Kỹ thuật hàn là quá trình nối, tạo ra sự liên kết vật liệu giữa các chi tiết bằng cách nung chỗ nối tới nhiệt độ hàn, có sử dụng hoặc không sử dụng áp lực, hoặc chỉ thông qua sử dụng áp lực và có sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ.
Phân loại các quá trình hàn điện nóng chảy:
Có 6 cách phân loại các quá trình hàn điện nóng chảy như sau:
1. Phân loại theo đặc trưng nguồn nhiệt hàn
Theo đặc trưng nguồn nhiệt hàn, có thể phân loại hàn điện nóng chảy thành: Hàn hồ quang, hàn điện xỉ, hàn tia điện tử và hàn tia laser.
2. Phân loại theo mức độ điều khiển quá trình hàn:
Tùy theo cách thức điều khiển quá trình hàn [gây hồ quang, thao tác điện cực, chuyển dịch điện cực theo đường hàn và cách kết thúc quá trình hàn,... ] có thể chia hàn nóng chảy thành:
- Hàn tay: Là kỹ thuật hàn mà trong suất quá trình hàn, người thợ hàn dung tay để thao tác mỏ hàn và kìm hàn.
- Hàn bán tự động: Là phương pháp hàn mà trong suốt thời gian hàn, người thợ thao tác súng hàn bằng tay và thiết bị hàn tự động cấp dây vào súng hàn.
- Hàn cơ giới: Là phương pháp hàn chỉ đòi hỏi dùng tay tác động vào bộ phận điều khiển của thiết bị để điều chỉnh mỏ hàn hoặc kìm hàn nhằm đáp ứng các thay đổi nhận biết được qua quan sát bằng mắt.
- Hàn tự động: Là phương pháp hàn mà thiết bị hàn sử dụng không đòi hỏi hoặc chỉ đòi hỏi tối thiểu việc quan sát quá trình hàn và không phải dùng tay điều chỉnh bộ phận điều khiển của thiết bị.
- Hàn bằng robot: Là hàn và điều khiển trong khi hàn bằng thiết bị hàn robot.
- Hàn có điều khiển thích nghi: Là phương pháp hàn có sử dụng một hệ thống điều khiển cho phép xác định các thay đổi về điều kiện hàn một cách tự động và ra lệnh cho thiết bị tiến hành các hoạt động thích hợp.
3. Phân loại theo loại dòng điện hàn.
Các loại dòng điện hàn được sử dụng là dòng một chiều cực thuận [điện cực nối với cực âm của nguồn điện hàn], dòng một chiều cực nghịch và dòng xoay chiều.
Tùy theo phương pháp hàn mà người ta sử dụng một trong các phương pháp đấu nối đó. Ví dụ, để hàn dưới lớp thuốc hoặc hàn trong môi trường khí bảo vệ, người ta dùng dòng điện hàn một chiều cực nghịch.
4. Phân loại theo loại hồ quang:
Có các loại hồ quang hàn sau: Hồ quang trực tiếp [giữa điện cực và kim loại cơ bản]; hồ quang gián tiếp [giữa hai điện cực, kim loại cơ bản không tạo thành một phần của mạch điện hàn]. Hồ quang trực tiếp được sử dụng phổ biến do có hiệu suất cao hơn.
5. Phân loại theo tính chất điện cực:
Theo tính chất điện cực, có hàn bằng điện cực nóng chảy và không nóng chảy. Với hàn bằng điện cực nóng chảy, hồ quang hình thành giữa kim loại cơ bản và điện cực nóng chảy [dây hàn hoặc lõi que hàn]. Đây là dạng điện cực phổ biến nhất.
6. Phân loại theo môi trường khí bảo vệ vùng hàn
Theo môi trường khí bảo vện vùng hàn có: hàn không có bảo vệ [rất ít dùng], hàn trong môi trường bảo vệ của xỉ [hàn hồ quang tay], hàn trong môi trường của khí bảo vệ và hàn trong môi trường bảo vệ hỗn hợp [môi trường khí và xỉa hàn].
