Kỹ thuật hàn MIG-MAG

Hàn MIG-MAG thuộc nhóm GMAW là phương pháp hàn sử dụng nguồn nhiệt từ hồ quang cháy giữa dây điện cực rắn cấp liên tục nhờ một bộ cấp dây tốc độ không đổi. Trong hàn MIG, vũng cháy hình thành được bảo vệ bằng dòng khí trơ; còn hàn MAG dùng dòng khí hoạt hóa. Phương pháp này còn gọi là hàn bán tự động nhưng đó vẫn chưa phải là tên gọi đúng. Trong công nghiệp khi hàn với khí bảo vệ là CO2, hàn MAG còn được gọi là hàn dây hoặc hàn CO2.

Phụ kiện quan trọng nhất là bộ súng hàn có chức năng cấp dòng điện hàn cho dây hàn thông qua ống tiếp xúc, khí bảo vệ qua mỏ phun và hệ thống giải nhiệt cho súng hàn khí quá nhiệt.

Một phụ kiện khác cũng quan trọng không kém là bộ cấp dây hàn hoạt động ổn định với các giá trị được xác lập trước. Tùy loại dây hàn có thể dùng bộ cấp dây hàn hai con lăn hoặc 4 con lăn. Bộ cấp dây có thể rời hoặc được lắp sẵn vào nguồn điện hàn. Bộ cấp dây có chức năng duy trì quá trình cháy tự động của hồ quang sau khi mồi.

Để giảm văng tóe và ổn định hồ quang khi hàn CO2 thường lắp thêm các cuộn kháng nhằm kiểm soát tốc độ và dòng ngắn mạch. 

các phương thức dich chuyển kim loại GMAW

Đặc điểm phương pháp hàn MIG - MAG

Hàn MIG - MAG nói riêng và hàn GMAW nói chung là phương pháp áp không đổi đặc trưng bằng các phương pháp chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn. 3 kiểu chuyển dịch cơ bản là chuyển dịch ngắn mạch, cầu và phun. Các kiểu chuyển dịch này phụ thuộc vào dây đắp và môi trường khí bảo vệ. 

Hình dưới mô tả đặc trưng nóng chảy và các kiểu chuyển dịch của dây nhôm và thép khi hàn MIG với chỉ số oxi hóa nhỏ hơn 2%.

dac trung dịch chuyen kim loai trong khi han mig

1. Chuyển dịch phun:

Chuyển dịch phun có thể thực hiện được khi nồng độ thành phần khí trơ (Argon) cao hơn 80%. Các giọt kim loại nóng chảy có kích thước nhỏ sẽ di chuyển nhanh sang vũng chảy có tác động mạnh của lực co thắt kết hợp với lực do áp suất hồ quang mạnh và sức căng bề mặt yếu. Kiếu chuyển dịch này ít gây ra văng tóe và cho ra mối hàn nhẵn đẹp, sạch, độ ngấu cao.

Để có được kiểu chuyển dịch phun, ngoài yêu cầu về môi trường giàu khí Argon (trên 80%) thì dòng hàn cần vượt qua mức giới hạn phụ thuộc vào đường kính và kim loại của dây đắp. Do có năng suất đắp khá cao nên chuyển dịch phun chỉ phù hợp khi hàn góc ngang và hàn phẳng.

2. Chuyển dịch cầu:

Khi môi trường khí có tính oxi hóa (CO2) hoặc tính khử cao (Heli) thì xuất hiện chuyển dịch cầu. Các giọt kim loại nóng chảy có dạng cầu có kích thước khác nhau sau khi được tách ra từ dây hàn sẽ bay tự do sang vũng chảy. Vì vậy chuyển dịch này gây ra hiện tượng văng tóe rất nghiêm trọng. Một cách để hạn chế văng tóe là hiệu chỉnh các thông số hàn thích hợp sao cho hồ quang gần như cháy ngầm trong vũng chảy bằng cách trộn khí Argon và CO2 ở tỉ lệ thích hợp. Trong hàn MIG, Heli cũng có tác dụng như CO2 trong phương pháp hàn MAG.

