Phương pháp GMAW có thể vận hành thủ công (bán tự động) hoặc tự động. Thiết bị cơ bản gồm các modun sau : Súng hàn có các kiểu thẳng, cong làm nguội bằng khí hoặc bằng nước.

Có hoặc không trang bị motor kéo dây phụ.Bộ cấp dây 2 con lăn hoặc 4 con lăn vận hành theo chế độ tốc độ hằng (hồ quang tự điều chỉnh) hoặc được kiểm soát vi xử.

Bộ kiểm soát thông số hàn gồm bộ điều khiển đóng mở van khí , hiệu chỉnh điện áp , hiệu chỉnh tốc độ cấp dây , đóng ngắt các cuộn kháng , vận hành thiết bị giải nhiệt. Bộ nguồn hann DC kiểu thyristor , hoặc inverter có đặc tính CV hoặc CV/CC công suất lớn(thường > 400A). Hệ thống cấp khí bảo vệ gồm bình khí , van lưu lượng và bộ xông khí (nếu hàn CO2).Giá mang cuộn dây hàn hoặc thùng chứa dây hàn.Hệ thống cable nguồn , cable điều khiển , ống và van dẫn khí . Hệ thống làm nguội.

Thiết bị hàn MIG MAG bán tự động

Súng hàn và các  trang bị phụ

 Cấu tạo súng hàn

Cấu trúc điển hình của một súng hàn mig – mag. Súng hàn có nhiều kiểu dụng đáp ứng yêu cầu sử dụng, làm nguội bằng khí hoặc làm nguội bằng nước. Súng hàn làm nguội bằng khí có công suất đến 300A và bằng nước đến 600A.

Súng hàn gồm các trang bị sau

Ống tiếp điện (contact tip), được chế tạo bằng đồng hoặc hợp kim đồng có mặt trong tiếp xúc điện tốt với dây hàn và nối với nguồn hàn qua cable dẫn điện. Ống tiếp điện được định danh bằng đường kính lổ dây hàn chui qua, sau khi sử dụng lổ chui dây sẽ bị mòn không còn tiếp xúc điện tốt, cần phải doa lại sử dụng cho đường kính dây lớn hơn. Chất lượng và dung sai kích thước dây hàn kém sẽ gây trở ngại cho quá trình hàn và phá hỏng ống tiếp điện rất nhanh.

Mỏ phun (nozzle) có nhiệm vụ hướng dòng khí bảo vệ vào khu vực vũng chảy. Mỏ phun được làm bằng hợp kim thau mạ một lớp chrôme chống các tia văng toé bám dính. Khi hàn có thể bôi một lớp silicon để bảo vệ. Có nhiều cở mỏ phun khác nhau thích hợp với từng ứng dụng cụ thể. Cở lớn thường dùng hàn phẳng, cở nhỏ dùng hàn mối hàn vát , mối hàn góc và ở tư thế nghịch.

Ống dẫn dây hàn (liner) thường là một ống “ruột gà” bằng thép khi hàn với dây thép cứng, hoặc bằng teflon khi hàn nhôm hoặc dây thuốc.Ống dẫn khí bảo vệ , ống dẫn nước làm nguội và contact (On/Off)

Súng hàn tiêu chuẩn thường có các dây và ống dẫn dài 12 ft. (3.7 m). Khi cần kéo dài hơn nên dùng bộ cấp dây đặt ngoài.Có các súng hàn trang bị thêm motor kéo dây phụ chạy điện hoặc khí nén (push – pull type) hoặc có loại cuộn dây hàn cỡ nhỏ được lắp ngay trên súng.

Bộ cấp dây

Bộ cấp dây hàn (wire fedder) là thiết bị quan trọng nhất của trang bị hàn GMAW. Bộ cấp dây đặc trưng bằng các yếu tố sau : 2 con lăn hoặc 4 con lăn. Có bộ phận nắn dây hay không.Phạm vi tốc độ cấp dây (min – Max). Phạm vi điều chỉnh tốc độ cấp dây từ 75 đến 1200 ipm (1.9 – 30.5 m/min.).

Bộ hiệu chỉnh các thông số hàn

Bộ hiệu chỉnh thông số hàn có thể lắp trên bộ nguồn kết hợp với bộ điều chỉnh từ xa, hoặc lắp trên bộ cấp dây (có hoặc không có bộ điều chỉnh từ xa). Chức năng chính của bộ điều chỉnh thông số hàn là :Chỉnh (thô / tinh) điện áp hàn.Chỉnh tốc độ cấp dây. Tùy loại có thể trang bị thêm timer định thời khi hàn điểm, Bộ đóng ngắt điện không, bộ định thời cho van khí bảo vệ (pregas/postgas).

Van giảm áp và chỉnh lưu lượng khí bảo vệ

Có hai loại van, van dùng cho argon/ helium và van dùng cho CO2. Loại dành cho CO2 thường tích hợp sẳn bộ xông khí bằng điện. Ngoài ra để hàn với khí trộn có thể dùng van argon hoặc van CO2 + bộ trộn khí.Trên van giảm áp có lắp sẳn bộ phận đo lưu lượng khí thoát ra (đồng hồ kim hoặc kiểu viên bi cho lưu lượng chính xác hơn.Khí bảo vệ được cấp từ các bình khí nén được trộn sẵn. Trên các bình khí thường sơn các vạch màu để phân biệt loại và thành khí.

Nguồn điện hàn

Hàn MIG – MAG sử dụng nguồn hàn DCEP có đặc tính CV. Ba nhóm nguồn hàn chính là Động cơ – máy phát , Biến thế – Nắn điện và Inverter.Các thiết bị tiên tiến thường dùng bộ nguồn inverter có đặc tính lai CC/CV. Thiết bị loại này đắt tiền, chi phí bảo quản cao nên không phổ biến bằng loại biến áp – nắn điện (thyristor).

 

Đặc tính CV kết hợp với motor cấp dây tốc độ hằng giúp cho hồ quang tự động duy trì ở môt điện áp và phạm cường độ xác định trước. So sánh các dịch chuyển thông số hàn khi hàn với nguồn có đặc tính CC và CV; ta thấy ứng với một ΔV do thay đổi chiều dài hồ quang , thì nguồn CV có ΔA lớn hơn làm tăng giảm nhanh tốc độ chảy của dây hàn để bù đắp cho chiều dài hồ quang hàn.

Minh họa của cơ chế tự điều chỉnh chiều dài hồ quang khi hàn GMAW

Thông số đặc trưng của nguồn điện hàn GMAW

Xem bài : Các phương pháp dao động mỏ hàn – để hiểu sâu hơn về kỹ thuật hàn mig 

Đặc tính CV là cần thiết thiết cho quá trình tự động hiệu chỉnh của hồ quang hàn mà không cần thay đổi tốc độ cấp dây. Đặc tuyến V – I càng phẳng (nằm ngang) thì độ nhạy hiệu chỉnh càng cao. Tuy nhiên, khi hàn với chuyển dịch ngắn mạch, dòng ngắn mạch tăng nhanh đến gía trị cao sẽ làm dây bị nổ (burn back) thay vì tách giọt kim loại lỏng ở đầu dây điện cực. Để hạn chế dòng ngắn mạch, đặc tuyến V – I cần một độ dốc nhất định.

Hai thông số sau là đặc trưng kỹ thuật của thiết bị hàn GMAW : Điện áp và các mức điều chỉnh. Nguồn điện hàn GMAW gồm nhiều ngưỡng điện áp OCV với độ dốc đặc tuyến V – I không đổi. Ở mổi ngưỡng OCV tinh chỉnh chỉnh điện áp bằng độ dốc đặc tuyến V –I để có hiệu quả tự điều chỉnh mong muốn.Độ dốc đặc tuyến V – I. Được định nghĩa như sau :

Độ dốc = Số gia điện {p/ Số gia dòng điện

Độ dốc có đơn vị là (V/A) = Ohms. Nên có thể nói độ dốc là điện trở trong của nguồn điện, phụ thuộc vào cấu trúc của nguồn (mạch từ , điện kháng toàn mạch..). Khi hàn cần lưu ý là các tác động đến điện trở riêng của mạch hàn (tiếp xúc điện , sụt áp trên dây dẫn…) đều làm thay đổi độ dốc V – I và tác động đến quan hệ V – I của hồ quang.

Độ dốc sẽ tác động đến dòng ngắn mạch và lực co thắt tỉ lệ với bình phương dòng điện nên khi thay đổi độ dốc thì giá trị của lực co thắt thay đổi nhanh hơn.

Khi hàn với chuyển dịch ngắn mạch, chúng ta cần kiểm soát tốt tần số ngắn mạch để hạn chế văng tóe , nổ hoặc cháy dây. Đấu nối một cuộn kháng vào mạch hàn sẽ hạn chế tốc độ tăng / giảm dòng điện, qua đó kiểm soát được tần số ngắn mạch.

Khi hàn với chuyển dịch cầu và chuyển dịch phun , cuộn kháng thường được tách ra để tăng hiệu quả điều chỉnh hồ quang và ổn định kích thước các giọt kim loại nóng chảy.

 

 Tác động của độ dốc đến giá trị dòng ngắn mạch