Sau đây xin giới thiệu một số quá trình hàn này:
a] Hàn hồ quang tay
Khi hàn, vỏ bọc que hàn tạo ra môi trường bảo vệ khỏi tác dụng của khí từ bên ngoài, ổn định hóa hồ quang, hợp kim hóa và tinh luyện hóa mối hàn. Hàn hồ quang tay được thực hiện bằng que hàn có vỏ bọc. Nhiệt của hồ quang hàn làm chảy một phần kim loại cơ bản và que hàn. Sau khi kết tinh, kim loại nóng chảy tạo thành mối hàn.
b] Hàn hồ quang dưới lớp thuốc
Dây hàn và thuốc hàn có thành phần độ hạt nhất định được đưa vào vùng hồ quang. Nhiệt của hồ quang nung chảy cạnh kim loại cơ bản, dây hàn và một phần thuốc hàn. Cùng với sự di chuyển của hồ quang, thuốc hàn nóng cahyr nổi lên bề mặt vũng hàn và kết tinh, tạo thành một lớp xỉ dễ bong trên bề mặt kim loại mối hàn đồng thời kim loại mối hàn sẽ kết tinh dưới dạng mối hàn. Xỉ có tác dụng bảo vệ kim loại nóng chảy khỏi tác dụng của không khí bên ngoài, hợp kim mối hàn và giảm tốc độ nguội của kim loại mối hàn.
c] Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ
Môi trường bảo vệ có thể là các khí trơ [Ar, He], khí hoạt tính [CO2, H2, N2] hoặc hỗn hợp khí [Ar +He, Ar + O2, CO2 + O2, .vv..] tạo nên. Khí bảo vệ có chức năng ngăn không cho không khí tiếp xúc với kim loại nóng chảy và phần kim loại cơ bản bị nung nóng [trong trường hợp các kim loại có hoạt tính cao như Titan.
d] Hàn điện xỉ
Phần lớn nhiệt lượng cần để nung chảy kim loại đắp và một phần kim loại cơ bản do dòng điện qua xỉ hàn [thuốc hàn ở trạng thái nóng chảy] tạo ra. Hàn bằng phương pháp này được thực hiện ở tư thế thẳng đứng của các cạnh hàn và được tạo dáng cưỡng bức kim loại mối hàn.
Các chi tiết cần được hàn gá với nhau qua các tấm gá hình chữ U, với khe hở hàn từ 20 - 30mm. Để ngăn kim loại và xỉ lỏng chảy tràn ra ngoài và đảm bảo tạo dáng bình thường mối hàn, hai bên khe hở hàn được ép bằng các tấm trượt bằng đồng có nước làm mát.
Bể xỉ nằm giữa các tấm trượt và mép hàn được hình thành từ thuốc hàn ở trạng thái nóng chảy. Thông thường quá trình hình thành bể xỉ như sau: ban đầu mồi hồ quang giữa dây hàn và đáy mối hàn có chứa phôi sắt vụn; khi đó thuốc hàn nóng chảy ra [ở trạng thái lỏng, nó mang tính dẫn điện] sẽ gây ngắn mạch và hồ quang kết thúc, quá trình điện xỉ sẽ tiếp diễn thay cho quá trình hồ quang. Dây hàn [điện cực] được cơ cấu đẩy dây đưa vào bể xỉ với tốc độ xác định. Dòng điện hàn được đưa vào mạch hàn thông qua ống dẫn [đầu kẹp điện cực]. Nhiệt độ bể xỉ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại cần hàn, khiến cho xỉ hàn làm nung chảy dây hàn và mép vật hàn tại khe hở hàn. Kim loại nóng chảy sẽ chảy xuống dưới bể xỉ và tạo thành vũng hàn [bể kim loại nóng chảy]. Do một phần nhiệt lượng sinh ra được truyền vào kim loại cơ bản và vào nước làm mát các tấm trượt, vũng hàn sẽ kết tinh từ dưới lên, tạo thành mối hàn. Quá trình hàn này có năng suất cao nhất khi hàn các tấm có chiều dày lớn.
e] Hàn hồ quang bằng điện cực lõi bột
Hàn hồ quang bằng điện cực lõi thuốc [còn gọi là hàn bằng điện cực lõi thuốc, hàn bằng điện cực lõi bột] có nguồn gốc từ quá trình hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, trong đó điện cực nóng chảy là một ống kim loại bên trong được điền đầy bằng thuốc hàn và bột kim loại với chức năng tương tự như vỏ bọc que hàn. Quá trình hàn có thể được thực hiện theo một trong hai phương pháp: có sử dụng khí bảo vệ và không sử dụng khí bảo vệ [dây hàn tự bảo vệ].
Hàn là nguyên công quan trọng trong gia công cơ khí. Trên thực tế có rất nhiều phương pháp hàn. Tùy theo công việc cũng như vật liệu mà người ta sẽ lựa chọn phương pháp hàn khác nhau. Trong bài viết này, Alpha Tech sẽ giúp bạn tìm hiểu về các phương pháp hàn kim loại phổ biến nhất được sử dụng trong các công ty cơ khí hiện nay.
