2.4.1. Tổng quan
Chức năng hàng đầu của khí bảo vệ là loại trừ khơng khí khơng cho nó tiếp xúc với kim loại mối hàn nóng chảy. Điền đầy là cần thiết vì đa số kim loại khi bị nung nóng tới điểm nóng chảy trong khơng khí thường có xu hướng tạo ra ơxít và đơi khi cả nitrit.
Ơxy cũng phản ứng với cacbon trong khí nóng chảy để tạo thành mơnơơxit cacbon và điôxit cacbon. Các sản phẩm này có thể gây nên những khuyết tật cho mối hàn như bẫy xỉ, rỗ khí, và các vết nứt. Các sản phẩm của phản ứng thường dễ được tạo nên trong khơng khí trừ khi có sự bảo vệ cẩn thận để loại trừ tác động của ôxy và nitơ.
Cùng với việc cung cấp một mơi trường bảo vệ, khí bảo vệ và tốc độ lưu lượng cũng có những hiệu ứng nổi bật sau đây:
Trang 26
- Phương thức chuyển kim loại vào mối hàn. - Chiều sâu và hình dáng mối hàn.
- Tốc độ hàn.
- Xu hướng bị lõm mặt hay khoét ngách - Hoạt động làm sạch tạp chất.
- Cơ tính của kim loại mối hàn.
Các khí bảo vệ hay được sử dụng trong phương pháp hàn hồ quang trong mơi trường khí bảo vệ được thể hiện ở bảng 2.2. Đa số các khí này là hỗn hợp của khí trơ mà cũng có thể chứa một lượng nhỏ khí ơxy hoặc CO2. Việc sử dụng nitơ làm khí bảo vệ trong hàn vật liệu đồng là một trường hợp ngoại lệ. Bảng 2.3 liệt kê các khí được sử dụng trong phương thức chuyển kim loại dạng đoản mạch.
Bảng 2.2. Các khí bảo vệ trong phương thức chuyển kim loại dạng bụi.
Kim loại
Khí bảo vệ
chiều
dày Ưu điểm
Nhôm
100% argon
0 -1 inch
Phương thức chuyển kim loại tốt nhất, hồ quang ổn định nhất và ít bắn tóe nhất 35% argon + 65% hêli 1 - 3 inch
Nhiệt lượng đầu vào cao hơn so với khí bảo vệ agơn thuần túy, đặc tính chảy lỗng được cải thiện với hợp kim Al-Mg series 5XXX 25%
argon + 75% hêli
- Nhiệt lượng đầu vào cao nhất giảm thiểu sự rỗ khí
Magiê 100%
argon - Hoạt động làm sạch tạp chất xuất sắc
Thép cácbon 95% argon + 0,5% ơxy -
Cải thiện đặc tính hồ quang, sản sinh ra vũng hàn chảy loãng hơn và dễ điều khiển. Liên kết kim loại tốt và hình dáng mối hàn tốt, giảm thiểu hiện tượng khoét ngách, cho phép hàn với tốc độ cao hơn so với hàn trong khí agơn thuần túy
Trang 27
90% argon + (8-10)%
ôxy
- Hàn tự động tốc độ cao, hàn tay với chi phí thấp
Thép hợp kim thấp 98% argon + 2% ôxy
- Giảm thiểu hiện tượng khoét ngách, tạo cho mối hàn độ dẻo dai. Thép không gỉ 99% argon + 1% oxy -
Cải thiện đặc tính hồ quang, sản sinh ra vũng hàn chảy loãng hơn và dễ điều khiển. Liên kết kim loại tốt và hình dáng mối hàn tốt, giảm thiếu hiện tượng khoét ngách khi hàn thép không gỉ
98% argon + 2% oxy
-
Cung cấp đặc tính hồ quang ổn định, sự liên kết tốt và tốc độ hàn cao hơn là hỗn hợp 90% agôn + 1% ôxy, đối với vật liệu thép không gỉ với chiều dày nhỏ. Niken, đồng và các hợp kim của chúng 100% argon Nhỏ hơn hoặc bằng 1/8 inch
Tạo sự bảo vệ tốt, giảm tính chảy lỗng của kim loại mối hàn
argon +
hêli -
Nhiệt lượng đầu vào cao hơn với hỗn hợp có 50% và 75% hêli, tuy nhiên lượng khí tiêu hao lớn hơn.
Titan 100%
argon -
Ổn định hồ quang tốt, giảm thiểu tạp chất tác động vào mối hàn, bắt buộc phải có sự hỗ trợ của khí trơ để ngăn cản khơng khí nhiễm vào phía sau của vùng hàn
Trang 28
Bảng 2.3. Các khí bảo vệ trong phương thức chuyển kim loại dạng đoản mạch.
Kim loại Khí bảo vệ chiều dày Ưu điểm
Thép cacbon 75% argon + 25% CO2 Nhỏ hơn 1/8 inch
Tốc độ hàn cao, giảm thiểu sự biến dạng và bắn tóe
75% argon + 25% CO2
Lớn hơn 1/8 inch
Giảm thiểu sự bắn tóe, bề mặt mối hàn sạch, kiểm soát vũng hàn tốt ở tư thế hàn đứng và hàn trần
Argon với 5-10%
CO2 -
Chiều sâu mối hàn lớn, tốc độ hàn cao hơn
Thép không gỉ
90% hêli +
7,5%argon+2,5%CO2 -
Khơng gây hiệu ứng tới tính chịu an mịn, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, mối hàn khơng bị khoét ngách, biến dạng là nhỏ nhất Thép hợp kim thấp 60-70%hêli + 25- 35% argon + 4,5%CO2 -
Hoạt tính hóa học nhỏ nhất, mối hàn rất dẻo dai, hồ quang rất ổn định, đặc tính bảo vệ tốt, hình dạng mối hàn đẹp, ít bắn tóe.
75%argon + 25%CO2 -
Mối hàn khá dẻo dai, hồ quang rất ổn định, đặc tính bảo vệ tốt, mối hàn đẹp, ít bắn tóe. Nhơm, đồng, niken và các hợp kim của chúng Argon và hỗn hợp argon-hêli Lớn hơn 1/8 inch
Khí agơn là thích hợp với kim loại dạng tấm, hỗn hợp Ar-He hay được dùng hơn với vật liệu cơ bản
Trang 29