[tintuc]Hàn hồ quang điện là một quá trình hàn sử dụng hồ quang để tạo ra nhiệt làm nóng chảy và nối kim loại. Nguồn điện cơ bản sử dụng dòng điện một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC).

Mô hình hàn hồ quang cơ bản

Hàn hồ quang tay hoạt động như thế nào?

Hàn hồ quang là một quá trình hàn điện nóng chảy được sử dụng để nối kim loại. Hồ quang điện từ nguồn điện AC hoặc DC tạo ra một nhiệt lượng cực lớn khoảng 6500 °F làm nóng chảy kim loại ở phần nối giữa hai chi tiết gia công.

Hồ quang có thể được dẫn hướng bằng tay theo đường của mối nối, trong khi điện cực chỉ đơn giản mang dòng điện hoặc dẫn dòng điện và nóng chảy vào vũng hàn cùng một lúc để cung cấp kim loại phụ cho mối nối.

Do các kim loại phản ứng hóa học với oxy và nitơ trong không khí khi được hồ quang nung nóng đến nhiệt độ cao, nên một lớp khí hoặc xỉ bảo vệ được sử dụng để giảm thiểu sự tiếp xúc của kim loại nóng chảy với không khí. Sau khi nguội, các kim loại nóng chảy rắn lại để tạo thành một liên kết gọi là đường hàn hoặc mối hàn, phần vỏ bảo vệ bên ngoài gọi là xỉ hàn.

Hàn hồ quang điện có các tên gọi khác như: hàn hồ quang tay hoặc hàn que.

Đặc điểm của kỹ thuật hàn hồ quang tay

• Hàn được ở mọi tư thế trong không gian.
• Dùng được cả dòng một chiều(DC) và xoay chiều(AC)
• Năng suất thấp do cường độ hàn bị hạn chế
• Hình dạng, kích thước và thành phần hóa học mối hàn không đồng đều do tốc độ hàn bị dao động ,làm cho phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn thay đổi.
• Bề rộng vùng ảnh hưởng nhiệt tương đối lớn do tốc độ hàn nhỏ
• Điều kiện làm việc của thợ hàn mang tính độc hại – do tiếp xúc gần với bức xạ, khí độc
• Dễ tạo khuyết tật nên chất lượng mối hàn không cao

Phạm vi ứng dụng hàn hồ quang tay

• Do tính linh hoạt, sự đơn giản của thiết bị và quy trình hoạt động của hàn hồ quang tay, nên nó là phương pháp hàn phổ biến nhất trên thế giới.
• Thích hợp cho hàn các chiều dày nhỏ và trung bình ở mọi tư thế trong không gian
• Chiếm ưu thế so với phương pháp hàn khác trong công nghiệp sửa chữa, chết  tạo và phục hồi bảo dưỡng.
• Sử dụng rộng rãi trong xây dựng kết cấu thép và chế tạo công nghiệp.
• Thường hàn thép các bon, thép hợp kim cao và thấp, thép không gỉ, gang xám và gang dẻo. Ít phổ biến cho hàn kim loại màu: Niken,Đồng, nhôm và hợp kim của chúng.

Thiết bị và dụng cụ để hàn hồ quang tay

• Hàn hồ quang có thể dùng dòng điện một chiều (DC), hoặc xoay chiều (AC).
• Ưu điểm của dòng một chiều là hồ quang có tính ổn định cao và có thể đổi cực để điều chỉnh mức độ đốt nóng vật hàn.
• Tuy nhiên trong thực tế, người ta thường hàn hồ quang với dòng điện xoay chiều. Ưu điểm của dòng xoay chiều là thiết bị rẻ hơn, nhỏ, gọn nhẹ, cơ động hơn, vận hành cũng đơn giản, hiệu suất cao, tiêu hao điện năng ít hơn so với thiết bị dòng điện một chiều.

