PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG, MAG – PHẦN 3

Các nhân tố ảnh hưởng đến công nghệ hàn MIG – MAG

Hai nhân tố quan trọng tác động lớn đến quá trình và chất lượng hàn Mig – Mag là khí bảo vệ và dây hàn

Khí bảo vệ

Tổng quan

Yêu cầu chung , định danh phân nhóm khí bảo vệ đã được đề cập ở phần 1. Phần này sẽ khảo sát chi tiết hơn về ảnh hưởng của khí bảo vệ đối với hàn MIG – MAG và đưa ra các thông tin cần thiết để chọn lựa thành phần khí bảo vệ phù hợp.


Bạn đọc thêm các bài viết
Các phương pháp chuyển động mỏ hàn  ||  Phương pháp hàn mig/mag – phần 1 || Phương pháp hàn mig/mag – phần 2 || Phương pháp hàn mig/mag – phần 3  ||  Phương pháp hàn mig/mag – phần 4  ||   Kỹ thuật hàn TIG


Khí bảo vệ có các vai trò sau trong hàn MIG – MAG

Ổn định hồ quang

Tác động đến phương thức chuyển dịch kim loại trong hồ quang MIG – MAG

Thay đổi độ ngấu và biên dạng tiết diện hàn

Tác động mạnh đến tốc độ hàn

Tăng hoặc giảm xu thế cháy biên (undercut)

Tẩy sạch kim loại và bề mặt mối hàn (văng tóe, độ nhẳn mịn bề mặt mối hàn)

Đặc điểm của — Argon và Helium

Argon và helium đều là khí trơ, song chúng có đặc điểm hàn rất khác nhau do các đặc trưng sau.Mật độ (khối lượng riêng),Độ dẫn nhiệt, đặc trưng hồ quang (nhiệt độ, thế ion hóa, độ dẫn điện). Argon nặng hơn không khí cở 1.4 lần trong khi helium rất nhẹ (0.14 % so với không khí) nên hiệu quả bảo vệ của argon tốt hơn , lưu lượng cần thiết ít hơn. Luợng helium dùng cho bảo vệ thường cao gấp 2 hoặc 3 lần so với khí argon.

PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG, MAG – PHẦN 2

Helium dẫn nhiệt tốt hơn argon và plasma hồ quang có năng lượng phân tán đồng đều và trải rộng hơn argon.Plasma hồ quang argon có năng lượng nhiệt tập trung ở phần lõi phần bao ngoài nhiệt độ thấp nên tiết diện mối hàn bảo vệ bằng argon có dạng “núm vú” ăn sâu vào bề mặt chi tiết hàn.

Xem thêm bài viết

Cách chỉnh dòng điện hànKỹ thuật hàn đứng
Phương pháp hàn ngangHàn trần
Phương pháp hàn hồ quang tayCách hàn hồ quang điện
Hàn điện tiếp xúc Kỹ thuật hàn MIG/MAG 

Plasma hồ quang helium có mật độ phân bố nhiệt tương đối đều nên tiết diện có dạng nữa ellip, bán nguyệt ngấu cạn hơn vào bề mặt chi tiết hàn.

 Ảnh hưởng của khí bảo vệ lên tiết diện mối hàn

Độ ngấu và hình dạng tiết diện hàn có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc luyện kim mối hàn , khả năng thoát khí , tốc độ nguội và biến dạng hàn. (đặc biệt là khi hàn trên thép HSLA và thép hợp kim). 

 Xem bài : Các phương pháp dao động mỏ hàn – để hiểu sâu hơn về kỹ thuật hàn mig

Thành phần khí bảo vệ và ứng dụng

 Khí bảo vệ

 Đặc điểm

Ứng dụng

Argon

 Trơ

 Hàn MIG trên hầu hết các kim loại , không tốt khi hàn trên thép

 Helium

 Trơ

 Hàn hợp  kim  nhôm  ,  magnesium,  và đồng cho  năng lượng nhiệt cao , giãm bọt khí trong mối hàn.

 Ar + 20-80% He

 Trơ

Như trên song có hồ quang ổn định và tính năng hàn tốt hơn

 Nitrogen

 

Cung cấp nhiệt độ hồ quang cao nhất , Thích hợp khi hàn đồng và hợp kim đồng.

 Ar + 25-30% N2

 

 Như trên song có hồ quang ổn định và đặc tính hàn tốt hơn

 Ar + 1-2% O2

 Oxy hóa nhẹ

 Hàn trên thép hợp kim , thép inox, hợp kim đồng , nickel.

 Ar + 3-5% O2

 Oxy hóa

Hàn thép carbon và thép HSLA

 CO2

 Oxy            hóa mạnh

Hàn thép carbon và thép HSLA

 Ar + 20-50% CO2

 Oxy hóa

 Hàn thép carbon thép HSLA với chế độ ngắn mạch tốt hơn so với 100% CO2

 Ar + 10% CO2 + 5% O2

 Oxidizing

 Như trên

 CO2 + 20% O2

 Oxy hóa

 Hàn trên các loại thép (qui phạm hàn Nhật)

 

90%  He  +  7.5%  Ar  +

2.5% CO2

 Oxy hóa nhẹ

 Hàn trên thép inox với chuyển dịch ngắn mạch, hạn chế tối đa văng tóe

 60% to 70% He + 25 to 35% Ar + 4 to 5% CO2

 Oxy hóa

 Hàn thép HSLA yêu cầu độ dai , chống mỏi với chuyển dịch ngắn mạch.

Hướng dẫn chọn khí bảo vệ (hàn MIG) 

 Kim loại

 Khí bảo vệ

 Ưu điểm

 

 

 

 

 

 

Nhôm   v| kim nhôm

 

 

 

 

 

 

hợp

 

Argon

 

Có thể hàn trên chi tiết dây đến 25 mm, Hồ quang ổn định, ít văng toé chuyển dịch phun

 

 

 

35%Ar + 65%He

 

Hàn chi tiết dây (25 – 76 mm), năng lượng hàn cao, tăng cường tính chảy loãng của vũng chảy khi hàn trên hợp kim nhôm đóng tàu 5XXX (Hợp kim Al- Mg).

 

25% Ar + 75% He

 

Chi tiết dây trên 76 mm, năng lượng hàn cao , mối hàn sít chặt loại trừ nguy cơ bọt khí.

 

Magnesium

 

Argon

 

Hiệu quả làm sạch tuyệt hảo

 

 

 

 

 

Thép carbon

 

 

Argon + 1-5% oxy

 

Tăng cường ổn định hồ quang, vũng chảy loãng dễ kiểm so{t, mối hàn sáng đẹp , loại trừ cháy biên, cho phép với tốc độ cao hơn so với argon 100%.

 

 

Argon + 3-10% CO2

 

Biên dạng tiết diện hàn đẹp, văng tóe tối thiểu, loại trừ nguy cơ thiếu chảy, chồng mép.  Nhược  điểm :  Chỉ  áp dụng ở tư thế  phẳng và góc ngang.

 

Thép HSLA

 

Argon + 2% oxy

 

Loại trừ cháy biên (undercut) , mối hàn có độ dai thữ va cao. Chịu mỏi tốt.

 

 

 

 

Thép inox

 

 

Argon + 1% oxy

 

Tăng cường ổn định hồ quang, mối hàn chảy loãng tốt, dễ kiểm soát, bề mặt sáng đẹp , biên dạng phẳng đều. Loại trừ cháy biên khi hàn trên chi tiết dây.

 

Argon + 2% oxy

 

Như trên song hồ quang ổn định và độ sáng mối hàn đẹp hơn

 

 

Đồng, nickel và hợp kim nickel (inconel, conel)

 

Argon

 

Độ bám dính tốt, giảm độ chảy loãng khi hàn chi tiết dày trên 3mm.

 

Argon (Nitơ 28)

 

+

 

helium

 

Tăng năng lương hàn (50 – 75 %He) và phân bố nhiệt tốt hơn khi hàn chi tiết dây.

 

 

Titan

 

 

Argon

 

Ổn định hồ quang tốt, mối hàn sạch không nhiểm tạp khí. Cần bảo vệ mặt lưng (backing) và mối hàn (trailer) bằng khí trơ.

      

Ở bất cứ cường độ nào thì hồ quang argon vẫn có điện áp thấp hơn so với hồ quang helium; kết quả là hồ quang argon có độ nhạy kém hơn nên chạy ổn định hơn.

Khí argon cho chuyển dịch phun với cở giọt cầu nhỏ và đều hơn khí helium , do vậy khi hàn với helium nguy cơ văng tóe cao hơn.

Khí argon cho mối hàn đẹp biên dạng đều, khí helium cho mối hàn rộng biên dạng không đều. Khí argon có hiệu ứng tẩy sạch cao hơn khí helium.

Khí trộn Argon và Helium

Khí argon 100% là chọn lựa được ưa thích khi hàn trên kim loại , hợp kim màu do khí helium có giá thành tương đối cao và khó kiếm. Khí helium 100% rất ít sử dụng. Việc trộn helium vào argon với một tì lệ nhất định là giải pháp tích cực để cải thiện năng lượng hàn và tiết diện mối hàn. Khi hàn MIG trên chi tiết dây sử dụng hổn hợp Argon – Helium sẽ có hiệu quả hàn cao hơn. 

Để có chuyển dịch ngắn mạch khi hàn MIG thì tỉ lệ helium trộn vào khí argon phải ở mức rất cao (60 – 90%) nên khả năng này không thực tế. 

Khi hàn MIG – MAG trên thép và thép hợp kim, việc thay một phần CO2 bằng helium vừa làm tăng tính hàn vừa hạn chế tổn thất về mặt cơ tính do helium có tác động giống CO2 song không tham gia phản ứng với vũng chảy.

Khí trộn Argon/helium với Oxy và CO2 

Argon và helium được dùng trong phương pháp hàn MIG , thích hợp với hầu hết các ứng dụng trên hợp kim màu. Tuy nhiên, khi hàn trên thép, khí helium làm tăng lượng văng tóe , trong khi khí argon làm cho tình trạng cháy biên mối hàn rất nghiêm trọng. Để khắc phục cần thêm vào argon 1 đến 5% Oxy hoặc 3 đến 10% CO2 .

PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG ,MAG – PHẦN 1

Khi đó tính “trơ” của khí bảo vệ vẫn không mất và quá trình hàn được cải thiện rất nhiều. Lượng CO2 thêm vào có thể đến 25%. Và mục đích lúc này là cải thiện tiết diện hàn sao cho nó có dạng parabol làm cho quá trình hình thành mối hàn có nhiều yếu tố thuận lợi hơn; ví dụ như thoát khí , tản nhiệt tốt hơn, biến dạng nhiệt, ứng suất dư ít hơn. 

Câu hỏi đặt ra là liệu có một tỉ lệ tối ưu nào đó về luợng Oxy hoặc CO2 thêm vào argon để tăng cường tính hàn. Cac khảo sát cho thấy, tùy thuộc vào thành phần thép, tình trạng oxýt bề mặt (mill scale), kiểu mối nối và tư thế hàn mà lượng yêu cầu các khí oxy hóa nhiều hay ít. Thông thường , không quá 3% oxy hoặc 9% CO2.

CO2 – Hàn MAG 

Khí CO2 được gọi là khí hoạt hóa và khi hàn thép với khí bảo vệ giàu CO2 các phản ứng oxy – hóa khữ với vũng chảy hàn diễn ra rất mạnh. Các phản ứng này làm tăng độ ngấu, tăng tốc độ và đặc biệt giảm giá thành hàn vì khí CO2 có nguồn cung cấp dồi dào, giá thành hạ. Phương pháp GMAW dùng khí bảo vệ 100% CO2 hoặc chứa hơn 20% CO2 được gọi là phương pháp hàn MAG. Phương pháp dùng 100% CO2 gọi là phương pháp hàn CO2. 

Với khí bảo vệ 100% CO2, chỉ tồn tại kiểu chuyển dịch ngắn mạch và chuyển dịch cầu. Trong khi khí bảo vệ 100% Argon chỉ có chuyển dịch cầu và chuyển dịch phun. Do vậy có thể nói, chuyển dịch ngắn mạch là đặc trưng của khí bảo vệ có tính oxy hóa cao còn chuyển dịch phun là đặc trưng của khí trơ.

Nhìn chung thì so sánh với khí bảo vệ giàu argon, các khí có tính oxy hóa cao cho mối hàn có độ ngấu tốt hơn song bề mặt thô hơn. Mối hàn sít chặt, ít rỗ khí song độ dẽo dai không cao khi kim loại hàn bị oxýt hóa mạnh.

Chọn lựa khí bảo vệ

Chọn khí bảo vệ khi hàn MAG 

 Kim loại

 Khí bảo vệ

Đặc điểm

 

 

 

 

 

Thép carbon

 CO2

 Áp dụng cho bề dày nhỏ hơn 3mm . Tốc độ hàn tăng cao hạn chế tối thiểu nguy cơ cháy thủng , biến dạng , văng tóe nhiều.

  75% Ar + 25%CO2

 Áp dụng cho bề dày lớn hơn 3mm, giảm văng tóe , mối hàn sạch đẹp, vũng chảy dễ kiểm soát thích hợp với các tư thế hàn nghịch. Độ ngấu sâu và tốc độ hàn cao.

 

 Thép inox

 90%He + 7.5%Ar + 2.5% CO2 (MIG)

 Không làm tổn thất tính chống ăn mòn của mối hàn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp. Loại trừ cháy biên và tối thiểu biến dạng hàn.

 

   

Thép HSLA

 60-70%He+25-35%Ar+4-5%

CO2 (MIG)

 Giảm oxýt hóa song vẩn bảo đảm các đặc tính hàn, cho độ dai tốt nhất. Ổn định hồ quang và độ bám dính tốt. Mối hàn có tiết diện tối ưu , văng tóe tối thiểu.

 75% Ar + 25% CO2

 Độ dai tương đối cao, ổn định hồ quang, độ bám dính tốt . Tiết diện hàn đẹp và ít văng tóe.

Nhôm, hợp              kim nhôm          ,maggiê,đồng Nickel

 Argon

Hoặc argon + helium (MIG)

  Argon  thich  hợp  với  bề  dày  mỏng,  Argon  + helium đối với bề dày dày.

Dây hàn

Tổng quan

Chọn dây hàn cho ứng dụng cần bảo đảm :

Mối hàn tính cơ lý phù hợp với kim loại cơ bản.Mối hàn chắc, đẹp ít nguy cơ khuyết tật.Do hàn MIG – MAG là quá trình hàn bảo vệ bằng khí , nên th|nh phần hợp kim của dây hàn có vai trò quan trọng đối với quá trình luyện kim khi hình thành mối hàn và tính chất cơ lý mối hàn khi sử dụng.Ngay cả khi dùng dây đắp có thành phần giống hệt kim loại chi tiết , thì trải qua quá trình luyện kim hàn, chưa chắc các cấu trúc kim loại trong mối hàn đáp ứng được các tính chất cơ lý mà mối hàn cần phải có.

Khi chọn dây hàn cần quan tâm

Th|nh phần hoá học của dây hàn có bảo đảm tính hàn tốt nhất. Đặc biệt có các nguyên tố hạn chế nứt nóng, mịn hạt, tăng tốc độ ăn tôi… để bảo đảm cơ tính mối hàn bằng hoặc tốt hơn kim loại chi tiết.Dây hàn được chọn bảo đảm hạn chế tối đa các nguy cơ gây ra khuyết tật hàn và có các thông số công nghệ như tốc độ chảy, năng suất đắp phù hợp với ứng dụng.

Thành phần hóa học

Dây hàn được phân cấp chất lượng dựa trên các chỉ tiêu sau :

Thành phần hóa học, Độ bền kéo, Độ dẽo, Độ dai…Dây hàn cần bảo đảm các tính chất ổn định hồ quang (độ dẫn điện ít thay đổi khi nhiệt độ tăng, điện trở tiếp xúc với ống tiếp điện tốt), các đặc điểm chuyển dịch (tạp chất bay hơi, sức căng bề mặt giọt kim loại nóng chảy) và quá trình kết tinh mối hàn (các nguyên tố làm mịn hạt, các nguyên tố ngăn chặn hình thành các cấu trúc pha bất lợi, giảm độ ăn tôi…).

PHÂN BIỆT HÀN TIG VÀ HÀN MIG

Ngoài ra các nguyên tố khữ oxýt, lưu huỳnh (manggan, silic) các nguyên tố khữ nitride (titan, ziconium) cũng ở mức phù hợp.Các nguyên tố khữ oxýt trong dây hàn thép : (manggan, silic, nhôm). Trong dây hàn hợp kim đồng (titan, phospho) , trong dây nickel (titan, silic)…Hợp lý nhất là dựa trên các tài liệu hướng dẫn của nhà cung cấp để chọn dây hàn thích hợp , sau đó thực nghiệm qui trình và đo các chỉ tiêu để xác nhận tính phù hợp.

