Vật liệu hàn

Vật liệu hàn hồ quang tay

Cấu tạo và yêu cầu của que hàn 

1. Cấu tạo

Cấu tạo của que hàn gồm hai thành phần chính:

– Lõi que hàn: Là những đoạn dây kim loại có đường kính 1.6÷6mm , chiều dài L=250÷450mm. Đường kính que hàn quy ước gọi theo đường kính của lõi que (TCVN_89).

– Vỏ thuốc gồm hỗn hợp các hóa chất, khoáng chất, các fero hợp kim và chất kết dính.

2. Yêu cầu đối với que hàn:

– Đối với vỏ bọc: Tạo ra môi trường ion hóa tốt để dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định (dùng các nguyên tố kim loại kiềm và kiềm thổ).

– Tạo khí bảo vệ tốt vũng hàn (thành phần có: tinh bột, xenlulo, đá cẩm thạch,…).

– Tạo lớp xỉ bảo vệ trên toàn bộ bề mặt mối hàn và dễ bong khi nguội (thường dùng các oxit: TiO2, MnO, SiO2, huỳnh thạch CaF2,…).

– Có tác dụng khử Oxi và hợp kim hóa kim loại mối hàn (thuốc bọc chứa các nguyên tố: C, Si, Mn,…)

– Đảm bọc thuốc bọc bám chắc lên lõi que (thường dùng nước thủy tinh, dextrin).

– Nhiệt độ nóng chảy của vỏ thuốc phải lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của lõi que để kh hàn nó tạo thành phễu đỡ kim loại lỏng.

– Xét tổng thể, que hàn phải đạt các yêu cầu sau: 

+ Đảm bảo yêu cầu về cơ tính của kim loại mối hàn.

+ Có tính công nghệ tốt: dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định, nóng chảy đều, không vón cục, kim loại mối hàn không bị khuyết tật,…

Thành phần lõi que hàn:

– Cacbon: Khử Oxy tương đối tốt tạo thành CO2, hàm lượng C ≤ 0.18%.

– Mangan là chất khử Oxy rất tốt, khử được tác dụng của lưu huỳnh, làm giảm khả năng nứt nóng và hợp kim hóa nâng cao độ bền mối hàn. Trong lõi que hàn, Mn=0.4÷0.6%, có trường hợp lên tới 0.8÷1.1%.

– Silic: Khử Oxy mạnh hơn Mn, song tạo thành SiO2 (có nhiệt độ nóng chảy cao, làm xỉ quánh hơn), do đó dễ gây ra rỗ xỉ. Mặt khác nó còn làm cho Cacbon không bị Oxy hóa ở nhiệt độ cao và khi đông đặc, Cacbon mới bị oxy hóa tạo thành khí CO khó thoát ra ngoài gây rỗ khí, ngoài ra nó còn làm tăng sự bắn tóe kim loại vũng hàn. Hàm lượng Si ≤ 0.03%.

– Crôm: Khi hàn Cr bị oxy hóa tạo thành Cr2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao nên nằm lại vũng hàn gây rỗ xỉ. Hàm lượng Cr ≤ 0.3%.

– Niken: Không gây ảnh hưởng đến quá trình hàn (bị lẫn trong kim loại que hàn) hàm lượng Ni ≤ 0.3.

– S, P có hại đến quá trình hàn, hàm lượng nhỏ hơn 0.03%.

Thành phần thuốc bọc que hàn

Thành phần thuốc bọc que hàn gồm nhiều nhóm vật liệu khác nhau, có thể chia thành các nhóm sau:

1. Nhóm vật liệu tạo khí:

Tạo ra các khí bảo vệ kim loại vũng hàn khỏi tác dụng của không khí. Các chất thường dùng: Chất hữu cơ (tinh bột, xenlulo, đextrin,…) hoặc các muối CaCO3, MgCO3,…

2. Nhóm vật liệu tạo xỉ:

Tạo nên lớp xỉ phủ trên bề mặt mối hàn có tác dụng bảo vệ kim loại lỏng khỏi tác dụng của oxy, nitơ và tinh luyện mối hàn. Thường dùng nhất là quặng mangan, đôlômit, SiO2, fenspat, cao lanh, vv… Để xỉ có hoạt tính và độ chảy loảng tốt, người ta cho thêm vào thuốc bọc huỳnh thạch, quặng titan.

