Hàn hồ quang điện là gì? Quy trình và kỹ thuật hàn điện hồ quang

Hàn hồ quang là một trong những phương pháp hàn kim loại phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nặng. Đây là kỹ thuật sử dụng nhiệt lượng từ hồ quang điện để làm nóng chảy và kết hợp các mảnh kim loại lại với nhau. Với khả năng tạo ra nguồn nhiệt cực cao, hàn hồ quang không chỉ giúp kết nối chắc chắn các chi tiết kim loại mà còn phù hợp với nhiều loại vật liệu khác nhau, từ thép đến nhôm, inox, gang. Phương pháp này không chỉ đơn thuần là kỹ thuật mà còn kết hợp nghệ thuật và sự hiểu biết sâu sắc về vật liệu. Hôm nay bạn hãy cùng Cáp điện VN tìm hiểu chi tiết về hàn hồ quang là gì? Phân loại và ứng dụng của hàn điện hồ quang

Hàn hồ quang điện là gì?

Hàn hồ quang điện là phương pháp hàn sử dụng hồ quang điện để tạo ra nhiệt lượng cực lớn nhằm làm nóng chảy vùng tiếp xúc giữa que hàn (hoặc điện cực) và vật liệu cần hàn, từ đó kết nối các chi tiết kim loại lại với nhau. Hồ quang điện hình thành khi có hiệu điện thế đủ lớn giữa hai điện cực, tạo nên dòng điện phóng điện trong không khí, với nhiệt độ có thể lên đến hàng nghìn độ C, đủ để làm chảy kim loại.

Quá trình hàn hồ quang điện gồm các bước cơ bản: gây hồ quang bằng cách chạm que hàn vào vật hàn rồi kéo ra để tạo tia lửa; duy trì hồ quang ổn định trong khi di chuyển que hàn theo đường cần hàn; kim loại nóng chảy từ que hàn và vật hàn hòa quyện tạo thành mối hàn chắc chắn khi nguội đi.

Phương pháp này phổ biến nhờ quy trình đơn giản và khả năng ứng dụng đa dạng với nhiều loại kim loại như thép, inox, nhôm… Hàn hồ quang điện được dùng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, xây dựng và sửa chữa cơ khí nhờ độ bền mối hàn cao và chi phí thiết bị tương đối hợp lý.

Lịch sử phát triển của hàn hồ quang

Lịch sử phát triển của hàn hồ quang bắt nguồn từ việc phát hiện ra hiện tượng hồ quang điện đầu thế kỷ 19.

• Năm 1802, nhà khoa học người Nga Vasily Petrov đã tìm ra hiện tượng hồ quang điện và chỉ ra rằng nhiệt lượng sinh ra từ hồ quang đủ để làm nóng chảy kim loại. Tuy nhiên, phải đến năm 1882, kỹ sư N.N. Benardos mới áp dụng thành công hồ quang điện cực than để hàn kim loại trong thực tế, được coi là bước đột phá mở ra sự phát triển của kỹ thuật hàn hồ quang.
• Tiếp theo, vào năm 1888, Slavianốp đã tạo ra phương pháp sử dụng điện cực nóng chảy (que hàn bằng kim loại) để thay thế điện cực than, giúp nâng cao chất lượng mối hàn và tính tiện lợi trong thi công.
• Năm 1907, kỹ sư người Thụy Điển Oscar Kjellberg phát minh ra loại que hàn có lớp vỏ bọc thuốc bảo vệ, giúp ổn định hồ quang và bảo vệ vùng hàn khỏi không khí, từ đó hình thành nên phương pháp hàn hồ quang tay bằng que hàn bọc thuốc như hiện nay.
• Trong thế kỷ 20, công nghệ hàn hồ quang tiếp tục phát triển với nhiều phương pháp mới như hàn hồ quang khí trơ, hàn hồ quang chìm, và hàn tự động, mở rộng ứng dụng trong xây dựng, đóng tàu, công nghiệp chế tạo máy và nhiều lĩnh vực khác.

Nhờ vào những bước phát triển vượt bậc này, hàn hồ quang không chỉ dừng lại ở việc ghép nối kim loại đơn thuần mà đã trở thành công nghệ chủ đạo, giúp nâng cao chất lượng, tốc độ và hiệu quả sản xuất công nghiệp hiện đại.

