Giáo trình máy hàn - welding machine textbook

Giáo trình máy hàn - welding machine textbook - Tổng quan về các loại máy hàn, đặc điểm từng loại máy hàn.

WELDING MACHINES

Giới thiệu máy hàn

Tổ Hàn & NDT

WELDING MACHINES

Nội dung & Mục đích

1 Giới thiệu chung về máy hàn

 Các yếu tố khi chọn máy hàn

 Các loại nguồn hàn đang sử dụng hiện nay và đặc điểm cơ bản

2 Giới thiệu về các loại máy hàn đang sử dụng trong công ty

 Máy hàn SMAW

 Máy hàn GTAW

 Máy hàn GMAW/FCAW

 Máy hàn SAW

Các yếu tố chọn nguồn hàn

 Các yếu tố lựa chựa nguồn hàn

• Phương pháp hàn sử dụng: GTAW, SMAW, GMAW, FCAW,

SAW…

• Là loại máy có thể dùng cho hai hay nhiều pp hàn (multi function) hay máy chỉ dùng một phương pháp hàn (Single function)

• Dải làm việc của máy:

 Dải dòng điện làm việc

 Dải điện áp

 Chu kỳ tải (duty cycle)

• Các yêu cầu kỹ thuật bổ sung VD: điều khiển đặc tính hồ quang, chức năng khởi động nóng,…

• Tính kinh tế, khả năng áp dụng và quy mô sản xuất

Hệ số làm viêc- Chu kỳ tải

• Hệ số làm việc hay chu kỳ tải là một thông số đặc tính quan trọng trong máy hàn Nó được định nghĩa là tỉ lệ thời gian làm việc liên tục của một máy hàn trên khoảng thời gian là 10 phút, đơn vị tính theo %

• Hệ số chu kỳ tải cho biết việc một máy hàn có thể làm việc liên tục trong một khoảng thời gian nhất định mà máy không bị quá tải

• Thông thường đối với tất cả các nguồn hàn, nhà sản xuất sẽ cung cấp các thông tin về giá trị chu kỳ tải đối với máy hàn đó

• Công thức tham khảo tính toán hệ số quá tải đối với nguồn hàn

sử dụng biến áp như sau:

𝐸𝐷1 ∗ 𝐼1 2 = 𝐸𝐷2 ∗ 𝐼2 2

• Trong đó : 𝐸𝐷1 và 𝐼1 là hệ số làm việc và dòng điện tại giá trị 1

𝐸𝐷2 và 𝐼2 là hệ số làm việc và dòng điện tại giá trị 2

Hệ số làm viêc- Chu kỳ tải

• Công thức trên xuất phát từ dòng tổn hao Eddy curent sinh ra trong dây dẫn, gây ra tổn ha nhiệt năng

Xuất phát từ công thức tổn hao nhiệt: Q = R∗ 𝐼2

• Đối với máy hàn sử dụng công nghệ inverter, công thức tính hệ

số chu kỳ tải trên không còn sử dụng được, do máy được cấu tạo bởi hệ hệ thống các mạch điện tử, không sử dụng cuộn dây như máy hàn biến áp

Phân loại nguồn hàn

 Các dạng nguồn hàn chính hiện nay

• Nguồn hàn sử dụng biến áp đối với dòng AC

• Nguồn hàn sử dụng biến áp, chỉnh lưu và thyristor đối với dòng

AC, cho dòng đầu ra là DC

• Nguồn hàn sử dụng công nghệ Inverter

Nguồn hàn Thyristor

 Nguyên lý chung: Máy hàn sử dụng công nghệ thyristor bao gồm 2

bộ phận: biến áp (cuộn dây) và mạch bán dẫn

• Biến áp (transformer) là lõi biến thế với cuộn dây tương ứng với dải điều chỉnh dòng hàn cho phép

• Mạch bán dẫn: với bộ vi xử lý, đi ốt, tụ, nắn dòng, thyristor để xử

lý dòng điện đầu ra theo ý muốn

 Đặc điểm:

• Chu kỳ tải lớn, hiệu suất làm việc cao

• Dải điều chỉnh dòng hàn rộng

• Dải vật liệu hàn rộng cho thép, nhôm, đồng,…

• Tuy nhiên kích thước lớn nên độ cơ động không cao

Nguồn hàn Thyristor

Mạch điện cơ bản với nguồn thyristor

• Cuối cùng nó đi qua một bộ lọc để tạo dòng hàn ổn định, là đầu cuối cùng

Nguồn hàn Inverter

Mạch điện cơ bản với nguồn Inverter

Nguồn hàn Inverter

 Ưu điểm nguồn hàn Inverter:

• Kích thước nhỏ nhẹ, tính linh hoạt và cơ động cao

• Có thể hàn được nhiều phương pháp hàn với cùng một máy

• Hồ quang phản ứng nhanh với sự điều chỉnh, điều khiển chính xác hơn với chế độ hàn xung

• Tiết kiệm điện năng hơn so với máy hàn thyristor

 Nhược điểm:

• Độ bền và tính ổn định không cao bằng nguồn biến áp

• Khó khăn cho việc sửa chữa khi hỏng hóc

Hàn hồ quang tay (MMAW or SMAW)

WELDING MACHINES

Nguồn hàn

Tủ ủ que hàn

Nguồn hàn Inverter

Kìm hàn

Cáp hàn Mặt nạ hàn

Đường đặc tính của hồ quang

Volts

Amps

OCV

Constant Current/Amperage Characteristic

Large change in voltage = Smaller change in amperage

Welding Voltage

Large arc gap

Small arc

gap

Máy hàn Arctronic 426

 Các đặc điểm chính

 Nguồn hàn sử dụng công nghệ thyristor

 Chức năng gouging và TIG với kiểu mồi hồ quang lift arc

 Chức năng khởi động nóng

 Ưu điểm

 Sự ổn định rất tốt hồ quang, cho các đặc tính hồ quang tốt nhất

 Đảm bảo sự ổn định cao cho các thông số quá trình hàn

 Tự động bù đắp ±10% cho sự thay đổi điệp áp của nguồn cung cấp

 Chức năng “hot start” giúp mồi hồ quang dễ dàng với những loại điện cực khó

Máy hàn Arctronic 426

Máy hàn Arctronic 426

Control panel

Điều chỉnh dòng điện

On/Off

TIG/Gouging function

Hot Start Arc Force

Máy hàn Arctronic 426

Các thông số chính máy hàn Arctronic 426

Ứng dụng Arctronic 426

 Vì máy hàn có kích thước không quá lớn, nên có thể

ghép 3, 4, hoặc 6 máy vào cùng một giá, với cùng một

dây nguồn cung cấp

 Hiện tại công ty có các tủ hàn 3 mỏ, 4 mỏ, 6 mỏ đều được kết hợp từ các máy hàn đơn Arctronic 426

 Máy hàn được sử dụng rộng rãi trong hàn SMAW đối với thi công kết cấu, thi công piping cả trong khu vực nhà xưởng, và trên topside

Ứng dụng Arctronic 426

Miller STR 450

• Thyristor Tech

• Using for GTAW,

SMAW process

Miller STR 450

On/Off

Ammeter

Điều chỉnh dòng điện

Đèn báo quá nhiệt Đèn báo nguồn

Đèn chỉ thị

SMAW

Đèn chỉ thị TIG

Lincoln Idealarc DC-400

• Thyristor Tech

• Using for GMAW,

FCAW and SMAW

process

Hàn hồ quang bằng điện cực

không nóng chảy (TIG or GTAW)

WELDING MACHINES

Nguồn hàn inverter

Cáp mát

Đồng hồ đo khí

Bảng điều khiển

Nguồn hàn biến áp/ chỉnh lưu

Đặc tính hồ quang

Volts

Amps

OCV

Constant Current/Amperage Characteristic

Large change in voltage = Smaller change in amperage

Welding Voltage Large arc gap

Small arc

gap

Slope up Slope down

Postflow (Preflow)

Background current Peak current

Current type & polarity

Pulse frequency

2/4 stroke

Pulse ON/OFF

Lincoln TIG 375

 Các đặc điểm chính máy hàn TIG 375

 Máy hàn sử dụng công nghệ thyristor

 Chức năng hàn TIG và hàn SMAW

Lincoln TIG 375

 Các thông số kỹ thuật chính của máy TIG 375

Lincoln TIG 375

 Ứng dụng máy TIG 375

 Sử dụng chủ yếu cho quá trình hàn TIG, SMAW trong nhà

xưởng chế tạo phần piping

 Có thể sử cả hai quá trình hàn TIG, SMAW cho chế tạo piping trên Topside

Inverter 270-T PULSE

 Đặc điểm

 Nguồn hàn sử dụng công nghệ inverter

 Chức năng hàn TIG và SMAW

 Tần số cao giúp thợ hàn dễ dàng điều chỉnh hồ quang sao cho phù hợp, kiểm soát heat input, giảm biến dạng do nhiệt đối với những chiều dày mỏng

