công nghệ hàn, phương pháp hàn, phương pháp kiểm tra mối hàn

THIẾT BỊ HÀN
Hàn là một quá trình kết nối hai mảnh kim loại lại với nhau bằng
cách dùng một mảnh kim loại thứ ba như là chất kết dínhề Theo
phương pháp này khi hàn không phải làm nóng chảy hai mảnh kim
loại cần ghép. Chỉ có mảnh kim loại dùng làm chất kết dính bị làm
nóng chảy. Theo tiêu chuẩn hợp kim hàn có độ nóng chảy 800°F
(426°C), mức nhiệt này còn thấp hơn rất nhiều so với độ nóng chảy
của đa số kim loại.
Đa số kim loại đều có thể hàn. Các trường hợp ngoại lệ là đối với
crôm, beryli, đồng đỏ pha mangan và titan.
Có 3 phương pháp hàn:
Hàn bằng mỏ hàn
Hàn xì
Hàn bằng hổ quang diện
Theo phương pháp hàn bằng mỏ hàn, mỏ hàn được làm nóng từng
khoảng thời gian bằng điện hoặc bằng lửa.
Hàn xì (Hình 73) nhanh hơn bởi vì nó tạo ra nhiệt nhiều hơn. Hàn xì
được dùng để hàn các tấm kim loại nặng, ống dẫn nhỏ và các loại
ống lớn khác có yêu cầu sức nóng lớn hơn sức nóng của việc hàn
bằng mỏ hàn.
Khi hàn hồ quang điện, các tâ’m kim loại cũng không bị làm nóng
chảy. Nhiệt sinh ra từ dòng điện được truyền vào chỗ kết nối cho đến


khi nó làm nóng chảy hợp kim hàn. Sau khi hợp kim hàn chảy vào
chỗ nối, nguồn nhiệt sẽ bị ngắt.

Sử dụng hóa chất để kiểm tra mối
hàn
Kiểm tra bằng chất lỏng thẩm thấu là phương pháp sử dụng các chất
lỏng có tính thẩm thấu cao.

Phương pháp này thì nó là phương pháp áp dụng đơn giản, nhanh và
chi phi thấp. Nó có thể được áp dụng hầu như ở tất cả các vật liệu và
chi tiết.
Sự thât là do lực mao dẫn của chất lỏng với thành rắn, chất lỏng
kiểm tra được phủ lên bề mặt vật kiểm tra sẽ thâm nhập (ngấm) vào


các vùng khuyết tật trên bề mặt và vẫn còn lại khi loại bỏ phần chất
lỏng còn dư.
Có thể chia làm 2 phương pháp kiểm tra cơ bản: kiểm tra bằng chất
phát quang, kiểm tra bằng chất nhuộm màu.
Trong kiểm tra khuyết tật mối hàn bằng phương pháp thẩm thấu
chất lỏng (PT), người ta sử dụng một bộ gồm ba loại dung dịch như
sau:
1. Chất tẩy rửa (cleaner)
2. Chất thẩm thấu (penetrant)
3. Chất hiện (cleaner)
Hóa chất như là mega check, pico color check ……
Quy trình nguyên lý kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (PT):
1. Làm sạch bề mặt đối tượng cần kiểm tra: sử dụng chất làm sạch
bề mặt (cleaner)

2. Trải chất thẩm thấu (Penetrant) lên bề mặt đối tượng cần kiểm
tra


3. Lau bề mặt đối tượng kiểm tra sau khi một phần chất thẩm thấu
đã đi vào bên trong khuyết tật (nếu có)

4. Áp một lớp chất hiện lên trên bề mặt của đối tượng cần kiểm tra

5. Quan sát và đánh giá các chỉ thị trên đối tượng kiểm tra


6. Làm sạch bề mặt vừa kiểm tra

Đặc điểm của phương pháp PT:
– Chất thấm phải vào được bất liên tục :
– Chỉ phát hiện bất liên tục mở ra bề mặt
– Bề mặt kiểm tra phải sạch: dầu, mỡ, sơn, bụi, bẩn….
– Không áp dụng cho vật liệu xốp, thấm hút
– Khó áp dụng cho bề mặt rất xù xì
– Các thao tác cơ học như phun cát, bắn hạt, …có thể làm đóngkhép bất liên tục lại