3. Nhóm vật liệu khử Oxy. 

Gồm các fero hợp kim (FeO.Si, FeO.Mn, FeO.Ti, FeO.Al,…). Những nguyên tố hợp kim của các fero này có ái lực với oxy mạnh hơn sắt (hoàn nguyên sắt) tạo thành các oxit không hòa tan vào sắt mà đi vào xỉ.

4. Nhóm vật liệu hợp kim hóa.

Bổ sung các nguyên tố hợp kim để điều chỉnh thành phần hóa học mối hàn. Nhóm vật liệu thường dùng là các fero hợp kim hoặc các kim loại: Cr, Ni, Mn,…

5. Nhóm vật liệu ổn định hồ quang

Dùng các nguyên tố có điện thế ion hóa thấp (kim loại kiềm và kiềm thổ: Ca, N, K) hoặc các chất khác: đá phấn, K2CO3, nước thủy tinh,…

6. Nhóm vật liệu xementit hóa:

Có tác dụng bảo đảm độ bền thuốc bọc sau khi khô, thường dùng nhất là nước thủy tinh, đextrin,…

7. Nhóm vật liệu tạo hình:

Làm tăng thêm tính dẻo của thuốc bọc que để bám chắc lên lõi que, dùng phổ biến là bentônit, cao lanh, đextrin.

Để nâng cao năng suất hàn, người ta thường cho vào thuốc bọc một lượng bột sắt khoảng dưới 60% khối lượng thuốc bọc.

Phân loại que hàn

1. Theo công dụng que hàn được chia thành các nhóm sau:

– Que hàn để hàn thép cacbon và thép hợp kim kết cấu.

– Que hàn để hàn thép hợp kim chịu nhiệt.

– Que hàn thép hợp kim cao và có tính chất đặc biệt.

– Que hàn đắp.

– Que hàn gang.

2. Theo chiều dày thuốc bọc, quy ước:

– Que hàn thuốc bọc mỏng (D/d) ≤ 1,2

– Que hàn thuốc bọc trung bình 1,2 ≤ (D/d) ≤ 1,45

– Que hàn thuốc bọc dày 1,45 ≤ (D/d) ≤ 1,8

– Que hàn thuốc bọc đặc biệt dày (D/d) > 1,8

3. Theo tính chất của thuốc bọc có:

– Que hàn loại vỏ thuốc hệ Axit (A): Thành phần gồm oxit sắt, oxit mangan, oxit silic, ferô mangan,…. Loại này có tốc độ chảy lớn, cho phép hàn bằng dòng một chiều và xoay chiều, hàn được mọi vị trí trong không gian, nhưng có khuynh hướng nứt nóng nên ít dùng để hàn thép có hàm lượng lưu huỳnh và cacbon cao. 

– Que hàn loại vỏ thuốc hệ Bazơ (B):  Thành phần gồm có CaCo3, MgCO3, huỳnh thạch, ferô Mangan, ferô Silic,… Loại này khi hàn tạo ra khí bảo vệ là CO và CO2, chỉ được sử dụng với dòng một chiều đối nghịch, mối hàn ít bị nứt kết tinh nhưng hay gây rỗ khí. Có thể sử dụng để hàn các loại thép có độ bền cao, hàn các kết cấu quan trọng.

– Que hàn loại vỏ thuốc hệ hữu cơ (C hoặc C): Thành phần chứa nhiều tinh bột, xenlulo… tạo khí bảo vệ vũng hàn. Loại que này có tác dụng đông đặc vũng hàn nhanh nên sử dụng để hàn rơi, hàn với dòng xoay chiều hoặc một chiều.

– Que hàn loại vỏ bọc hệ Rutin (R): thành phần gồm TiO2, CaCO3, MgCO3, grafit, fero hợp kim,… Khi hàn, hồ quang cháy ổn định, mối hàn hình thành tốt, ít bắn tóe nhưng dễ bị rỗ khí và nứt kết tinh trong mối hàn. Hàn được với dòng một chiều và xoay chiều.

Một số tiêu chuẩn và ký hiệu que hàn

1. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam

 – Que hàn thép C và thép hợp kim thấp

Trong ký hiệu gồm 4 thành phần như sau

 

N	46	– 3	R
(1)	(2)	(3)	(4)

(1) Chữ cái in hoa chỉ que hàn thép C và thép hợp kim thấp "N"

(2) Chỉ số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu (46Kg/mm², tra bảng tìm được độ dãn dài, giới hạn va đập, góc uốn).

(3) Chỉ số tiếp theo chỉ loại dòng điện hàn (1, 3, 5, 7: hàn với dòng xoay chiều hoặc một chiều; 2, 4, 6, 8: hàn với dòng một chiều).

Với que Axit (DC cực âm), que Bazơ (DC cực dương), que hữu cơ (DC cực âm và dương), với que Rutin (DC cực âm và AC). 

(4) Một hoặc hai chứ cái in hoa chỉ loại vỏ thuốc bọc (R: rutin).

 – Que hàn thép chịu nhiệt:

Trong ký hiệu gồm các thành phần sau:

Hn	CrXX	MoXX	VXX	….	-XXX	X
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)

 

(1) Ký hiệu que hàn thép chịu nhiệt "H_n"

(2), (3), (4) Hàm lượng Cr, Mo, V tính theo phần nghìn.

(5) Các nguyên tố hợp kim khác và hàm lượng của nó (nếu có)

(6) Nhiệt độ làm việc lớn nhất của kim loại mối hàn (độ C)

(7) Loại thuốc bọc que hàn (A, B, C, R, RR,…) 

Ví dụ: H_n Cr06 Mo12 V04 _450R: Que hàn thép chịu nhiệt làm việc ở nhiệt độ tối đa 450 độ C, loại thuốc bọc hệ rutin, thành phần hóa học kim loại mối hàn: 0,6%Cr, 1,2%Mo và 0,4% V.

– Que hàn thép bền nhiệt và không gỉ:

Trong ký hiệu gồm các thành phần sau:

Hb	CrXX	NiXX	MnXX	….	-XXX	X
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)

(1) Ký hiệu que hàn thép bền nhiệt và không gỉ "H_b"

(2) (3) (4) Hàm lượng Cr, Ni, Mn tính theo phần trăm.

(5) Các nguyên tố hợp kim khác và hàm lượng (nếu có)

Nếu không có chữ số kèm theo thì hàm lượng nguyên tố đó xấp xỉ bằng 1%.

(6) Nhiệt độ làm việc ổn định của kim loại mối hàn (độ C).

(7) Loại thuốc bọc que hàn (A, B, C, R, RR,… ).

Ví dụ: Hb Cr18 Ni8 Mn – 600B: Que hàn thép bền nhiệt và không gỉ, hàm lượng các nguyên tố trong kim loại đắp: 18%Cr, 8%Ni và 1%Mn. Nhiệt độ làm việc ổn định ở 600 độ C, loại thuốc bọc hệ bazơ (B).

– Que hàn thép hợp kim có độ bền cao

Ký hiệu gồm các thành phần sau:

 

Hc	XX	CrXX	MnXX	WXX	……	-XXX	X
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)

(1) Chữ cái in hoa chỉ que hàn thép hợp kim có độ bền cao H_c

(2) Hai chữ số chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu (Kg/mm²)

(3) (4) (5) (6) Hai chữ số hàm lượng nguyên tố Cr, Mn, W, và các nguyên tố khác (nếu có) tính theo phần trăm.

(7) Ba chữ số biểu thị nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn (độ C).

(8) Một hoặc hai chữ cái in hoa chỉ loại thuốc bọc.

Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn quốc tế ISO.

a) Que hàn thép C và thép hợp kim thấp ISO 2560

Cấu trúc ký hiệu gồm 8 loại thông tin khác nhau, trong đó bốn loại ở phần đầu bắt buộc phải đưa ra 

 

E	51	3	RR	150	1	1	H
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)

(1) Một chữ cái in hoa chỉ que hàn hồ quang tay "E"

(2) Hai chữ số "43" hoặc "51" chỉ giới hạn bền kéo của kim loại mối hàn (510 ÷ 610) MPa . 1Pa = 1N/m².

(3) Một chỉ số chỉ độ dãn dài tương đối (%) và nhiệt độ thấp nhất khi độ dai va đập KCV = 28 J/cm²

(4) Một hoặc hai chữ cái chỉ loại thuốc bọc que hàn "RR" rutin vỏ dày.

