Cấu tạo máy hàn và nguyên lý hoạt động chi tiết

Máy hàn được cấu tạo từ nhiều bộ phận, mỗi bộ phận đảm nhận một chức năng riêng để tạo ra và duy trì hồ quang trong quá trình hàn. Hiểu rõ cấu tạo máy hàn và nguyên lý hoạt động sẽ giúp bạn dễ dàng hơn khi lựa chọn, sử dụng và kiểm tra thiết bị. Dưới đây là những thông tin chi tiết về từng bộ phận và cách máy hàn hoạt động.

Cấu tạo máy hàn gồm những bộ phận nào?

Bên trong máy hàn điện tử có nhiều bộ phận cùng làm việc để biến đổi nguồn điện thành dòng hàn phù hợp. Mỗi bộ phận đảm nhận một vai trò riêng, từ xử lý nguồn điện, điều chỉnh dòng hàn đến làm mát máy trong quá trình sử dụng. Các thành phần chính có thể kể đến như mạch chỉnh lưu, mạch inverter, biến áp, bo mạch điều khiển và hệ thống tản nhiệt.

Bộ phận nhận và xử lý nguồn điện

Đây là bộ phận tiếp nhận nguồn điện cấp cho máy và đưa điện năng tới các tầng xử lý phía sau. Tùy thiết kế, khu vực đầu vào còn có thể bố trí các linh kiện bảo vệ và lọc nhiễu nhằm hỗ trợ hoạt động của toàn bộ hệ thống. Có thể hiểu đơn giản, đây là điểm bắt đầu của dòng điện trước khi được biến đổi thành nguồn phù hợp để hàn.

Mạch chỉnh lưu

Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện xoay chiều AC đầu vào thành điện một chiều DC để cung cấp cho tầng inverter phía sau. Đây là một khâu quan trọng trong quá trình biến đổi điện năng của nhiều máy hàn điện tử inverter.

Mạch inverter

Mạch inverter có nhiệm vụ biến đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều tần số cao, sau đó đưa qua biến áp để điều chỉnh điện áp và dòng hàn. Bộ phận này giúp máy hàn điện tử hoạt động ổn định, đồng thời giảm kích thước và trọng lượng của máy.

Biến áp cao tần

Biến áp cao tần có nhiệm vụ hạ điện áp và tăng dòng điện sau khi dòng điện được xử lý qua mạch inverter, tạo ra nguồn điện phù hợp cho quá trình hàn. Nhờ hoạt động ở tần số cao, biến áp có kích thước nhỏ hơn so với biến áp của máy hàn truyền thống.

Mạch chỉnh lưu và lọc đầu ra

Sau khi đi qua biến áp, nguồn điện tiếp tục được xử lý tại tầng chỉnh lưu và lọc đầu ra theo thiết kế của máy. Mạch này có nhiệm vụ chuyển dòng điện xoay chiều từ biến áp cao tần thành dòng điện một chiều, sau đó lọc và làm ổn định dòng điện trước khi đưa đến đầu hàn. Nhờ đó, dòng hàn được duy trì ổn định hơn trong quá trình làm việc.

Bo mạch điều khiển

Bo mạch điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát và điều chỉnh các hoạt động của máy hàn, đặc biệt là dòng điện và điện áp hàn. Bộ phận này giúp máy duy trì dòng hàn ổn định và hoạt động theo mức cài đặt của người dùng.

Hệ thống tản nhiệt

Trong quá trình hoạt động, các linh kiện công suất bên trong máy sinh nhiệt. Vì vậy, máy hàn điện tử thường sử dụng quạt, khe thông gió và bộ phận tản nhiệt để hỗ trợ giải phóng nhiệt ra ngoài. Cách bố trí quạt, kích thước bộ tản nhiệt hay cơ chế điều khiển quạt có thể khác nhau tùy thiết kế của từng model.

Một số bộ phận khác tùy theo loại máy hàn

Ngoài các bộ phận cơ bản, cấu tạo máy hàn sẽ có thêm những chi tiết khác tùy vào phương pháp hàn. Các bộ phận này chủ yếu liên quan đến việc tạo hồ quang, cấp vật liệu và bảo vệ vùng hàn trong quá trình làm việc.

Chẳng hạn, máy hàn TIG sử dụng mỏ hàn TIG, điện cực tungsten và khí bảo vệ để tạo hồ quang ổn định. Máy hàn MIG có thêm bộ cấp dây, cuộn dây hàn và mỏ hàn MIG, kết hợp với khí bảo vệ tùy quy trình. Trong khi đó, máy hàn que có cấu tạo bên ngoài đơn giản hơn, chủ yếu gồm kìm hàn, cáp hàn và kẹp mass.

Xem thêm: Cách sử dụng máy hàn que đúng kỹ thuật và an toàn

Nguyên lý hoạt động của máy hàn điện tử

Nguyên lý hoạt động của máy hàn về cơ bản là sử dụng nguồn điện để tạo hồ quang giữa điện cực và vật hàn. Hồ quang sinh ra nhiệt lượng lớn làm nóng chảy kim loại tại vị trí cần liên kết; phần kim loại nóng chảy sau đó nguội và đông đặc để hình thành mối hàn.

Đối với máy hàn điện tử inverter, nguồn điện đầu vào cần trải qua nhiều khâu biến đổi trước khi được đưa tới đầu hàn. Nguồn AC trước tiên được chỉnh lưu thành DC, sau đó mạch inverter sử dụng các linh kiện bán dẫn công suất đóng/cắt ở tần số cao. Nguồn điện tiếp tục đi qua biến áp cao tần và tầng chỉnh lưu, lọc đầu ra để tạo đặc tính điện phù hợp cho quá trình hàn.

Có thể hình dung quá trình này theo trình tự:

Nguồn điện đầu vào → chỉnh lưu → inverter → biến áp cao tần → chỉnh lưu/lọc đầu ra → đầu hàn → tạo hồ quang → hình thành mối hàn.

Khi hồ quang xuất hiện, năng lượng điện được chuyển thành nhiệt tập trung tại vùng hàn. Nhiệt làm nóng chảy kim loại nền và vật liệu hàn nếu phương pháp đó sử dụng điện cực nóng chảy hoặc vật liệu bổ sung. Vũng kim loại nóng chảy hình thành tại vị trí tiếp giáp, sau đó đông đặc để liên kết các chi tiết với nhau.

Với máy hàn que, hồ quang hình thành giữa que hàn và vật hàn. Que hàn nóng chảy tạo kim loại đắp, còn lớp thuốc bọc giúp bảo vệ vùng hàn và tạo xỉ. Máy hàn TIG sử dụng điện cực tungsten không nóng chảy, kết hợp khí trơ để bảo vệ vùng hàn; que bù được đưa vào riêng khi cần. Trong khi đó, máy hàn MIG sử dụng dây hàn cấp liên tục qua mỏ. Dây hàn vừa tạo hồ quang vừa nóng chảy để bổ sung kim loại, còn khí bảo vệ được cấp qua mỏ hàn.

Nhìn chung, các phương pháp hàn điện đều sử dụng nhiệt từ hồ quang để làm nóng chảy và liên kết kim loại. Sự khác biệt chủ yếu nằm ở điện cực, vật liệu hàn và cách bảo vệ vùng hàn, từ đó tạo nên đặc điểm riêng của từng loại máy hàn.

Xem thêm: Máy hàn là gì? Top các loại máy hàn được sử dụng phổ biến nhất

Hy vọng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo máy hàn và nguyên lý hoạt động của từng bộ phận. Từ đó, bạn có thể dễ dàng lựa chọn loại máy phù hợp với nhu cầu và sử dụng thiết bị đúng cách, hiệu quả hơn.