CÁC LOẠI KHÍ BẢO VỆ KHI HÀN MIG/MAG

Giới thiệu về quá trình hàn MIG/MAG

Quá
trình hàn MIG/MAG hay được biết đến với một số tên gọi như: Hàn CO2, Hàn dây đặc,
Hàn bán tự động… Đây là một quá trình hàn bằng điện cực nóng chảy vật liệu hàn
thường được cấp vào ở dạng cuộn dây, và vũng hàn được bảo vệ bởi môi trường khí
trơ hoặc khí hoạt tính. Đây là một quá trình hàn khá thông dụng và được sử dụng
nhiều trong công nghiệp bởi một số ưu điểm như: Tốc độ hàn cao, dễ cơ khí hóa tự
động hóa, hàn được ở mọi tư thế, không phải đánh xỉ sau khí hàn… MIG được viết
tắt của Metal Inert Gas dùng để chỉ quá trình hàn sử dụng khí bảo vệ là khí
trơ. MAG được viết tắt của Metal Active Gas dùng để chỉ quá trình hàn sử dụng
khí bảo vệ là khí hoạt tính. Đôi khi trong thực tế chúng được sử dụng chung là
GMAW – Gas Metal Arc Welding.

Double Good JSC - MIG MAG welding

Khi hàn
MIG/MAG, việc lựa chọn đúng loại khí bảo vệ cho các ứng dụng cụ thể là một việc
rất quan trọng để bảo đảm mối hàn đạt chất lượng mong muốn. Trong bài viết này,
Double Good JSC xin gửi tới bạn đọc các loại khí thường gặp khi hàn MIG/MAG,
cách lựa chọn khí và tính chất cũng như tác dụng của các loại khí bảo vệ khi
hàn.

Phân loại khi bảo vệ khi hàn MIG/MAG

Khí bảo
vệ khi hàn Mig/Mag được chia ra làm 02 nhóm chính đó là: Khí trơ (inert
shielding gases) và khí hoạt tính (Reactive shielding Gases). Ngoài ra, còn một
nhóm bổ sung đó là khí trộn giữa khí trơ và khí hoạt tính.

1. Khí trơ: Thường gặp là khí Argon (Ar) và Helium (He)

    Argon:  Là khí được sử dụng phổ biến nhất trong hàn MIG. Có năng lượng ion hóa thấp là 15,7 ev, dễ gây hồ quang. Có khả năng dẫn nhiệt thấp hơn so với He nên thường tạo ra mối hàn ngấu có biên dạng hẹp (dạng finger-like penetration). Thường sử dụng trong dạng dịch chuyển tia dọc trục và sử dụng cho hàn các kim loại màu: Ni,Cu,Al,Ti,Mg với 100%Ar (làm tăng số giọt kim loại dịch chuyển vào vũng hàn).
    Helium: Là khí thông dụng trong hỗn hợp khí trộn khi hàn thép không gỉ hoặc hàn nhôm. Có năng lượng ion hóa là 24,5 ev, tạo hồ quang ổn định. Có khả năng dẫn nhiệt cao nên thường tạo mối hàn có chiều sâu ngấu nhỏ nhưng biên dạng mối hàn rộng hơn so với khi dùng khí Argon. Hỗn hợp Ar+He thường được ứng dụng trong hàn thép không gỉ và hàn nhôm (có chiều dày > 25mm). Heli khi được trộn với Argon sẽ có tác dụng làm giảm lượng kim loại cơ bản tham gia hòa tan vào mối hàn trong các ứng dụng hàn thép không gỉ.

