Ứng dụng của khí heli trong hàn

Hàn sử dụng helium lớn nhất. Số lượng helium rõ ràng được sử dụng trong danh mục này là khoảng 470 triệu scf (13 triệu scm) vào năm 1996. Tuy nhiên, những dữ liệu này có thể gây hiểu nhầm, bởi vì các nhà cung cấp heli để hàn cũng có xu hướng là nhà cung cấp helium hàng đầu cho hầu hết các công ty nhỏ- quy mô, các mục đích sử dụng ngẫu nhiên (thông tin về các nhà cung cấp heli để hàn là từ một báo cáo do A. Francis cung cấp cho ủy ban vào tháng 12 năm 1998). Do đó, không chắc chắn có bao nhiêu helium thực sự được sử dụng mỗi năm để hàn và liệu sự suy giảm này có phải là kết quả của việc giảm việc sử dụng heli trong hàn, sự suy giảm trong các mục đích sử dụng khác được báo cáo là hàn hay sự thay đổi cách sử dụng khác. được báo cáo. Hai công dụng của heli sẽ được thảo luận trong phần này là hàn hồ quang và hàn laser.

Khí Heli được sử dụng để hàn hồ quang kim loại khí và hàn hồ quang vonfram khí. Heli đóng vai trò chủ yếu như một loại khí che chắn, ngăn ngừa sự ô nhiễm trong khí quyển đối với kim loại nóng chảy và ổn định hồ quang. Nó cũng phục vụ chức năng bổ sung trong hàn hồ quang vonfram khí là che chắn điện cực vonfram nóng đỏ khỏi bầu khí quyển xung quanh. Các đặc điểm độc đáo của heli trong các ứng dụng này là tiềm năng ion hóa cao và độ dẫn nhiệt cao, kết hợp với tính trơ của nó. Những lợi ích của việc sử dụng nó bao gồm sự thâm nhập hàn lớn hơn trong các mối nối dày và trong các kim loại có độ dẫn nhiệt rất cao; tốc độ di chuyển cao hơn, cho phép năng suất cao hơn; tốt hơn che chắn-che phủ khí trong các mối hàn vị trí thẳng đứng và trên cao; và bề mặt phẳng hơn của rễ đi khi được sử dụng như một chất khí hỗ trợ.

Một số thành phần mối hàn có thể chịu được nhiều loại khí bảo vệ, nhưng những loại khác thì khá khắt khe. Ví dụ, hợp kim nhôm và các kim loại phản ứng khác yêu cầu che chắn trơ. Trong khi argon được sử dụng trong một số ứng dụng yêu cầu độ trơ thực sự, hỗn hợp helium hoặc heli (thường là 20% heli và 80% argon) được sử dụng để tăng độ sâu vũng hàn (ví dụ, độ xuyên thấu) hoặc tăng tốc độ di chuyển. Các hỗn hợp argon-heli này khá phổ biến ở chỗ chúng kết hợp tính ổn định của hồ quang tốt và chi phí thấp hơn của argon với sự thâm nhập sâu hơn của heli. Việc tái chế heli sẽ dẫn đến chi phí đáng kể trong các ứng dụng hàn hồ quang nhưng không phải là không thể. Trong những hoạt động thách thức nhất về mặt công nghệ trong hàn (tức là động cơ máy bay và sản xuất khung máy bay), có lẽ không có sản phẩm nào thay thế được heli. Đối với các ứng dụng khác, khí argon che phủ có thể được thay thế cho heli, như được thực hiện ở các nước nơi khí heli đắt, nhưng sẽ có một số tổn thất về năng suất.

Xử lý bằng laser carbon dioxide (CO2) là một hoạt động đang phát triển ở Hoa Kỳ. Lượng heli được sử dụng trong các hoạt động này là khoảng 200 triệu scf (5,5 triệu scm) mỗi năm và đang tăng ở mức khoảng 20 phần trăm mỗi năm. Heli phục vụ một số chức năng trong quá trình xử lý laser: nó chủ yếu là khí che chắn cho bể nóng chảy trong hàn laser nhưng cũng là một thành phần quan trọng của khí lasing trong tất cả các laser CO2. Laser carbon dioxide cũng được sử dụng để cắt, khoan, ốp và xử lý nhiệt, mặc dù quá trình hàn là quá trình duy nhất cũng sử dụng heli làm khí che chắn.

