Máy Hàn Điện

Hiện nay sử dụng máy hàn điện là một phương pháp ghép nối các chi tiết được dùng rộng rãi trong công nghiệp, trong xây dựng, trong ngành chế tạo và sửa chữa máy. Hàn điện có những ưu điểm nổi bật với phương pháp ghép nối khác như tán đinh, rivê, bulông, êcu nhờ:
– Tiết kiệm nguyên vật liệu
– Độ bền cơ học mối ghép nối cao.
– Giá thành hạ, năng suất cao.
– Dễ dàng thực hiện cơ khí hoá và tự động hoá quá trình công nghệ ở mức cao.

Phân loại các phương pháp hàn điện

Các phương pháp hàn điện rất đa dạng và nhiều loại máy hiện đại được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Phân loại các phương pháp hàn điện một cách tổng thể được biểu diễn trên hình 5.1

Phân loại các phương pháp hàn điện

Các yêu cầu kỹ thuật đối với nguồn hàn

Để đảm bảo chất lượng của mối hàn, nâng cao năng suất của máy hàn, nguồn hàn của các máy hàn phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật sau:

a) Điện áp không tải

Đối với công nghệ hàn điện yêu cầu điện áp thấp và dòng hàn lớn, cho nên nguồn hàn nhất thiết phải có biến áp hàn để hạ điện áp. Điện áp không tải ở đây chính là điện áp thứ cấp không tải của biến áp hàn (BAH).

+ Đối với công nghệ hàn hồ quang, điện áp không tải phải lớn hơn điện áp
mồi hồ quang.

  • U20min= (50 ÷ 60)V đối với nguồn hàn xoay chiều.
  • Ud0min= (45 ÷ 55)V đối với nguồn hàn một chiều.

+ Đối với công nghệ hàn tiếp xúc U20 = (0,5 ÷ 10)V.

b) Bội số dòng dòng ngắn mạch không được quá lớn λi

λi = Inm/I2= 1,2÷1,4

Trong đó:

λi – bội số dòng ngắn mạch;
Inm- trị số dòng điện ngắn mạch, A;
I2 – trị số dòng điện hàn định mức, A.

c) Nguồn hàn phải có khả năng điều chỉnh được dòng hàn

d) Đặc tính ngoài của nguồn hàn.

Đặc tính ngoài của nguồn hàn hay còn gọi là đặc tính Vôn – ampe của nguồn hàn biều diễn sự phụ thuộc của điện áp hàn vào dòng hàn U2= f(I2). Khi mạch hàn hở (I2 =0), điện áp hàn chính là điện áp không tải của nguồn hàn (U20 – điện áp thứ cấp không tải của biến áp hàn).

Dạng đặc tính ngoài của máy hàn có hai loại:

  • Dạng đặc tính ngoài cứng.
  • Dạng đặc tính ngoài mềm

Khi chọn dạng đặc tính ngoài của nguồn hàn phải dựa vào các đặc điểm đặc trưng của quá trình hàn như:

  • Loại que hàn : que hàn nóng chảy, không nóng chảy.
  • Tính chất của môi trường xảy ra quá trình hàn (hàn hở hồ quang, hàn dưới lớp trợ dung, hàn trong khí bảo vệ).
  • Mức độ cơ khí hoá của quá trình hàn (hàn bằng tay, tự động, bán tự động).
Đặc tính ngoài của nguồn hàn; a) đặc tính mềm; b) đặc tính ngoài cứng

 

+ Dạng đặc tính ngoài mềm (hình a) dùng cho các phương pháp hàn sau:

  • Hàn hồ quang bằng tay với que hàn rời.
  • Hàn hồ quang trong khí bảo vệ (khí argon Ar) với que hàn vonfram (W).
  • Hàn hồ quang tự động dưới lớp trợ dung.

Khi tốc độ cấp dây hàn vào vùng hàn phụ thuộc vào điện áp hồ quang.

  • Nguồn hàn có dạng đặc tính ngoài mềm là bộ nguồn dòng. Dòng điện hàn có thể điều chỉnh trong phạm vi từ I21 đến I22.

Điều chỉnh dòng hàn trong nguồn hàn có dạng đặc tính ngoài mềm có thể thực hiện vô cấp và có cấp. Trong quá trình điều chỉnh dòng hàn, trị số của điện áp không tải U20 = const. Trong trường hợp cần dòng hàn bé, phải tăng trị số điện áp không tải (U’20 > U20).

Điện áp được tính theo biểu thức sau:
U2 = 20 + 0,04.I2

Độ dốc của đường đặc tính ngoài được chọn tuỳ thuộc vào phương pháp hàn. Phương pháp hàn hồ quang trong khí bảo vệ dùng đường đặc tính ngoài có độ dốc lớn nhất, kế đến là phương pháp hàn hồ quang bằng tay và sau đó là công nghệ hàn hồ quang tự động dưới lớp trợ dung.

Điều chỉnh độ dài cung lửa hồ quang hàn trong quá trình hàn với họ đặc tính ngoài mềm do người thợ hàn (hàn bằng tay) hoặc do hệ thống điều chỉnh độ dài cung lửa hồ quang (hàn tự động).

  • Dạng đặc tính ngoài cứng (hình b), dùng cho phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp trợ dung khi tốc độ cấp dây hàn vào vùng hàn không đổi và không phụ thuộc vào điện áp hàn.

Bộ nguồn hàn hồ quang có dạng đặc tính ngoài cứng là bộ nguồn áp. Điện hàn được điều chỉnh trong phạm vi từ trị số thấp nhất U21 đến trị số lớn nhất U22. Phạm vi điều chỉnh điện áp hàn phải phù hợp với phạm vi điều chỉnh dòng hàn từ dòng hàn thấp nhất I21 đến dòng hàn lớn nhất I22.

Điều chỉnh điện áp hàn có thể thực hiện vô cấp và có cấp. Trị số dòng điệnm hàn được chọn phụ thuộc vào tốc độ cấp dây hàn vào vùng hàn.

Điện áp hàn được tính theo biểu thức sau:

  • Với dòng hàn tới 1000A: U2 = 19 + 0,037I2 (5.3)
  • Với dòng hàn tới 2000A: U2 = 13 + 0,0135I2 (5.4)

Các loại nguồn hàn

1. Nguồn hàn xoay chiều

Nguồn hàn xoay chiều được sử dụng phổ biến đối với công nghệ hàn hồ quang bằng tay, hàn hồ quang tự động dưới lớp trợ dung, hàn hồ quang trong khí argon máy hàn tiếp xúc.

Phần tử quan trọng trong nguồn hàn là biến áp đặc biệt gọi là biến áp hàn.

Biến áp hàn phổ biến nhất là biến áp hàn một pha, biến áp hàn ba pha thường dùng cho nhiều đầu hàn.

Về cấu tạo, biến áp hàn thường chế tạo theo hai kiểu:

  • Máy biến áp hàn với từ thông tản bình thường: nó có hai thiết bị riêng rẽ, lắp ráp trong một vỏ hộp chung gồm một biến áp hàn và một cuộn kháng.
  • Biến áp hàn với từ thông tản tăng cường có các loại sau:
    • Có cuộn thứ cấp di động.
    • Có shunt từ động.

Theo phương pháp điều chỉnh, dòng điện hàn được phân thành ba nhóm máy hàn sau:

  • Điều chỉnh dòng hàn dùng cuộn dây và shunt từ động.
  • Điều chỉnh dòng hàn bằng phương pháp từ hoá mạch từ bằng dòng một chiều.
  • Điều chỉnh dòng hàn bằng bộ điều áp xoay chiều.

a) Biến áp hàn có cuộn dây động

Biến áp hàn với từ thông tản tăng cường có cuộn dây động được biểu diễn như trên 

Máy biến áp hàn có cuộn dây động
a) cấu tạo; b) sơ đồ nguyên lý; c) Đặc tính điều chỉnh dòng hàn

 

Cấu tạo gồm có: mạch từ 3, cuộn dây cố định – cuộn sơ cấp của biến áp hàn 1 và cuộn dây động – cuộn thứ cấp của máy biến áp hàn 2. Cuộn thứ cấp có thể di chuyển dọc theo trụ giữa của mạch từ lồng vào trong lòng cuộn sơ cấp bằng trục vít vô tận.

