IV.(2) Các nguyên tố hợp kim trong dây hàn

QUÁ TRÌNH HÀN CO₂ – CÁC NGUYÊN TỐ HỢP KIM TRONG DÂY HÀN

Từ khóa: Quá trình Hàn CO₂, Các nguyên tố hợp kim, Dây hàn CO₂,

Keywords: CO₂ Welding, Alloy elements in weld metal, CO₂ Welding Wire,

- Đối với quá trình hàn CO₂ sự hợp kim hoá kim loại mối hàn được thực hiện duy nhất thông qua dây hàn CO₂. Các nguyên tố hợp kim trong dây hàn CO2 qua một quá trình tương tác hoá-lý trong quá trình luyện kim mối hàn: nung nóng đến ở nhiệt độ chảy loãng hoàn toàn, thay đổi trạng thái tồn tại trong thời gian rất ngắn, tương tác với các khí, á kim và kim loại có mặt trong vùng hàn. Các nguyên tố á kim, khí…có mặt trong vùng hàn đặc biệt là oxy làm giảm đáng kể hàm lượng các nguyên tố hợp kim trong dây hàn CO₂ ở dạng giọt kim loại lỏng. Hay nói cách khác vai trò của các nguyên tố hợp kim trong quá trình luyện kim mối hàn trước hết là làm giảm sự hoà tan của oxy và một số chất khí khác vào kim loại mối hàn, sau đó mới đóng vai trò hợp kim hoá kim loại mối hàn. Trong quá trình hàn CO₂ một hàm lượng đáng kể các nguyên tố hợp kim trong dây hàn CO₂ bị cháy trong QT LKMH.

- Trong quá trình hàn CO₂ , sự chuyển dịch các nguyên tố hợp kim vào kim loại mối hàn có thể được biểu diễn:

                                    D_xmh = a _xa . n . M_xa + a _xa . m . M_xk               (1)

- Trong đó:

D_xmh – hàm lượng nguyên tố hợp kim x trong kim loại mối hàn [%];
M_xa (M_xk) – hàm lượng nguyên tố hợp kim x trong katốt (anốt);
a _xa (a _xk) – hệ số chuyển dịch của nguyên tố hợp kim x từ anốt (katốt) vào kim loại mối hàn;
m_a (m_k)- khối lượng của anốt (katốt) trong kim loại mối hàn [%]

- Hệ số a _xa và a _xk phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau mà tính chất hoa-lý của nguyên tố x đó là căn bản. Tiếp đó là chế độ công nghệ hàn và các yếu tố môi trường cũng có ảnh hưởng đáng kể đến mức độ chuyển dịch của các nguyên tố hợp kim vào kim loại mối hàn

- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy hầu như hàm lượng của các nguyên tố hợp kim từ dây hàn CO₂ chuyển dịch vào kim loại mối hàn nhiều hơn so với từ kim loại cơ bản. Đặc biệt carbon trong dây hàn CO₂ chuyển dịch vào kim loại mối hàn từ 30 – 40%. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao trong vùng hàn car bon tham gia khử oxy của một số oxit kim loại:

FeO + C « Fe + CO (2)

Sự phụ thuộc của a _xa vào bản chất vật liệu có thể tham khảo trong bảng sau đây:

- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của RITST và trường đại học Bách Khoa HàNội đã cho rằng: a _xa tăng khi M_xk tăng và giảm khi hàn ở điều kiện có gió và độ ẩm cao. Kết quả nghiên cứu cũng đã khẳng định rằng a _xa phụ thuộc đáng kể vào chế độ công nghệ hàn đặc biệt là U và I_h. Kết quả này được giải thích trên cơ sở các quá trình hoa-lý diễn ra trong quá trình hàn CO₂. Bản chất tác dụng của môi trường xung quanh chính là Nitơ và hơi H₂O thâm nhập vào trong khí quyển hồ quang hàn.

- Từ lý thuyết quá trình luyện kim mối hàn đối với quá trình hàn CO₂, sự chuyển dịch các nguyên tố hợp kim trong dây hàn CO₂ vào kim loại mối hàn có thể chia làm các nhóm nguyên tố:

1. Nhóm hoạt tính: Fe, C, Zn, Al, Si, Mn.
2. Nhóm bão hoà: Cr, Mo, P, S, B, Co, Ni, Cu, Fe, C.

- Ta dễ dàng nhận ra, các nguyên tố thuộc nhóm hoạt tính nói chung có hệ số a _xa rất thấp. Nghĩa lá các nguyên tố thuộc nhóm a) có mức độ chuyển dịch vào kim loại mối hàn thấp hơn so với nhóm b). Mặt khác các nguyên tố thuộc nhóm bão hoà(nhóm b) nói chung bị oxy hoá rất ít. Riêng Fe sẽ là thành phần thuộc nhóm bảo hoà khi trong dây hàn CO₂ chứa Ti, Al, Mn, Si đủ hàm lượng khử ion oxy trong vùng hàn mạnh hơn sắt và ngay cả khử oxy trong oxyt sắt. Trường hợp trong dây hàn CO₂ chứa hàm lượng các nguyên tố Mn, Al, Si, T. không đủ khử oxy tự do hoặc trong oxit thì Fe không thuộc nhóm các nguyên tố bảo hoà.

- Tóm lại, đối với quá trình hàn CO2, thông tin cơ bản trên cho ta thấy:

1. Hợp kim hóa kim loại mối hàn duy nhất thông qua dây hàn CO₂
2. Cơ chế và mức độ chuyển dịch của các nguyên tố hợp kim trong dây hàn CO₂ cũng như trong kim loại cơ bản vào kim loại mối hàn phụ thuộc vào bản chất từng nguyên tố hợp kim và các yếu tố công nghệ hàn.
3. Dây hàn CO₂ tốt là phải chứa một hàm lượng tối ưu các nguyên tố hợp kim để trong quá trình luyện kim mối hàn vừa đủ khử các tạp chất khí và á kim đồng thời hợp kim hóa kim loại mối hàn ở mức cần thiết theo yêu cầu chất lượng thiết kế.

Lê Quốc Khánh & Phan Miêng

Một số loại dây hàn CO₂ Công ty NAHAVIWEL đã và đang cung cấp ra trên thị trường

          Dây hàn CO₂ được sản xuất theo AWS A5.20 E71T-1C; JIS T49J0T1-1

1. CO2 MIG Wire Er70s-6/Sg2 Welding Wire

AWS A5.18 ER70S-6 CO2 Application : Co2 shielded welding, welding of mild steel material, Ship/bridge welding, Arc welding etc

2. Aws A5.20 E71t-GS Self Shielding Flux Cored Welding Wire
   AWS A5.20 E71T-GS Self Shielding Gasless Flux Cored Welding Wire ...Self-shielded Flux Cored Welding Wire E71T-GS is most popular for the home workshop welder because it works so well on 110 ...steel. ...

Dây hàn CO₂ Quality CO2 Welding Wires

 Dây hàn lõi thuốc Hyundai SF-71 có ưu điểm cơ bản là giúp nâng cao tính năng luyện kim của quá trình hàn và cơ tính của lớp đắp thông qua các nguyên tố hợp kim chứa trong thuốc hàn. được ứng dụng trong các ngành như: Nhà thép tiền chế, Nhà máy đóng tàu, thủy điện, Các cấu trúc cầu đường, bồn áp lực, bể chứa…