VẬT LIỆU HÀN

1. Vật liệu hàn là gì ?

- Vật liệu hàn là vật liệu tham gia vào quá trình hàn để nối các chi tiết lại với nhau bằng phương pháp gia nhiệt đến trạng thái hàn (nóng chảy hoặc dẻo). Ở phạm vi lĩnh vực này, chúng ta chỉ xét đến vật liệu hàn kim loại.

Lưu ý: Việc hiểu các kiến thức về thép sẽ bổ trợ rất nhiều cho cách nhận diện, lựa chọn và sử dụng vật liệu hàn phù hợp. Người đọc nên tham khảo thêm các giáo trình vật liệu kim loại.

 

2. Mục đích sử dụng của vật liệu hàn ?

• Bổ sung kim loại điền đầy vào vị trí hàn.
• Bổ sung nguyên tố hợp kim để gia tăng tính chất của mối hàn theo yêu cầu sử dụng. Ví dụ: tính chống ăn mòn hóa học, tính chịu nhiệt, tính chống mài mòn…
• Tạo môi trường bảo vệ để quá trình hàn diễn ra thuận lợi, khử các tạp chất có trong vật liệu nền.

Lưu ý: Tùy loại vật liệu hàn mà nó có 1, 2 hoặc cả 3 mục đích nói trên.

 

3. Nhận diện một loại vật liệu hàn ?

• Vật liệu hàn là một loại sản phẩm tiêu chuẩn, vì vậy không nên bối rối khi mỗi hãng lại đặt 1 cái tên khác nhau, cái chúng ta cần nắm là tiêu chuẩn.
• Có rất nhiều bộ tiêu chuẩn, do nhiều tổ chức biên soạn; đối với lĩnh vực hàn thì tiêu chuẩn phổ biến nhất là: AWS (American Welding Society), áp dụng chủ yếu cho ngành kết cấu thép.
• Một số bộ tiêu chuẩn khác:
  • ASME (American Society Mechanical Engineers): Áp dụng nhiều trong lĩnh vực nồi hơi và bình, bồn áp lực.
  • DIN: Đức
  • EN ISO: châu Âu
  • JIS: Nhật Bản
  • GB: Trung Quốc
• Để xác định 1 loại vật liệu, cần có những thông tin sau:
  • Chủng loại: Que hàn điện (que hàn có vỏ thuốc), dây hàn mig, que hàn tig, thuốc hàn, dây hàn tự động...
  • Tên hãng (nếu cần): Lincoln, Bohler, Kiswell, Hyundai, Kobelco, Kim Tín, Kuangtai…
  • Tên nhãn hiệu + Tên sản phẩm: KR 3000, LB 52, Easyarc 7018, Merit JG 56, Fox EV 50 ….
  • Quy cách: đường kính, chiều dài, trọng lượng đóng gói 

4. Phân loại vật liệu hàn, có những cách nào ?

Có nhiều các để ta phân loại vật liệu hàn, trong đó các cách phổ biến là:

+ Theo công nghệ hàn:

• Vật liệu cho CN hàn hồ quang tay (SMAW): que hàn điện, điện cực hàn nóng chảy, que hàn thuốc bọc, stick electrode
• Vật liệu cho CN hàn dưới khí bảo vệ (MIG/MAG, GMAW): dây hàn Mig/Mag, solid wire, mig wire
• Vật liệu cho CN hàn dưới lớp thuốc (SAW): dây hàn tự động, thuốc hàn tự động, Submerged Arc Wire, Submerged Arc Flux
• Vật liệu cho CN hàn Tig: que hàn Tig, điện cực không nóng chảy, Tig Rod, Tig cut length
• …

+ Theo chủng loại vật liệu:

• Vật liệu hàn phổ dụng: thép thường, hàm lượng cacbon trung bình, mild steel,…
• Vật liệu hàn inox: stainless steel, duplex
• Vật liệu hàn hợp kim: thép hợp kim, alloy steel hay nhôm, đồng, nickel

+ Theo mục đích ứng dụng:

• Hàn liên kết (joinning applications): hàn để nối các chi tiết lại với nhau
• Hàn đắp (hard-facing applications): hàn để bồi đắp thêm lên bề mặt vật liệu nền để gia tăng cơ tính bề mặt
• Hàn sửa chữa (repair applications): hàn để sửa chữa các vết nứt, gãy, mòn của chi tiết

+ Theo lĩnh vực ứng dụng:

• Kết cấu thép
• Dầu khí
• Năng lượng
• Khoáng sản
• Xi măng
• Ray xe lửa
• Cơ khí / Thép
• …

5. Cách hiểu tiêu chuẩn que hàn thép (trừ inox, hợp kim) theo AWS

• Dùng cho công nghệ hàn hồ quang tay.
• Tiêu chuẩn được thể hiện theo công thức sau:  E xx x x - x x
  • E: electrode (que hàn, điện cực)
  • 2 (hoặc 3) chữ số tiếp theo: độ bền kéo tối thiểu (x1000 Psi) --> càng cao thì vật liệu càng bền, càng chịu lực tốt.
  • Con số tiếp theo: vị trí/tư thế hàn được
    • 1: tất cả vị trí (hàn bằng, hàn leo, hàn ngang, hàn trần)
    • 2: chỉ hàn ngang và hàn bằng
    • 3: chỉ hàn bằng
    • 4: hàn bằng, hàn trần, hàn ngang, hàn leo hướng xuống
  • Con số cuối cùng (trước dấu "-"): theo bảng sau

• Ký hiệu sau dấu "-": thông tin bổ sung hoặc thành phần hợp kim hóa
  • Thông tin bổ sung:
    • 1: chống va đập tốt, chống nứt ở nhiệt độ thấp (đến -50 độ C)
    • H4/H8: lượng hydro thấp (tối đa 4 ml hoặc 8ml H2 trong 100g kim loại mối hàn) --> chống nứt
    • R: có khả năng kháng ẩm
  • Hợp kim hóa

• Ví dụ: E6013, E7018-1H4R, E8018-B2, E9018-B3, E10018….
• Lưu ý:
  • Tiêu chuẩn que hàn inox thì được mô tả đơn giản theo mác inox. Ví dụ: E308, E309L, E316, E410…
  • Đối với các que hàn hợp kim thì tiêu chuẩn đặt theo thành phần hợp kim trong que. Ví dụ: ENiCrMo-3, ENiCrFe-3, EcuNi, ENiFe-Cl…

 

6. Cách hiểu tiêu chuẩn dây hàn Mig/Mag (hoặc que hàn Tig) thép theo AWS

• Dùng cho công nghệ hàn Mig/Mag
• Tiêu chuẩn được thể hiện theo công thức sau: 

• Ví dụ: ER70S-6, ER80S-B2, ER90S-B3…
• Lưu ý:
  • Tiêu chuẩn que hàn Tig giống dây hàn Mig/Mag. Do nó cùng một loại, chỉ khác quy cách: dây hàn Mig cắt ra thành từng đoạn, chính là que hàn Tig.
  • Các dây hàn/que hàn tig inox hay hợp kim thì cũng tương tự như phần lưu ý của que hàn, tuy nhiên tiêu chuẩn thay đổi từ chữ “E” thành chứ “ER”

 

7. Cách hiểu tiêu chuẩn dây hàn lõi thuốc theo AWS

• Dùng với thiết bị hàn Mig/Mag
• Tiêu chuẩn thể hiện theo công thức sau:

• Ví dụ: E71T-1C, E81T1-GM…
• Lưu ý:
  • Tiêu chuẩn dây hàn lõi thuốc thực tế còn có thể phức tạp hơn nhiều so với công thức rút gọn ở trên. Ví dụ: E71T1-M21A6-CS1-H4, E80T1-C1A4-Ni1-H8… Nhưng trong đa số trường hợp thì chỉ cần nắm cơ bản như trên là được rồi.
  • Dây hàn lõi thuốc có 3 loại:
    • Dây hàn lõi kim loại (metal-cored wires gas-shielded): trong lõi dây hàn là các bột kim loại (sắt, niken, mangan…) để tăng tỷ lệ đắp, hợp kim hóa mối hàn….Loại này sử dụng cần khí bảo vệ do không có thuốc bên trong.
    • Dây hàn lõi thuốc không cần khí bảo vệ (flux-cored wires self-shielded)
    • Dây hàn lõi thuốc cần khí bảo vệ (flux-cored wires gas-shielded): loại thường gặp nhất.

8. Cách hiểu tiêu chuẩn dây hàn - thuốc hàn tự động theo AWS

• Dùng cho công nghệ hàn tự động (SAW)
• Đây là loại công nghệ hàn đảm bảo được chất lượng mối hàn tốt nhất trong tất cả các phương pháp hàn truyền thống. Lý do là quá trình hàn được bảo vệ tối đa bởi tác dụng của thuốc hàn:
  • Che chắn cho quá trình hàn khỏi tác động của môi trường xung quanh.
  • Làm sạch và loại bỏ tạp chất trong mối hàn.
  • Kiểm soát thành phần hóa và cơ tính của mối hàn.
• Quy trình hàn tự động bao gồm 2 thành phần là dây hàn và thuốc hàn, do đó có nhiều cách phối hợp giữa dây hàn và thuốc hàn sẽ dẫn đến chất lượng quá trình hàn và mối hàn cũng khác nhau. Điều này cũng ảnh hưởng đến cách đặt tiêu chuẩn: gồm 2 phần riêng là dây hàn và thuốc hàn.
  • Dây hàn

• • Thuốc hàn

 

 

Trên đây là kiến thức về một số loại vật liệu phổ biến, người đọc nên tham khảo kỹ để sử dụng cho phù hợp với nhu cầu. Ngoài các loại trên, còn nhiều loại vật liệu đặc biệt khác mà người viết sẽ giới thiệu ở một số bài viết khác.

Trân trọng.