Đặc điểm của hàn điện hồ quang

Đặc điểm cơ bản của hàn hồ quang bao gồm:

• Hàn được ở mọi tư thế trong không gian, rất linh hoạt cho nhiều vị trí và điều kiện hàn khác nhau.
• Có thể sử dụng cả hai dòng điện là dòng một chiều (DC) và dòng xoay chiều (AC).
• Nhiệt lượng tạo ra từ hồ quang rất lớn, giúp làm nóng chảy kim loại nhanh chóng để tạo nên mối hàn chắc chắn.
• Năng suất hàn có thể bị hạn chế do cường độ dòng điện bị giới hạn.
• Mối hàn có hình dạng, kích thước và thành phần hóa học không hoàn toàn đồng đều do tốc độ hàn không ổn định, gây thay đổi phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn.
• Vùng ảnh hưởng nhiệt rộng vì tốc độ hàn không quá nhanh.
• Trong quá trình hàn thường có hiện tượng bắn tóe kim loại và tạo ra xỉ trên mối hàn, cần phải đánh xỉ sau khi hàn.
• Điều kiện làm việc của thợ hàn kèm theo các yếu tố độc hại như bức xạ, hơi và khí độc từ hồ quang.
• Yêu cầu người thợ hàn có kỹ năng để hạn chế khuyết tật và nâng cao chất lượng mối hàn.

Quá trình hình thành hồ quang trải qua 4 giai đoạn gồm: chạm và tạo ngắn mạch giữa que hàn và vật hàn, kim loại chảy lấp đầy khoảng giữa, nhấc que hàn để tập trung dòng điện, và hình thành hồ quang duy trì tiếp tục quá trình hàn. Hồ quang là sự phóng điện mạnh trong môi trường khí, tạo ra nhiệt độ rất cao (có thể lên tới hàng nghìn độ C) để làm chảy kim loại hiệu quả

Phân loại hàn hồ quang điện

Hàn hồ quang được phân loại theo nhiều cách dựa trên các đặc điểm kỹ thuật và phương pháp thực hiện. Dưới đây là những cách phân loại phổ biến:

Phân loại theo dòng điện dùng để hàn:

Hàn hồ quang bằng dòng điện xoay chiều (AC): Dòng điện này thay đổi chiều liên tục, phù hợp với vật liệu mỏng và giúp loại bỏ xỉ hàn nhanh hơn.

Hàn hồ quang bằng dòng điện một chiều (DC): Dòng điện một chiều giúp hồ quang ổn định hơn, dễ kiểm soát và tạo mối hàn sâu, chắc chắn hơn.

Phân loại theo loại điện cực:

• Điện cực nóng chảy: Điện cực làm bằng kim loại có thể tan chảy hòa vào mối hàn, đóng vai trò vừa là điện cực vừa là vật liệu hàn, ví dụ hàn que.
• Điện cực không nóng chảy: Điện cực làm bằng vật liệu chịu nhiệt như vonfram, không tan chảy, cần thêm que hàn phụ để cung cấp kim loại vào mối hàn, ví dụ hàn TIG.

Phân loại theo phương pháp đấu dây điện cực:

• Đấu thuận: Que hàn nối với cực âm, vật hàn nối với cực dương, thích hợp cho kim loại dày.
• Đấu nghịch: Que hàn nối với cực dương, vật hàn nối với cực âm, thích hợp cho vật liệu mỏng và kim loại màu.

Phân loại theo môi trường bảo vệ hồ quang:

• Hàn hồ quang tay bằng que hàn bọc thuốc (SMAW).
• Hàn hồ quang khí bảo vệ (GMAW/MIG/MAG), sử dụng khí trơ hoặc khí hoạt tính.
• Hàn hồ quang plasma, dùng hồ quang trong trạng thái plasma với nhiệt độ cao.

Mỗi loại hàn hồ quang có ưu, nhược điểm riêng và phù hợp với từng ứng dụng khác nhau trong công nghiệp và sửa chữa cơ khí

Quy trình hàn hồ quang điện

Quy trình hàn hồ quang điện gồm các bước cơ bản sau:

Bước 1: Chuẩn bị vật liệu:

• Làm sạch bề mặt vật cần hàn bằng cách loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ, gỉ sét, lớp sơn hoặc chất bẩn khác để mối hàn được liên kết tốt và tránh các khuyết tật.
• Đối với vật liệu có độ dày, cần vát mép để tạo rãnh hàn giúp hồ quang thấm sâu vào vật liệu, đảm bảo độ ngấu mối hàn.

Bước 2: Gá lắp:

Cố định các chi tiết cần hàn đúng vị trí bằng kẹp, ê tô hoặc các dụng cụ chuyên dụng để tránh di chuyển trong quá trình hàn.