Thiết bị hàn hồ quang tay

• Máy hàn điện một chiều, máy hàn 1 chiều (hay còn gọi là máy hàn DC dùng chỉnh lưu), được sản xuất dưới 2 loại máy là: một pha 220V và ba pha 380V. Loại máy hàn này khi hàn thường xảy ra hiện tượng ngắn mạch, nên cần phải trang bị thêm bộ phận ngăn ngừa cường độ ngắn mạch quá lớn.
  Hàn bằng dòng điện 1 chiều tuy được sử dụng máy hàn đắt tiền nhưng dễ gây hồ quang, dễ hàn và chất lượng mối hàn cao.
  Nối thuận: Que hàn được nối với cực âm của nguồn điện, còn vật hàn nối với cực dương của nguồn. Do nhiệt độ của vật hàn lớn nên dùng để hàn thép có chiều dày lớn. Khi dùng điện cực không nóng chảy thì nên dùng cách nối này để điện cực đỡ bị mòn
  Nối nghịch trong hàn điện hồ quang là gì: Que hàn được nối với cực dương của nguồn điện, vật hàn nối với cực âm. Cách nối này được dùng khi hàn các vật mỏng, kim loại màu hoặc gang bằng que hàn thép.
• Máy hàn điện xoay chiều, máy hàn xoay chiều (hay còn gọi là máy hàn AC) sử dụng dòng điện xoay chiều để giảm điện áp của nguồn điện xuống nhằm phù hợp với cường độ dòng hàn và điện áp trong khi hàn. Máy hàn AC cũng được chia thành 2 loại là máy hàn 220V và máy hàn xoay chiều 3 pha 380V.
• Vật liệu hàn – Que hàn: lựa chọn phù hợp cho từng loại yêu cầu vật liệu khác nhau như, hàn thép đen, hàn inox, hàn đồng, gang …

Trang bị dụng cụ để hàn hồ quang tay

Giật điện, nhiễm độc khói, gas, cháy nổ, bỏng do tiếp xúc với kim loại nóng, tiếp xúc với tia cực tím, tiếng ồn và một số nguyên nhân khác… là những tai nạn rủi ro mà các công nhân hàn thường phải đối mặt. Do đó, các trang bị bảo hộ đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình làm việc của người thợ hàn.

• Mũ hàn – mặt nạ hàn, là trang bị bảo hộ không thể thiếu cho công nhân hàn. Mũ hàn sẽ bảo vệ khỏi ảnh hưởng của tia cực tím, tia hồng ngoại lên mắt và da vùng mặt, bảo vệ khỏi xỉ hàn nóng chảy bắn tóe.
• Quần áo bảo vệ, cũng giống như mũ hàn, quần áo cũng cần đáp ứng các yêu cầu bảo vệ, và đảm bảo tính thoải mái cho công nhân hàn. Chất liệu quần áo thường làm bằng da hoặc vải amiang, nhưng cũng cần chú ý đến sự thoải mái thuận tiện cho người thợ hàn.
• Giày – bao tay bảo hộ, cũng cần phải đáp ứng kép về bảo vệ cũng như dễ hoạt động, sự chủ quan trong quá trình làm việc, công nhân hàn thường không quan tâm đến các trang bị bảo hộ. Do đó dễ dẫn đến tai nạn xảy ra có thể gây các hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy hãy học thói quen mang đồ bảo vệ cho mình khi tham gia vào quá trình hàn để tránh các tai nạn đáng tiếc.
• Kính hàn trắng – đen, đây là chi tiết cực kỳ quan trọng nhằm bảo vệ đôi mắt của thợ hàn tránh những tia xỉ bắn tóe và tránh sự phản xạ quang tuyến gây ảnh hưởng tới sức khỏe của những người ở gần nơi hàn.
• Kìm hàn que để cặp điện cực (que hàn)
• Kẹp mát, đầu cặp nối với vật hàn để tiếp thông dòng điện với vật hàn – tiếp mass
• Những phụ tùng khác như thùng đựng que hàn, búa gõ xỉ hàn, bàn chải sắt vệ sinh mối hàn, dụng cụ gá lắp…

