TÌM HIỂU VỀ HỒ QUANG CHÌM

Trong lĩnh vực công nghiệp chế tạo và gia công kim loại, kỹ thuật hàn đóng vai trò vô cùng quan trọng, quyết định chất lượng và độ bền vững của sản phẩm cuối cùng. Trong số các phương pháp hàn hiện nay, hàn hồ quang chìm (Submerged Arc Welding – SAW) nổi lên như một giải pháp tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao, độ thẩm thấu tốt và khả năng tự động hóa. Bài viết này sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu chi tiết về hàn hồ quang chìm: khái niệm, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm, ứng dụng thực tiễn và những lưu ý khi triển khai.

Khái niệm và nguyên lý hoạt động

Hàn hồ quang chìm (SAW) là phương pháp hàn dùng hồ quang điện tạo ra giữa dây hàn và chi tiết được hàn. Điểm khác biệt lớn nhất so với các phương pháp hàn khác là hồ quang được phủ hoàn toàn bởi lớp bột hàn (flux), ngăn không cho hồ quang tiếp xúc trực tiếp với không khí. Khi hồ quang cháy, nhiệt lượng cao làm chảy kim loại mẹ và dây hàn, tạo thành mối hàn chất lượng cao. Đồng thời, lớp bột hàn nóng chảy tạo thành xỉ bảo vệ, giúp mối hàn tinh khiết, ít tạp chất.

Nguyên lý hoạt động cơ bản gồm ba thành phần:

Nguồn cấp dây hàn tự động: Điều khiển tốc độ cấp dây, đảm bảo dòng hồ quang ổn định.

Bộ cung cấp nguồn hàn: Thường là nguồn một chiều (DC) có khả năng điều chỉnh dòng và điện áp hàn.

Hệ thống rải và thu hồi bột hàn: Bột hàn được rải đều lên bề mặt chi tiết, sau khi hàn xong, phần xỉ thừa được thu hồi và tái sử dụng.

Ưu điểm nổi bật

Tốc độ hàn cao: Nhờ hồ quang ổn định và dòng hàn lớn, tốc độ đắp kim loại nhanh, tăng năng suất.

Chất lượng mối hàn đồng đều: Lớp xỉ bảo vệ giảm thiểu nhiễm bẩn, oxi hóa, cho mối hàn mịn, ít bọt khí.

Tính tự động hóa cao: Phù hợp với dây chuyền sản xuất lớn, giảm lao động thủ công.

Khả năng hàn dày: Dễ dàng đạt chiều dày vết hàn lớn chỉ với một lần hàn, tiết kiệm thời gian và chi phí.

Tiết kiệm vật tư: Lượng bắn tóe kim loại thấp, phần xỉ có thể thu hồi và tái sử dụng.

Nhược điểm và hạn chế

Giới hạn vị trí hàn: SAW chỉ áp dụng tốt cho hàn nằm ngang và hàn ngang vách, khó sử dụng cho hàn đứng hoặc hàn trần.

Chi phí đầu tư ban đầu cao: Máy móc, thiết bị tự động và hệ thống thu hồi bột hàn đòi hỏi vốn đầu tư lớn.

Tiêu thụ điện năng lớn: Dòng hàn cao đồng nghĩa với công suất tiêu thụ điện lớn.

Yêu cầu bề mặt sạch: Bề mặt chi tiết phải được làm sạch dầu mỡ, gỉ sét để đảm bảo chất lượng mối hàn.

Ứng dụng thực tiễn

Nhờ những ưu điểm vượt trội, hàn hồ quang chìm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp:

Chế tạo bồn, bể áp lực: Yêu cầu mối hàn chắc chắn, độ kín cao.

Sản xuất ống dẫn dầu, khí đốt: Cần hàn ống với đường kính lớn và chiều dày thành ống dày.

Cơ khí nặng, đóng tàu: Gia công kết cấu thép, vỏ tàu, giàn khoan.

Xây dựng kết cấu thép: Khung thép nhà xưởng, cầu đường, tháp truyền tải.

Sản xuất thiết bị nặng: Máy ép, máy cán, băng tải, pallet kim loại.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn

Dòng điện và điện áp hàn: Phải điều chỉnh phù hợp với loại dây hàn, độ dày chi tiết và tốc độ hàn.

Loại và kích thước hạt bột hàn: Ảnh hưởng đến sự bảo vệ hồ quang và hình dạng mối hàn.

Tốc độ cấp dây và tốc độ di chuyển mỏ hàn: Cần cân đối để đảm bảo lượng kim loại nạp đủ, tránh hàn thiếu hoặc hàn dư.

Chuẩn bị bề mặt: Vệ sinh, loại bỏ tạp chất, gỉ sét.

Cường độ khí bảo vệ (trong trường hợp có bổ sung khí bảo vệ): Một số biến thể SAW sử dụng khí CO₂ hoặc hỗn hợp để tăng độ ổn định hồ quang.

Quy trình thực hiện cơ bản

Chuẩn bị thiết bị và vật liệu: Máy hàn SAW, dây hàn, bột hàn, dụng cụ vệ sinh

Làm sạch bề mặt chi tiết: Đánh sạch gỉ, dầu mỡ.

Điều chỉnh thông số máy: Dòng điện, điện áp, tốc độ cấp dây, lượng bột hàn.

Rải lớp bột hàn đều trên đường cần hàn.

Tiến hành hàn: Di chuyển mỏ hàn với tốc độ ổn định.

Thu hồi xỉ: Sau khi mối hàn nguội, tách lớp xỉ và thu hồi bột hàn.

Kiểm tra chất lượng: Kiểm tra bằng mắt thường, siêu âm, thử kéo hoặc kiểm tra thấm nước (với bồn áp lực).

Hàn hồ quang chìm là phương pháp hàn hiệu quả, chất lượng cao, phù hợp với sản xuất công nghiệp quy mô lớn, đặc biệt khi yêu cầu mối hàn dày và độ thẩm thấu tốt. Dù chi phí đầu tư ban đầu và điện năng tiêu thụ có thể cao, nhưng với khả năng tự động hóa, năng suất vượt trội và chất lượng mối hàn đồng đều, SAW vẫn là lựa chọn hàng đầu cho nhiều ứng dụng như chế tạo bồn áp lực, đóng tàu, ống dẫn dầu khí. Khi triển khai hàn hồ quang chìm, doanh nghiệp cần chú trọng chuẩn bị bề mặt, lựa chọn dây và bột hàn phù hợp, thiết lập thông số máy chính xác để đạt hiệu quả tối ưu.

Hy vọng qua bài viết này, bạn đọc đã có cái nhìn tổng quan và chi tiết về công nghệ hàn hồ quang chìm, từ đó ứng dụng hiệu quả vào thực tế sản xuất.