Công ty AMADA WELD TECH chia sẻ những hiểu biết chuyên sâu về công nghệ tạo ra mối hàn chắc chắn về mặt cơ học và tính dẫn điện. Giải pháp hàn Micro Arc sử dụng năng lượng nhiệt được tạo ra bởi dòng điện hồ quang qua khoảng hở hàn hồ quang (1), để làm nóng chảy và nối các vật liệu dẫn điện với nhau. Công nghệ này được đánh giá cao vì khả năng vốn có của nó trong việc nối các vật liệu dẫn điện và không cùng chất liệu, mà không cần hàn bằng chì và được gọi là phương pháp hàn Micro TIG welding (hàn bằng điện cực wonfram sử dụng khí bảo vệ là khí trơ), hoặc hàn GTAW (Gas Tungsten Arc Welding – theo cách gọi của Mỹ) hoặc hàn xung (Pulse Arc Welding). Kết quả, mối hàn vừa chắc chắn về mặt cơ học vừa có tính dẫn điện, khiến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng trong lĩnh vực xe điện (EV – electric vehicles), đặc biệt là các bộ truyền động e-Axle (2), cuộn dây và pin.
(1) Khoảng hở hàn hồ quang: là phần điện cực nhô ra, đề cập đến khoảng cách từ đầu vonfram đến phôi – càng xa thì khoảng hở hồ quang càng lớn.
(2) E-Axle: là một động cơ đồng bộ loại nam châm vĩnh cửu nhẹ và nhỏ gọn dành riêng cho xe điện.

Mối hàn hồ quang siêu nhỏ – Micro TIG welding
Micro TIG là một phương pháp hàn hồ quang tạo ra tia hồ quang plasma nhiệt độ cao (5.000°C) giữa điện cực vonfram và chi tiết gia công. Khí trơ (thường là argon) giúp tạo hồ quang plasma bằng cách đẩy không khí ra khỏi khu vực hàn, do đó làm giảm điện trở hoặc yêu cầu điện áp để vượt qua khe hở.

Công nghệ này phù hợp với các vị trí hàn có diện tích <18mm2, ví dụ như thanh đồng, và thực hiện các điểm hàn nhỏ tới 0,14mm2, ví dụ như hai dây nhiệt điện. Điều này đạt được bằng cách cung cấp dòng điện thấp hơn trong thời gian ngắn hơn và với khả năng kiểm soát chính xác hơn.

Máy hàn Micro TIG thường cung cấp dòng điện từ 5 đến 300 Ampe với thời lượng xung lên đến 999ms. Đôi khi xung được chia thành nhiều xung bằng cách bật và tắt dòng điện nhanh. Tính năng này, được gọi là “điều tiết dòng điện”, làm giảm độ xốp của rỗ khí (porosity) (3) tại mối hàn.
(3) Porosity: Trạng thái rỗ, xốp. Là loại lỗ hổng có tính không liên tục được tạo nên bởi khí còn nằm lại trong kim loại mối hàn sau khi quá trình đông đặc kết thúc.

Bằng cách nung nóng vật liệu kim loại thông qua quá trình hình thành hồ quang, hàn Micro TIG khiến vật liệu nóng chảy và kết dính với nhau. Kết quả tốt nhất đến từ việc ghép hai mảnh kim loại giống nhau có kích thước tương đương. Tuy nhiên, cũng có thể hàn các kim loại khác nhau.

Vật liệu nào phù hợp?
Hàn Micro TIG phù hợp với các loại vật liệu như: đồng, đồng phốt pho, sắt, niken, thép không gỉ, molypden, vonfram, bạch kim và titan. Đồng thau và thép mạ kẽm không phù hợp hàn Micro TIG vì hàm lượng kẽm của chúng gây ra các vấn đề về như độ xốp và nhiễm bẩn do bồ hóng.

Ứng dụng của hàn Micro TIG xung bao gồm: hàn tab pin (4) và hàn dây cuộn.
(4) Tab pin: còn được gọi là cực pin hoặc đầu nối pin, là một dải kim loại nhỏ hoặc dây được sử dụng trong pin để tạo điều kiện cho dòng điện chạy qua. Đây là kết nối quan trọng giữa các cell pin và các thiết bị bên ngoài, chẳng hạn như bảng mạch hoặc cực nguồn.

