiểm soát rất nhiều cường độ dòng điện, nguồn cấp kim loại phụ, …—nên GTAW hoạt động rất tốt trên rất nhiều kim loại khác nhau.

GTAW đòi hỏi sự tập trung, nhưng phần thưởng là khả năng tạo ra các mối hàn chất lượng cao, bao gồm một số mối hàn không thể thực hiện theo bất kỳ cách nào khác.