Kiểu chuyển dịch cầu cho ra năng lượng hàn cao, hồ quang ít ổn định, độ rộng mối hàn lớn, độ ngấu sâu tuy nhiên lượng bắn tóe cao và mối hàn dễ nhiễm bọt khí. Giải pháp là cần tăng tỉ lệ Argon trong thành phần khí bảo vệ cho phương pháp chuyển dịch này.

Loại chuyển dịch cầu chỉ phù hợp với tư thế hàn góc ngang và hàn phẳng.

3. Chuyển dịch ngắn mạch

Trong hàn MIG có thể hiệu chỉnh để đạt được kiểu chuyển dịch ngắn mạch với năng lượng hàn thấp, ít văng tóe cho các tư thế hàn nghịch. Bên cạnh đó chuyển dịch ngắn mạch cũng thích hợp khi hàn thép mỏng do cho mối hàn có bề rộng tương đối hẹp và độ ngấu nông. Tuy nhiên khi hàn thép dày lại dễ sinh ra khuyết tật như nứt, thiếu chảy, thiếu ngấu do thiếu năng lượng hàn. Vì vậy khi hàn thép dày, cần tăng tỉ lệ Argon trong thành phần khí trộn (trên 80%) để chuyển sang chuyển dịch phun khi có thể.


4. Chuyển dịch xung.

Khi đưa vào tự động hóa phương pháp GMAW thì 3 phương pháp trên vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu ứng dụng. Trong hàn MIG - MAG chuyển dịch xung được xếp thành phương pháp hàn riêng, gọi là GMAW-P. Phương pháp chuyển dịch xung ứng dụng tốt trên nhôm, inox, niken.

Trong chuyển dịch xung, kim loại chuyển dịch xung trong một thời gian ngắn với dòng hàn khá cao và ở nhịp kế tiếp dây hàn chỉ nung nóng quá trình hình thành giọt kim loại lỏng ở đầu dây hàn bị trì hoãn.

hàn nhôm tư thế nghịch chuyển dịch xung chiếm ưu thế do ít văng tóe, độ ngấu sâu và loại trừ nguy cơ thiếu chảy, chồng mép. Kiểu chuyển dịch này dễ điều chỉnh và cho năng suất đắp cao. Các thiết bị hàn GMAW dòng xung thường là loại inverter có đặc tính dòng không đổi được tự động điều chỉnh ở tần số cao hơn 40kz.  Bộ cấp dây 4 con lăn và súng hàn có thiết bị kéo hỗ trợ là lựa chọn thích hợp nhất. 

5. Chuyển dịch sức căng bề mặt


Có thể hiểu là chuyển dịch phun được kiểm soát, chuyển dịch này kiểm soát dòng hàn khi ngắn mạch để đạt được mức độ năng lượng tốt hơn và lượng kim loại chuyển dịch đồng đều hơn.

Đặc trưng: dòng hàn tức thời được điều chỉnh phù hợp với từng giai đoạn của quá trình  và tốc độ cấp dây được giữ cố định với dòng hàn tức thời.

Các giai đoạn chuyển dịch: 

T1-T2: Dòng hàn mức trung bình để đốt nóng đầu dây hàn và tách giọt kim loại.

T3-T5: Giảm dòng hàn xuống để bớt tác động của lực co thắt giúp cho sức căng bề  mặt chiếm ưu thế để tăng kích thước giọt kim loại lỏng lớn lên cho đến khi ngắn mạch.

T5-T6: Dòng hàn được tăng lên đột ngột để tách giọt kim loại. Trong quá trình này, tốc độ cấp dây giữ không đổi.

Thực chất đây là quá trình chuyển dịch ngắn mạch được kiểm soát nên phù hợp với tư thế hàn nghịch, ít văng tóe và năng lượng hàn được kiểm soát chặt chẽ.