Chế tạo hàn Nhà sản xuất

I. Nguyên tắc cốt lõi của hàn

• Hàn nhiệt hạch: Kim loại cơ bản tan chảy cục bộ và vật liệu độn có thể được sử dụng khi cần thiết. Đường hàn được hình thành do sự đông đặc của kim loại nóng chảy.
• Hàn áp lực: Áp lực được áp dụng để đảm bảo sự tiếp xúc chặt chẽ giữa các bề mặt phôi. Liên kết nguyên tử đạt được thông qua biến dạng dẻo và một số quá trình đòi hỏi phải gia nhiệt phụ.
• Hàn đồng: Chỉ kim loại phụ hàn nóng chảy mà không làm nóng chảy kim loại cơ bản. Kim loại điền đầy nóng chảy làm ướt bề mặt kim loại cơ bản và lấp đầy các khoảng trống thông qua hoạt động mao dẫn để tạo thành một kết nối.

II. Phân loại và đặc điểm các phương pháp hàn thông dụng

1. Hàn nhiệt hạch (Được sử dụng rộng rãi nhất)

2. Hàn áp lực

• Hàn điện trở: Sử dụng nhiệt điện trở được tạo ra bởi dòng điện đi qua bề mặt tiếp xúc của phôi, với áp suất đồng thời tác dụng để hoàn thành quá trình hàn. Nó được chia thành hàn điểm, hàn đường may và hàn đối đầu. Hàn điểm được sử dụng rộng rãi trong hàn thân ô tô; hàn đường may được áp dụng cho các bộ phận kín như thùng nhiên liệu.
• Hàn ma sát: Tạo nhiệt thông qua ma sát tốc độ cao giữa các phôi. Khi các bề mặt tiếp xúc đạt đến trạng thái dẻo, áp suất sẽ được tạo ra để hàn. Nó có chất lượng mối nối ổn định và phù hợp để hàn các kim loại khác nhau, ví dụ như hàn đối đầu các bộ phận trục.

3. Hàn

• Hàn ngọn đuốc: Sử dụng ngọn lửa oxyacetylene để sưởi ấm, có thao tác đơn giản; Hàn chân không: Thực hiện trong môi trường chân không để tránh quá trình oxy hóa, phù hợp với các bộ phận chính xác và phức tạp như cánh động cơ máy bay.
• Ưu điểm của hàn đồng là biến dạng hàn tối thiểu, trong khi nhược điểm là độ bền của mối nối thường thấp hơn so với kim loại cơ bản.

III. Vật liệu hàn

1. Hàn Electrodes: Exclusive for SMAW, consisting of a core wire (filler metal) and a coating. The coating functions to stabilize the arc, form slag, deoxidize and alloy the weld metal.
2. Hàn Wires: Used in gas-shielded welding and submerged arc welding, divided into solid wires and flux-cored wires. Flux-cored wires have built-in protective components and offer stronger adaptability.
3. Hàn Flux: Applied in submerged arc welding, categorized into fused flux and non-fused flux. It plays roles in protecting the weld pool, deoxidizing and improving weld formation.
4. Kim loại hàn phụ: Chuyên dùng để hàn đồng, có điểm nóng chảy thấp hơn kim loại cơ bản. Các loại phổ biến bao gồm kim loại hàn đồng và kim loại hàn dựa trên bạc.

IV. Các yếu tố chính của công nghệ hàn

1. Hàn Parameters: Including welding current, voltage, welding speed, shielding gas flow rate, etc. Parameters directly affect the weld penetration, formation and quality. For example, excessive current may cause burn-through, while insufficient current leads to insufficient penetration.
2. Thiết kế rãnh: Để hàn các tấm dày, các rãnh (như rãnh chữ V, rãnh chữ X) cần được xử lý trước để đảm bảo mối hàn xuyên thấu hoàn toàn và giảm thiểu khuyết tật ngấu không hoàn toàn.
3. Gia nhiệt trước và gia nhiệt sau: Đối với các vật liệu dễ bị nứt như thép cường độ cao và gang, việc gia nhiệt trước trước khi hàn có thể làm giảm tốc độ làm nguội và tránh nứt nguội; gia nhiệt sau khi hàn có thể loại bỏ ứng suất dư và cải thiện cấu trúc và tính chất vi mô.

V. Kiểm tra chất lượng mối hàn

Kiểm tra bằng mắt: Kiểm tra sự hình thành mối hàn, kích thước và các khuyết tật bề mặt (ví dụ: độ xốp, vết nứt, vết cắt) bằng mắt thường hoặc với sự trợ giúp của kính lúp.

1. Kiểm tra không phá hủy (NDT): Không làm hỏng phôi, bao gồm Kiểm tra siêu âm (UT, để phát hiện các khuyết tật bên trong), Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT, để phát hiện độ xốp bên trong và bao gồm xỉ), Kiểm tra hạt từ tính (MT, để phát hiện các khuyết tật bề mặt của vật liệu sắt từ).
2. Kiểm tra phá hủy: Lấy mẫu mối hàn để kiểm tra độ bền kéo, uốn và va đập để đánh giá tính chất cơ học của mối hàn.

VI. An toàn và bảo vệ hàn

• Bảo vệ bức xạ ánh sáng hồ quang: Tia cực tím và hồng ngoại trong đèn hồ quang hàn có thể làm bỏng da và mắt, cần phải sử dụng mũ hàn và quần áo bảo hộ.
• Bảo vệ khí độc hại: Ozone, oxit nitơ và các khí độc hại khác được tạo ra trong quá trình hàn, vì vậy phải đảm bảo thông gió tốt trong môi trường làm việc.

Bảo vệ chống điện giật: Thiết bị hàn phải được nối đất và người vận hành cần đeo găng tay và giày cách điện.

VII. Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Tại sao một số kim loại (ví dụ: Nhôm) khó hàn hơn thép?

• Trả lời: Nhôm có tính dẫn nhiệt cao và quá trình oxy hóa nhanh. Nó tản nhiệt nhanh đến mức khó hình thành một bể nóng chảy ổn định. Ngoài ra, lớp oxit nhôm ($Al_2O_3$) có điểm nóng chảy trên 2050°C, cao hơn nhiều so với chính kim loại (660°C). Điều này thường yêu cầu hàn AC TIG hoặc hàn MIG xung chuyên dụng.

Câu hỏi 2: Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) là gì và tại sao nó lại quan trọng?

• Trả lời: HAZ là vùng kim loại cơ bản không bị nóng chảy nhưng cấu trúc vi mô của nó đã bị thay đổi do nhiệt. Khu vực này có thể trở nên giòn hoặc mất độ bền do chu trình nhiệt. Hầu hết các hư hỏng về cấu trúc, chẳng hạn như vết nứt, xảy ra trong HAZ.

Câu 3: Biến dạng hàn gây ra như thế nào và làm cách nào để ngăn chặn nó?

• Trả lời: Biến dạng là do sự giãn nở và co lại nhiệt không đều. Các phương pháp phòng ngừa bao gồm:

  • Cài đặt trước: Đặt góc các bộ phận theo hướng ngược lại trước khi hàn.

  • Hàn đối xứng: Hàn từ tâm ra ngoài hoặc theo trình tự cân bằng.

  • Giảm nhiệt đầu vào: Sử dụng các quy trình có mật độ năng lượng cao như hàn Laser.

Câu hỏi 4: Tại sao cần phải gia nhiệt sau hoặc "Giải phóng hydro"?

• Trả lời: Nguyên tử hydro có thể gây ra vết nứt chậm trong mối hàn. Quá trình gia nhiệt sau cho phép hydro khuếch tán ra khỏi kim loại, điều này rất quan trọng đối với thép cường độ cao và các tấm dày.

Câu hỏi 5: Hàn robot có thể thay thế hoàn toàn hàn thủ công không?

• • Trả lời: Trong khi robot vượt trội trong sản xuất tiêu chuẩn hóa, khối lượng lớn (ví dụ: ô tô), thợ hàn của con người vẫn không thể thay thế trong công việc thực địa, các mối nối không gian phức tạp, công việc tùy chỉnh một lần và các nhiệm vụ yêu cầu điều chỉnh cảm giác theo thời gian thực.