(5) Ba chữ số biểu thị hiệu suất đắp que hàn (Kc= 145 ÷ 155%). Kc = Gd/Gc, chỉ ghi khi Kc ≥ 105%.

(6) Một chữ số tiếp theo chỉ vị trí mối hàn trong không gian 

1: Hàn ở mọi vị trí

2: Hàn ở mọi vị trí, trừ vị trí hàn rơi.

3: Hàn ở vị trí phẳng, ngang và leo.

4: Hàn ở vị trí phẳng, giáp mối và góc

5: Như 3 và đứng từ trên xuống 

(7) Một chỉ số chỉ loại nguồn điện, cực tính và điện áp không tải

Bảng 1:

 

ChØ sè	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Cùc tÝnh nguån	+	+/-	–	+	+/-	–	+	+/-	–	+
U0 (V).	–	50	50	50	70	70	70	90	90	90

(8) Chữ cái H chỉ hàm lượng H2 nhỏ hơn 15cm³/100g kim loại đắp.

b) Que hàn thép chịu nhiệt theo ISO 3580

Cấu trúc ký hiệu gồm các thành phần sau:

 

E	5Cr	Mo	V	B	2	0
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)

(1) "E" Que hàn hồ  quang tay 

(2) (3) (4) Một chữ số biểu thị hàm lượng Cr trong kim loại đắp (nếu không có chữ số thì hàm lượng đó xấp xỉ bằng 1% : 5%Cr , 1%Mo, 1%V).

(5) Một hoặc hai chữ cái in hoa chỉ loại thuốc bọc que hàn (B: bazơ)

(6) Một chữ số chỉ vị trí mối hàn trong không gian (2: hàn ở mọi vị trí, trừ vị trí hàn rơi).

(7) Một chữ số chỉ loại dòng điện, cực tính và điện áp không tải Uo (tra bảng).

c) Que hàn thép không gỉ và thép hợp kim cao ISO 3581

Các nguyên tố hợp kim chủ yếu trong thép không gỉ và thép hợp kim cao là Cr, Ni, Mo. Do vậy, để đơn giản hóa ký hiệu, người ta không ghi cụ thể tên từng nguyên tố mà chỉ ghi hàm lượng phần trăm các nguyên tố đó. Ví dụ:

E	19	12	2	…..	R	120	1	6
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)	(9)

(1) Que hàn hồ quang tay "E".

(2) Hai chữ số chỉ hàm lượng Cr, tra bảng Cr = (17 ÷ 20)%

(3) Một đến hai chữ số chỉ hàm lượng Ni, tra bảng Ni = (11÷14)%

(4) Một chữ số chỉ hàm lượng Mo = 2%

(5) Chữ số chỉ hàm lượng các nguyên tố khác (ví dụ: 3Nb tức Nb = 3%)

(6) Một đến hai chữ cái chỉ hệ thuốc bọc, rutin (R)

(7) Chữ số chỉ hiệu suất đắp, Kc = 120%

(8) Một chữ số chỉ vị trí mối hàn trong không gian (1: hàn được ở mọi vị trí, thích hợp với dòng hàn một chiều nối nghịch)

(9) Một chỉ số chỉ loại dòng điện, cực tính và điện áp không tải Uo.

Thép hay hợp kim đắp có hàm lượng C nhỏ hơn < 0.04% được ghi thêm chữ L ngay sau hàm lượng phần trăm các nguyên tố (ví dụ: 19.12.2.L)

Các ký hiệu khác: loại thuốc vỏ bọc, hiệu đắp suất, vv.. giống như ISO 2560.

Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ AWS

a) Que hàn thép cacbon theo chuẩn AWS A.5.1

Cấu trúc ký hiệu có các thành phần sau:

 

E	70	1	4
(1)	(2)	(3)	(4)

(1) Ký hiệu bắt đầu bằng chữ cái "E" biểu thị đó là que hàn 

(2) Hai chữ số "60" hoặc "70" chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại đắp (Ksi).

(3) Một chữ số chỉ vị trí mối hàn trong không gian:

1: Hàn ở mọi vị trí 

2: Hàn ở vi trí bằng và ngang

3: Hàn ở mọi vị trí, hàn ở vị trí hàn rơi

Tổ hợp các số (3) (4) chỉ loại thuốc bọc que hàn, loại dòng điện, cực tính, hiệu suất đắp 

b) Que hàn hồ quang tay thép hợp kim thấp AWS A5.5

Cách ký hiệu tương tự như tiêu chuẩn AWS A5.1 

Bắt đầu bằng chữa E chỉ que hàn hồ quang tay, hai hoặc ba chữ số tiếp theo chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại mối hàn (Ksi),chữ số tiếp theo chỉ vị trí hàn. Tổ hợp hai chữ số cuối trong ký hiệu chỉ yêu cầu về dòng điện hàn, cực tính, loại vỏ bọc,… Phần cuối có thêm ký tự A1…….B1 biểu thị hàm lượng trung bình các nguyên tố hợp kim có trong kim loại đắp.

c) Que hàn thép không gỉ và thép Cr, Ni theo tiêu chuẩn AWS A5.4

Tiêu chuẩn này có tới 38 loại que hàn với hàm lượng Cr trong kim loại mối hàn từ 4 đến 32% và Ni có thể lên đến 37%. Ký hiệu bắt đầu bằng chữ "E" chỉ que hàn, tiếp theo là tổ hợp các chữ số và các ký tự chỉ thành phần hóa học của kim loại mối hàn: C = (4,04 ÷ 0,14)%, Cr = (18 ÷ 21,5)%, Ni =  (9 ÷ 10,7)%, Mo = (0.5 ÷ 1.5)%.

Chọn que hàn hồ quang tay.

Có thể căn cứ vào các yếu tố sau đây để chọn que hàn:

– Que hàn phải cho phép tạo ra được kim loại mối hàn có tính chất tương đương với kim loại cơ bản.

– Thích hợp với nguồn điện và mối hàn (nguồn DC hay AC, cực tính của nguồn… ).

– Kiểu liên kết và các yêu cầu về mối nối (độ ngấu, kiểu vát mép, số lớp hàn,… ).

– Phù hợp với các yêu cầu về chất lượng mối hàn (điều kiện làm việc của kết cấu).

– Có năng suất hàn cao nhất (hệ số đắp cao).

Vật liệu dùng trong hàn tự động và bán tự động.

 Dây hàn

Dây hàn có tác dụng bổ sung kim loại cho mối hàn, đồng thời đóng vai trò điện cực dẫn điện, gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang. Dây hàn được chế tạo từ các kim loại hay hợp kim có độ dẻo cao. Trường hợp kim loại mối hàn có độ cứng cao thì kim loại đắp (kim loại que hàn) cũng cần có tính dẻo thấp (C < 0,12%) vì nếu hàm lượng C lớn hơn dễ làm giảm tính dẻo và tăng khả năng nứt kim loại mối hàn. Đường kính của dây hàn tự động dưới lớp thuốc từ 1,6 ÷ 6mm, hàn hồ quang bán tự động từ 0,8 ÷ 2,4mm.

Bảng kích thước và khối lượng các cuộn dây hàn.

§­êng kÝnh d©y (mm)	§­êng kÝnh trong cuén d©y (mm)	Khèi l­îng cña cuén d©y (kg)
ThÐp c¸cbon thÊp	ThÐp hîp kim	ThÐp hîp kim cao
0,3 – 0,5	150 – 300	2	2	1,5
0,8	200 – 350	5	5	3
1 – 1,2	200 – 400	20	15	10
1,4	300 – 600	25	15	10
1,6 – 2,0	300 – 600	30	20	15
2,5 – 3,0	400 – 600	–	–	–
4 – 10	500 – 750	40	30	20
12	600 – 800	–	–	–

 

*Các loại dây hàn

a) Dây hàn dùng trong môi trường khí bảo vệ.

Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dây hàn. Hàn trong môi trường khí bảo vệ thường sử dụng dây có đường kính từ 0,8 đến 2mm. Để đảm bảo sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết đòi hỏi bề mặt dây hàn phải sạch, do đó dây hàn thường bọc lớp mạ đồng. Lớp mạ đồng có chất lương nâng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ đồng thời nâng cao tính ổn định của quá trình hàn. 

b) Dây hàn dùng hàn dưới lớp thuốc.

Chất lượng của liên kết hàn dưới lớp thuốc phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dây hàn và thuốc hàn. Việc lựa chọn dây hàn và thuốc hàn phụ thuộc rất nhiều vào tính chất vật liệu, các yêu cầu đối với mối hàn (cơ tính và điều kiện làm việc của mối hàn).

Dây hàn dùng hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp khi hàn dưới lớp thuốc là các loại CB – 08, CB – 08A, hoặc dây hàn Mangan như CB – 08T, CB – 10T2,vv.. Hàm lượng C ≤ 0,12%, nếu hàm lượng cacbon cao dễ làm giảm tính dẻo và tăng khả năng nứt nóng kim loại mối hàn. Đường kính dây hàn từ 1,6 đến 5mm.

c) Dây hàn bột:

Căn cứ vào tiết diện ngang, dây hàn có hai loại: dây hàn trần (đặc) và dây hàn bột. Dây hàn bột là một ống kim loại, bên trong có cấu tạo phức tạp, được điền đầy các vật liệu cần thiết ở dạng bột. Hỗn hợp trong dây hàn vừa làm nhiệm vụ bổ sung kim loại, hợp kim hóa đồng thời có tác dụng bảo vệ kim loại lỏng khỏi tác dụng của không khí và ổn định hồ quang. Tỉ số giữa khối lượng bột và khối lượng vỏ kim loại ở mức khoảng 10 ÷ 40%. 

Căn cứ theo tính chất công việc hàn, dây hàn bột được dùng dưới 2 hình thức sau:

– Với chức năng tự bảo vệ: dùng trong hàn hồ quang hở.

– Với chức năng được bảo vệ bằng môi trường bổ sung khác: hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2.

Thuốc hàn

Thuốc hàn là một loại vật chất gồm nhiều thành phần ở dạng bột có kích thước xác định, từ 0,25 ÷ 4mm.

a) Yêu cầu chung: Thuốc bọc que hàn hay thuốc hàn tự động, bán tự động phải có một số đặc tính cơ bản sau: 

– Có khả năng dễ ion hóa mạnh để dễ gây hồ quang.

– Bảo vệ kim loại lỏng mối hàn không tác dụng với oxy và nitơ của không khí xung quanh để đẩm bảo cơ tính mối hàn.

– Tạo xỉ tốt, xỉ phủ đều bề mặt mối hàn để giữ nhiệt và bảo vệ kim loại mối hàn khỏi tác dụng của không khí và phải dễ bong khỏi mối hàn khi nguội.

– Có tác dụng hợp kim hóa kim loại mối hàn, nâng cao cơ tính mối hàn.

– Có chất kết dính tốt để đảm bảo độ bền sau khi bọc thuốc vào lõi que hay tạo hạt thuốc hàn tự động.

Đối với thuốc bọc que hàn, yêu cầu nhiệt độ nóng chảy của thuốc phải cao hơn lõi. Đối với thuốc hàn tự động thì yêu cầu thuốc có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn kim loại hàn để giảm hao nhiệt, giảm hao phí dây hàn (vì bị cháy và bắn tóe) và để tăng hệ số đắp.

b) Phân loại thuốc hàn:

– Theo công dụng, thuốc hàn tự động và bán tự động có 3 loại:

+ Thuốc để hàn thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp.

+ Thuốc để hàn thép hợp kim cao.

+ Thuốc để hàn kim loại và hợp kim màu.

– Theo thành phần của xỉ: Thuốc hàn có tính axit và thuốc hàn có tính bazơ.

– Theo hàm lượng Mn: Thuốc hàn có hàm lượng Mn cao, trên 30% 9(dùng hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp), thuốc hàn có hàm lượng Mn trung bình (từ 15 đến 30%) và thuốc hàn có hàm lượng Mn thấp, dưới 15%

– Theo phương pháp chế tạo: Thuốc hàn nóng chảy và thuốc hàn không nóng chảy .

+ Thuốc hàn không nóng chảy: Là hỗn hợp cơ học của các vật liệu tự nhiên, các fero hợp kim và các silicat nhân tạo. Thuốc hàn này ít được sử dụng vì sản xuất phức tạp, thành phần hóa học của thuốc không đều, độ bền của hạt thuốc thấp, dễ bị vỡ khi hàn.

