Xử lý nhôm mỏng lần đầu tiên với GTAW

Hầu hết các thợ hàn được đào tạo để thành thạo quy trình hàn hồ quang vonfram khí (GTAW) bằng cách nối các phiếu thép cacbon lại với nhau trước rồi chuyển sang các phiếu nhôm sau đó, thường dày khoảng 0,125 inch. Họ sớm biết rằng nhôm, với nhiệt độ nóng chảy thấp, độ dẫn nhiệt cao hơn và khả năng chịu các chất gây ô nhiễm bề mặt thấp hơn, mang đến những thách thức khác so với hàn trên thép.

Khi công việc yêu cầu nhôm mỏng, bắt đầu từ khoảng 0,060 inch trở xuống, việc hàn sẽ khó khăn hơn nhiều. Đơn giản là nó sẽ không dễ dàng như khi làm việc với tấm dày hơn.

May mắn thay, các kỹ năng vận động cơ bản học được trong GTAW về tấm nhôm dày vừa phải cũng có thể áp dụng để hàn trên vật liệu mỏng hơn. Nó chỉ là một kiểu hàn khác, giống như bất cứ thứ gì khác, đòi hỏi phải thực hành. Những mẹo này có thể giúp dễ dàng chuyển đổi cho thợ hàn lần đầu tiên làm việc với nhôm mỏng.

Thực hiện các biện pháp phòng ngừa an toàn phù hợp

Các bước hút khói mà hầu hết các xưởng hàn và chế tạo kim loại thực hiện để loại bỏ khói hàn nhằm đáp ứng các yêu cầu quy định sẽ phù hợp với GTAW. Trên thực tế, quy trình GTAW tạo ra ít khói hơn so với các quy trình hồ quang hở khác (xem Hình 1 ), bao gồm hồ quang kim loại khí, hồ quang kim loại được che chắn và hàn hồ quang lõi thuốc.

Nhìn bề ngoài, điều đó có vẻ như là một lợi ích to lớn cho thợ hàn vì cửa hàng có thể tuân thủ các hướng dẫn và yêu cầu đã được thiết lập khá dễ dàng, nhưng mức độ khói thấp hơn có nghĩa là các tia cực tím (UV) phát sinh từ quá trình hàn hồ quang là lớn hơn nhiều. Do đó và thực tế là không có hệ thống xỉ, ánh sáng tia cực tím phát ra từ quy trình GTAW có cường độ mạnh hơn so với các quy trình hàn khác ở cùng mức cường độ dòng điện.

Bởi vì tia lửa và tia lửa bắn ra được giảm thiểu với GTAW, nên người ta thường hàn mà không bảo vệ da khỏi bỏng kim loại nóng chảy. Nhưng thợ hàn nên nhận thức được nguy cơ không bảo vệ vùng da hở khỏi tia UV phát ra trong quá trình hàn (xem Hình 2 ). Bỏng và tổn thương da lâu dài tương tự như bỏng nắng có thể xảy ra nếu thợ hàn không có biện pháp phòng ngừa để che phủ vùng da hở.

Thợ hàn cần chọn loại kính râm thích hợp cho mũ bảo hiểm của họ theo cấp độ và quy trình hiện tại được sử dụng. Do hồ quang liên quan đến GTAW quá sáng nên thợ hàn cần có bóng thấu kính tối hơn mức có thể cần thiết cho một quy trình hàn khác ở cùng cấp độ dòng điện.

Bạn có thể truy cập miễn phí hướng dẫn lựa chọn bóng thấu kính và thông tin an toàn quan trọng khác bằng cách tải xuống ANSI Z49.1, có sẵn từ Hiệp hội hàn Hoa Kỳ (www.aws.org) hoặc trên trang web của các nhà sản xuất thiết bị hàn lớn.

