Trong lĩnh vực sản xuất cơ khí, gia công khuôn mẫu và máy móc kỹ thuật, thép cacbon cao (có hàm lượng cacbon từ 0,6%-1,7%) thường được sử dụng để chế tạo các bộ phận chính như dụng cụ cắt, bánh răng, trục do có độ bền và độ cứng cao. Tuy nhiên, hàn thép cacbon cao luôn là một thách thức trong ngành vì nó rất dễ bị nứt sau khi hàn, không chỉ ảnh hưởng đến tuổi thọ của phôi mà còn có thể gây ra tai nạn về an toàn. Bài viết này sẽ phân tích các nguyên nhân cốt lõi gây ra nứt khi hàn thép cacbon cao, đề xuất thiết bị hàn phù hợp và đưa ra gợi ý lựa chọn thiết bị để giúp người thực hành khắc phục các điểm nghẽn kỹ thuật trong hàn thép cacbon cao.
I. Chọn đúng thiết bị là chìa khóa và ba loại máy hàn phù hợp để hàn thép có hàm lượng carbon cao
Nhằm vào những điểm yếu của hàn thép cacbon cao, các máy hàn thông thường (như máy hàn hồ quang thủ công thông thường) không thể kiểm soát chính xác nhiệt lượng đầu vào và thiếu chức năng giảm ứng suất nên khó tránh bị nứt. Cần lựa chọn thiết bị chuyên dụng có khả năng 'hàn đầu vào nhiệt độ thấp', 'kiểm soát ứng suất' và 'khử hydro.' Ba loại máy hàn sau đây phù hợp hơn:
Máy hàn xung TIG: Thích hợp để hàn chính xác thép cacbon cao có thành mỏng
Máy hàn TIG xung đạt được khả năng 'kiểm soát chính xác lượng nhiệt đầu vào' thông qua đầu ra dòng xung định kỳ. Dòng điện cực đại của xung được sử dụng để làm nóng chảy kim loại tạo thành bể nóng chảy, trong khi dòng điện cơ sở duy trì sự ổn định của hồ quang và giảm lượng nhiệt đầu vào, giảm hiệu quả kích thước của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt và xác suất hình thành martensite. Ưu điểm của nó nằm ở chỗ đường hàn đẹp và không bị bắn tóe. Nó phù hợp cho các bộ phận bằng thép cacbon cao có thành mỏng có độ dày dưới 3 mm (chẳng hạn như các khuôn chèn chính xác và dụng cụ cắt nhỏ). Hơn nữa, khả năng bảo vệ khí argon có thể làm giảm sự xâm nhập của hydro và giảm nguy cơ nứt do hydro gây ra.
Tuy nhiên, hiệu quả hàn của máy hàn TIG xung tương đối thấp. Chúng yêu cầu cấp dây thủ công và có yêu cầu kỹ thuật cao đối với người vận hành, khiến chúng không phù hợp để hàn tấm dày số lượng lớn.
Máy hàn hồ quang thủ công có hàm lượng hydro thấp (có chức năng làm nóng trước): Thích hợp cho hàn thông thường các tấm có độ dày trung bình
Máy hàn hồ quang thủ công có hàm lượng hydro thấp, được sử dụng cùng với các điện cực có hàm lượng hydro thấp, có thể cách ly không khí một cách hiệu quả với lớp phủ điện cực, làm giảm sự kết hợp của hydro và do đó làm giảm nguy cơ nứt do hydro gây ra tại nguồn. Một số mẫu máy cao cấp được trang bị chức năng làm nóng trước có thể làm nóng phôi trước ở nhiệt độ 150-300°C, làm chậm tốc độ làm nguội, ngăn chặn sự hình thành martensite và giải phóng một số ứng suất nhiệt. Loại máy hàn này có ngưỡng hoạt động thấp, phù hợp với các chi tiết bằng thép cacbon cao có độ dày trung bình với độ dày từ 5-20 mm (như các bộ phận bánh răng, trục). Hơn nữa, chi phí thiết bị vừa phải, mang lại giá trị xứng đáng với số tiền bỏ ra.
Máy hàn hồ quang kim loại khí (MIG/MAG, với chức năng xung kép): Thích hợp cho hàn tấm dày số lượng lớn
Máy hàn MIG/MAG với chức năng xung kép điều khiển sự truyền giọt nước qua các xung tần số cao, đạt được 'nhiệt đầu vào thấp và hiệu suất lắng đọng cao.'. Máy có thể vừa giảm độ rộng của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt để tránh cấu trúc bị dập tắt quá mức vừa tăng tốc độ hàn để đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt lớn. Trong quá trình hàn, một loại khí hỗn hợp giàu argon được sử dụng, mang lại sự bảo vệ tốt hơn so với argon nguyên chất và có thể làm giảm sự xâm nhập của hydro hơn nữa. Một số kiểu máy còn có chế độ 'giảm căng thẳng' giúp giải phóng ứng suất hàn bằng cách điều chỉnh dạng sóng hiện tại.
Loại máy hàn này phù hợp với các bộ phận bằng thép cacbon cao dày có độ dày trên 8 mm (chẳng hạn như kết cấu chịu lực của máy móc kỹ thuật và vỏ hộp số lớn). Tuy nhiên, giá thành thiết bị tương đối cao nên cần sử dụng kết hợp với dây hàn chuyên dụng có hàm lượng hydro thấp.
II. Lựa chọn thiết bị nên dựa trên kịch bản và các quy trình nên được kết hợp để ngăn ngừa nứt hơn nữa
Khi lựa chọn thiết bị hàn thép cacbon cao, cần đánh giá toàn diện dựa trên độ dày của phôi, cỡ lô sản xuất và yêu cầu về độ chính xác:
Đối với các chi tiết có thành mỏng có độ chính xác hàng loạt nhỏ, máy hàn TIG xung là lựa chọn hàng đầu. Nó nên được sử dụng với lớp bảo vệ khí argon và ủ ở nhiệt độ thấp sau hàn để loại bỏ căng thẳng hơn nữa.
Đối với các bộ phận có độ dày trung bình hàng loạt vừa và nhỏ, máy hàn hồ quang thủ công có hàm lượng hydro thấp mang lại giá trị tốt hơn. Nó cần được kết hợp với các quá trình như sấy điện cực, gia nhiệt sơ bộ phôi (đối với tấm dày) và làm nguội chậm sau hàn (phủ bằng vải amiăng).
Đối với các chi tiết tấm dày số lượng lớn, máy hàn MIG/MAG xung kép phù hợp hơn. Nó có thể được sử dụng với tính năng cấp dây tự động và xử lý khử hydro sau hàn để nâng cao hiệu quả và chất lượng.
Nếu bạn có yêu cầu về máy hàn vui lòng liên hệ Ms. Zhao
Được thành lập vào năm 2006, PDKJ là nhà cung cấp chuyên nghiệp các giải pháp tự động hóa hàn. Công ty đã thông qua chứng nhận hệ thống quản lý chất lượng quốc tế ISO9001, có hơn 90 bằng sáng chế quốc gia được cấp phép và áp dụng chính thức, đồng thời một số công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực hàn đã lấp đầy khoảng trống kỹ thuật trong và ngoài nước. Nó là một doanh nghiệp công nghệ cao quốc gia.