Hình thức

Về mặt hình thức , dây hàn được đánh thành cuộn có các cỡ trọng lượng và đường kính khác nhau. Dây được phủ một lớp đồng hoặc nickel để chóng gỉ sét. Các hãng khác nhau có thể có bề dày lớp mạ, dung sai đường kính dây, độ chống uốn của dây khác nhau. Các khác biệt này tuy nhỏ rất khó phân biệt song sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng quá trình hàn.

Các dây hàn thông dụng (kim loại màu)

 

Kim   loại   chi tiết

Dây hàn

Phân cấp dây theo AWS

Đường kính có sẳn

 

Dòng hàn ứng dụng

 

Phân cấp vật liệu

 

Cấp dây hàn

 

in.

 

mm

 

 

 

Nhôm và hợp kim nhôm

1100

3003, 3004

5052, 5454

 

5083, 5086, 5456

6061, 6063

ER1100/ER4043 ER1100/ER5356 ER5554,       ER5356, ER5183

ER5556   /   ER5356 ER4043 / ER5356

 

 

 

A5.10

 

 

0.8

1.2

1.6

2.4

3.2

 

50-175

90-250

160-350

225-400

350-475

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hợp  kim maggnesium

 

 

 

AZ10A AZ31B,AZ61A,

ERAZ61A,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A5.19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

1.2

1.6

2.4

3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

150-300

160-320

210-400

320-5     10

400-600

ERAZ92A

ERAZ61A,

ERAZ92A

 

AZ80 AZE10 AZK21A

AZ63A,          AZ81A AZ91C

AZ92A,      AM100A

ERAZ61A, ERAZ92A ERAZ61A, ERAZ92A ERAZ61A, ERAZ92A

HK31A,        HM21A

HM31A

LA141A

ERAZ92A ERAZ92A

EREZ33A

EREZ33A

 

 

 

Đồng  và  hợp kim đồng

Đồng đỏ (Cu-Si) Đồng

Đồng   nickel   (Cu-

Ni) Đồng kỹ thuật điện Đồng phospho

 

ERCuSi-A ERCu

ERCuNi

ERCuAl-Al,       A2or A3 ERCuSn-A

 

 

 

A5.7

 

 

0.9

1.2

1.6

2.4

 

150-300

200-400

250-450

350-550

 

 

Nickel v| hợp kim nickel

 

 

Monel  ,  Alloy  400 Inconel Alloy 600

 

 

ERNiCu-7 ERNiCrFe-5

 

 

 

A5.14

 

0.5

0.8

0.9

1.2

100-160

150-260

1.6

100-400

 

 

Titan  và  hợp kim titan.

 

Titan nguyên chất Ti-0.15Pd Ti-5Al-2.5Sn

ERTi-0.2 Pd ERTi-5Al-2.5Sn

Hoặc dây titan nguyên chất

 

 

A5.16

 

 

0.8

0.9

1.2

 

 

Các dây hàn thông dụng (thép và thép hợp kim)

 

 

 

 

 

Thép   inox   , austenite

 

201

 

ER308

 

 

 

 

 

 

A5.9

 

0.5

0.6

301,302,

 

0.8

75-150

304, & 308

ER308

0.9

100-160

304L

310

ER308L

ER310

1.2

1.6

140-310

280-450

316

ER316

2.0

321

ER321

2.4

347

ER347

2.8

3.2

 

 

 

 

 

 

Thép thường

 

 

 

 

Thép cán nóng hoặc cán nguội, thép                         carbon thường

 

 

 

 

 

ER70S-3 / ER70S-l ER70S-2, ER70S-4 ER70S-5, ER70S-6

 

 

 

 

 

 

A5.18

 

0.5

0.6

0.8

40-220 60-

0.9

1.2

1.3

1.6

280     125-

380     260-

460     275-

450

2.0

2.4

3.2

 

 

 

Thép  độ  bền cao

 

 

 

Thép độ bền cao Thép carbon cao HSLA

 

 

 

ER80S-D2 ER80S-Ni1 ERIOOS-G

 

 

 

 

A5.28

 

0.9

60-280

1.2

125-380

1.6

2.0

2.4

275-450

3.2

4.0

Phần này Weldtec đã trình bày với các bạn về khí và dây hàntrong hàn Mig/Màg.Phần sau sẽ trình bày về công nghệ và kỹ thuật hàn MIG..Các bạn đón đọc


Quý Khách Vui Lòng Liên Hệ: 0904.282.282 - 0912.633.668 Để Yêu Cầu Tư Vấn Và Báo Giá Sản Phẩm !

Bài liên quan