2. Khí hoạt tính: Các loại khí hoạt tính thường gặp là: Oxy, Hydro, và khí CO2.

    Khí CO2: là khí trơ ở nhiệt độ phòng, nhưng trở thành khí hoạt tính khi xuất hiện ở trong vùng hồ quang plasma và vũng hàn nóng chảy. Dưới tác động của năng lượng hồ quang plasma, CO2 bị phân tách thành các nguyên tố tự do C, CO, Oxi ở phía cực dương a-nốt(DC+), sau đó chúng lại kết hợp lại với nhau ở phía cực âm ca-tôt gần với kim loại cơ bản, trong quá trình kết hợp này sẽ tồn tại một mức năng lượng lớn bởi vậy tạo ra được mối hàn có chiều sâu ngấu lớn và biên dạng mối hàn rộng. Sau quá trình phân tách CO2 (dissociation), các nguyên tố tự do (C, CO, O) sẽ hòa trộn vào vũng kim loại nóng chảy hoặc kết hợp lại với nhau (recombination) ở vùng nhiệt độ thấp của cột hồ quang. Oxy tự do sẽ phản ứng hóa học với Silic, Mangan, sắt để tạo ra các oxit kim loại. Oxit silic thường nổi lên trên phía bề mặt sau đó sẽ kết tinh lại thành từng cụm ở phía bề mặt hoặc chân mối hàn. Hàm lượng CO2 càng lớn thì càng tăng lượng xỉ hàn hình thành tại bề mặt mối hàn. Ngược lại, nếu hàm lượng CO2 thấp thì sẽ làm tăng hàm lượng các nguyên tố kim loại Si, Mn ở trong mối hàn. Bởi vậy, khi hàn với khí trộn sẽ làm giảm hàm lượng CO2, do đó tăng hàm lượng nguyên tố hợp kim trong mối hàn và dẫn đến tăng được độ bền của mối hàn.
    Khí Oxy (O2): Oxy là chất oxy hóa sẽ phản ứng với các kim loại trong vũng hàn để hình thành oxit kim loại. Khi hàn, một hàm lượng nhỏ Oxy (1-5%) trộn với Argon sẽ giúp ổn định hồ quang và tạo mối hàn có ngoại dạng đẹp.
    Khí Hydro (H2): thường được trộn hàm lượng nhỏ (1-5%) với Argon để làm khí bảo vệ khi hàn thép không gỉ và hợp kim Niken. Với khả năng dẫn nhiệt cao H2 giúp tạo vũng hàn nóng chảy dễ dàng ngấu hết chân mối hàn đồng thời giúp đẩy nhanh tốc độ hàn.

3. Khí trộn: Tùy theo các ứng dụng cụ thể, có thể trộn 2 hoặc 3 loại khí bảo vệ với nhau. Ví dụ: Ar + He, Ar + CO2, Ar + O2, hoặc He + Ar + CO2,  Ar + CO2 + O2.

    Ar+He: Thông thường, 75%Ar+25%He giúp cải thiện chiều sâu ngấu khi hàn nhôm, đồng và hợp kim niken. Trong khi 75%He+25%Ar với hàm lượng cao Heli giúp tăng độ dẫn nhiệt và độ chảy loãng vũng hàn giúp mối hàn có khả năng ngấu tốt, bề rộng lớn.
    Argon + CO2: là hỗn hợp khí phổ biến được sử dụng khi hàn thép cacbon có thể tạo ra các dạng dịch chuyển khác nhau. Khi hàn thép không gỉ có thể tạo dạng dịch chuyển xung khi hàm lượng CO2 không quá 4%, khi hàm lượng lên tới 18% thì có thể tạo dịch chuyển xung phun tia dọc trục. Để tạo dịch chuyển phun tia thì hàm lượng CO2 phải nhỏ hơn 18%. Với hàm lượng CO2 từ 20% trở lên sẽ thích hợp cho dịch chuyển  ngắn mạch.
    Ar+O2: hỗn hợp khí này thích hợp tạo dịch chuyển phun tia với dòng hàn nhỏ hơn so với hỗn hợp Ar+CO2. Kích thước giọt kim loại lỏng nhỏ hơn, vũng hàn có tính chảy loãng cao, có thể hàn với tốc độ lớn khi hàn chi tiết mỏng.

Dưới
đây là ảnh hưởng của loại khí bảo vệ đến hình dáng mối hàn và chiều sâu ngấu:

Double Good JSC - khí bảo vệ

Khuyến cáo lựa chọn khí bảo vệ theo vật liệu cơ bản

Để lựa
chọn được loại khí bảo vệ phù hợp, Bên cạnh các đặc điểm lý hóa của khí bảo vệ
như: khả năng ion hóa ở nhiệt độ cao, tính dẫn nhiệt của các thành phần khí,
hay  khả năng phản ứng hóa học với vũng
kim loại mối hàn, cần xem xét rất nhiều yếu tố khác nhau như:

    Loại
    điện cực/ dây hàn.Yêu
    cầu về cơ tính của mối hàn.Chiều
    dày vật liệu cơ bản và loại liên kết hàn.Điều
    kiện của vật liệu: chống gỉ, sơn, dầu mỡ…Dạng
    dịch chuyển giọt kim loại lỏng.Tư
    thế hàn.Điều
    kiện gá lắp.Hình
    dáng kích thước và chiều sâu ngấu. Chi
    phí.

Dưới đây là bảng khuyến cáo lựa chọn khí bảo vệ theo vật liệu cơ bản của hãng Lincoln Electric:

Double Good JSC - Lựa chọn khí bảo vệ hàn MIG MAG

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *