Hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp

1. Vật liệu hàn

 (1)Hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp bao gồm hàn mềm và hàn cứng. Chất hàn được sử dụng rộng rãi trong hàn mềm là chất hàn chì thiếc. Khả năng thấm ướt của chất hàn này với thép tăng lên khi hàm lượng thiếc tăng, do đó nên sử dụng chất hàn có hàm lượng thiếc cao để hàn kín các mối hàn. Lớp hợp chất liên kim loại Fesn2 có thể được hình thành tại giao diện giữa thiếc và thép trong chất hàn chì thiếc. Để tránh hình thành hợp chất trong lớp này, cần kiểm soát đúng nhiệt độ hàn và thời gian giữ. Độ bền cắt của các mối hàn thép cacbon được hàn bằng một số chất hàn chì thiếc thông thường được thể hiện trong Bảng 1. Trong số đó, độ bền mối hàn bằng 50% w (SN) là cao nhất và độ bền mối hàn bằng chất hàn không chứa antimon cao hơn so với bằng antimon.

Bảng 1 cường độ cắt của mối hàn thép cacbon bằng thiếc chì

Khi hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp, chủ yếu sử dụng kim loại độn đồng nguyên chất, đồng kẽm và bạc đồng kẽm. Đồng nguyên chất có điểm nóng chảy cao và dễ bị oxy hóa kim loại nền trong quá trình hàn. Đồng nguyên chất chủ yếu được sử dụng cho hàn hơi và hàn chân không. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng khe hở giữa các mối hàn phải nhỏ hơn 0,05mm để tránh tình trạng không thể lấp đầy khe hở do đồng có tính lưu động tốt. Mối hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp bằng đồng nguyên chất có độ bền cao. Độ bền cắt thường đạt 150 ~ 215mpa, trong khi độ bền kéo phân bố từ 170 ~ 340mpa.

So với đồng nguyên chất, điểm nóng chảy của hàn đồng kẽm giảm do việc bổ sung Zn. Để ngăn ngừa sự bay hơi Zn trong quá trình hàn, một mặt, có thể thêm một lượng nhỏ Si vào hàn đồng kẽm; mặt khác, phải sử dụng các phương pháp gia nhiệt nhanh, chẳng hạn như hàn ngọn lửa, hàn cảm ứng và hàn nhúng. Các mối hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp được hàn bằng kim loại điền đầy đồng kẽm có độ bền và độ dẻo tốt. Ví dụ, độ bền kéo và độ bền cắt của mối hàn thép cacbon được hàn bằng hàn b-cu62zn đạt 420MPa và 290MPa. Điểm nóng chảy của hàn trạm đồng bạc thấp hơn hàn đồng kẽm, thuận tiện cho hàn kim. Kim loại điền đầy này thích hợp cho hàn ngọn lửa, hàn cảm ứng và hàn lò đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp, nhưng hàm lượng Zn nên được giảm càng nhiều càng tốt trong quá trình hàn lò, và nên tăng tốc độ gia nhiệt. Hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp bằng kim loại điền đầy bạc đồng kẽm có thể tạo ra các mối hàn có độ bền và độ dẻo tốt. Dữ liệu cụ thể được liệt kê trong Bảng 2.

Bảng 2 cường độ của mối hàn thép cacbon thấp bằng hàn bạc đồng kẽm

(2) Chất trợ dung: Khi hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp, cần sử dụng chất trợ dung hoặc khí bảo vệ. Chất trợ dung thường được xác định dựa trên kim loại hàn và phương pháp hàn đã chọn. Khi sử dụng thiếc chì hàn, hỗn hợp kẽm clorua và amoni clorua có thể được sử dụng làm chất trợ dung hoặc các chất trợ dung đặc biệt khác. Chất trợ dung còn sót lại thường có tính ăn mòn cao, mối hàn cần được làm sạch kỹ lưỡng sau khi hàn.

Khi hàn bằng kim loại độn đồng kẽm, phải chọn thuốc trợ dung fb301 hoặc fb302, tức là borax hoặc hỗn hợp borax và axit boric; Trong hàn bằng ngọn lửa, cũng có thể sử dụng hỗn hợp metyl borat và axit fomic làm thuốc trợ dung, trong đó hơi B2O3 đóng vai trò loại bỏ màng.

Khi sử dụng kim loại hàn bạc, đồng, kẽm, có thể chọn thuốc trợ dung hàn fb102, fb103 và fb104, tức là hỗn hợp borax, axit boric và một số florua. Lượng thuốc trợ dung còn lại có tính ăn mòn ở một mức độ nhất định và cần được loại bỏ sau khi hàn.

2. Công nghệ hàn

Bề mặt hàn phải được làm sạch bằng phương pháp cơ học hoặc hóa học để đảm bảo loại bỏ hoàn toàn lớp màng oxit và chất hữu cơ. Bề mặt được làm sạch không được quá thô ráp và không được bám dính các mảnh kim loại hoặc bụi bẩn khác.

Thép cacbon và thép hợp kim thấp có thể được hàn bằng nhiều phương pháp hàn thông dụng khác nhau. Trong quá trình hàn bằng ngọn lửa, nên sử dụng ngọn lửa trung tính hoặc ngọn lửa khử nhẹ. Trong quá trình vận hành, nên tránh làm nóng trực tiếp kim loại điền đầy và thuốc hàn bằng ngọn lửa càng nhiều càng tốt. Các phương pháp làm nóng nhanh như hàn cảm ứng và hàn nhúng rất phù hợp để hàn thép đã tôi và ram. Đồng thời, nên chọn nhiệt độ tôi hoặc hàn ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ram để tránh làm mềm kim loại nền. Khi hàn thép hợp kim thấp có độ bền cao trong môi trường bảo vệ, không chỉ cần khí có độ tinh khiết cao mà còn phải sử dụng thuốc hàn để đảm bảo làm ướt và lan tỏa kim loại điền đầy trên bề mặt kim loại nền.

Chất trợ dung còn sót lại có thể được loại bỏ bằng phương pháp hóa học hoặc cơ học. Chất trợ dung hàn hữu cơ còn sót lại có thể được lau hoặc làm sạch bằng xăng, cồn, axeton và các dung môi hữu cơ khác; Chất trợ dung ăn mòn mạnh như kẽm clorua và amoni clorua còn sót lại phải được trung hòa trước bằng dung dịch nước NaOH, sau đó rửa sạch bằng nước nóng và nước lạnh; Axit boric và chất trợ dung axit boric còn sót lại rất khó loại bỏ, chỉ có thể xử lý bằng phương pháp cơ học hoặc ngâm trong nước sôi trong thời gian dài.