Kỹ thuật hàn gang

Kỹ thuật hàn gang là một kỹ thuật cực kỳ khó và phức tạp, nhưng không phải là không thể hàn. Thông thường phương pháp hàn chỉ dùng để sửa chữa, chứ không dùng để kết nối các chi tiết với nhau. Như sửa chữa khuôn đúc hay sửa lỗi các sản phẩm sau khi đúc hoặc sau gia công bởi vì tính giòn của hầu hết các loại gang. Gang có hàm lượng carbon từ 2-4% và cứng gấp 10 lần thép.

* Phương pháp hàn đồng

Đồng có một số đặc tính khác với các kim loại còn lại, vì vậy việc hàn đồng khá phức tạp, phụ thuộc nhiều vào độ tinh khiết của nó. Vì đồng dẫn nhiệt tốt nên máy hàn cho đồng cần có khả năng tạo lượng nhiệt lớn ở một phạm vi diện tích nhỏ, với đặc tính này thì máy hàn hồ quang công suất nhỏ đã có thể làm được, tuy nhiên chất lượng mối hàn rất thấp so với các phương thức hàn khác.

* Ứng dụng công nghệ hàn tại Việt Nam

Phương pháp hàn đồng

1. Giới thiệu chung

Hàn là một trong các công nghệ chính của công nghiệp nặng, đã phát triển nhanh trong thời gian qua. Do nhu cầu phát triển các ngành như đóng tàu, ô tô, xe máy, lắp máy, dầu khí, xây dựng..., nhiều công nghệ hàn mới đã được ứng dụng tại Việt Nam.

* Đặc điểm nổi trội của máy hàn điện

Ứng dụng công nghệ hàn

2. Các ứng dụng mới thuộc lĩnh vực phương pháp hàn

Từ chỗ chủ yếu sử dụng công nghệ hàn hồ quang tay, đến nay nhiều phương pháp hàn mới đã được sử dụng, bao gồm:

- Hàn hồ quang trong khí bảo vệ

+ Hàn MIG/MAG: chế tạo kết cấu thép, ôtô, xe máy, đóng tàu. Đã ứng dụng cả các công nghệ hàn mới như MIG xung, MIG 2 xung, MIG STT (surface tensile transfer), SP-MAG (wave form control).

+ Hàn TIG: hàn inox, nhôm, thiết bị dầu khí, thiết bị thực phẩm, đường ống cao áp..Đã ứng dụng các công nghệ hàn TIG xung DC, AC/DC, sóng vuông đồng bộ.

- Hàn hồ quang dưới lớp thuốc: đóng tàu, chế tạo kết cấu thép, chế tạo đường ống thủy điện, bồn bể. Đã ứng dụng các công nghệ hàn trên đệm đồng, đệm thuốc, hàn thép độ bền cao, hàn trong khe hẹp.

- Hàn điện xỉ, hàn nổ: còn ít ứng dụng. Đấp dụng hàn đắp điện xỉ bằng băng hàn (strip cladding) để sản xuất các loại bồn Duplex, bồn 2 lớp.

- Hàn điện khí ( electro-gas welding ): ứng dụng hàn leo cho vỏ tàu và bồn bể.

- Hàn plasma và hàn laser: còn ít ứng dụng. Có sử dụng hàn plasma cho hàn bồn inox và ống inox.

- Hàn cấy bulong (stud welding): đã áp dụng cả phương pháp hàn cấy bằng tụ (capacitor stud welding) và phương pháp hàn cấy bằng hồ quang (drawn arc welding).

- Hàn nối: chế tạo dụng cụ, phụ tùng xe máy, xích, dây chuyền kéo dây. Đã ứng dụng cả các phương pháp hàn nối điện trở, hàn nối có đốt chảy, hàn nối có nung sơ bộ.

- Hàn điểm: chế tạo xe máy, ô tô, sản phẩm dân dụng..Đã ứng dụng các phương pháp hàn điểm AC, DC, không xung, có xung.

- Hàn lăn: bồn nước inox, chậu rửa, vành xe, sản phẩm dân dụng.

- Hàn siêu âm: hàn nhựa trong thiết bị dân dụng, hàn dây dẫn, tiếp điểm.

- Hàn nguội: chế tạo bimetal, nồi 3 lớp.

- Hàn vảy: hàn các chi tiết ống điều hòa, dàn tản nhiệt, hàn dụng cụ.

- Hàn cao tần: các dây chuyền sản xuất ống thép hàn.

- Hàn cắt dưới nước: đã ứng dụng trong việc xây dựng cầu, cứu hộ, sửa chữa giàn khoan.

3. Các ứng dụng mới thuộc lĩnh vực nguồn hàn

Các loại nguồn hàn đã phát triển từ chỗ sử dụng các biến thế hàn đơn giản đến các nguồn hàn một chiều điều khiển bằng cuộn cản, điều khiển thiristor, điều khiển bằng biến tần inverter. Các nguồn hàn hiện đại với công nghệ điều khiển số digital hoặc điều khiển mờ (fuzzi logic- Synergic ) cũng đã được áp dụng. Việc áp dụng các công nghệ điều khiển mới cho phép công nhân hàn đặt được các chế độ hàn ( dòng hàn, điện thế, tốc độ cấp dây, kiểu xung, độ nghiêng của đường đặc tính nguồn theo vật liệu-đường kính dây-loại khí hàn...) một cách chính xác. Nói chung các công nghệ mới về điện tử, vi mạch, điều khiển...đều được áp dụng trong việc chế tạo nguồn hàn.

4. Các ứng dụng mới thuộc lĩnh vực vật liệu hàn

Đã sản xuất trong nước phần lớn các loại vật liệu hàn, bao gồm: que hàn thường, que hàn độ bền cao, dây hàn CO2, dây hàn tự động, thuốc hàn tự động, dây hàn lõi thuốc có khí bảo vệ. Một số loại que hàn đặc biệt như que đắp, que hàn chịu nhiệt, dây hàn lõi thuốc tự bảo vệ vẫn phải nhập ngoại, chưa chế tạo được trong nước.

5. Các ứng dụng mới thuộc lĩnh vực cơ khí hóa và tự động hóa ngành hàn

Ngành hàn đã có nhiều ứng dụng về cơ khí hóa và tự động hóa :

- Hàn bán tự động trong khí CO2

- Hàn tự động dưới lớp thuốc : đóng tàu, sản xuất dầm I, H, bồn bể, đường ống

- Hàn TIG tự động : hàn ống orbital, dây chuyền hàn ống inox

- Hàn robot : hàn khung và chi tiết xe máy, hàn cabin ô tô, hàn bàn ghế

- Các dây chuyền tự động về hàn : sản xuất kết cấu thép, đóng tàu, bình gas, xích neo, dầm I, dầm hộp..

6. Các ứng dụng mới thuộc lĩnh vực cắt :

Đã áp dụng nhiều công nghệ mới trong lĩnh vực cắt:

- Thay thế axetylen bằng LPG cho cắt gas

- Cắt gas tự động cho thép tấm, ống, thép hình... bằng các máy cắt tự động

- Cắt thép tấm bằng CNC cho đóng tàu, kết cấu thép. Có ứng dụng các phần mềm phóng dạng vỏ tàu, phần mềm xếp hình tối ưu

- Cắt bằng plasma: đã ứng dụng các công nghệ cắt plasma, plasma với CNC và robot, plasma có phun nước ( water injection plasma ), plasma tập trung năng lượng cao ( Hi Definition plasma ), plasma chất lượng cao ( Hy Performance plasma )..

- Cắt và khắc bằng laser

- Cắt bằng tia nước

7. Các ứng dụng mới thuộc lĩnh vực NDT, nhiệt luyện mối hàn, quản lý chất lượng

Việc chuẩn bị mối hàn, xử lý nhiệt, kiểm tra không phá hủy đã được chú ý đúng mức. Việc kiểm tra không phá hủy ( NDT ) được áp dụng rộng rãi, với tất cả các phương pháp như kiểm tra siêu âm, kiểm tra thẩm thấu, kiểm tra bằng từ tính, chụp X-ray.

Đặc biệt các công trình dầu khí, lọc hóa dầu, nhiệt điện đã áp dụng các công nghệ xử lý nhiệt sau mối hàn, đảm bảo cơ tính khi hàn các thép hợp kim cao, thép chịu nhiệt và thép bền nhiệt.

Các nhà sản xuất cũng đã bắt đầu áp dụng các biện pháp quản lý chất lượng hàn, lập các quy trình hàn cho các chi tiết và kết cấu hàn. Việc đào tạo thợ hàn theo các tiêu chuẩn nước ngoài, đào tạo các giám sát viên về hàn .. đã được thực hiện. Tất cả các biện pháp đó giúp ổn định và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

8. Tổng kết

Ngành hàn Việt nam đã có nhiều thay đổi tích cực trong 15 năm qua. Cùng với tiến trình hội nhập WTO, ngành hàn đang đứng trước nhiều cơ hội và nhiều thử thách. Việc áp dụng các công nghệ mới giúp chúng ta nhanh chóng đuổi kịp các nước trong khu vực.

Việc giới thiệu và cập nhật thông tin về các ứng dụng mới trong ngành hàn giúp các nhà sản xuất nắm bắt được các khả năng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, giúp các trường Đại học , THCN , Cao đẳng và dạy nghề ..định hướng đào tạo kỹ sư và công nhân, giúp học sinh, sinh viên xây dựng lòng tự hào và lòng yêu nghề đối với nghề hàn.

Sau đây là tổng quan về một số loại máy hàn dùng cho đồng.

Hàn thau: máy hàn thau dùng để gắn kết 2 mối kim loại với nhau bằng 1 kim loại phụ, nhưng kim loại phụ đó có yêu cầu về nhiệt độ nóng chảy thấp hơn so với vật liệu yêu cầu hàn chính.

Hàn oxy – axetylen: phương thức hàn này có thể dùng cho nhiều điều kiện khác nhau như hàn đồng hoặc hợp kim của đồng, tuy nhiên chất lượng mối hàn không cao. Những bong bóng hơi có thể tích tụ tại mối hàn, làm mối hàn trở nên dòn, và dễ bị gãy, vỡ. việc dùng búa để lại mối hàn trước khi nguội có thể giảm đi lượng bọt khí đó, và đồng thời giảm việc giãn nở của  mối hàn và kim loại.

Hàn hồ quang bằng khí vonfram: phương thức này có thể dùng cho miếng đồng lên đến 16mm chiều dày, với một kim loại phụ trợ phù hợp thì đây là một trong nhưng phương thức hàn đồng tốt nhất. các loại khí trơ dùng để bảo vệ mối hàn phổ biến là argon và hỗn hợp heli-argon, trong đó với mối hàn dày dưới 1,6mm thì argon là đủ, và trên 1,6mm thì dùng hỗn hơn heli-argon.

Hàn hồ quang kim loại: phương thức hàn hồ quang kim loại cũng có thể sử dụng cho hàn đồng, tuy nhiên cần quan tâm nhiều đến chiều dày của miếng đồng để sử dụng khí trơ che chắn cho phù hợp, và sử dụng nguồn điện tương thích, nhiệt độ và mức điện áp cũng cần chú ý hơn so với những phương thức hàn đồng khác.

Các khó khăn khi hàn gang:

- Khả năng biến dạng dẻo của gang rất thấp. Trong biểu đồ thử kéo của gang thì gần như không có vùng biến dạng chảy rõ rệt.

- Gang rất nhạy cảm với nhiệt, nên rất dễ thay đổi về tổ chức trong quá trình hàn và quá trình nguội sau khi hàn. Do tốc độ nguội của gang lớn nên mối hàn và vùng kim loại liền kề dễ hình thành tổ chức tôi, tôi chức gang trắng có độ cứng, giòn cao (lên tới 800HB) dễ gây nứt mối hàn.

- Các sản phẩm gang rất đa dang về mặt thành phần hóa học, tổ chức. Nên khi hàn khó có thể xác định chính xác chế độ hàn và chế độ gia công nhiệt.

- Ở thể lỏng gang có tính chảy loãng cao. Gang khó hàn ở tư thế khác hàn sấp.

