Que hàn
Điện cực để hàn hồ quang tay (hàn thép, gang, nhôm, v.v.) thường dùng là điện cực nóng chảy (gọi là que hàn). Trong quá trình hàn, que hàn làm nhiệm vụ gây hồ quang và bổ sung kim loại cho mối hàn.Que hàn gồm có lõi kim loại, là những đoạn dây kim loại có chiều dài khoảng (250 ÷ 450)mm và đường kính khoảng (1 ÷ 12) mm.
Bọc ngoài lõi kim loại là lớp thuốc hàn. Đó là hỗn hợp các hóa chất, các khoáng chất, các ferô hợp kim và chất dính kết.
Thuốc bọc que hàn cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Phải có tính ổn định và ion hóa tốt để đảm bảo cho hồ quang cháy ổn định trong quá trình hàn (thường dùng các nguyên tố của nhóm kim loại kiềm).
- Bảo vệ cho mối hàn không tác dụng với ôxy và nitơ kim loại của môi trường xung quanh.
- Có khả năng tạo xỉ, xỉ lòng đều và phủ đều trên bề mặt kim loại mối hàn, để bảo vệ mối hàn và giảm tốc độ nguội của mối hàn, đồng thời xỉ phải dễ bong.
- Có khả năng khử oxy trong quá trình hàn.
- Có khả năng hợp kim hóa mối hàn để nâng cao cơ tính của mối hàn.
- Bảo đảm độ bám chắc của thuốc lên lõi que, nhưng không gây ra các khí độc hại khi hàn.
Que hàn hồ quang tay có nhiều loại; tùy theo loại vật liệu làm lõi que mà ta có que hàn thép, que hàn gang, que hàn đồng v.v.
Que hàn thép có thể chia làm ba nhóm chính sau:
+ Que hàn để hàn các loại thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp. Nhóm này thường được dùng các loại lõi dây Cb-08; Cb-08A; Cb-10A để chế tạo ra các que hàn loại Э34; Э43; Э-46; УOHИ-13/45( của Nga) hoặc N45; N45 (của Việt Nam).
+ Que hàn để hàn các loại thép cacbon cao, thép hợp kim. Loại này thường dùng các loại dây Cb-08ГC; Vb-18XГCA... để chế tạo các loại que như УOHИ-13/65; Э60; Э85F...
+ Que hàn để hàn các loại thép hợp kim cao, thép không gỉ. Loại này thường dùng các loại lõi thép hợp kim cao như: Cb-13X25Г; Cb40X19H9...
Bảng 14.1 giới thiệu đặc tính của các loại que hàn để hàn thép.
Mặt khác có thể căn cứ vào tính chất của lớp thuốc bọc que hàn, để lựa chọn que hàn theo kết quả mong muốn.
- Que hàn loại "rutin" là loại que hàn thường gặp; cho phép tạo được những mối hàn đẹp ở mọi vị trí; xỉ được làm sạch dễ dàng.
-Que hàn loại "kiềm tính" là loại có thể hàn ở mọi vị trí, mối hàn ít bị nứt. Loại que hàn này thường dùng cho các kết cấu đòi hỏi có tính an toàn cao, cho các chi tiết hàn có chiều dày lớn có độ cứng vững (như cầu, bình chịu áp suất cao, v.v.). Tuy nhiên khi sử dụng loại này yêu cầu người thợ hàn phải có kinh nghiệm và có tay nghề cao vì hồ quang hàn rất ngắn.
- Que hàn loại "xenlulô" là loại que hàn mà vỏ bọc chứa nhiều thành phần hữu cơ để tạo ra khí bảo vệ. Loại que hàn này được dùng để hàn các ống dẫn trong ngành thủy lợi, dầu khí... Thành phần của thuốc bọc que hàn rất đa dạng.
