Phương pháp hàn điện tiếp xúc là một trong những phương pháp hàn tiên tiến không cần dùng que hàn hoặc chất trợ dung mà vẫn đảm bảo được mối hàn tốt. Phương pháp hàn này đã được cơ khí hóa và tự động hóa.
Máy hàn tiếp xúc có thể đặt trực tiếp trong dây truyền sản xuất. Vì thế trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàng khối, hàn tiếp xúc được dùng rất nhiều.
Phương pháp hàn điện tiếp xúc dựa trên nguyên lý: nhiệt sinh ra khi cho dòng điện hàn đi qua điện trở tại bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết hàn (nguồn nhiệt Jun-lenxơ Q = RI2T) nung nóng chỗ hàn đến trạng thái dẻo, sau đó ngắt dòng điện và ép một lực thích hợp để tạo mối hàn nối hai chi tiết cần hàn lại với nhau. Dòng điện dùng trong hàn tiếp xúc là dòng điện xoay chiều, điện áp và cường độ dòng hàn sẽ điều chỉnh theo chiều dày vật hàn.
Đặc điểm của hàn điện tiếp xúc là thời gian đốt nóng chỗ hàn rất nhanh - vài trăm phần trăm giây nhờ dòng điện có cường độ rất lớn. Hàn điện tiếp xúc có năng suất rất cao, được dùng nhiều trong các ngành chế tạo ôtô, máy kéo, máy bay, chế tạo dụng cụ đo, dụng cụ cắt, hàn đường ray, toa xe, trong sản xuất hàn tiêu dùng (máy lạnh, xe đạp)… Gần đây phương pháp hàn điện tiếp xúc còn được dùng nhiều trong xây dựng.
Các phương pháp hàn tiếp xúc
Hàn điện tiếp xúc có ba phương pháp chủ yếu: hàn đối đầu (hàn giáp mối), hàn điểm và hàn đường hay hàn lăn.
1. Hàn đối đầu (hàn giáp mối)
Phương pháp hàn giáp mối được chia thành hai phương pháp hàn điện trở (không chảy) và phương pháp hàn nóng chảy.
- Phương pháp hàn điện trở:
Các đầu chi tiết hàn được tiếp xúc với nhau, với một lực ép nhẹ và được nung nóng bằng dòng điện đi qua chỗ tiếp xúc và kim loại tại đây đạt tới một trạng thái dẻo, sau đó ngắt dòng điện và ép cho hai chi tiết dính lại với nhau thành một khối. Phương pháp hàn này dùng để hàn thép ít carbon và kim loại màu có bề mặt phẳng và được làm sạch trước, diện tích bề mặt không quá 1000mm2. Khi hàn các mặt lớn bằng phương pháp hàn này thì khó có mối hàn tốt vì sự nung nóng chi tiết không đều trên bề mặt tiếp xúc quá lớn.
Nhược điểm của phương pháp hàn này là năng suất tương đối thấp so với phương pháp hàn khác.
- Phương pháp hàn nóng chảy:
Các mặt chi tiết hàn (thường không bằng phẳng), được áp lại gần nhau, khi đó trên bề mặt tiếp xúc chỉ có các nhấp nhô bề mặt tiếp xúc, do vậy, khi cho dòng điện chạy qua, ở đó sẽ có mặt mật độ điện trở lớn mà diện tích tiếp xúc lại nhỏ nên chỗ hàn lập tức bị đốt nóng chảy. Kim loại nóng chảy sẽ loang ra, tạo nên những điểm tiếp xúc nhỏ khác (do tác dụng của lực ép ở đầu tác động) và để dòng điện lại chạy qua, kim loại được nóng chảy và chảy tản ra xung quanh. Cứ như thế diện tích nóng chảy sẽ to dần và trong thời gian ngắn trên khắp bề mặt tiếp xúc mối hàn sẽ có một lớp kim loại lỏng mỏng bao phủ, sau đó dùng một lực ép lớn ép lại. Kim loại chảy, xỉ bẩn sẽ được đẩy ra ngoài và vật hàn được gắn chặt lại.