Đừng ngại điều chỉnh cài đặt nguồn điện

Nguồn năng lượng dòng điện không đổi được sử dụng cho quy trình GTAW cũng hoạt động tốt cho SMAW hoặc hàn que, khiến nó trở thành một cỗ máy đa quy trình. Trên thực tế, thợ hàn thường sử dụng các nguồn điện hàn được thiết kế cho SMAW để thực hiện một số tác vụ GTAW. Khi hàn nhôm, và đặc biệt là nhôm mỏng, điều quan trọng là phải có một máy được thiết kế cho công việc đó. Hàn nhôm thường được thực hiện với dòng điện xoay chiều và một số loại điều khiển từ xa cho phép thợ hàn điều chỉnh dòng điện trong khi hàn, đôi khi dưới 10 ampe đối với một số vật liệu.

Nguyên tắc chung khi hàn nhôm mỏng là sử dụng khoảng 1 ampe dòng điện cho mỗi 0,001 inch độ dày vật liệu; điều đó có nghĩa là khoảng 50 ampe đối với nhôm dày 0,050 inch. Quy tắc ngón tay cái này chỉ là một hướng dẫn và được điều chỉnh bởi nhiều yếu tố khác, chẳng hạn như chiều dài hồ quang, tốc độ di chuyển, cấu hình khớp và lượng kim loại xung quanh có sẵn để tản nhiệt. Với sự thay đổi này trong quy trình, thợ hàn sẽ cần đọc vũng hàn và điều chỉnh khi cần.

Các phần nhôm mỏng tản nhiệt chậm hơn nhiều so với các phần dày hơn và có xu hướng bão hòa nhiệt nhanh hơn nhiều. Nếu thợ hàn không thực hiện một số điều chỉnh để cân bằng cường độ dòng điện và tốc độ di chuyển, sẽ dẫn đến hiện tượng chảy qua và ngấu quá mức. Tăng tốc độ di chuyển sẽ giúp giảm nhiệt đầu vào, nhưng điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng thực hiện trên các bộ phận phức tạp đòi hỏi thợ hàn phải định vị lại và thay đổi hướng. Nhiều thợ hàn sử dụng xung thủ công bằng điều khiển tay hoặc chân từ xa hoặc bằng cách sử dụng các chức năng xung có sẵn trên một số máy. Xung cho phép kim loại nguội đi và đóng băng nhẹ giữa mỗi lần thêm kim loại phụ và giúp thợ hàn đọc vũng hàn và điều chỉnh dòng điện thích hợp khi cần.

Các nguồn điện GTAW hiện đại thường sử dụng công nghệ AC sóng vuông để hàn nhôm, điều này thường dẫn đến nhu cầu điều chỉnh kiểm soát cân bằng. Kiểm soát cân bằng điều chỉnh tỷ lệ phần trăm thời gian dành cho mỗi nửa chu kỳ AC. Hầu hết các thợ hàn muốn thiết lập sự cân bằng để dành nhiều thời gian hơn cho nửa âm của chu kỳ đối với hầu hết các mối hàn nhôm.

Máy hàn chỉnh lưu biến áp truyền thống có thể được đặt ở mức âm 70 phần trăm, trong khi bộ biến tần có thể được điều chỉnh ở mức âm 85 phần trăm trở lên. Điều này tập trung nhiều nhiệt hơn vào công việc trong khi vẫn cung cấp đủ khả năng loại bỏ oxit khỏi bề mặt nhôm—kết quả của phần dương của hồ quang. Khi hàn trên các phần mỏng hơn ở mức dòng điện thấp hơn, thợ hàn thường muốn thêm một ít điện tích dương vào cân bằng để giúp làm ướt vũng hàn và loại bỏ oxit. Họ chỉ nên thêm vừa đủ chất tích cực hoặc chất làm sạch để hỗ trợ làm ướt và không thêm nữa, vì điều này sẽ làm vonfram quá nóng và mở rộng hồ quang.