Khoảng 100 loại nguyên liệu dạng bột được sử dụng làm thuốc bọc: bao gồm các ôxyt, cacbonat, silicat, hợp chất hữu cơ, florit và hợp kim sắt; hỗn hợp trợ dung chứa các chất này theo những thành phần xác định. Nguyên liệu dạng bột thường dùng nhất và các chức năng của chúng được liệt kê trong bảng 15.1. Các loại que hàn có thể được phân loại theo nguyên liệu được trộn trong hỗn hợp thuốc. Tên các thành phần chính trong hỗn hợp thuốc được sử dụng để nhận biết kiểu que hàn (loại trừ kiểu hydro thấp), ví dụ kiểu ilmenite, kiểu või titane, các kiểu xellulo cao và kiểu ôxyt titan cao. Bảng 15.2 là các ví dụ về các tỷ lệ hòa trộn nguyên liệu bột và các kiểu que hàn tiêu biểu dùng cho thép trung bình, (que hàn Nhật Bản theo tiêu chuẩn JISZ 3211).
Tính công nghệ, tính hàn, hiệu suất của que hàn được đặc trưng bởi hỗn hợp thuốc bọc. Đối với các que hàn đặc biệt dùng cho thép độ bền kéo cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, hàn đắp bề mặt, gang, hợp kim màu cần chú ý đến tính hàn, tức là để tránh các vết nứt hàn, đạt thành phần hóa học và các tính chất cơ học, hơn là tính công nghệ (bảng 15.3, 15.4).- Que hàn loại "rutin" là loại que hàn thường gặp; cho phép tạo được những mối hàn đẹp ở mọi vị trí; xỉ được làm sạch dễ dàng.
-Que hàn loại "kiềm tính" là loại có thể hàn ở mọi vị trí, mối hàn ít bị nứt. Loại que hàn này thường dùng cho các kết cấu đòi hỏi có tính an toàn cao, cho các chi tiết hàn có chiều dày lớn có độ cứng vững (như cầu, bình chịu áp suất cao, v.v.). Tuy nhiên khi sử dụng loại này yêu cầu người thợ hàn phải có kinh nghiệm và có tay nghề cao vì hồ quang hàn rất ngắn.
- Que hàn loại "xenlulô" là loại que hàn mà vỏ bọc chứa nhiều thành phần hữu cơ để tạo ra khí bảo vệ. Loại que hàn này được dùng để hàn các ống dẫn trong ngành thủy lợi, dầu khí... Thành phần của thuốc bọc que hàn rất đa dạng.
Khoảng 100 loại nguyên liệu dạng bột được sử dụng làm thuốc bọc: bao gồm các ôxyt, cacbonat, silicat, hợp chất hữu cơ, florit và hợp kim sắt; hỗn hợp trợ dung chứa các chất này theo những thành phần xác định. Nguyên liệu dạng bột thường dùng nhất và các chức năng của chúng được liệt kê trong bảng 15.1. Các loại que hàn có thể được phân loại theo nguyên liệu được trộn trong hỗn hợp thuốc. Tên các thành phần chính trong hỗn hợp thuốc được sử dụng để nhận biết kiểu que hàn (loại trừ kiểu hydro thấp), ví dụ kiểu ilmenite, kiểu või titane, các kiểu xellulo cao và kiểu ôxyt titan cao. Bảng 15.2 là các ví dụ về các tỷ lệ hòa trộn nguyên liệu bột và các kiểu que hàn tiêu biểu dùng cho thép trung bình, (que hàn Nhật Bản theo tiêu chuẩn JISZ 3211).
a) Kiểu Ilmenite (D4301)
Kiểu que hàn này được chế tạo với 1/3 khối lượng chất phụ gia là
quặng ilmenite (của Nhật). Kiểu que hàn này cho hồ quang mạnh, kết quả là độ ngấu cao, xỉ lỏng, để hàn ở mọi tư thế. Kiểu que ha hất cũng cho mối hàn đẹp, chống nứt cao tính công nghệ, tính hàn và hiệu suất tốt. Loại que hàn này có thể dùng để hàn với chiều dày mỏng, khi hàn ít tạo khói.
b) Kiểu vôi - titan (D4303)
Kiểu que hàn này có thuốc bọc chủ yếu chứa ôxyt titan (quặng nhẹ) và đá vôi. Loại này có tính công nghệ cao hơn loại ilmenite và có tính khử xỉ tốt trong các mối hàn rãnh hẹp so với các que hàn khác. Vết nứt phía dưới ít xẩy ra khi đàn đứng hoặc hàn ngừa khi dùng loại que hàn này. Kim loại kết tinh có độ sít chặt cao, độ xuyên thấu tia X hơi thấp hon so với kiểu ilmenite. Do đó cần đặc biệt chú ý khi hàn có đòi hỏi phải kiểm tra bằng tia X.
c) Kiểu xellulose cao (D4311)
Que hàn loại này có lớp bọc mỏng với chất phụ gia chứa 20-30% hợp chất hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ bị cháy do nhiệt tăng trong quá trình hàn và tạo ra nhiều khí, khí này bảo vệ được mối hàn. Que hàn này còn được gọi là que hàn bảo vệ. Khi que này hàn dễ bị bắn tóe và mối hàn không đẹp, do đó ít được ưa chuộng và thường được thay thế bằng que hàn ilmenite. Nhưng loại que này tạo ít xỉ, hàn đứng hướng xuống hoặc dốc nghiêng bất kỳ đều có thể thực hiện tương đối dễ. Thường dùng máy hàn với dòng một chiều (DC) để hàn các đường ống.
d) Kiểu ôxyt titan (D4313)
Kiểu que hàn này được bọc chất phụ gia chứa 30 - 40% ôxyt titan, tạo hồ quang ổn định, ít bị bắn tóe, tính công nghệ tốt, độ ngấu mối hàn thấp, mối hàn có bề mặt đẹp, do đó thích hợp để hàn thép tấm mỏng. Tính dẻo kim loại hàn tương đối thấp, do đó không thích hợp để hàn các cấu trúc chịu lực cao và các tấm dày.
e) Kiểu bột sắt - ôxyt titan (D4324)
Kiểu que hàn này chứa khoảng 50% bột sắt trong hỗn hợp thuốc bọc của loại D4313. Do đó tính công nghệ và tính hàn gần tương tự với kiểu D4313, nhưng có tốc độ mối hàn cao hơn, bề mặt mối hàn tốt, tuy vậy chỉ thích hợp cho vị trí hàn sấp, hàn ngang.
b) Kiểu vôi - titan (D4303)
Kiểu que hàn này có thuốc bọc chủ yếu chứa ôxyt titan (quặng nhẹ) và đá vôi. Loại này có tính công nghệ cao hơn loại ilmenite và có tính khử xỉ tốt trong các mối hàn rãnh hẹp so với các que hàn khác. Vết nứt phía dưới ít xẩy ra khi đàn đứng hoặc hàn ngừa khi dùng loại que hàn này. Kim loại kết tinh có độ sít chặt cao, độ xuyên thấu tia X hơi thấp hon so với kiểu ilmenite. Do đó cần đặc biệt chú ý khi hàn có đòi hỏi phải kiểm tra bằng tia X.
c) Kiểu xellulose cao (D4311)
Que hàn loại này có lớp bọc mỏng với chất phụ gia chứa 20-30% hợp chất hữu cơ. Các hợp chất hữu cơ bị cháy do nhiệt tăng trong quá trình hàn và tạo ra nhiều khí, khí này bảo vệ được mối hàn. Que hàn này còn được gọi là que hàn bảo vệ. Khi que này hàn dễ bị bắn tóe và mối hàn không đẹp, do đó ít được ưa chuộng và thường được thay thế bằng que hàn ilmenite. Nhưng loại que này tạo ít xỉ, hàn đứng hướng xuống hoặc dốc nghiêng bất kỳ đều có thể thực hiện tương đối dễ. Thường dùng máy hàn với dòng một chiều (DC) để hàn các đường ống.
d) Kiểu ôxyt titan (D4313)
Kiểu que hàn này được bọc chất phụ gia chứa 30 - 40% ôxyt titan, tạo hồ quang ổn định, ít bị bắn tóe, tính công nghệ tốt, độ ngấu mối hàn thấp, mối hàn có bề mặt đẹp, do đó thích hợp để hàn thép tấm mỏng. Tính dẻo kim loại hàn tương đối thấp, do đó không thích hợp để hàn các cấu trúc chịu lực cao và các tấm dày.
e) Kiểu bột sắt - ôxyt titan (D4324)
Kiểu que hàn này chứa khoảng 50% bột sắt trong hỗn hợp thuốc bọc của loại D4313. Do đó tính công nghệ và tính hàn gần tương tự với kiểu D4313, nhưng có tốc độ mối hàn cao hơn, bề mặt mối hàn tốt, tuy vậy chỉ thích hợp cho vị trí hàn sấp, hàn ngang.