Cường độ dòng điện dùng trong phương pháp hàn này tương đối nhỏ nên giá thành rẻ hơn so với hàn điện trở. Quá trình hàn cũng nhanh hơn hàn điện trở và không cần phải làm sạch trước các mặt hàn mà chất lượng mối hàn vẫn cao. Ngoài ra phương pháp hàn này còn có thể hàn được những loại thép đặc biệt trong khi phương pháp hàn điện trở không thực hiện được.
Phương pháp hàn chảy liên tục được dùng để hàn các thanh ray, ống mỏng, các dụng cụ và đồ dập bằng thép tấm cũng như để hàn các loại vật liệu khác nhau. Ví dụ hàn thép với đồng…trong trường hợp công suất của máy không đủ để hàn chảy liên tục thì dùng phương pháp hàn chảy gián đọan. Phương pháp này được tiến hành bằng cách lần lượt đưa các vật hàn tiếp xúc với nhau, sau đó tách chúng rời nhau một khỏang nhỏ rồi lại áp lại gần mỗi làm như vậy, hồ quang hình thành). Cứ vậy độ vài lần cho tới khi đạt tới độ nóng chảy cần thiết sẽ ép nhanh các chi tiết đó lại với nhau, phần kim loại chảy bị đẩy ra ngoài tạo ra ba via
2. Hàn điểm (Hàn bấm)
Hàn điểm là một dạng hàn phổ biến nhất của hàn điện tiếp xúc, trong đó các chi tiết hàn được ép chồng lên nhau và được hàn không phải trên toàn bề mặt tiếp xúc mà trên từng điểm riêng biệt. Các chi tiết hàn được ép lại với nhau bằng hai điện cực, nung nóng chỗ tiếp xúc của các chi tiết hàn đạt tới mức làm chảy một lớp mỏng trên bề mặt điểm tiếp xúc, còn khu vực gần đó thì nằm trong trạng thái dẻo, sau đó ngắt điện và ép hai điện lại, mối hàn hình thành.
Hàn điểm được thực hiện trên những máy hàn điểm chuyên dùng, chúng có thể là máy hàn một điểm hay nhiều điểm, máy hàn cố định hay di động, có truyền dẫn tạo lực bằng bàn đạp hoặc cơ khí hóa, tự động hóa hoặc nửa tự động.
Khi hàn công suất phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn và kim loại hàn. Muốn hàn cho tốt cần có một lực ép thích đáng. Lực ép phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn và thành phần hóa học của kim loại.
Vật liệu dùng làm điện cực phải có tính dẫn điện và tính dẫn nhiệt cao, thường là đồng điện phân cán nguội, đồng đen có pha coban và catmi hợp kim có chất chủ yếu là vonfram.
Hàn điểm được sử dụng rộng rãi trong các ngành chế tạo ôtô, máy bay, toa xe… chủ yếu cho các loại vật liệu tấm bằng thép carbon, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, các tấm thép bằng hợp kim đồng và nhôm.
3. Hàn đường (hàn lăn)
Hàn đường hay hàn lăn dùng để hàn các loại vật liệu tấm với chiều dày tổng cộng dưới 4mm. Phương pháp hàn này khác với hàn điểm ở chỗ người ta thay các điện cực thanh bằng các điện cực con lăn. Khi con lăn quay, vật hàn nằm giữa hai con lăn, nhờ thế mối hàn là một đường rất kín không cho các chất lỏng và chất khí lọt qua được.
Công suất khi hàn đường tùy thuộc vào kim loại, chiều dày của nó và tốc độ hàn. Lực ép không cần vượt quá 3000 - 5000N vì lực ép lớn sẽ làm cho con lăn nhanh mòn. Vật liệu của con lăn hàn đường như điện cực thanh trong hàn điểm.
Hàn đường được dùng để hàn các điểm, ống, bình chứa và chi tiết khác cần có mối ghép kín, được làm bằng thép hoặc hợp kim màu.