Tổng kết

Kỹ thuật hàn hồ quang điện, hồ quang tay là phương pháp hàn phổ biến nhất hiện nay trên toàn thế giới, từ các xưởng cơ khí cho đến những thợ sửa chữa máy móc nhỏ cũng sử dụng phương pháp này. Do tính linh hoạt ,sự đơn giản của thiết bị và quy trình hoạt động của máy hàn hồ quang tay cũng như chi phí dẻ dễ dàng đầu tư, dễ dàng sử dụng với đại đa số các công việc hàn thông dụng. [/tintuc]

[tintuc]Công nghệ Hàn kim loại là một phương pháp sửa chữa hoặc tạo ra các cấu trúc kim loại bằng cách liên kết các mảnh kim loại thông qua các quá trình phản ứng tổng hợp khác nhau. Nói chung, sử dụng nhiệt để hàn các vật liệu. Thiết bị hàn có thể sử dụng lửa, hồ quang điện hay ánh sáng laser. Bản chất của ngành Hàn phản ánh sự tương tác về mặt lý – hóa của các nguyên tố hóa học, và các ứng xử sau đó của các vật liệu.

Sơ lược về lịch sử ngành hàn

Khoảng đầu thời đại đồ đồng, đồ sắt loài người đã biết hàn kim loại. Từ cuối thế kỷ 19, vật lý, hóa học và các môn khoa học khác phát triển rất mạnh.

Lịch sử ngành hàn, sự ra đời và phát triển kỹ thuật hàn

Khi mới bắt đầu, nguồn gốc của hàn được bắt nguồn từ lửa, và đây được coi là nguồn năng lượng chính được sử dụng  cho kỹ thuật hàn. Lúc đầu, vào khoảng những năm 4000 trước công nguyên (TCN), để hàn 2 vật liệu kim loại với nhau (vàng với vàng, đồng với vàng…) những người Sumer đã dùng lửa để đốt nóng các chi tiết đến trang thái nóng đỏ, sau đó dùng búa để đập ép hai chi tiết dinh vào nhau. Phương pháp này ngày nay được biết đến với tên gọi là hàn rèn.

Vào khoảng 2500 – 3400 năm TCN, hàn vảy cứng (brazing) và hàn vảy mềm (soldering) được ứng dụng để hàn đồ trang sức và đồ kim hoàn được sử dụng ở Mesopotamia và Ai Cập cổ đại. Thời đó, Vảy mềm thường được sử dụng là hợp kim của chì mà phổ biến nhất là vảy thiếc chì (Sn-Pb). Còn vảy cứng thường là vảy đồng hoặc đồng bạc.

Lịch sử công nghệ hàn kim loại qua các thời kì

Năm 1800, trong thế kỷ 19, những bước đột phá lớn trong hàn được thực hiện. Việc sử dụng các ngọn lửa mở (axetylen) là một cột mốc quan trọng trong lịch sử của hàn vì ngọn lửa mở, cho phép sản xuất các công cụ kim loại phức tạp và thiết bị. Anh Edmund Davy phát hiện acetylene trong năm 1836 và axetylen đã sớm sử dụng bởi các ngành công nghiệp hàn. Năm 1800, Sir Humphrey Davy phát minh ra một công cụ hoạt động pin mà có thể tạo ra một vòng cung giữa các điện cực carbon. Công cụ này được sử dụng rộng rãi trong các kim loại hàn.

Năm 1881, nhà khoa học người Pháp Auguste De Meritens thành công trong việc pha trộn các tấm chì bằng cách sử dụng nhiệt sinh ra từ một vòng cung. Sau đó, nhà khoa học Nga Nikolai N. Benardos và đồng hương của mình Stanislaus Olszewski phát triển một chủ điện cực mà họ được bảo đảm bằng sáng chế của Mỹ và Anh.

Năm 1889, Hans Zerner được cấp bằng sáng chế của Đức số 53502.3.12.1889 cho quá trình hàn hai hồ quang bằng điện cực cacbon. Charles L. Cofflin ở Detroil Michigan đã được trao bằng sáng chế đầu tiên của Hòa kỳ số 395878 về quá trình hàn hồ quang điện sử dụng điện cực kim loại. Đây được coi là ghi nhận đầu tiên về sự nóng chảy kim loại từ điện cực, và thực tế là thông qua hồ quang điện sẽ đốt chảy dây hàn để tạo ra mối hàn. Quá trình sử dụng một điện cực cacbon và một que hàn bù.

Năm 1890, một trong những phương pháp hàn phổ biến nhất là hàn hồ quang carbon (hay còn gọi là hàn que). Khoảng thời gian này, Mỹ C.L. Coffin bảo đảm một bằng sáng chế Mỹ cho hàn hồ quang điện cực kim loại. N.G. Slavianoff của Nga sử dụng cùng một nguyên tắc cho đúc kim loại vào khuôn.

Mô hình hàn que cơ bản

Năm 1900, Coated điện cực kim loại lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1900 bởi Strohmenger. Một lớp phủ vôi giúp vòng cung được ổn định hơn nhiều. Một số quy trình hàn khác đã được phát triển trong giai đoạn này. Một số trong số họ bao gồm hàn lăn, hàn điểm, hàn nối flash, và hàn chiếu. Điện cực nối cũng đã trở thành một công cụ hàn phổ biến khoảng thời gian này.

Năm 1907, Một kỹ sư người Thụy điển tên là Oscar Kjellberg đã phát triển phương pháp hàn dây bằng điện cực có vỏ bọc thuốc (SMAW) và nhận bằng sáng chế (Swedish Patent: 27152, June 29, 1907) cho phương pháp này, ông cũng được biết đến là người sáng lập ra công ty ESAB vào năm 1904. Lúc đầu, lớp vỏ bọc rất mỏng với mục đích để ổn định hồ quang thay vì hợp kim hóa cho mối hàn. Và nó cho mối hàn có chất lượng tốt hơn một chút so với khi hàn bằng điện cực trần.

Năm 1919, sau khi kết thúc Thế chiến I, Hiệp hội ngành hàn Mỹ được thành lập bởi Comfort Avery Adams. Mục đích của xã hội là sự tiến bộ của quá trình hàn. CJ Holstag cũng phát minh ra dòng xoay chiều trong năm 1919. Tuy nhiên, dòng điện xoay chiều đã được thương mại đầu tiên sử dụng bởi các ngành công nghiệp hàn duy nhất trong năm 1930.

Năm 1920, hàn tự động lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1920. Được phát minh bởi PO Nobel, hàn tự động tích hợp việc sử dụng điện áp hồ quang và dây điện trần. Nó được sử dụng để sửa chữa và đúc kim loại. Một số loại điện cực cũng đã được phát triển trong thập kỷ này.

Năm 1930, The New York Navy Yard phát triển hàn bulong. Hàn được sử dụng ngày càng cho ngành công nghiệp xây dựng và cũng cho đóng tàu. Đó là trong thời điểm này mà Công ty ống Quốc đã phát triển một quá trình được gọi là hàn hàn hồ quang bao phủ. Trong lĩnh vực đóng tàu, các quá trình hàn stud đã được thay thế bởi các hàn hồ quang chìm cao cấp hơn.

Năm 1940, một loại mới của hàn để hàn liền mạch nhôm và magiê được phát triển vào năm 1941 bởi Meredith. Quy trình cấp bằng sáng chế này đã được biết đến như hàn Heliarc. Các khí che chắn hàn hồ quang kim loại hoặc GTAW là một mốc quan trọng trong lịch sử của hàn mà đã được phát triển tại Viện Battelle Memorial năm 1948.

Năm 1950, quá trình hàn CO2 phổ biến bởi Lyubavskii và Novoshilov vào năm 1953 đã trở thành một quá trình hàn và lựa chọn thép hàn, vì nó là tương đối kinh tế. Ngay sau đó, dây điện của đường kính nhỏ hơn đã được đưa ra. Điều này làm cho hàn các vật liệu mỏng thuận tiện hơn.

Năm 1960, đã có một số tiến bộ trong ngành công nghiệp hàn trong những năm 1960. Dualshield hàn, Innershield, và hàn Electroslag là một số trong những phát triển quan trọng hàn của thập kỷ. Hàn hồ quang Plasma cũng được phát minh bởi Gage trong thời gian này. Nó được sử dụng để phun kim loại. Người Pháp cũng phát triển hàn chùm electron, mà vẫn được sử dụng bởi các ngành công nghiệp sản xuất máy bay của Hoa Kỳ.

Từ những năm 1980 cho tới nay, đã có sự thay đổi nhanh chóng về công nghệ, thiết bị, và vật liệu hàn. Các kỹ sư, nhà nghiên cứu liên tục nghiên cứu ra các công thức để chế tạo vật liệu mới nhằm cải thiện đặc tính hồ quang. Các hãng sản xuất liên tục cải tiến công nghệ để đưa ra các thế hệ máy hàn linh hoạt, tiện lợi với người dùng. Hướng tới mục tiêu: an toàn, chất lượng, tiện lợi và linh hoạt. Dưới đây là tóm tắt một số công nghệ và thiết bị hàn mới nhất của một số hãng máy hàn lớn trên thế giới

Năm 2000, hàn xung từ đã được giới thiệu. Vật liệu composite kim loại cũng được hàn bằng tia X lần đầu tiên trong cùng năm. Năm 2008, công nghệ hàn lai hồ quang bằng Laser được phát hiện. Cuối cùng, vào năm 2013, sự phát triển của hàn – hàn hồ quang kim loại khí đã diễn ra; đây là một quá trình hàn thép được sử dụng trong ô tô. Cuối cùng, chúng tôi đã chứng kiến ​​việc sử dụng công nghệ la-de và mối nối ghép trong hàn nhôm và thép cacbon thấp lần đầu tiên trong cùng năm.

lịch sử công nghệ hàn những năm gần đây

Một số trong những phát triển gần đây trong ngành công nghiệp bao gồm hàn ma sát quá trình hàn phát triển ở Nga, và hàn laser. Laser được phát triển trong phòng thí nghiệm Bell Telephone nhưng giờ đây nó được sử dụng cho các loại công việc hàn. Điều này là do năng lực vốn có của laser trong dựng hình chính xác cho tất cả các loại công việc hàn.

Tổng kết lịch sử công nghệ hàn kim loại

Đi cùng với chiều dài lịch sử phát triển của nhân loại, lịch sử ngành hàn và sự phát triển của công nghệ và kỹ thuật hàn đã chứng minh được vai trò vô cùng quan trọng trong lĩnh vực sản xuất và đời sống con người. Với yêu cầu ngày càng cao về chất lượng sản phẩm cũng như yêu cầu về môi trường và an toàn

Các nhà nghiên cứu hiện đã và đang tập trung vào các giải pháp tổng thể và toàn diện hơn, không chỉ riêng về thiết bị, vật liệu, các nghiên cứu cải tiến quá trình sản xuất, giảm thiểu ứng suất biến dạng, tăng độ bền và tuổi thọ của kết cấu, giảm thải tai nạn lao động hay giảm lượng khí thải vào môi trường…Kết hợp với sự hỗ trợ của công nghệ cao, internet, công nghệ và kỹ thuật hàn sẽ đạt được nhiều thành tựu mới trong tương lai và áp dụng hữu hiệu vào cuộc sống của con người.

Ngoài những điều trên, chúng tôi mong đợi vật liệu được thiết kế để hàn sẽ là một yêu cầu thiết yếu trong sản xuất các sản phẩm trong tương lai; những vật liệu này có khả năng bao gồm các vật liệu có độ bền cao và thông minh với các chip máy tính nhúng theo dõi hiệu suất vòng đời của mối hàn. Trong tương lai, những vật liệu này có thể tạo ra nhiều cơ hội mới cho ngành hàn.

Nguồn: Tổng hợp

[/tintuc]