+ Thuốc hàn nóng chảy: Thành phần của nó không chứa các tạp chất khử oxy và hợp kim hóa ở dạng fero hợp kim mà ở dạng oxit của các nguyên tố đó. Thuốc hàn nóng chảy hiện nay được dùng nhiều hơn vì quá trình sản xuất đơn giản hơn, độ bền của thuốc cao hơn và thành phần hóa học của thuốc đều hơn. 

c) Chọn thuốc hàn:

Khi hàn thép cacbon thấp bằng dây hàn thép ít cacbon phải dùng thuốc hàn axit có hàm lượng Mn cao. Ngược lại, khi hàn các thép hợp kim bằng dây hàn thép hợp kim trung bình hoặc cao nếu dùng thuốc hàn axit có hàm lượng Mn cao thì khi hàn sẽ làm tăng hàm lượng oxy vũng hàn lên (do sự hoàn nguyên của Si và Mn), đồng thời sắt với hàm lượng lớn các nguyên tố hợp kim khác bị Oxy hóa. Do vậy, khi hàn thép hợp kim cao, tốt nhất là dùng thuốc hàn có tính bazơ, trong thành phần không có Mn và hàm lượng Si nhỏ.

Các loại vật liệu khác

a) Khí bảo vệ.

– Nhóm khí trơ (Ar, He)

+ Khí Ar: Là một loại khí không màu, không mùi và nặng hơn không khí khoảng 25%. Ar được sản xuất ra ở dạng lỏng và dạng khí, được phân làm 3 loại:

Khí Ar loại I (99.99%) dùng hàn các kim loại có hoạt tính cao (Titan, Niobi, Ziniconi) và các hợp kim của chúng.

Khí Ar loại II (99.98%) dùng hàn các hợp kim nhôm, mangan và các kim loại hay hợp kim khác ít nhạy cảm với oxy và nitơ, hàn bằng điện cực không nóng chảy.

Khí  Ar loại III (99.95%) dùng hàn các thép chống ăn mòn.

+ Khí Heli: Không màu, không mùi, có tỉ trọng nhẹ hơn Ar khoảng 10 lần. 

Khí He được phân thành 2 loại: Loại có độ tinh khiết cao (hàm lượng các tạp chất không lớn hơn 0.02%) và loại He kỹ thuật (hàm lượng tạp chất nhỏ hơn 0.2%). Khí He nhỏ hơn Ar khoảng 10 lần nên khi hàn, lượng He tiêu hao lớn hơn lượng Ar 1.5 đến 3 lần.

– Nhóm khí hoạt tính (CO2): Dùng trong hàn bán tự động bằng điện cực nóng chảy. Để giảm lượng kim loại bắn tóe khi hàn và tạo điều kiện tốt cho việc hình thành mối hàn, người ta sử dụng hỗ hợp khí CO2 + (2 đến 5%) khí O2 (giảm được 30 đến 40% lượng kim loại mất mát do bắn tóe). Ngoài ra, để tiết kiệm, người ta dùng hỗn hợp 75 % Ar + 25% CO2 hay Ar + CO2 + O2.

– Nitơ (N): Loại này ít được sử dụng, chỉ được dùng khi hàn đồng.

b) Điện cực không nóng chảy. 

– Điện cực than dẫn điện kém: có điện trở suất lớn gấp 4 lần điện trở suất của grafit, nó thường được bọc đồng ở bên ngoài để tăng đọ bền khi hàn với dòng lớn.

– Điện cực grafit: Chế tạo từ than có tăng thêm lượng grafit (bằng cách ủ ở nhiệt độ 2500 độ C). Khi hàn bằng điện cực than và grafit, hồ quang cháy ổn định. Điện cực mòn chậm, dễ thao tác, có thể hàn được những chi tiết mỏng (1 – 3mm) với tốc độ rất lớn (50 – 70m/h).

– Điện cực Vonfram: dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định. Nó được sử dụng rộng rãi để hàn nhiều loại thép với chiều dài khác nhau và luôn cho chất lượng mối hàn cao.

Xem thêm:

Tài liệu kỹ thuật hàn: Cơ sở lý thuyết hàn điện nóng chảy (Phần 1)

Tài liệu kỹ thuật hàn: Cơ sở lý thuyết hàn điện nóng chảy (Phần 2)

Tài liệu kỹ thuật hàn: Cơ sở lý thuyết hàn điện nóng chảy (Phần 4)