Khi hàn gang, cần phải tuân thủ những vấn đề sau:

- Loại quy trình hàn áp dụng:

Quy trình nguội: Hàn từng đoạn ngắn từ 2-3 cm sau đó để nguội cho đến khi chạm vào được mối hàn rồi mới hàn tiếp. Trình tự hàn nên áp dụng theo kiểu phân đoạn nghịch hoặc hàn đối xứng.

Quy trình nóng: Nung nóng vượt lên nhiệt độ chuyên biến pha 600-650 0C và đồng thời liên tục giữ nhiệt trong quá trình hàn. Sau khi hàn cần làm nguội chậm vật hàn (120 0C/s) trong lò hoặc bằng cách bọc vỏ cách nhiệt(khó thực hiện với những kết cấu lớn)

Mẹo bổ sung cho quy trình hàn nóng là nung gang cần hàn đến khi thấy có màu cà chua chín là được (mẹo dùng gỗ thông khô gạt lên chỗ vừa nung thấy có tàn than bay là ok).

- Vật liệu hàn:

Lựa chọn vật liệu hàn gang đúng: Thông thường vật liệu hàn gang cần có độ dẻo rất cao, nên thành phần Nikel trong đó là rất cao, lên đến 90%

Nên chọn que hàn và chế độ hàn hợp lý, loại que hàn thường dùng là que hàn đồng, que hàn inox. Hàn tốt nhất là sử dụng que hàn hợp kim niken đồng và dùng ngọn lửa cacbon hoá để bù đắp lượng các bon trong gang bị cháy.

Đối với bề mặt gang bị nứt chúng ta vẫn có thể tiến hành hàn được bằng que hàn đặc biệt.

Loại que hàn: Eutectic 240 (Que hàn nối và đắp cho các loại gang).

Nguồn hàn: AC/DC+

Thành phần: Ni Fe Mn C

Độ bền kéo:55 000 psi (380 MPa)

Một số kỹ thuật, kinh nghiệm khi hàn gang:

Do gang cứng và giòn, nên ứng suất dư trong gang khá lớn, các vết nứt sẽ tiếp tục phát triển trong quá trình sử dụng và đặc biệt là trong quá trình hàn. Vì thế, để tránh vết nứt tiếp tục xé, người ta thường khoan chặn 2 đầu vết nứt trước khi hàn. Bước tiếp theo là dùng trình tự hàn từ chỗ bắt đầu nhánh nứt cho tới chỗ chúng gặp nhau. Sau cùng, tiến hành hàn các vị trí lỗ khoan.

Với những chi tiết lớn, ta có thể sang phanh ( tức là tạo ra rãnh chữ V giống kiểu hàn thép) sau đấy gia công các lỗ ren có thể là lỗ ren 6, 8, 10… là tùy và cố gắng càng nhiều càng tốt nên xếp theo dãy. Đến đây ta bắt các bu lông vào và cắt đi (nhớ để thừa ra 5 tới 10 mm để chút nữa ta sẽ hàn lên nó) .

Nhờ có thêm các đầu thừa bulong nhô lên và đã ăn vào chi tiết quá trình hàn sẽ thuận lợi hơn rất nhiều và kết cấu tốt hơn (do lúc này ta sẽ hàn lên cả gang và thép mà thép thì sẽ dễ hàn).

Khi hàn gang phải được thực hiện trong môi trường cách ly với gió nếu không quá trình nung và hàn sẽ xảy ra hiện tượng tách, nứt thêm.

Với những chi tiết có độ cứng vững cao nhưng có thể tiến hành nung nóng cục bộ( phần gạch chéo) thay vì nung nóng toàn bộ. Mục đích của nung nóng sơ bộ là tạo điều kiện cho kim loại mối hàn và vùng kim loại liền kề có tốc độ nung và làm nguội đồng đều, tránh hiện tựng nứt do ứng suất nhiệt.

Nguồn : www.trungtamthietbi.com

CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT BỊ TRỰC TUYẾN
781C2 Lê Hồng Phong, Phường 12, Quận 10, 

TP Hồ Chí Minh, Việt Nam
Điện thoại: 08 3600 3600 | Fax: 08 3600 0036

Email: info@trungtamthietbi.com

Giấy ĐKKD số: 0310930284 tại TP HCM