– Thường cần làm sạch sau kiểm tra
Sự that là do lực mao dẫn của chất lỏng với thành rắn, chất lỏng
kiểm tra được phủ lên bề mặt vật kiểm tra sẽ thâm nhập (ngấm) vào
các vùng khuyết tật trên bề mặt và vẫn còn lại khi loại bỏ phần chất
lỏng còn dư.
Có thể chia làm 2 phương pháp kiểm tra cơ bản:
+ Kiểm tra bằng chất phát quang.
+ Kiểm tra bằng chất nhuộm màu.
Các lỗi có khả năng phát hiện:
+ Rỗ khí bề mặt
+ Nứt thông với bề mặt
+ Cháy cạnh
+ Vị trí châm hồ quang
+ Các lỗi không liên kết vv…
phương pháp này thì nó là phương pháp áp dụng đơn giản, nhanh và

chi phi thấp. Nó có thể được áp dụng hầu như ở tất cả các vật liệu và
chi tiết.
Các điều kiện tiến hành kiểm tra
+Đạt được sự tiếp cận một phía.
+Bề mặt phải không có các lớp phủ, khô không có dầu mỡ.


+Bề mặt kiểm tra kim loại phải sáng.
+Để đạt được khả năng kiểm tra cao nhất bề mặt phải ít được sửa
chữa hay chịu tác động cơ học.
+Nhiệt độ kiểm tra thông thường từ 10oC – 50oC, trong các trường
hợp khác phải sử dụng hệ thống chất kiểm tra đặc biệt.
+Vật liệu của đối tượng kiểm tra không rỗ xốp, và không bị hư hỏng
bởi các chất hóa học.
+Khi tiến hành kiểm tra bằng chất thâm nhập màu, cường độ chiều
sáng khi đánh giá phải lớn hơn 500 lux.
+Khi tiến hành kiểm tra bằng chất thâm nhập phát quang, tiến hành
đánh giá bằng đèn cực tím và trong buồng tối

Kỹ thuật hỗn hợp khí hàn Mig/Mag
Hỗn hợp gồm 2 loại khí
Hỗn hợp bao gồm hai loại khí được sử dụng phổ biến là Argon + Heli,
Argon + CO2 hoặc Argon + O 2
Argon + Heli Hỗn hợp Argon và Heli được dùng khi hàn các hợp kim
niken và nhôm. Kiểu chuyển dịch của kim loại dây hàn vào
vũng hàn thường là chuyển dịch dọc trục hoặc chuyển dịch phun
đẩy. Sự bổ sung của argon vào hỗn hợn khí làm tăng độ chảy loãng
của kim loại dây hàn và làm hình dáng mối hàn thấp – bằng phẳng
hơn. Heli làm tăng tốc độ hàn. Đối với hàn hợp kim nhôm, Heli làm
giảm độ ngấu sâu của mối hàn. Heli cũng làm giảm sự hiện diện của

Hydro trong mối hàn khi hàn các hợp kim nhôm magiê. Thành phần
khí argon có tác dụng dễ tạo hồ quang và làm tăng hiệu ứng làm
sạch khi hàn nhôm.
Hỗn hợp Argon + Heli phổ biến

a) 75% Argon + 25% Heli: làm tăng độ ngấu của mối hàn
khi hàn nhôm, đồng, niken và các hợp kim của chúng.
b) 75% Heli + 25% Argon: hàm lượng argon cao làm tăng độ dẫn
nhiệt và độ chảy loãng của kim loại dây hàn. Bề rộng mối hàn được
mở rộng.
Hỗn hợp Argon + CO 2 Hỗn hợp này được dùng phổ biến khi hàn
thép cacbon. Cả bốn kiểu chuyển dịch của kim loại dây hàn vào
vũng hàn đều được sử dụng với hỗn hợp Argon và CO 2 . Chuyển
dịch dạng dọc trục đòi hỏi hàm lượng CO 2 phải nhỏ hơn 18%. Sự kết
hợp Argon/ CO 2 được sử dụng khi hàn các vật hàn có lớp oxit sắt ở
bề mặt. Khi thành phần CO 2 tăng, sẽ làm tăng nhiệt cung cấp cho
vũng hàn dẫn đến nguy cơ cháy thủng. Hỗn hợp Argon/ CO 2 trong
đó CO 2 lên tới 18% hỗ trợ cho kiểu chuyển dịch dạng tia đẩy.
Chuyển dịch ngắn mạch là kiểu chuyển dịch có mức năng lượng


thấp, kiểu chuyển dịch này sử dụng hỗn hợp Argon/ CO 2 với hàm
lượng CO 2 lớn hơn hoặc bằng 20%.
Hỗn hợp khí bảo vệ phổ biến cho kiểu chuyển dịch ngắn mạch
a) 75%Argon + 25% CO2 – giảm bắn tóe và làm mối hàn bóng đẹp
khi hàn thép cacbon.
b) 80% Argon + 20% CO2 – giảm bắn tóe và làm mối hàn bóng đẹp
khi hàn thép cacbon.