Bước 3: Thiết lập thông số hàn:

• Chọn que hàn hoặc dây hàn phù hợp với loại và độ dày vật liệu.
• Điều chỉnh dòng điện hàn phù hợp với đường kính que hàn và vật liệu.
• Đặt điện áp ổn định để duy trì hồ quang ổn định trong suốt quá trình hàn.

Bước 4: Tiến hành hàn:

• Gây hồ quang bằng cách chạm que hàn vào vật liệu rồi kéo ra nhẹ để tạo hồ quang ổn định.
• Duy trì khoảng cách hồ quang phù hợp (thường bằng đường kính que hàn).
• Di chuyển que hàn theo đường mối hàn với tốc độ đều để kim loại nóng chảy tạo thành mối hàn liên tục.
• Kiểm soát vũng hàn, điều chỉnh tốc độ và góc que hàn để mối hàn đẹp, không bị khuyết tật.

Bước 5: Hoàn thiện:

• Sau khi hàn xong, tắt hồ quang, để mối hàn nguội tự nhiên.
• Loại bỏ lớp xỉ và kiểm tra chất lượng mối hàn bằng mắt thường hoặc thiết bị kiểm tra chuyên dụng.

Quy trình hàn hồ quang điện áp dụng cho cả dòng điện một chiều (DC) và xoay chiều (AC), với các kỹ thuật phù hợp từng vật liệu và yêu cầu kỹ thuật riêng biệt. Việc tuân thủ đúng quy trình giúp nâng cao hiệu quả, chất lượng mối hàn và đảm bảo an toàn cho người thợ trong quá trình làm việc

6 Kỹ thuật hàn điện hồ quang quan trọng cần biết

Kỹ thuật hàn điện hồ quang là một quá trình đòi hỏi sự chính xác và kỹ năng để đảm bảo mối hàn đạt chất lượng cao, an toàn và hiệu quả. Khi bắt đầu học nghề bạn cần lưu ý thật kỹ các kỹ thuật này để đảm bảo mối hàn chuẩn xác và an toàn lao động. Dưới đây Cáp điện VN sẽ chia sẻ hướng dẫn chi tiết về kỹ thuật hàn điện hồ quang cơ bản được ứng dụng phổ biến:

Chuẩn bị vật liệu và dụng cụ hàn

• Làm sạch bề mặt: Trước khi hàn, cần loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ, gỉ sét, lớp sơn hoặc tạp chất trên bề mặt vật hàn. Việc này giúp hạn chế các khuyết tật mối hàn như rỗ khí, nứt mối hàn.
• Chọn que hàn: Dựa trên loại vật liệu và yêu cầu cơ lý, chọn que hàn phù hợp về chất liệu, đường kính và loại thuốc bọc que. Que hàn phải còn hạn sử dụng, không bị ẩm ướt.
• Thiết lập thông số hàn: Điều chỉnh dòng điện phù hợp với đường kính que hàn và độ dày vật liệu. Dòng điện quá lớn sẽ làm cháy que hàn, dòng điện nhỏ gây hồ quang không ổn định.

Tạo hồ quang

• Giữ que hàn ở một góc chuẩn (khoảng 10-15 độ so với bề mặt vật hàn).
• Đưa que hàn nhẹ nhàng chạm vào vật hàn rồi rút ra để tạo ra hồ quang điện, đảm bảo hồ quang ổn định và tập trung vào đúng vị trí cần hàn.
• Giữ khoảng cách hồ quang hợp lý, thường bằng đường kính que hàn (1,5-3mm) để tránh tắt hồ quang hoặc làm tia hồ quang quá xa gây kém ổn định.

Điều khiển que hàn và hồ quang

• Góc que hàn: Góc nghiêng que hàn giúp duy trì hồ quang ổn định và kiểm soát vũng kim loại nóng chảy, đồng thời hướng động học mối hàn theo đường cần hàn.
• Tốc độ di chuyển: Di chuyển que hàn đều và nhịp nhàng theo đường hàn. Tốc độ quá nhanh gây mối hàn không đầy và mỏng, quá chậm có thể làm mối hàn nham nhở và tạo nhiều bắn tóe.
• Kỹ thuật di chuyển: Có thể áp dụng các kiểu di chuyển như kiểu lắc ngang, kiểu vòng cung nhỏ, hoặc cách di chuyển điểm tuỳ vào hình dạng mối hàn và kiếm soát vũng kim loại lỏng.

Kiểm soát quá trình hàn

• Giữ hồ quang ổn định, không để khoảng cách hoặc góc que hàn thay đổi nhiều.
• Điều chỉnh dòng điện và tốc độ que hàn (cho hàn MIG/MAG) hoặc tay thợ trong hàn que tay để đảm bảo mối hàn có biên dạng đẹp, không rỗ, không nứt.
• Theo dõi sự xuất hiện của bắn tóe và xỉ hàn, điều này giúp đánh giá độ ổn định của hồ quang và chất lượng mối hàn.

Xử lý hậu kỳ

• Sau khi hoàn tất, tắt hồ quang và để mối hàn nguội tự nhiên.
• Dùng búa gõ xỉ hoặc dụng cụ chuyên dụng để loại bỏ lớp xỉ trên mối hàn.
• Kiểm tra mối hàn bằng mắt thường hoặc các thiết bị đo kiểm định chất lượng (như kiểm tra siêu âm, đo độ cứng).

An toàn lao động

• Luôn sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân như mũ hàn, kính bảo hộ, găng tay cách điện, quần áo bảo hộ chịu nhiệt.
• Đảm bảo môi trường làm việc thông thoáng, tránh tiếp xúc trực tiếp với tia cực tím và khí độc hàn.
• Kiểm tra thiết bị hàn, dây điện và que hàn trước khi sử dụng để tránh sự cố điện, cháy nổ.

Kỹ thuật hàn hồ quang điện đòi hỏi sự phối hợp tinh tế của các yếu tố: chuẩn bị kỹ lưỡng, thao tác que hàn chính xác, kiểm soát hồ quang ổn định cùng việc tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp an toàn. Khi các kỹ thuật này được vận dụng thành thạo, người thợ hàn sẽ tạo ra những mối hàn có chất lượng cao, đẹp mắt, bền chắc, bảo đảm hiệu suất sản xuất cùng sự an toàn lao động tối ưu.

Trên đây là 6 kỹ thuật hàn hồ quang điện quan trọng mà các bạn cần biết. Thời gian đầu học nghề, người thợ hàn nên tập luyện các kỹ thuật cơ bản dưới sự hướng dẫn của thợ lành nghề để nhanh chóng đạt hiệu suất và chất lượng mong muốn trong công việc thực tế. Tham khảo các thông tin hữu ích khác tại website: https://capdienvn.com/

Ứng dụng hàn điện hồ quang

Nhờ ưu điểm linh hoạt, tiết kiệm chi phí, phù hợp với nhiều loại vật liệu và kích thước chi tiết, hàn hồ quang vẫn là phương pháp hàn chủ đạo và không thể thiếu trong mọi ngành công nghiệp khắp thế giới ngày nay. Hàn hồ quang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại, bao gồm:

• Xây dựng: Dùng để kết nối các cấu kiện thép trong công trình xây dựng nhà cửa, cầu đường, công trình hạ tầng, giúp tăng độ bền và an toàn cho công trình.
• Sản xuất và chế tạo máy móc: Hàn các chi tiết kim loại chính xác cao như thép cacbon, thép hợp kim, thép không gỉ trong các thiết bị công nghiệp, xe cộ, máy móc thiết bị.
• Công nghiệp đóng tàu: Sử dụng hàn hồ quang giúp ghép nối các tấm kim loại tạo thân tàu, khung tàu với độ bền chịu áp lực và môi trường khắc nghiệt.
• Công nghiệp ô tô: Ứng dụng trong chế tạo và lắp ráp các bộ phận như thân xe, khung xe và linh kiện.
• Ngành dầu khí: Hàn các đường ống, thiết bị chứa dầu khí, nơi yêu cầu mối hàn chắc chắn, chịu nhiệt và áp lực cao.
• Sửa chữa, bảo trì thiết bị cơ khí: Hàn hồ quang cũng dùng để sửa chữa, phục hồi các chi tiết bị hỏng hoặc mòn, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị.
• Ngoài ra, công nghệ hàn hồ quang đang dần được tích hợp vào các dây chuyền tự động hóa và ứng dụng trí tuệ nhân tạo để nâng cao hiệu suất, chất lượng và độ chính xác trong sản xuất.

Hàn hồ quang là phương pháp hàn được tin dùng nhờ tính linh hoạt, hiệu quả cao và khả năng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, xây dựng cũng như sửa chữa cơ khí. Việc nắm vững kiến thức về nguyên lý hoạt động, các kỹ thuật và quy trình hàn hồ quang giúp đảm bảo chất lượng mối hàn, nâng cao độ bền và tính an toàn của sản phẩm. Đồng thời, công nghệ hàn hồ quang tiếp tục phát triển với nhiều cải tiến hiện đại, góp phần thúc đẩy sự tiến bộ của ngành cơ khí và các lĩnh vực công nghiệp khác trong tương lai.