2. CƠ SỞ KHOA HỌC HÀN NHÔM VỚI THÉP 1 Mục đích
2.2.2.Ứng xử của thép CCT38 khi hàn TIG
2.2.2.1. Tính hàn của thép CCT38:
Thép CCT38 nghiên cứu trong luận án này thuộc nhóm thép cacbon kết cấu thông dụng (thép cacbon chất lượng thường), loại thép này chỉ qua cán nóng và không nhiệt luyện tại các nhà máy luyện kim. Các kết cấu chế tạo từ loại thép này thường không qua nhiệt luyện sau khi chế tạo. Thành phần hóa học và cơ tính của thép CCT38 được cho trong các bảng 2.4 và bảng 2.5 dưới đây.
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của thép CCT38 (nguồn: [6])
Bảng 2.5 Cơ tính của thép CCT38 (nguồn: [6])
Do thép CCT38 có hàm lượng cacbon thấp, cùng với quá trình chế tạo chỉ qua cán nóng nên thép này có cấu trúc ferrite. Mặt khác, hàm lượng của các nguyên tố hợp kim có lợi như Mn, Si cũng chỉ ở mức rất thấp nên chúng chỉ được coi là tạp chất có lợi và ảnh hưởng của chúng đến tính chất của thép là không nhiều. Các nguyên tố có hại P và S trong thép CCT38 có hàm lượng khá lớn, vì thế mà chất lượng của loại thép này không cao. Các mối hàn từ thép cacbon thấp nói chung không bị nứt nóng, tuy vậy nếu hàm lượng cacbon cao hơn 0,2 % và tấm hàn dày hơn 15 mm thì mối hàn góc một lớp hay lớp hàn cuối cùng vẫn có thể bị nứt nóng do tốc độ nguội lớn (làm tăng tốc độ biến dạng của kim loại trong quá trình mối hàn kết tinh). Biện pháp khắc phục thường được sử dụng là nung nóng sơ bộ chi tiết hàn [1].
Nói chung thép CCT38 có tính hàn rất tốt đối với các quá trình hàn hồ quang thông thường. Theo tài liệu [1], các thép cacbon thấp với hàm lượng cacbon 0,15-0,20% có tính hàn rất tốt và khi hàn không cần sử dụng các biện pháp công nghệ đặc biệt. Tuy nhiên, điều đó chỉ đúng trong trường hợp hàn thép cacbon thấp với thép cacbon thấp (nghĩa là khi hàn các vật liệu cùng chủng loại). Trong trường hợp hàn thép với nhôm (hàn các vật liệu khác chủng loại) thì lại là vấn đề khác, có rất nhiều vấn đề phức tạp phát sinh và các vấn đề này sẽ được nghiên cứu kỹ trong mục 2.3 của bản luận án này.
2.2.2.2. Công nghệ hàn thép CCT38 bằng quá trình hàn TIG:
Khi gá lắp trước khi hàn, để bảo đảm độ lớn cần thiết của khe đáy (khe hở hàn) ta có thể sử dụng đồ gá hoặc hàn đính. Trong trường hợp hàn nhôm với thép thì cách tốt nhất là sử dụng đồ gá thay vì hàn đính, vì hàn đính là quá trình thường không ổn định nên rất khó kiểm soát chế độ nhiệt. Để ngăn ngừa rỗ khí, nứt và các khuyết tật khác, trước khi hàn phải làm sạch dầu mỡ, gỉ và các chất bẩn khác bám trên bề mặt của chi tiết cần hàn trong phạm vi rộng ít nhất là 30 mm về mỗi phía của mối hàn (trên toàn bộ chiều dài của đường hàn và theo hướng chiều rộng của mối hàn) [1].
23
Vật liệu cơ bản Vật liệu cơ bản
Mặc dù hầu hết ứng dụng hàn thép cacbon thấp không đòi hỏi nung nóng sơ bộ, nhưng khi hàn các chi tiết có chiều dày trên 50 mm và những liên kết hàn có độ cứng vững cao thì vẫn cần phải được nung nóng sơ bộ. Việc sử dụng các quá trình hàn ít hydro (MIG, TIG) có thể cho phép giảm nhiệt độ nung nóng sơ bộ của thép CCT38.
Hàn TIG là quá trình hàn cho chất lượng rất tốt trong số các quá trình hàn hồ quang, tuy nhiên nếu chỉ hàn thép CCT38 (thép cacbon thấp) với nhau thì quá trình hàn TIG thường ít khi được áp dụng do có năng suất thấp, chi phí cao và lãng phí về công nghệ. Quá trình hàn này thường chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt, ví dụ khi hàn đường hàn chân của liên kết giáp mối đường ống công nghệ từ các loại thép, đặc biệt là trường hợp hàn nhôm với thép thì quá trình hàn TIG lại là sự lựa chọn số 1 trong số các quá trình hàn hồ quang.
Do hàn nhôm với thép bằng hồ quang điện là lĩnh vực nghiên cứu rất mới nên hiện tại chưa có lý thuyết mang tính kinh điển để áp dụng. Nghĩa là cần phải được đầu tư nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện công nghệ - đây cũng chính là mục đích chủ đạo của luận án này.