Hàn Micro TIG có nhiều ưu điểm. Là một quy trình không cần hàn bằng chì, mối hàn tạo ra có độ bền cao khi tiếp xúc với rung động và nhiệt. Ngoài ra, hàn Micro TIG xung được ứng dụng rộng rãi để nối các kim loại có điểm nóng chảy cao, các kim loại khác nhau và thậm chí cả các dây nam châm mỏng φ0,02mm.

Công nghệ hàn Micro TIG
Các công nghệ hàn hồ quang siêu nhỏ khác nhau phù hợp với các ứng dụng và/ hoặc yêu cầu quy trình khác nhau. Ba công nghệ phổ biến nhất được sử dụng là: cơ chế khởi động touch-start (TIG quẹt), cơ chế khởi động với điện áp cao (high-voltage) hoặc quy trình hàn hồ quang đập (percussive).

Hình 2: Các loại công nghệ hàn Micro TIG

Cơ chế touch-start (TIG quẹt)
Nếu sử dụng cơ chế touch-start, điện cực sẽ chạm vào phôi và sau đó rút lại, tạo ra hồ quang. Khu vực hàn thường được bảo vệ khỏi ô nhiễm khí quyển bằng cách sử dụng khí trơ che chắn hoặc khí phủ (argon hoặc heli).

Cơ chế điện áp cao
Với cơ chế khởi động điện áp cao, điện cực và phôi được đặt ở khoảng cách cố định. Điện áp cao sẽ ion hóa khoảng cách không khí giữa điện cực và phôi.

Hàn hồ quang đập

Hình 3: Ví dụ về ứng dụng kết nối cuộn dây với chốt và di động điện tử cho hàn Micro TIG.

Hàn hồ quang đập kết hợp hàn TIG hồ quang siêu nhỏ với chuyển động “đập” cơ học ép các thành phần hồ quang lại với nhau. Nhiệt từ hồ quang làm nóng chảy bề mặt của các chi tiết, khi được đẩy lại với nhau, chúng sẽ hợp nhất thành mối hàn và dập tắt hồ quang, tạo thành mối hàn giáp mối. Quá trình này rất nhanh và có thể kiểm soát được, do đó, đòi hỏi các thành phần điều khiển thời gian thực tốc độ cao và một mức độ linh hoạt có thể lập trình nhằm cung cấp một hệ thống sản xuất tiêu chuẩn. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để hàn giáp mối các dây mỏng, dây bện với mối nối chốt và hàn cảm biến nhiệt.

Ví dụ ứng dụng
Các ví dụ về hàn Micro TIG được sử dụng cho các ứng dụng kết nối cuộn dây với chốt và xe điện thông thường được thể hiện trong hình 3.

Hàn kẹp đồng trong lõi stato

Hình 4: Ứng dụng hàn kẹp tóc điển hình.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là hàn kẹp đồng trong lõi stato, đang được sử dụng ngày càng nhiều vì các nhà sản xuất muốn chế tạo động cơ điện nhỏ hơn, nhẹ hơn, mạnh hơn để cải thiện khả năng dẫn điện. Xem hình 4.

Với phương pháp hàn Micro TIG, khả năng tiếp cận mối hàn là từ đỉnh của kẹp đồng, khiến nó trở thành một quy trình tốt cần cân nhắc khi có hạn chế về không gian. Căn chỉnh các chốt là chìa khóa để có được mối hàn tốt. Các chốt và mỏ hàn cần được căn chỉnh chính xác sao cho tâm của mỏ hàn nằm ở giữa các chốt. Cần có dụng cụ để đạt được sự căn chỉnh chính xác và có thể lặp lại; điều này sẽ tạo ra hình dạng mối hàn đối xứng.

Lựa chọn thiết bị hàn Micro TIG
Lựa chọn thiết bị là chìa khóa để hàn Micro TIG thành công. Máy hàn cầm tay Touch Retract của công ty AMADA WELD TECH, bao gồm mỏ hàn hồ quang TR-T0016A Touch Retract Micro Arc Torch với bộ nguồn PA-T0200A.

Hình 5: Máy hàn hồ quang TR-T0016A Touch Retract Micro Arc Torch

Máy hàn cầm tay Touch Retract hoạt động như một công cụ cầm tay, công nhân có thể sử dụng sau khi được đào tạo trong thời gian ngắn, để lắp ráp nhanh các linh kiện như bộ pin. Xem hình 5.

Quá trình hàn gồm ba bước:
– Bước 1 – Chuẩn bị: Điện cực kéo dài bên dưới vòi phun, cho phép công nhân nhìn thấy vị trí họ đang đặt mối hàn.
– Bước 2 – Nhấn: Trong bước nén, công nhân nhấn mỏ hàn xuống. Một dòng điện nhỏ phát hiện điện cực tiếp xúc với phôi.
– Bước 3 – Thu hồi: Trong giai đoạn thu hồi cuối cùng, điện cực thu hồi, tạo ra hồ quang với dòng điện ở giữ. Khi cơ cấu di chuyển hết tốc độ, dòng điện hàn chính được phát ra.

Mỏ hàn có khớp nối để tích hợp vào các hệ thống tự động. Mỏ hàn 7mm và điện cực nhô ra giúp dễ dàng định vị khu vực hàn và bao gồm tiếp điểm nối đất tích hợp để vận hành hồ quang và cổng xả khí hàn. Công nhân không cần tiếp xúc với các bộ phận ở điện áp cao và không tiếp xúc trực tiếp với bức xạ quang nhân tạo.

Để mở rộng quy mô sản xuất, máy hàn TR-T0016A có thể được lắp trên các hệ thống sản xuất tự động để sản xuất đồng đều và tốc độ cao. Xem hình 6.

Hình 6: TR-T0016A Touch được lắp trên các hệ thống sản xuất tự động.

Mức độ kiểm soát cao do bộ nguồn PA-T cho phép tối ưu hóa kích thước các mối hàn điểm, trong khi giảm thiểu sự thâm nhập nhiệt của pin. Bộ nguồn bao gồm màn hình cảm ứng màu trực quan, màn hình đầu ra/ đầu vào của các thiết bị điều khiển – I/O (Input/ Output), cấu hình và hiệu chuẩn, bộ đếm mối hàn tích hợp và biểu đồ điện áp cho mối hàn cuối cùng và xu hướng năng lượng theo thời gian. Nó có thể lập trình hoàn toàn, với độ dốc lên, đỉnh và độ dốc xuống. Điều chế dòng điện cho phép người dùng bật và tắt dòng điện một cách có chọn lọc trong khi hàn. Điều này dẫn đến đầu vào nhiệt được kiểm soát cho bộ phận, loại bỏ độ xốp bên trong và các vết lõm bên ngoài, đồng thời làm cho kích thước và hình dạng mối hàn đồng nhất.

Hình 7: Bảng điện áp cung cấp cho ứng dụng hàn lá đồng

Ví dụ, trong ứng dụng hàn lá đồng 0,3mm thông thường vào pin 18650, sẽ yêu cầu bảng điện áp cung cấp như trong hình 7.

Máy hàn cầm tay Touch Retract có định mức chu kỳ hoạt động là 5% ở mức 100A. Đối với mối hàn có cấu hình hiển thị, điều này tương đương với tốc độ làm việc tối đa của một xung 50mS duy nhất là 100A mỗi giây hoặc một mối hàn khoảng 1,3 giây.

Đối với hàn hồ quang đập cho dây xoắn trên trục stato đến kẹp đồng, bộ nguồn PA-P200A là phù hợp. Bộ nguồn 200 ampe này kết hợp thiết bị điện tử công suất, giao diện và phần mềm để tạo điều kiện cho các quy trình hồ quang đập được kiểm soát chặt chẽ, được thực hiện với mức độ kiểm soát, giám sát và kiểm tra quy trình cao.

Bản tóm tắt
Đối với các nhà sản xuất xe điện đang tìm giải pháp hàn chắc chắn về mặt cơ học và đảm bảo tính dẫn điện, thì hàn Micro TIG có thể là sự lựa chọn tuyệt vời, đặc biệt là đối với cụm thanh cái dẫn điện từ pin, nối cảm biến và nối đầu nối, cũng như các ứng dụng cuộn dây ô tô, thanh cái, van điện từ, dây nối và cảm biến.

 

Để xem các tin bài khác về “Hàn hồ quang”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Fabricating Metalworking

Lưu ý: 

Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net