Khái niệm về công nghệ hàn

 Hàn là sự kết nối thành một khối các chi tiết kim loại hoặc phi kim loại nối với nhau bằng lực liên kết nguyên tử nhờ vào sự nung nóng hay biến dạng dẻo cục bộ trên hai bề mặt đối tiếp.

     Với định nghĩa trên ta thấy các điều kiện cơ bản của quá trình hàn là sự nung nóng hoặc biến dạng dẻo (hoặc cả hai) cục bộ bề mặt đối tiếp. Đặc điểm của phương pháp hàn là lực liên kết nguyên tử. Thực tế cho thấy, trong các phương pháp hàn, sự tẩy sạch hoạt hóa cũng như sự bảo vệ hai bề mặt đối tiếp khi tiến hành hàn lại có vai trò rất quang trọng.

     Lịch sử phát triển của các phương pháp hàn gắng liền với lịch sử phát minh các nguồn nhiệt nung nóng, đồng thời sự tiến bộ của chúng có liên quan đến các giải pháp bảo vệ vùng hàn, cũng như giải pháp công nghệ được ứng dụng đối với tiến trình thực hiện mối hàn và kim loại đắp.

 Hóa năng  Cơ năng  Điện năng  Chùm hạt năng lượng cao  Chùm tia bức xạ điện tử
  . Hàn Oxy-acetylen   . Hàn ma sát   . Hàn điện trở   . Hàn Plasma  . Hàn laser
  . Hàn nhiệt nhôm   . Hàn siêu âm   . Hàn điện xỉ   . Hàn tia electron  
  . Hàn Exo-thermic   . Hàn ma sát xoáy   . Hàn hồ quang    
    . Hàn nổ   . Hàn điện khí    
    . Hàn rèn       
         

Mỗi phương pháp chung liệt kê ở trên còn có các phương pháp cụ thể sau

Hàn hồ quang  Hàn hồ quang carbon (Carbon arc welding)
 Hàn que (Manual metal arc welding - Shielded metal arc welding)
 Hàn TIG (Gas tungsten arc welding)
 hàn MIG - MAG (Gas metal arc welding)
 Hàn hồ quang chìm (Submerged arc welding)
 Hàn dây hàn lõi thuốc (Flux cored arc welding)
 Hàn điện trở     Hàn điểm (spot welding)
 Hàn đường (Seam welding)
 Hàn nối (Upset butt welding)
 Hàn cấy (Flash welding)
 Hàn điện cực giả (Projection welding)

 

Nói chung nếu liệt kê đầy đủ thì ta sẽ có một danh sách khá dài. Ngoài việc tìm kiếm nhóm phương pháp mới thì giải pháp tổng hợp hoặc "lai ghép" các phương pháp đã có để cho ra một phương án hàn mới thỏa mãn được nhu cầu công nghệ đang là một xu hướng đem lại hiệu quả cao (kỹ thuật Hybrid)

PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN

   Để phân loại tổng quát các phương pháp hàn, ta có thể xét bảng phân loại công bố bởi AWS (American Welding Associate) dưới đây

Sơ đồ trên được cập nhật năm 1997 cho nên vẫn còn thiếu nhiều phương pháp hàn phát triển như: Hàn dây thuốc bọc ngoài (Outer Shield), hàn dây composite, hàn laser rắn, hàn laser CO2, hàn hồ quang vùi (Buriearc welding), hàn với điện cực đặt sẵn (Inser filter welding), hàn bằng thiết bị hành trình (Orbital-welding)...

 

  Về mặt công nghệ, các phương pháp phát triển từ

      Thủ công  →   Bán tự động  →   hàn tự động  →  Robotic  →   Synergic

   Với công nghệ robotic, các thông số hàn và các thông số chuyển động hàn được lập trình trước để điều chỉnh quá trình hàn. Trong khi với công nghệ Synegic, các thông số, các chuyển động của quá trình hàn được theo dõi liên tục và xử lý can thiệp bằng các thông tin mà máy "học" được trước đó.

NGUYÊN LÝ HÌNH THÀNH MỐI HÀN

    Chúng ta biết rằng có hai cách để tạo ra liên kết nguyên tử.

    + Cách thứ nhất là nung chảy hai bề mặt đối tiếp, thêm vào đó một lượng kim loại nóng chảy khác sau đó chờ chúng đông rắn lại để hình thành nên mối hàn.

    + Cách thứ hai là tạo khả năng khuếch tán của các nguyên tử giữa hai bề mặt đối tiếp. Để thực hiện được việc này, đầu tiên chúng ta phải làm nóng cục bộ bề mặt cần hàn, có thể bằng nung nóng, bằng hiệu ứng nhiệt Jun của dòng điện khi đi qua bề mặt tiếp xúc, bằng dòng cảm ứng... hoặc bằng năng lượng sinh ra do ma sát, biến dạng... Tất nhiên là nhiệt độ vùng bị nung nóng phải đạt tới trị số giới hạn nào đó.

    Thông thường, nhiệt độ này ở vào khoảng từ 0.3 ÷ 0.4 nhiệt độ nóng chảy của kim loại cần hàn, ở nhiệt độ này trong cấu trúc kim loại có sự sắp xếp lại, còn gọi là nhiệt độ kết tinh lại. Nhiệt độ, áp lực nén giữa hai bề mặt cần hàn và thời gian là 3 thông số cơ bản trong công nghệ hàn có áp lực.

    Đối với quá trình hàn vảy thì sự thể hiện diễn ra khác đi một ít, sự khuếch tán bây giờ chỉ được thực hiện từ phía vảy hàn bị nóng chảy vào kim loại rắn và nhiều trường hợp phải nhờ cậy đến chất trợ dung (còn gọi là thuốc hàn - Flux). Thuốc hàn đảm nhiệm các nhiệm vụ diễn ra và làm cho lớp oxyt bề mặt có tính chất thụ động, che phủ không cho quá trình oxyt hóa diễn ra và làm cho bề mặt dễ khuếch tán vảy hàn nóng chảy. Khi các nguyên tử kim loại nóng chảy xâm nhập được vào bề mặt rắn của kim loại mối hàn, vảy hàn đông rắn và mối hàn được thực hiện.

Nguồn: Công nghệ hàn hồ quang (Trần Đức Tuấn - Trần Ngọc Dân)