Phần II: Nội dung báo cáo
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2.3. Bảo vệ mối hàn
2.3.1. Nghiên cứu các phương án bảo vệ kim loại hàn
Có 2 phương pháp bảo vệ mối hàn: Thuốc và Khí. Khi quá trình hàn diễn ra kèm với nhiệt
độ cao trong quá trình nung chảy sẽ khiến cho kim loại tiếp xúc với không khí sẽ bị oxi hóa khiến giảm chất lượng mối hàn
- Sử dụng Thuốc (hỗn hợp bọc ngoài que hàn) khi làm việc sẽ nóng chảy và bọc phần giáp mối tránh tiếp xúc trực tiếp với không khí để gia tăng chất lượng mối hàn.
- Sử dụng Khí (Khí trơ) sẽ làm gia tăng hiệu quả của mối hàn(ổn định dòng nhiệt làm
tăng độ ngấu ) giúp tăng năng suất và bảo vệ mối hàn tốt hơn (do đa phần khí trơ nặng
24
hơn không khí nên sẽ tăng hiệu quả bảo vệ tốt hơn do ngăn cách hiệu quả với luồng không khí nhẹ hơn ngoài môi trường).
2.3.2. Khí bảo vệ trong hàn TIG
Trong hàn TIG, bất kỳ loại khí trơ nào cũng có tác dụng bảo vệ, tuy nhiên Ar và He được
ưa chuộng hơn cả vì giá thành tương đối thấp và trữ lượng dồi dào.
Khí Argon (Ar):
Là chất khí không màu, không mùi và không độc. Nó không hình thành hợp chất hóa học với bất cứ vật chất nào khác ở mọi nhiệt độ hoặc áp suất.
Ar được trích từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí và tinh chế đến độ tinh khiết 99, 9% có tỉ trọng với không khí là 1,33. Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ -184 độ C trong các bồn chứa.
Trong công nghiệp hiện nay sản xuất 3 loại Ar có độ tinh khiết khác nhau:
- Loại A: Dùng để hàn kim loại có đặc tính hóa học mạnh như: Titan, Zircon, Niobi và hợp kim của chúng.
- Loại B: Dùng để hàn kim loại Nhôm, Magiê và hợp kim của chúng.
- Loại C: Dùng để hàn thép không gỉ và thép đặc biệt.
Khí Heli (He):
Là chất khí trơ, không màu, không mùi, không vị. Tỉ trọng so với không khí là 0,13, được khai thác từ thiên nhiên, có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp -272 độ C, thường chứa trong các bình áp suất cao.
25
Bảng 4: so sánh 2 loại khí argon và heli
Sự pha trộn giữa Ar và He có ý nghĩa thực tiễn lớn, nó cho phép kiểm soát chặt chẽ năng lượng hàn cũng như hình dạng của tiết diện mối hàn. Khi hàn chi tiết dày hoặc tản nhiệt nhanh, sự pha trộn Ar và He giúp cải thiện đáng kể quá trình hàn.
Khí Cacbonic (CO2): được sử dụng rãi trong hàn để làm khí bảo vệ. Ở áp suất cao Co2 chuyển sang dạng lỏng, còn khi được làm lạnh ở áp suất thường nó chuyển sang trạng thái rắn (nước đá khô).
Trọng lượng 1 listCo2 lỏng ở nhiệt độ +20 độ C là 0.77kg, còn ở nhiệt độ -11độ C hoặc thấp hơn, nó trở lên nặng hơn nước. Vì vậy người ta mua bán khí Co2 theo trọng lượng mà không theo thể tích.
Khí hàn CO2 được nén ở áp suất cao, chia làm bốn dạng ( theo GOST 8050-64): CO2 hàn loại 1 và 2; CO2 thực phẩm và Co2 kỹ thuật. Ba dạng đầu dùng cho hàn, còn CO2 kỹ thuật chỉ được dùng cho hàn sau khi nó đã được làm sạch tạp chất.
Argon Heli
- Dễ mồi hồ quan do năng lượng ion hóa thấp
- Nhiệt độ hồ quang thấp hơn
- Bảo vệ tốt hơn do nặng hơn khi hàn sấp
- Lưu lượng cần thiết thấp hơn
- Điện áp hồ quan thấp hơn nên năng lượng hồ
quang thấp hơn
- Giá thành rẻ hơn
- Chiều dài hồ quang ngắn, mối hàn hẹp
- Có thể hàn chi tiết mỏng
- Khó mồi hồ quan do năng lượng ion hóa cao
- Nhiệt độ hồ quang cao hơn
- Bảo vệ kém hơn do nhẹ hơn khi hàn sấp
- Lưu lượng sử dụng cao hơn
- Điện áp hồ quang cao hơn nên năng lượng hàn lớn hơn
- Giá thành đắt hơn
- Chiều dài hồ quang dài, mối hàn rộng
- Thường dùng hàn các chi tiết dày
26
Nitơ (N2): loại khí này ít được sử dụng để hàn như là một loại khí bảo vệ độc lập. Thường dùng nó dưới dạng hỗn hợp và dùng trong trường hợp hàn đồng.
Hỗn hợp Ar + H2:
Việc bổ sung H2 vào Ar làm tăng điện áp hồ quang và các ưu điểm tương tự He. Hỗn hợp 5%H2 đôi khi còn có tác dụng làm sạch mối hàn bằng tay. Hỗn hợp 15%H2 có tác dụng để hàn cơ khí hóa tốc độ cao cho các mối hàn giáp mối với thép không gỉ dày đến 1,6mm. Ngoài ra còn dùng để hàn các thùng bia bằng thép không gỉ với mọi chiều dày, với khe hở đáy của đường hàn từ 0,25 đến 0,5mm, không nên dùng nhiều H2 do có thể gây rỗ xốp ở
bề mặt mối hàn. Việc sử dụng hỗn hợp này chỉ hạn chế cho các hợp kim Ni, Ni - Cu, thép không gỉ.
Nitơ ( N2 ) đôi khi được đưa vào Argon để hàn đồng và hợp kim đồng, Nitơ tinh khiết đôi khi được dùng làm khí bảo vệ mặt lưng khi hàn thép không gỉ. Hổn hợp Ar – H2 việc bổ sung hydro vào Argon làm tăng điện áp hồ quang và các ưu điểm tương tự Heli. Hổn hợp với 5% H2 đôi khi làm tăng độ làm sạch của mối hàn TIG bằng tay. Hổn hợp với 15% được
sử dụng để hàn cơ khí hóa tốc độ cao cho các mối hàn giáp mí với thép không rỉ dày đến 1,6 mm, ngoài ra còn được dùng để hàn các thùng bia bằng thép không rỉ với mọi chiều dày, với khe hở đáy của đường hàn từ 0,25 – 0,5 mm. không nên dùng nhiều H2 , do có thể gây ra rỗ xốp ở mối hàn. Việc sử dụng hổn hợp này chỉ hạn chế cho các hợp kim Ni, Ni –
Cu, thép không gỉ.