Khí bảo vệ (Shielding Gas)
Trong hàn TIG, điều quan trọng là tránh hiện tượng oxy hóa không chỉ của điện cực volfram mà còn của vũng hàn, phổ biến nhất là argon, helium hoặc hỗn hợp của cả hai.
Nitơ (N₂) có thể được dùng khi hàn đồng, nhưng quá phản ứng với hầu hết các hợp kim kỹ thuật nên thường không được dùng.
Đối với thép không gỉ austenit, hợp kim nickel và hợp kim đồng–nickel, argon trộn với tối đa 5% hydro có thể được sử dụng để tăng độ xuyên thấu (penetration).
Argon nặng hơn không khí, trong khi helium nhẹ hơn nhiều. Do đó, cần lưu lượng khí helium cao hơn để đảm bảo bảo vệ hiệu quả — trừ khi hàn ở vị trí trần (overhead).
Helium có khả năng khuếch tán khối lượng (mass diffusivity) cao hơn nhiều so với argon → giúp truyền nhiệt tốt hơn, thể hiện qua độ xuyên sâu lớn hơn khi hàn TIG.
Tuy nhiên, năng lượng ion hóa của helium cao hơn argon đáng kể, do đó hồ quang TIG dùng helium sẽ có điện áp hồ quang cao hơn.
Lưu lượng khí (Flow rate)
Dù dùng loại khí nào, điều quan trọng là lưu lượng khí phải đủ để che chắn vũng hàn và vùng kim loại nóng xung quanh.
Cần sử dụng đồng hồ đo lưu lượng, ví dụ loại bi nổi, lắp sau bộ điều áp. Tuy nhiên, cũng nên kiểm tra lưu lượng ngay tại mỏ hàn.
Các dụng cụ kiểm tra lưu lượng khí đơn giản có thể áp sát đầu phun mỏ hàn (quay ngược đầu lên) để đọc trực tiếp lưu lượng khí, kết hợp với đồng hồ gắn ở bình để kiểm tra rò rỉ trong hệ thống ống dẫn khí.
⚠️ Tránh dùng đầu phun có đường kính nhỏ, đặc biệt khi hàn kim loại phản ứng như nhôm, hợp kim nickel.
Mặc dù đầu chụp khí nhỏ giúp dễ quan sát vũng hàn, nhưng không cung cấp đủ lớp che chắn khí cho toàn bộ kim loại khi đang nóng.
Các hợp kim như thép không gỉ, hợp kim nickel chứa Crôm và Titan, dễ bị oxy hóa → gây nên khuyết tật ngậm oxit (oxidise inclusion)
Lưu lượng khí cần thiết phụ thuộc vào:
-
Cấu hình và vị trí hàn
-
Dòng điện
-
Cực tính (polarity)
-
Thành phần khí
Nếu lưu lượng quá thấp, khí bảo vệ không đủ để đẩy không khí ra khỏi vùng hàn, có thể dẫn đến bọt khí (porosity) và nhiễm bẩn.
Dấu hiệu của lưu lượng khí thấp: mối hàn bị xỉn màu mạnh, hồ quang không ổn định, điện cực bị oxy hóa.
Nếu lưu lượng quá cao, xảy ra rối loạn vùng khí bảo vệ, khiến không khí bị hút ngược vào vùng hàn → gây bọt khí và nhiễm bẩn.
Trường hợp này ít xảy ra, nhưng khi hàn tại vị trí góc, hiện tượng này dễ phát sinh → nên dùng lưu lượng thấp hơn cho các vị trí đó.
Lưu lượng khí bảo vệ tiêu chuẩn thường nằm trong khoảng ~10 đến ~12 lít/phút (l/min).
Khi nghi ngờ về khả năng che chắn khí, nên sử dụng gas lens – thiết bị lắp giữa thân mỏ và đầu phun, giúp tạo dòng khí ổn định (laminar).
Có nhiều loại gas lens: từ đĩa sứ xốp, lưới kim loại mịn, đến đầu phun gốm kéo dài để phù hợp với thiết bị này.