Inverter 270-T PULSE

 Nhược điểm

 Tuổi thọ và độ bền không cao

 Khó khăn khi hỏng hóc, sửa chữa

Inverter 270-T PULSE

TIG/SMAW

2 bước/4 bước Đèn báo quá nhiệt/

remote control/ nguồn hàn

Dòng điện

Điều chỉnh dòng điện

Xả khí sau khi ngắt dòng

Dòng điện khi ngắt hồ quang

Thời gian dòng cực đại

Inverter 270-T PULSE

 Các thông số kỹ thuật của máy

 Dải dòng điện làm việc

Inverter 270-T PULSE

 Ứng dụng

 Sử dụng chủ yếu cho phần thi công piping trên Topside, đối với quá trình hàn TIG, SMAW

 Dễ dàng triển khai tại những vị trí xa, không gian hẹp

 Dễ dàng thay đổi vị trí máy hàn, khi thực hiện nhiều mối hàn trong cùng ca làm việc

• Công suất nguồn lớn, độ tin cậy và tuổi thọ cao

• Kích thước lớn, khó khăn trong di chuyển

• Khó triển khai khi làm việc trên topside,

những vị trí nhỏ, hẹp Inverter 270-T • Kích thước nhỏ nhẹ, dễ

triển khai, bố trí tại những vị trí hẹp, topside

• So với các dòng máy khác, hồ quang tương đối

ổn định, sử dụng tin cậy

• Chất lượng hồ quang, tuổi thọ và tính ổn định không cao bằng máy TIG 375

Máy hàn Arctronic 426

• Thyristor Tech

• Using for GTAW, SMAW process

Miller STR 450

• Thyristor Tech

• Có thể hàn cho

cả phương pháp SMAW và TIG, tuy nhiên đối với hàn TIG chỉ mồi hồ

quang bằng cách quẹt mỏ, không

có dòng cao tần

để mồi nên thực

tế công ty không

sử dụng cho hàn TIG

Gas Metal Arc Welding

Metal Inert Gas Metal Active Gas

WELDING MACHINES

Power

return cable

Transformer/ Rectifier

Power cable

& hose assembly

Liner for wire

Welding gun assembly

Đặc tính hồ quang

Volts

Amps

OCV

Constant Voltage Characteristic

Small change in voltage = large change in amperage

The self adjusting arc

Large arc gap

Small arc gap

Flux Core Arc Welding

WELDING MACHINES

Đặc tính hồ quang

Volts

Amps

OCV

Constant Voltage Characteristic

Small change in voltage = large change in amperage

The self adjusting arc

Large arc gap

Small arc gap

Flux cored arc welding

 FCAW-GS

 Thường sử loại điện cực là DCEP

 Do đường đặc tính V-A là constant voltage nên đối với quá trình này ta điều chỉnh thiết bị như sau:

Flux cored arc welding

 FCAW-SS

• Thường sử dụng điện cực hàn là DCEN, nên chỉ cần điều

chỉnh cáp hàn và cáp mát cho đúng

• Sử dụng bộ cấp dây khác phù hợp với dây hàn FCAW-SS

• Các yếu tố còn lại làm tương tự như đối với hàn FCAW-GS vì

cùng sử dụng một loại đường đặc tính V-A là CV

• Ngoài ra do dây hàn của FCAW-SS tự sinh ra khí bảo vệ, nên

không cần khí bảo vệ trong quá trình này

Welding gun body

Contact tips

Spot welding

spacer Gas diffuser

Các bộ phận súng hàn

Spatter

protection

Thread protector

Conduct

or tube

Trigger Handle

Hand shield

24V insulated switch lead

Welding gun cable

Close wound stainless

steel spring wire liner

(inside welding gun cable)

Lincoln Idealarc DC- 400

• Thyristor Tech

• Using for GMAW,

FCAW and SMAW

process

 Sử dụng ổn định với quá trình hàn SMAW, MIG và FCAW

 Sử dụng công nghệ thyristor nên độ bền, tuổi thọ cao

 Công suất cao đối với các quá trình hàn manual (400A at 100% duty cycle)