Thay đổi khoảng cách giữa hai cuộn dây, sẽ thay đổi điên kháng của biến áp chính là thay đổi được dòng hàn (I2). Dòng hàn tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai cuộn dây, và tỷ lệ đó là phi tuyến. Với khoảng cách giữa hai cuộn dây càng lớn, hiệu quả điều chỉnh càng thấp. Để mở rộng phạm vi điều chỉnh dòng hàn, dùng hai phương pháp điều chỉnh kết hợp.

  • Điều chỉnh có cấp bằng cách thay đổi sơ đồ đấu dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp từ song song qua nối tiếp. Giữ tỷ số biến áp và điện áp thứ cấp không tải không đổi (KBA = const, U20 = const).
  • Điều chỉnh vô cấp dòng hàn bằng cách thay đổi khoảng cách giữa hai
    cuộn dây (a = var).

Trên hình Đặc tính điều chỉnh dòng hàn, đường 1 ứng với vị trí I của chuyển mạch CM (hình 5.3b: cuộn dây đấu song song). Đường 2 ứng với vị trí II của chuyển mạch CM (khi cuộn dây đấu nối tiếp).

b) Máy biến áp hàn có Shunt từ động

Biến áp hàn có shunt từ động
a) cấu tạo b) hành trình của shunt từ c) đặc tính điều chỉnh dòng hàn

Biến áp hàn với từ thông tản tăng cường có shunt từ động được biểu diễn trên hình Biến áp hàn có shunt từ động.

Cấu tạo của nó gồm: cuộn dây sơ cấp 1 và cuộn thứ cấp 2 của biến áp hàn được phân bố đối xứng trên mạch từ 3 của biến áp hàn. Shunt từ động 4 nằm giữa hai cuộn dây. Shunt từ di chuyển đi sâu vào mạch từ của biến áp (hình b) bằng tay quay hoặc bằng trục vit vô tận. Khe hở không khí δ là khe hở giữa mạch từ của biến áp hàn và shunt từ động.

Điều chỉnh dòng hàn thực hiện bằng cách di chuyển shunt từ đi sâu vào mạch từ với hành trình Z. Khi hành trình Z càng giảm, điện kháng của biến áp hàn X của biến áp càng tăng và dòng hàn I2 càng giảm. Sự phụ thuộc của điện kháng X của biến áp phụ thuộc vào vị trí của shunt từ được biểu diễn trên hình c.

Các biến áp khác

Biến áp hàn với cuộn kháng ngoài có mạch từ động, Biến áp hàn có cuộn kháng bão hoà, Biến áp hàn với bộ điều áp xoay chiều, …

Các nguồn hàn một chiều

Nguồn hàn một chiều dùng cho công nghệ hàn hồ quang bằng tay, hàn hồ quang tự động, bán tự động và hàn hồ quang trong khí bảo vệ.

Nguồn hàn hồ quang một chiều có hai loại:

  • Bộ biến đổi quay (máy phát hàn một chiều);
  • Bộ biến đổi tĩnh (bộ chỉnh lưu dùng điôt hoặc thyristor )

a) Máy phát hàn:

Máy phát hàn có hai loại: máy phát hàn một chiều cổ góp và máy phát hàn xoay chiều với bộ chỉnh lưu bán dẫn. Các máy phát hàn đươc các loại động cơ sơ cấp sau đây truyền động:

  • Động cơ đốt trong.
  •  Động cơ điện.

Máy phát hàn một chiều cổ góp có 3 loại:

  • Máy phát hàn một chiều từ trường ngang (cấu tạo giống như máy điện khuếch đại từ trường ngang).
  • Máy phát hàn một chiều cực từ rẽ.
  • Máy phát hàn một chiều có cuộn khử từ nối tiếp.

Máy phát hàn một chiều có cuộn khử từ nối tiếp

Máy phát hàn F có hai cuộn kích thích:

Cuộn kích thích độc lập CKF1 được cấp nguồn độc lập Ukt. Điều chỉnh dòng kích thích trong cuộn CKF1 bằng chiết áp VR

 

 

 

 

 

 

 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *