Cơ sở hàn

Cách gắn kết khác nhau, cách học cũng khác nhau

Hàn không phải là "đun chảy để dính lại", mà là làm nóng chảy vật liệu nền và vật liệu hàn để tạo thành một khối kim loại (kim loại hàn). Vì vậy, phần dính không phải là dính keo, mà chính là kim loại.

Vấn đề là kim loại nóng chảy tiếp xúc với không khí sẽ hút oxy và nitơ, tạo ra bong bóng và độ giòn. Lý do tại sao có nhiều cách hàn hồ quang là vì cuối cùng chỉ có một mục đích duy nhất: làm thế nào để bảo vệ kim loại nóng chảy khỏi không khí.

• Đốt lớp phủ trên que hàn để tạo lớp khí và xỉ bao phủ → SMAW
• Dùng bình khí riêng để thổi khí argon bao phủ → GTAW(TIG)
• Dùng khí và đẩy dây hàn tự động → GMAW(MIG·MAG·CO2)

Sự khác biệt này quyết định hoàn toàn tốc độ, chất lượng, khả năng làm việc ngoài trời và độ khó khi học.

So sánh 3 phương pháp hàn hồ quang chính

Thực tế khác nhau theo từng phương pháp

SMAW — Thiết bị đơn giản nên có thể đi bất cứ đâu

Chỉ cần có máy hàn, cáp và que hàn là được. Vì không cần bình khí nên có thể làm việc ở bất cứ đâu như trên nền đất, giữa các ống dẫn, ngoài trời. Lý do tại sao các nhà thầu hợp tác với Booilkye vẫn coi đây là kỹ thuật cơ bản.

Que hàn sẽ có tính chất khác nhau tùy theo loại phủ.

> Loại ít hydro sẽ mất tác dụng nếu tiếp xúc với độ ẩm. Que hàn đã mở ra và để lại nên thường sấy lại ở nhiệt độ 300~350℃ trong ít nhất 1 giờ sau đó đặt vào bình giữ nhiệt (khoảng 100℃) để sử dụng. Điều kiện chính xác nên tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất que hàn và WPS. Thói quen để que hàn trong túi quần là bắt đầu của nứt lạnh.

GTAW(TIG) — Chậm nhưng sạch nhất

Điện cực tungsten không nóng chảy chỉ tạo hồ quang. Vì vật liệu hàn được đưa vào bằng tay nên có thể kiểm soát chính xác nhất nhiệt đầu và khu vực nóng chảy. Ống dẫn thép không gỉ, nhôm, tấm mỏng và đường hàn gốc (lớp đầu tiên) hầu như đều dùng TIG.

• Cực tính: Với thép carbon và thép không gỉ là dòng điện một chiều cực dương (DCEN), với nhôm là dòng điện xoay chiều (AC) — tác dụng làm sạch của dòng điện xoay chiều phá vỡ lớp oxit.
• Điện cực: Tungsten tinh khiết (màu xanh lục), 2% thori (màu đỏ), 2% xêri (màu xám), 2% lantan (màu xanh). Thori có tính phóng xạ nên bụi mài là vấn đề, vì vậy nhiều nơi đang chuyển sang dùng xêri và lantan.
• Với ống dẫn thép không gỉ, để ngăn chặn oxy hóa mặt sau, phải bơm đầy argon vào bên trong ống bằng phương pháp back purge. Nếu bỏ qua điều này, mặt sau sẽ cháy đen (sugar) và phải làm lại toàn bộ.

GMAW(MIG·MAG·CO2) — Phương pháp tạo ra lượng lớn

Vì dây hàn tự động nên tay không ngừng được. Tốc độ hàn gấp 2~3 lần SMAW nên đây là phương pháp chính cho khối xây dựng tàu, cấu trúc tấm dày và dây chuyền sản xuất phụ tùng ô tô.

Cũng nên biết hình thức truyền dẫn.

• Truyền dẫn ngắn mạch: Dòng điện thấp. Dây hàn chạm vào vật liệu nền rồi ngắt. Có thể hàn tấm mỏng và hàn điện tử
• Truyền dẫn phun: Dòng điện cao + Argon ≥ 80%. Ít tia bắn nhưng chỉ có thể thực hiện ở vị trí dưới và phẳng

Tại xưởng đóng tàu, người ta thường sử dụng FCAW (flux cored), một loại dây hàn tạo xỉ. Vì tốc độ hàn cao, có thể hàn điện tử và mối hàn ổn định nên đây là tiêu chuẩn cho hàn khối.

5 tiêu chí xác định phương pháp sử dụng

1. Vật liệu nền — Nếu là nhôm thì dùng TIG (AC) hoặc MIG. Tấm thép không gỉ mỏng dùng TIG. Tấm dày dùng cho cấu trúc thông thường dùng FCAW·CO2
2. Độ dày tấm — Tấm mỏng dùng TIG·truyền dẫn ngắn mạch, tấm dày dùng CO2·FCAW·SAW
3. Yêu cầu chất lượng — Nếu ống dẫn và thiết bị chịu áp lực cần kiểm tra tia X (RT) thì đường hàn gốc dùng TIG
4. Môi trường làm việc — Nếu làm việc ngoài trời, gió, nơi hẹp thì dùng SMAW. Các phương pháp có lớp chắn khí cần tấm chắn gió khi tốc độ gió khoảng 2m/s trở lên
5. Lượng công việc và thời gian giao hàng — Nếu chất lượng như nhau thì chọn phương pháp có tốc độ hàn cao hơn

Cảm nhận bằng số — Dòng điện và lượng nhiệt

Nếu dòng điện vượt quá mức phù hợp với đường kính que hoặc dây hàn thì từ đó các lỗi bắt đầu xuất hiện.

Dòng điện phù hợp cho que có phủ khoảng = đường kính que (mm) x 30~40

 3.2mm que  ->  khoảng 100 ~ 130 A
 Dòng điện phù hợp cho que có phủ khoảng = đường kính que (mm) x 30~40

 3.2mm que  ->  khoảng 100 ~ 130 A
 4.0mm que  ->  khoảng 120 ~ 160 A
 5.0mm que  ->  khoảng 150 ~ 200 A

 (Dòng điện thực tế áp dụng ưu tiên theo bảng dữ liệu của nhà sản xuất que và phạm vi WPS)
 5.0mm que  ->  khoảng 170 ~ 220 A

Lượng nhiệt (Heat Input) là giá trị phải được kiểm soát trong WPS vì nó thay đổi tính chất của vật liệu.

Lượng nhiệt H (J/mm) = 60 x Dòng điện (A) x Điện áp (V) / Tốc độ hàn (mm/phút)

Ví dụ: Hàn CO2 bán tự động, 280A, 30V, 300mm/phút
   = 60 x 280 x 30 / 300
   = 504,000 / 300
   = 1,680 J/mm  =  1.68 kJ/mm

• Lượng nhiệt quá cao: Khu vực ảnh hưởng nhiệt (HAZ) mở rộng và hạt tinh thể lớn hơn, tính dẻo giảm. Biến dạng cũng tăng lên.
• Lượng nhiệt quá thấp: Làm nguội nhanh, nguy cơ cứng và nứt lạnh tăng lên.

Ngay cả khi dòng điện giống nhau, nếu giảm tốc độ một nửa, lượng nhiệt sẽ tăng gấp đôi. "Làm chậm rãi, cẩn thận" không phải lúc nào cũng tốt.

Những điều cần kiểm tra trong tuần đầu tiên

• Phương pháp hàn chính trong quy trình của chúng ta là gì (SMAW / TIG / CO2 / FCAW)
• Quy cách que hàn và dây hàn được sử dụng và nơi bảo quản (có lò sấy que không)
• Loại khí chắn và giá trị cài đặt đồng hồ lưu lượng (thường CO2·MAG 15~25 L/phút, TIG 8~15 L/phút)
• Số hiệu WPS trong dây chuyền của chúng ta và phạm vi dòng điện, điện áp, tốc độ được ghi trong đó
• Vật liệu nền (là thép mềm, thép cường độ cao hay thép không gỉ) — vật liệu nền quyết định hoàn toàn loại que hàn sử dụng