Heli được sử dụng làm khí bảo vệ trong quá trình hàn laser CO2 bảo vệ vũng hàn khỏi quá trình oxy hóa (cho đến khi vũng hàn nguội đến nhiệt độ nơi nó không phản ứng với oxy và nitơ trong khí quyển), ngăn chặn sự hình thành plasma và bảo vệ quang học laser khỏi bị hư hỏng . Các khí trơ khác có thể thay thế heli trong việc bảo vệ mối hàn khỏi bị oxy hóa và bảo vệ quang học, nhưng các đặc tính đặc biệt của heli là khá quan trọng đối với việc triệt tiêu plasma ở mật độ công suất rất cao. Đối với công suất laser trên khoảng 5 kW, heli được ưu tiên sử dụng vì nó là khí ít có khả năng bị ion hóa nhất. Che chắn và triệt tiêu plasma là các quá trình vòng hở trong đó khí chảy qua một vòi phun hướng tới điểm mà tại đó chùm tia laze giao với mối hàn. Việc tái chế khí che chắn này sẽ đòi hỏi đầu tư đáng kể vào thiết bị để thu giữ và tinh chế heli sau khi nó bị nhiễm khói hàn và bầu khí quyển xung quanh.

Việc sử dụng helium nhỏ hơn nhưng có lẽ quan trọng hơn trong quá trình xử lý laser là một thành phần của khí lasing. Hỗn hợp khí trong laser CO2 bao gồm nitơ, heli và CO2, gần đúng theo tỷ lệ 3: 2: 1. Heli làm nhiệm vụ làm mát các phân tử CO2 bị kích thích trong khoang laser. Về lý thuyết, có thể dễ dàng tái chế khí helium được sử dụng trong laser, vì khí này được giới hạn trong laser và được bổ sung thông qua một vòng khép kín. Trên thực tế, việc tái chế rất khó khăn vì CO2 bị phân hủy trong quá trình chế tạo và phải được bổ sung và do áp suất giảm trong khoang laser đòi hỏi một máy bơm chân không, điều này có thể làm ô nhiễm thêm. Do đó, laser CO2 đòi hỏi phải cung cấp thường xuyên khí lasing để bổ sung các tổn thất trong quá trình hoạt động và sau khi hệ thống được thông gió để bảo trì. Chi phí vận hành hàng năm cho hàn laser thường bị chi phối bởi chi phí năng lượng điện, với chi phí che chắn heli thường ở vị trí thứ hai với gần 30% tổng chi phí và chi phí laser heli thường ở vị trí thứ ba với khoảng 2% tổng chi phí. Rõ ràng là những tỷ lệ phần trăm này sẽ thay đổi khi chi phí heli biến động.

Công Ty TNHH Khí Công Nghiệp Phú Thịnh viết tắt là PHUTHINHGAS là một trong 10 Công Ty cung cấp khí tốt nhất tại TP. Hồ Chí Minh.  Chúng tôi với 10 năm kinh nghiệm chuyên nhập khẩu và phân phối các sản phẩm vỏ chai chứa khí, khí tinh khiết, khí công nghiệp, van giảm áp khí và các thiết bị sử dụng cho ngành khí. Tính đến thời điểm hiện tại, chúng tôi đã cung cấp cho hơn 10.000 khách hàng hoạt động trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, y tế, giáo dục, nghiên cứu khoa học và nhiều cơ quan nhà nước trên khắp các vùng miền trong lãnh thổ Việt Nam. Bạn có thể nói chuyện với nhân viên bán hàng giàu kinh nghiệm của chúng tôi và hiểu cách chúng tôi có thể trợ giúp quy trình công nghiệp của bạn với các thiết bị tương tự.