1. Hàn MIG
Hàn MIG khá phổ biến trong các phương pháp hàn kim loại. Đây là kỹ thuật hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ. Nguồn nhiệt hàn cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy và kim loại nóng chảy sẽ được bảo vệ khỏi tác hại của O2 và N2 trong môi trường khí trơ hoặc khí có tính khử [Argon, He]. Tiếng Anh gọi phương pháp này là Gas Metal ARC Welding.
Ưu điểm
- Chất lượng hàn tốt. Mối hàn ít bị cong vênh, không có xỉ.
- Tốc độ hàn cao hơn so với những phương pháp khác.
- Hàn trên nhiều chất liệu đa dạng với độ dày mỏng khác nhau.
- Thao tác hàn khá đơn giản, dễ thực hiện.
- So với hàn hồ quang tay, điều kiện lao động của hàn MIG tốt hơn, quá trình hàn không phát sinh khí độc.
Nhược điểm
- Thiết bị sử dụng trong phương pháp hàn MIG khá đắt tiền.
- Chỉ phù hợp hàn 1G, 2G, 3G và F. Không hàn được 4G trở lên vì khi hàn kim loại sẽ bị chảy xệ.
- Tính linh hoạt kém, khó di chuyển nhiều.
- Bức xạ nhiệt cao, có kim loại bắn tóe khi hàn. Mối hàn hay bị bẩn.
- Chiều sâu ngấu ít. Muốn ngấu nhiều cần phải vát C.
- Khí bảo vệ có thể bị thổi lệch vì gió, tạo các lỗ rỗ, khó sử dụng trên các công trường. Vì thế hàn MIG chỉ thích hợp hàn trong các nhà máy, xưởng sản xuất hơn là các công trình ngoài trời.
Xem thêm: Các phương pháp tạo hình kim loại phổ biến nhất!
2. Các phương pháp hàn kim loại phổ biến – Hàn TIG
Hàn TIG [Tungsten Inert Gas] là quá trình hàn bằng điện cực không nóng chảy, trong môi trường khí bảo vệ là một loại khí trơ [Ar, He] hoặc hỗn hợp khí Ar và He nhằm hạn chế tác động gây hại của O2, N2 trong không khí và ổn định hồ quang.
Ưu điểm
- Hàn được nhiều loại kim loại, thép hợp kim, kim loại màu và các hợp kim của chúng.
- Có thể hàn được kim loại mỏng hoặc dày do thông số hàn có phạm vi điều chỉnh rộng.
- Hàn được mọi vị trí không gian khác nhau và ở tất cả các vị trí hàn. Bạn có thể sử dụng nó cho việc hàn mối, hàn đường thẳng hay hàn theo đường cong. Vì thế đặc biệt áp dụng cho các chi tiết khó, yêu cầu mối hàn cao.
- Kiểm soát được hình dạng vũng hàn dễ dàng.
- Mối hàn sạch đẹp, không lẫn xỉ và bị văng tóe.
- Tạo ra rất ít khói hàn.
Nhược điểm
- Đòi hỏi thợ hàn có tay nghề cao
- Thiết bị, nguyên liệu hàn rất đắt tiền.
- Năng suất hàn thấp.
Xem thêm: Cách chống rỉ đơn giản cho bề mặt kim loại.
3. Hàn MAG
Giống với hàn MIG chỉ khác hàn MIG ở khí sử dụng và dây bù. Hàn MAG là phương pháp hàn bán tự động có dây bù. Nhưng thay vì sử dụng khí trơ, phương pháp hàn này sử dụng khí bảo vệ là khí “hoạt hóa”. Chúng thường được sử dụng để hàn thép thường hoặc thép hợp kim thấp. Khí hoạt hoá được sử dụng là khí CO2 hoặc Argon có trộn thêm khí Oxy hoặc khí Hydro. Nhưng chủ yếu sử dụng khí CO2 vì đây là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất, giá thành thấp. Chính vì vậy phương pháp này còn gọi là phương pháp hàn hồ quang trong môi trường CO2.
Thông thường, cách hàn này sẽ được áp dụng với nguồn hàn DC phân cực dương. Đặc tính ổn định của dòng điện là CV. Trong hàn MAG, dây hàn trần liên tục được đưa vào [dây bù]. Còn khí CO2 cũng được cung cấp từ bên ngoài, liên tục thổi vào xung quanh hồ quang để tạo mối hàn. Đồng thời bảo vệ bể hàn không bị hỏng trong suốt quá trình hàn.
Ưu điểm hàn MAG
- Năng suất cao.
- Mối hàn đẹp ít cong vênh, ít bị sỉ.
- Dễ tự động hóa.
- Hàn được các mối hàn dài mà không bị ngắt quãng.
- Hàn MAG sử dụng chủ yếu là khí CO2 nên chi phí hàn rất rẻ.
- Không đòi hỏi kỹ thuật hàn quá cao như hàn TIG.
- Không phát sinh khí độc trong quá trình hàn.
Nhược điểm
- Thường chỉ sử dụng để hàn các loại thép kết cấu có hàm lượng Cac-bon thấp và trung bình.
- Góc hàn không đa dạng như hàn TIG và hàn que.
- Khi hàn bị bắn tóe. Chiều sâu ngấu ít. Nếu muốn ngấu nhiều phải vát C.
- Chất lượng của mối hàn theo phương pháp này có thể bị ảnh hưởng bởi tốc độ gió xung quanh. Vì thế cũng ít được dùng để hàn các công trình.
Tìm hiểu thêm về hàn kim loại trong bài viết: Dịch vụ hàn kim loại uy tín.
4. Hàn Laser
Trong các phương pháp hàn kim loại phổ biến hiện nay thì hàn laser là phương pháp hàn tiên tiến nhất. Đây là dạng đặc biệt thuộc nhóm hàn nóng chảy. Kim loại ở chỗ nối được nung chảy bằng tia laze sau đó kết tinh tạo ra mối hàn. Hàn laser thường dùng để nối các chi tiết lắp ở những chỗ khó chạm tới. Hoặc dùng để hàn các chi tiết rất nhỏ hay các vật liệu có độ chảy cao như gốm.
Ưu điểm của hàn lazer
- Hàn được nhiều loại vật liệu kim loại cùng phi kim như chất dẻo ,gốm…
- Đường hàn mịn, đảm bảo tính thẩm mỹ của sản phẩm, ít phải làm sạch mối hàn.
- Tốc độ hàn cao, dễ cơ khí hóa tự động hóa.
- Tốc độ nung nóng cũng như làm nguội cao, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ do đó hàn lazer tốt cho các vị trí hàn có liên kết với các bộ phận dễ ảnh hưởng bởi nhiệt.
Nhược điểm
- Không hàn được các vị trí khó.
- Các vật liệu phản xạ ánh sáng cao sẽ làm lệch chùn tia laser và làm giảm hiệu quả hàn.
- Tốc độ nguội nhanh làm mối hàn có nguy cơ rổ khí và bị giòn.
- Chi phí đầu tư ban đầu lớn.
- Đào tạo thợ vận hành mất nhiều thời gian do đó cũng hạn chế việc công nghệ này được phổ biến rộng rãi.
Xem thêm: Có mấy phương pháp cắt kim loại tấm?
5. Hàn que [hàn hồ quang tay]
Trong các phương pháp hàn kim loại thì hàn que được phát minh và đưa vào sử dụng khá sớm từ năm 1907. Hàn que hay còn được gọi là hàn hồ quang tay là một quá trình hàn điện nóng chảy dùng điện cực ở dạng que hàn và không dùng khí để bảo vệ. Trong đó tất cả những thao tác như thay que hàn, chuyển dịch que hàn, gây hồ quang… đều được các thợ hàn thực hiện bằng tay.
Ưu điểm
- Hàn được nhiều loại kim loại có độ dày mỏng khác nhau.
- Mối hàn có độ ngấu sâu.
- Hàn được tất cả các tư thế, vị trí trong không qian.
- Tự cung cấp môi trường cho quá trình hàn.
- Ít bị ảnh hưởng gió hơn so với các qui trình hàn với khí bảo vệ TIG/MIG.
- Chi phí đầu tư thiết bị thấp, việc sử dụng được đơn giản hóa đến mức tối đa và có tính cơ động cao.
- Ứng dụng rộng rãi trong cả cơ khí chế tạo và kết cấu thép trong cơ khí dân dụng.
Nhược điểm
- Tốc độ kém, quá trình hàn bị gián đoạn, không liên tục do phải dừng lại để thay que hàn.
- Hao phí nguyên vật liệu hàn.
- Dễ bị ngậm xỉ vì thế khi hàn xong phải làm sạch xỉ ra khỏi đường hàn.
Trên đây, chúng tôi đã giúp bạn tìm hiểu về các phương pháp hàn kim loại phổ biến nhất. Nếu cần gia công cơ khí hay tìm hiểu về các dịch vụ cơ khí liên quan, gọi ngay cho chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ nhé!
Thông tin liên hệ Alpha Tech:
- Công ty TNHH cơ khí chính xác Alpha Tech Việt Nam
- Địa chỉ: Lô 3 – Khu công nghiệp Di Trạch – Hoài Đức – Hà Nội – Việt Nam.
- Số điện thoại: 0902 132 912 – 024 3200 8308
- Email: –