Hỗn hợp khí bảo vệ phổ biến cho kiểu chuyển dịch dọc trục dạng
phun
a) 98%Argon + 2% CO2 – chuyển dịch dạng dọc trục hay phun đẩy
khi hàn với dây hàn thép không gỉ và dây hàn thép cacbon, Hỗn hợp
khí này được sử dụng khi hàn tấm mỏng với tốc độ hàn cao. Hỗn hợp
làm tăng độ chảy loãng của kim loại dây hàn và tăng tốc độ hàn.
b) 95%Argon + 5% CO2 – chuyển dịch phun đẩy khi hàn với dây hàn
thép cacbon. Với 5% CO 2 làm tăng tính chảy loãng của kim loại dây
hàn và tăng vận tốc hàn..
c) 92%Argon + 8%CO2 – cả hai dạng chuyển dịch dạng dọc trục và
phun đẩy khi hàn thép cacbon. Năng lượng cao khi hàn với chuyển
dịch phun dọc trục làm tăng độ chảy loãng của kim loại dây hàn.
d) 90%Argon + 10% CO 2 – Áp dụng cho cả dạng phun dọc trục và
phun đẩy khi hàn thép cacbon. Bề rộng mối hàn tăng và chiều sâu
ngấu kiểu ngón tay giảm.


e) 85%Argon + 15% CO2 – thành phần CO 2 cao trong chế độ
chuyển dịch dọc trục hoặc đẩy dạng phun làm tăng độ ngấu hai bên
mối hàn (sidewall fusion) khi hàn thép tấm hoặc các chi tiết dạng
tấm.
f) 82%Argon + 18% CO2 – giới hạn tác dụng cho loại chuyển dịch
dọc trục. Là hỗn hợp được dùng nhiều ở châu Âu để hàn các loại
thép có độ dày khác nhau. Hồ quang rộng làm tăng độ ngấu biên
dạng dọc theo mối hàn. Hỗn hợp hỗ trợ tốt cho chuyển dịch ngắn
mạch.
Hỗn hợp khí Argon và Oxy Hỗn hợp khí Argon và Oxy giúp đạt được
chuyển dịch dọc trục với dòng điện thấp hơn hỗn hợp Argon/ CO 2 .
Kích thước giọt kim loại nhỏ hơn, và vũng hàn chảy loãng hơn. Sử
dụng hỗn hợp Argon và Oxy làm khí bảo vệ có thể hàn được vật hàn

mỏng với tốc độ hàn cao.
Hỗn hợp Argon/Oxy thích hợp cho vật liệu hàn là thép cacbon và
thép không gỉ.
a) 99%Argon + 1%Oxy – sử dụng khi hàn thép không gỉ. Thành phần
oxy có trong hỗn hợp giúp ổn định hồ quang và đạt được kích thước
giọt kim loại chuyển dịch vào vũng hàn nhỏ mịn và duy trì tính chảy
loãng của vũng hàn. Mối hàn khi hàn thép không gỉ sẽ có màu xám
vì hiệu ứng oxy hóa trong vũng hàn.
b) 98%Argon + 2%Oxy – hỗn hợp sử dụng thích hợp cho thép
cacbon và thép không gỉ. Hỗn hợp được sử dụng khi yêu cầu vận tốc
hàn cao và vật hàn là thép tấm. Hỗn hợp được sử dụng với chế độ
chuyển dịch dọc trục dạng phun hoặc phun đẩy. Mối hàn khi hàn


thép không gỉ có màu xám đậm. Hỗn hợp được sử dụng khi hàn với
dây hàn thép hợp kim thấp với yêu cầu cơ tính mối hàn cao.
c) 95%Argon + 5%Oxy – ứng dụng tổng quát, với chuyển dịch dọc
trục dạng phun hoặc phun đẩy, sử dụng khi hàn thép cacbon có tiết
diện lớn. Kim loại nền thường được yêu cầu được làm sạch oxyt
trước khi hàn.
Hỗn hợp khí bảo vệ gồm 3 loại khí Hỗn hợp khí bảo vệ bao gồm 3
loại khí được sử dụng phổ biến khi hàn thép cacbon, thép không gỉ.
Trong chuyển dịch ngắn mạch khi hàn thép cacbon, việc thêm vào
40% Heli vào hỗn hợp Argon và CO 2 , như là một thành phần thứ ba
trong hỗn hợp khí bảo vệ, giúp làm rộng độ ngấu của mối hàn. Heli
có độ dẫn nhiệt lớn hơn cho ứng dụng chuyển dịch ngắn mạch khi
hàn các kết cấu thép cacbon và thép không gỉ. Biên dạng ngấu rộng
và làm tăng độ ngấu hai bên mối hàn làm giảm nguy cơ ngấu không
hoàn toàn.
Hỗn hợp khí bảo vệ bao gồm 3 loại khí thường được sử dụng khi hàn

thép không gỉ. Heli thường chiếm từ 55% đến 90% trong hỗn hợp với
Argon và 2,5% CO 2 khi hàn với chuyển dịch ngắn mạch, làm giảm
văng tóe, tăng độ chảy loãng của vũng hàn, và hình dạng mối hàn
bằng phẳng hơn.
Các hỗn hợp khí gồm 3 loại khí phổ biến
90% Heli + 7.5% Argon + 2.5% CO2 – được ứng dụng phổ biến khi
hàn thép không gỉ với chuyển dịch ngắn mạch. Độ dẫn nhiệt cao của
khí Heli giúp mối hàn bằng phẳng và ngấu tốt. Hỗn hợp này cũng sử
dụng được với chuyển dịch dạng phun đẩy, nhưng bị giới hạn khi


hàn vật hàn bằng thép không gỉ hoặc hợp kim nikel có độ dày lớn
hơn 1,6 mm. Hàn được với vận tốc hàn cao khi hàn thép không gỉ.
55% Heli + 42.5% Argon + 2.5% CO2 – mặc dù không thông dụng
bằng hỗn hợp với 90% Heli, hỗn hợp này làm cho nhiệt độ cột hồ
quang thấp hơn nên có thể hàn vói chuyển dịch 50 phun đẩy. Hỗn
hợp khí này hỗ trợ tốt cho chuyển dịch ngắn mạch khi hàn thép
không gỉ và hợp kim niken. Thành phần Heli thấp cho phép hàn được
với chuyển dịch dạng phun dọc trục.
38% Heli + 65% Argon + 7% CO2 – hỗn hợp này được sử dụng với
chuyển dịch ngắn mạch khi hàn thép cacbon thấp và thép hợp kim
thấp. Nó cũng có thể dùng cho hàn ống ghép hở. Độ dẫn nhiệt cao
làm rộng biên dạng ngấu của mối hàn và làm giảm xu hướng không
ngấu.
90% Argon + 8% CO 2 + 2% O 2 – hỗn hợp này sử dụng cho chuyển
dịch ngắn mạch, phun đẩy và chuyển dịch dọc trục dạng phun khi
hàn thép cacbon. Thành phần khí trơ cao trong hỗn hợp làm giảm
bắn tóe.

Phương pháp hàn vật liệu

Làm sạch chỗ kết nối.
Hình 74 – Mạ thiếc mỏ hàn


Mạ thiếc que hàn bằng cách chà lên một khối muôi ammoniac, sau
đó đặt hợp kim hàn chạm vào (Hình 74). Hoặc chỉ cần làm nóng mỏ
hàn và đặt hợp kim hàn chạm vào.
Làm nóng hai mảnh kim loại sẽ được hàn và trét châ’t trợ dung hàn
(nếu hợp kim hàn không chứa cha’t trợ dung hàn ).
Đặt hợp kim hàn vào chỗ nối – không đặt vào mỏ

Ghép chồng hai mảnh (2/ vá gki mỏ hàn đã nóng trên mối nối (3) đề
làm chảy hợp kim hàn. Ngắt nguồn nhiệt sau khi hợp kim hàn đã lấp
đầy chỗ nối.


Giữ hai mảnh chồng lên nhau cho đến khi hợp kim hàn nguội và đặc
lại.

CHẤT DÙNG ĐỂ HÀN
Hợp kim hàn là hỗn hợp thiếc và chì – thường có tĩ lệ bằng nhau.
Hợp kim hàn loại nặng sẽ nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn có thể chứa
lượng chì bằng hai lượng rtitếc.
Hợp kim hàn có thể ở dạng que và dạng cuộn dây. Một số loại có
chứa chất trợ dung hàn, và một số loại phải được nhúng chất trợ
dung hàn hoặc phải trét chất trợ dung hàn lên chỗ nối. (Chất trợ
dung hàn là những chất như borax, nhựa thông giúp làm chảy hai
tấm kim loại).