Với thực tế, thợ hàn sẽ học cách điều chỉnh sự cân bằng đến cài đặt tối ưu cho dòng điện và điều kiện hiện tại. Cài đặt cân bằng tự động, khả dụng trên một số máy, đặt cân bằng về cài đặt gốc tối ưu dựa trên dòng điện được sử dụng.

Các nguồn điện biến tần cũng có thể cung cấp một điều khiển bổ sung để điều chỉnh tần số AC ở mức cao hơn hoặc thấp hơn dòng điện đầu ra 50/60 Hz cố định được sử dụng trên các máy biến áp truyền thống. Việc tăng tần số, chẳng hạn như 120 Hz trở lên, sẽ dẫn đến hình nón hồ quang tập trung hơn, có thể hỗ trợ tốc độ di chuyển nhanh hơn, giảm kích thước mối hàn và đầu vào nhiệt thấp hơn. Việc giảm tần số AC sẽ tạo ra hồ quang rộng hơn, mềm hơn với độ xuyên thấu ít hơn. Nhiều biến số liên quan đến các cài đặt này, nhưng với thực hành và kinh nghiệm, thợ hàn có thể đạt được các cài đặt tối ưu đó.

Đảm bảo độ tinh khiết của khí bảo vệ

Để hàn nhôm mỏng, khí bảo vệ được lựa chọn là argon. Mặc dù việc sử dụng hỗn hợp heli chi phí cao hơn có lợi trong việc thu được nhiều nhiệt hơn vào các phần dày, nhưng thợ hàn sẽ không thấy lợi ích gì khi sử dụng nó trên các phần mỏng. Khí argon rẻ hơn giúp khởi động hồ quang tốt hơn, ổn định hồ quang và làm sạch oxit, đồng thời nó cho phép sử dụng tốc độ dòng chảy thấp hơn.

Trên hết, khí bảo vệ cung cấp cho hồ quang phải tinh khiết, nếu không ngay cả người thợ hàn tài năng nhất cũng sẽ nhận được kết quả kém. Thợ hàn cần kiểm tra nhãn trên chai để đảm bảo rằng họ có đúng loại khí cũng như kiểm tra xem có bất kỳ rò rỉ nào trong hệ thống có thể cho phép khí bị kéo vào hệ thống hay không. Họ cũng nên kiểm tra tốc độ dòng chảy chính xác cho vòi đang được sử dụng. Tốc độ dòng chảy quá cao có thể gây ra nhiễu loạn và đưa không khí xung quanh vào mối hàn.

Chọn đúng điện cực

Trong khi nhiều thợ hàn đã chuyển sang sử dụng vonfram hợp kim để hàn cho mục đích chung, thì vonfram nguyên chất có màu xanh cũ vẫn hoạt động tốt trên dòng điện xoay chiều thấp khi sử dụng máy chỉnh lưu biến áp truyền thống. Nếu được mài sắc đến một điểm cùn, vonfram sẽ tạo ra một viên bi nhỏ ở đầu cung cấp hồ quang tập trung, ổn định ở mức hiện tại được sử dụng để hàn nhôm mỏng.

Tuy nhiên, vonfram tinh khiết truyền thống không hoạt động tốt với các nguồn điện hàn biến tần. Sử dụng vonfram hợp kim được mài sắc đến một điểm cùn hoạt động tốt nhất trên các máy này.

Mặc dù vonfram oxit thori hoạt động tốt với cả hai cực AC và DC, nhưng những lo ngại về sức khỏe với oxit thori phóng xạ đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các hợp kim đất hiếm thay thế, chẳng hạn như zirconi, xeri và lantan. (Để có hướng dẫn về thành phần hóa học của điện cực vonfram, xemHình 3.) Một số điện cực vonfram hợp kim pha trộn ba phần độc quyền cũng có sẵn từ một số nhà sản xuất mang lại hiệu suất tuyệt vời.

Thợ hàn nên tham khảo biểu đồ chọn vonfram để chọn kích thước vonfram thích hợp cho dòng điện được sử dụng. Vonfram quá lớn sẽ tạo ra hồ quang không ổn định ở dòng điện thấp.

Chọn đúng kim loại phụ

Thông thường, khi một thợ hàn đang áp dụng GTAW cho nhôm, anh ta sẽ sử dụng que hàn có kích thước lớn hơn một cỡ so với những gì anh ta thường sử dụng trên cùng độ dày của thép. Ví dụ, nếu thợ hàn sử dụng 1/16-in. thanh phụ trên 0,060-in. thép, anh ta có thể sử dụng 3/32-in. thanh phụ trên cùng độ dày của nhôm. Thanh dày hơn giúp làm mát vũng hàn khi được thêm vào trong quá trình hàn. Mặt khác, nếu thợ hàn tăng quá nhiều so với kích thước thanh phụ, anh ta sẽ phải sử dụng dòng điện dư thừa chỉ để làm cho kim loại phụ nóng chảy.

Các thợ hàn thường muốn hàn các mối nối mép, mông và góc nhôm mỏng mà không bổ sung đầy đủ kim loại phụ. Một số hợp kim thường được hàn, chẳng hạn như 6061 và 5052, sẽ bị nứt hoặc có xu hướng bị nứt nếu thiếu kim loại phụ. Biểu đồ chọn kim loại phụ từ các công ty thiết bị hàn và vật tư tiêu hao có thể giúp thợ hàn chọn thanh phụ phù hợp với điều kiện sử dụng và hợp kim được hàn.

Hãy ghi nhớ những lời khuyên cuối cùng này

Thợ hàn nên nhớ sử dụng tính dẫn nhiệt cao của nhôm để tạo lợi thế khi sửa chữa các lỗ trên các bộ phận bằng nhôm mỏng như màng tản nhiệt và các bộ phận điều hòa không khí. Một mẹo là đặt một hạt xung quanh lỗ, tránh xa mép để nhiệt truyền theo mọi hướng từ mối hàn. Sau đó, dòng điện phải được tắt để cho phép vũng nước nguội đi giữa các lần bổ sung kim loại phụ. Sau khi lỗ được bao quanh, thợ hàn có thể tiếp tục thêm vào bên trong của hạt trước đó cho đến khi lỗ được đóng lại. Một cách rẻ tiền để thực hành kỹ thuật này là đục một lỗ nhỏ ở đáy lon nước giải khát rỗng bằng nhôm và hàn nó lại.

Các kim loại độn 4XXX phù hợp với ứng dụng này nếu điều kiện cho phép vì chúng có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn một chút để hỗ trợ hàn các phần mỏng.

Các vết lõm ở cuối mối hàn có xu hướng nứt trong một số hợp kim nhôm. Dòng điện luôn luôn phải được lùi lại ở phần cuối của mối hàn và kim loại phụ bổ sung được thêm vào để làm cho miệng hố lồi.

Những hướng dẫn này có thể giúp thợ hàn mới sử dụng GTAW trên nhôm mỏng xây dựng sự tự tin khi họ bắt tay vào học kỹ năng mới này. Nhưng cuối cùng, đó là tất cả về thời gian trên vòng cung. Càng nhiều mối hàn được đặt xuống, thợ hàn càng trở nên giỏi hơn — ngay cả trên các vật liệu khó.

Thông tin liên hệ tư vấn

Để biết thêm thông tin chi tiết và có giá tốt nhất, vui lòng liên hệ chúng tôi:

CÔNG TY CỔ PHẦN DIMEC

Hotline: 0966.92.0404

Email: info@dimec.vn

Website: dimec.vn

Trụ sở chính: Số 285 Phúc Lợi, P. Phúc Lợi, Q. Long Biên, TP. Hà Nội

CN Đà Nẵng: Lô 11, Khu A4, đường Nguyễn Sinh Sắc, P. Hòa Minh, Q. Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng

CN Hồ Chí Minh: Số 84 đường 10, KĐT Vạn Phúc, P. Hiệp Bình Phước, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh