Kỹ thuật hàn MIG/MAG: Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực nóng chảy (tiếp theo)

Xem thêm: Kỹ thuật hàn MIG/MAG: Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực nóng chảy (Phần 1)

Khí bảo vệ trong hàn MIG/MAG

Hỗn hợp gồm 2 loại khí

Hỗn hợp gồm hai loại khí được sử dụng phổ biến là Ar + He, Ar + CO2 hoặc Ar + O2.

Hỗn hợp khí Ar + He:

Hỗn hợp Ar + He 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 Ar vào hỗn hợp khí làm tăng độ chảy loãng của kim loại dây hàn và làm hình dáng mối hàn thấp – bằng phẳng hơn.

He làm tăng tốc độ hàn, đối với hàn hợp kim nhôm, He làm giảm độ ngấu sâu mối hàn. He cũng làm giảm độ hiện diện của Hydro trong mối hàn khi hàn các hợp kim nhôm magie. Thành phần khí Ar có tác dụng dễ tạo hồ quang và làm tăng hiệu ứng làm sạch khi hàn nhôm.

Tỉ lệ hỗn hợp khí Ar + He phổ biến

a) 75% Ar + 25% He: Làm tăng độ ngấu của mối hàn khi hàn nhôm, đồng, niken và các hợp kim của chúng.

b) 75 He + 25% Ar: Hàm lượng Ar cao làm tăng độ dẫn nhiệt và độ chảy loãng của kim loại dây hàn. Bề rộng mối hàn được mở rộng. 

Hỗn hợp khí Ar + CO2:

Hỗn hợp này được dùng phổ biến khi hàn thép cacbon. Cả 4 kiểu chuyển dịch của kim loại dây hàn vào vũng hàn đều được sử dụng với hỗn hợp khí Ar + CO2.

Chuyển dịch dạng dọc trục đòi hỏi lượng CO2 phải nhỏ hơn 18%.

Sự kết hợp Ar và CO2 được sử dụng khi hàn các vật hàn có lớp oxit sắt ở bề mặt. Khi thành phần CO2 tăng, sẽ làm tăng nhiệt cung cấp cho vũng hàn dẫn đến nguy cơ cháy thủng. Hỗn hợp Ar + CO2, trong đó CO2 lên đến 18% sẽ 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 khí Ar + CO2 với thành phần CO2 lớn hơn hoặc bằng 20%. 

Hỗn hợp khí bảo vệ phổ biến cho kiểu chuyển dịch ngắn mạch.

a) 75%Ar + 25%CO2: Giảm bắn tóe và làm mối hàn đẹp khi hàn thép cacbon.

b) 80%Ar + 20%CO2:  Giảm bắn tóe và làm mối hàn đẹp khi hàn thép cacbon.

Hỗn hợp khí bảo vệ phổ biến cho kiểu chuyển dịch dọc trục dạng phun:

a) 98%Ar + 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 này làm tăng độ chảy loãng của kim loại dây hàn và tăng tốc độ hàn.

b) 95%Ar + 5%CO2: Chuyển dịch phun đẩy khi hàn với dây hàn thép cacbon. Với 5%CO2 làm tăng tính chảy loãng của kim loại dây hàn và tăng vận tốc hàn.

c) 92%Ar + 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% Ar + 10% CO2: Áp dụng cho cả dạng phun dọc trục và phun đẩy khi hàn thép cacbon. Bề rộng mối hàn tăng vè chiều sâu ngấu dạng ngón giảm.

e) 85% Ar + 15% CO2: Thành phần CO2 cao trong chế độ chuyển dịch dọc trục hoặc đẩy dạng phun làm tăng độ ngấu hai bên mối hàn khi hàn thép hoặc các chi tiết dạng tấm.

f) 82% Ar + 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 biến dạng dọc theo mối hàn. Hỗn hợp hỗ trợ tốt cho chuyển dịch ngắn mạch.

Hỗn hợp khí Ar và Ôxy:

Hỗn hợp khí Ar + Oxy giúp đạt được hỗn hợp dọc trục với dòng điện thấp hơn hỗn hợp khí Ar + CO2. Kích thước giọt kim loại nhỏ hơn và vũng hàn chảy loãng hơn. Sử dụng hỗn hợp Ar + Oxy làm khí bảo vệ có thể hàn được vật hàn mỏng với tốc độ hàn cao. Hỗn hợp Ar và Oxy thích hợp cho vật liệu hàn là thép cacbon và thép không gỉ.

a) 99%Ar + 1%O: Sử dụng khi hàn thép không gỉ. Thành phần oxy hóa 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%Ar + 2%O: 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 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%Ar + 5%O: 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 được yêu cầu làm sạch oxit trước khi hàn. 

Hỗn hợp khí bảo vệ gồm 3 loại khí.

Hỗn hợp khí bảo vệ gồm 3 loại khí được sử dụng khi hàn thép cacbon, thép không gỉ. Trong chuyển dịch ngắn mạch khi hàn thép cacbon, việc thêm 40% He vào hỗn hợp Ar và CO2, như là một thành phần thứ 3 trong hỗn hơp khí bảo vệ, giúp làm rộng độ ngấu mối hàn. Khí He có độ dẫn nhiệt lớn hơn cho ứng dụng chuyển dịch ngắn mạch khi hàn các kết cấu thép cacbon và thép không gỉ. Biến 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:

a) 90%He + 7.5%Ar + 2.5%CO2: Được ứng dụng phổ biến khi hàn thép không gỉ với chuyển dịch ngắn mạch. Độ dẫn nhiệt cao của He giúp mối hàn bằng phẳng và ngấu tốt. Hỗn hợp này cũng sử dụng được với dịch chuyển dạng phun đẩy, nhưng bị giới hạn khi hàn vật hàn bằng thép không gỉ hoặc hợp kim niken có độ dày lớn hơn 1.6mm. Hàn được với vận tốc cao khi hàn thép không gỉ. 

b) 55%He + 42.5%Ar + 2.5%CO2: Mặc dù không thông dụng bằng 90%He + 7.5%Ar + 2.5%CO2, hỗn hợp này làm cho nhiệt độ cột hồ quang thấp hơn nên có thể hàn với chuyển dịch phun đẩy. Hỗn hợp này hỗ trợ tốt cho chuyển dịch ngắn mạch khi hàn thép không gỉ và hợp kim niken. Thành phần He thấp cho phép chuyển dịch hàn phun dọc trục. 

c) 38% He + 65%Ar + 7%CO2: Hỗn hợp này được sử dụng với chuyển dịch ngắn mạch khi hàn thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp. Nó có thể dùng cho hàn ống thép hở. Độ dẫn nhiệt cao làm rộng biên độ ngấu mối hàn và làm giảm xu hướng không ngấu. 

d) 90%Ar + 8%CO2 + 2%O2: 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.

Vật liệu hàn

Thép cacbon và thép hợp kim thấp:

Dây hàn có đường kính từ 0.6 – 1.6mm: 0.6; 0.8; 0.9; 1.1; 1.2; 1.4; 1.6

Theo tiêu chuẩn AWS, dây hàn được kí hiệu như sau:

ER 70 S – 3

E – Electrode: điện cực dẫn điện

R – Rod: Que hàn phụ, bổ sung kim loại cho mối hàn. 

70: Độ bền kéo tối thiểu của kim loại mối hàn, đo bằng ksi – 100pouch/inch²

S – Solid: Dây hàn đặc biệt để phân biệt với dây hàn có lõi thuốc 

3: Thành phần hợp kim và nguyên tố khử oxy trong dây hàn.

Một số loại dây hàn phổ biến: 

ER70 – S2: Dây hàn có hàm lượng Si, Mn cao. Ngoài ra còn chứa một số nguyên tố khử Oxy khác như Al, Zircon, Titan. Loại dây hàn này sử dụng được cả cho hàn một lớp và hàn nhiều lớp.

ER70 – S3: Có hàm lượng Si, Mn trung bình, sử dụng cho mối hàn một lớp hoặc nhiều lớp. Đây là loại dây hàn được sử dụng phổ biến nhất.  

ER70 – S4: Có hàm lượng Si và Mn cao hơn ER70 – S3. Sử dụng được cho mối hàn một lớp và hàn nhiều lớp .

ER70 – S6: Có hàm lượng Si và Mn cao, dùng cho các vật liệu có khả năng bị oxy hóa cao. Sử dụng được cho mối hàn một lớp và nhiều lớp. 

ER70 – S7: Có hàm lượng Mn cao hơn nhưng hàm lượng Si thấp hơn loại ER70 – S6, sử dụng tốt với hỗn hợp khí bảo vệ Ar và CO2.