 Dải điều chỉnh dòng hàn rộng từ 60 tới 500A

 Nhược điểm

 Kính thước lớn, độ cơ động không cao

Lincoln Idealarc DC-400

 Bảng điều khiển

 Hồ quang ổn định với cả hàn MIG và FCAW

 Sử dụng 2 cuộn cảm giúp lựa chọn được đặc tính hồ quang nhanh và dễ dàng hơn

 Độ tin cậy và tuổi thọ cao

 Dải điều chỉnh dòng điện rộng

 Nhược điểm:

 Kích thước lớn, khó khăn cho việc di chuyển, khó bố trí tại những không gian hẹp

• Tốc độ cấp dây được điều

chỉnh với độ tin cậy cao, ổn

định

 Sơ đồ đấu nối thiết bị

Mặt trước bộ cấp dây

LN-25 PRO

Bên trong bộ cấp dây Phía sau bộ cấp dây

2 cách bấm mỏ Đặc tính V-A Lưu lượng khí bảo vệ

Xả khí

LN-25 PRO

 Cách cài đặt máy đối với phương pháp hàn MIG và FCAW-GS

 Cài đặt điện áp hàn trên nguồn hàn (DC-400, CV-400I…)

Giái trị điện áp này sẽ gần như không đổi trong suốt quá trình hàn

 Cài đặt tốc độ cấp dây trên bộ cấp dây sao cho phù hợp với điện áp hàn đã chọn

 Điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ ở phía sau bộ cấp đây

 Chọn chức năng bấm mỏ trong quá trình hàn 2 bước hay 4 bước

 Chọn loại đặc tính V-A bên trong bộ cấp dây CV hoặc CC

LN-25 PRO

 Các thông số của bộ cấp dây LN-25 PRO

Miller Deltaweld 602

Đặc tính nguồn Deltaweld 602

Bộ cấp dây X-TREME 12VS

Miller X-TREME 12VS

Chức năng khởi động mềm

Đặc tính V-A Dải tốc độ cấp dây

Xả khí hoặc ra dây 2 bước bấm mỏ Công tắc

nguồn

Điều chỉnh tốc độ cấp dây

Đồng hồ điện áp, tốc

độ cấp dây

Miller X-TREME 12VS

 Đặc tính làm việc

Miller X-TREME 12VS

 Cài đặt đối với pp hàn MIG hoặc FCAW-GS

 Cài đặt tương tự như với máy hàn lincoln và bộ cấp dây

LN-25 PRO

 Một vài điểm khác biệt:

 Chức năng khởi động mềm cho phép khi bắt đầu hàn, tốc độ cấp dây chỉ bằng 50% tốc độ lúc ổn định -> dễ dàng điều

chỉnh khi mồi hồ quang

 Bộ cấp dây không có chức năng điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ, mà điều chỉnh trực tiếp từ đồng hồ cài trên chai khí

 Chức năng Hi-Lo bên trong để lựa chọn dải tốc độ cấp dây High dải cấp dây từ 100 to 800 in/min Low dải từ 25 to 200 in/min

 Ngoài ra, phía sau bảng điều khiển phía trước, có các phím

có thể điều chỉnh 2 thông số trên đèn điện tử VD thay đổi đơn vị tốc độ cấp dây, hiển thị dòng điện thay vì tốc độ cấp dây…

PIPELINER MPS4000

 Đặc điểm

 Là nguồn hàn tự động, dùng cho phương pháp hàn GMAW/FCAW

 Nguồn hàn Inverter

 Ưu điểm

 Nguồn hàn tự động năng suất cao

 Điều khiển kết hợp cả vận tốc cấp dây và năng lượng đầu ra

PIPELINER MPS4000

Đặc tính nguồn hàn PIPE LINER MPS4000

PIPELINER II WELD HEAD

PIPELINER II WELD HEAD

Note: Sau khi cài đặt các thông số phù hợp trên nguồn hàn

MPS-4000, máy hàn sẽ thực hiện theo chương trình đã được cài đặt sẵn trong máy Thợ hàn chỉ điều chỉnh tốc độ cấp dây, và dịch chuyển

mỏ hàn sang trái phải, nguồn hàn sẽ tự động điều chỉnh đặc tính đầu

ra để có được hồ quang ổn định

 Bảng điều khiển:

• Điều chỉnh mỏ hàn di chuyển lên

xuống, trái phải sao cho phù hợp

PIPELINER II WELD HEAD

Đặc tính làm việc đầu hàn PIPELINER II

• Công suất nguồn

cao 1000A ở chu kỳ

tải 100%, thích hợp

cho hàn SAW

Submerged Arc Welding

WELDING MACHINES

Nguyên lý chung hàn SAW

Transformer/ Rectifier

Granulated

flux

Welding carriage

Electrode wire reel

Thiết bị hàn SAW

Nguồn hàn dùng trong hàn SAW:

• Nguồn biến áp cho dòng xoay chiều AC

• Nguồn biến áp-chỉnh lưu cho dòng DC

Đường đặc tính tĩnh hồ quang:

• Constant Voltage (flat) – dùng chủ yếu

• Constant Current (drooping)

Thiết bị hàn SAW

Constant Voltage (Flat Characteristic):

• Dùng cho hầu hết các nguồn hàn SAW

• Có thể sử dụng cho cả hàn bán tự động và hàn tự

động

• Tự động điều chỉnh hồ quang

• Dễ dàng điều chỉnh tốc độ cấp dây

• Tốc độ cấp dây quyết định giá trị dòng điện trong khi đó

nguồn hàn kiểm soát giá trị điện áp

• Chỉ áp dụng cho dòng DC dưới 1000A bởi vì sự thổi

lệch hồ quang là rất lớn

ARC CHARACTERISTICS

Volts

Amps

OCV

Constant Voltage Characteristic

Small change in voltage = large change in amperage

The self adjusting arc

Large arc gap

Small arc gap

Thiết bị hàn SAW

Constant Current (Drooping Characteristic):

• Dòng điện hàn trên 1000A cho phép hàn với tốc độ rất

cao

• Có thể sử dụng hàn bán tự động hoặc tự động

• Không tự điều chỉnh được hồ quang

• Thiết bị đắt tiền do bộ cấp dây điều khiển phức tạp

• Điện áp hồ quang phụ thuộc vào tốc độ cấp dây, trong

khi nguồn hàn kiểm soát dòng điện hàn

• Không thể dùng trong trường hợp hàn tốc độ nhanh

với vật liệu mỏng

ARC CHARACTERISTICS

Volts

Amps

OCV

Constant Current/Amperage Characteristic

Large change in voltage = Smaller change in amperage

Welding Voltage

Large arc gap

Small arc

gap

Courtesy of ESAB AB

Thiết bị hàn SAW

Welding heads

Wire feed motor

Feed roll

assembly Contact tip

Tracking

system

Slides Wire reel

Flux

hopper

• Công suất nguồn

cao 1000A ở chu kỳ

tải 100%, thích hợp

cho hàn SAW

IDEALARC DC-1000

 Các ưu điểm của máy hàn Idealarc:

 Công suất nguồn hàn cao 1000A ở chu kỳ tải 100% -> co thể

sử dụng được cả 2 đường đặc tính nguồn CC hoặc CV tuỳ theo nhu cầu sản xuất

 Sử dụng cho cả quá trình hàn tự động và bán tự động

 Nguồn hàn có tính ổn định cao, đặc tính hồ quang tốt

 Tuổi thọ và độ bền cao

 Nhược điểm:

IDEALARC DC-1000

 Các thông số kỹ thuật của ngồn DC-1000

IDEALARC DC-1000

 Ứng dụng trong công ty:

 Nguồn hàn Idealarc được dùng chủ yếu đối với phương

Start/Stop

Bộ cấp dây LT-7 Tractor

 Đặc tính kỹ thuật bộ cấp dây LT-7

Bộ cấp dây LT-7 Tractor

 Một số chú ý với bộ cấp dây LT-7

 Vì công suất bộ cấp dây không khả thi với dòng điện trên 1000A với đặc tính nguồn CC, nên trong thực tế sản xuất công ty, hầu hết LT-7 Tractor được dùng chủ yếu với

đường đặc tính là CV

 Trê bảng điều khiển bộ cấp dây, điều chỉnh giá trị điện

áp, sau đó điều chỉnh dòng điện tương ứng phù hợp

Tăng giảm dòng điện sẽ dẫn đến tăng giảm vận tốc cấp dây tương ứng