Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Công nghệ hàn – Đề 6

Hàn MIG/MAG (GMAW) là quá trình hàn hồ quang trong đó điện cực là dây hàn nóng chảy, hồ quang được tạo ra giữa dây hàn và vật liệu cơ bản, nhiệt hồ quang làm nóng chảy cả dây hàn và vật liệu cơ bản tạo thành mối hàn.

Đối với hàn thép hợp kim cao bằng phương pháp SAW, thuốc hàn hợp kim (alloying flux) thường được sử dụng. Loại thuốc hàn này chứa các nguyên tố hợp kim, khi hàn các nguyên tố này sẽ chuyển vào mối hàn, giúp điều chỉnh thành phần hóa học và cải thiện tính chất cơ lý của mối hàn, phù hợp với yêu cầu của thép hợp kim cao.

Trong hàn TIG, điện áp hồ quang thường tự điều chỉnh theo chiều dài hồ quang do thợ hàn duy trì. Các thông số cơ bản cần điều chỉnh bao gồm cường độ dòng điện hàn (quyết định nhiệt lượng), tốc độ hàn (ảnh hưởng đến hình dạng và độ ngấu), và lưu lượng khí bảo vệ (đảm bảo chất lượng bảo vệ). Điện áp hồ quang không phải là thông số trực tiếp điều chỉnh mà là kết quả của quá trình hàn.

Khi tốc độ cấp dây quá nhanh, lượng dây hàn đưa vào vùng hàn lớn hơn lượng kim loại nóng chảy cần thiết, dẫn đến dây hàn bị chồng chất, không kịp nóng chảy hoàn toàn, gây ra các khuyết tật như chồng mép, ngậm xỉ hoặc mối hàn không đồng đều.

Lỗi ngậm xỉ xảy ra khi xỉ hàn (phần thuốc bọc que hàn hoặc thuốc hàn tự động) không được loại bỏ hoàn toàn giữa các lớp hàn hoặc trước khi hàn lớp tiếp theo, dẫn đến xỉ bị mắc kẹt trong mối hàn, gây khuyết tật và giảm độ bền.

Kiểm tra thẩm thấu chất lỏng (PT) là phương pháp NDT hiệu quả để phát hiện các khuyết tật hở bề mặt như vết nứt, rỗ khí, hoặc không ngấu ở bề mặt mối hàn. Chất lỏng thẩm thấu (thường là chất màu) được thấm vào các khuyết tật bề mặt, sau đó chất hiện màu sẽ làm nổi bật các khuyết tật này. Thử nghiệm kéo và uốn là thử nghiệm phá hủy, kiểm tra siêu âm phát hiện khuyết tật bên trong.

Hàn MIG xung (Pulsed MIG) sử dụng dòng điện hàn thay đổi theo chu kỳ giữa dòng nền và dòng đỉnh. Dòng đỉnh tạo ra sự ngấu và chuyển dịch giọt kim loại, trong khi dòng nền duy trì hồ quang nhưng giảm nhiệt đầu vào trung bình, giúp kiểm soát quá trình hàn tốt hơn, đặc biệt khi hàn vật liệu mỏng hoặc ở vị trí khó.

Kiểm soát nhiệt đầu vào thấp khi hàn thép không gỉ là rất quan trọng để tránh kết tủa cacbit crom (sensitization). Khi thép không gỉ bị nung nóng trong khoảng nhiệt độ nhất định (khoảng 425-870°C), cacbon có thể kết hợp với crom tạo thành cacbit crom ở biên giới hạt, làm giảm hàm lượng crom tự do và giảm khả năng chống ăn mòn của thép.

Điện cực trong hàn TIG được làm từ Tungsten (Wolfram) vì Wolfram có nhiệt độ nóng chảy rất cao (khoảng 3422°C), chịu được nhiệt độ hồ quang mà không bị nóng chảy, đảm bảo điện cực không bị tiêu hao trong quá trình hàn (điện cực không nóng chảy).

Chế độ chuyển dịch giọt kim loại 'phun' (spray transfer) trong hàn MIG/MAG thường được sử dụng khi hàn thép dày ở vị trí bằng. Chế độ phun đòi hỏi dòng điện và điện áp cao, tạo ra hồ quang nóng và năng lượng cao, giúp ngấu sâu và phù hợp với vật liệu dày. Nó ít thích hợp cho vật liệu mỏng hoặc vị trí hàn khó do nhiệt lượng lớn và khả năng kiểm soát vũng hàn kém hơn.

Khe hở trong hàn đối đầu giúp đảm bảo kim loại nóng chảy từ cả hai tấm vật liệu có thể hòa trộn vào nhau, tạo thành liên kết hàn vững chắc và ngấu sâu. Khe hở quá nhỏ hoặc không có khe hở có thể gây ra hiện tượng không ngấu hoặc ngấu không hoàn toàn.

Hàn que (SMAW) không sử dụng khí bảo vệ bên ngoài. Thay vào đó, lớp thuốc bọc bên ngoài que hàn khi cháy sẽ tạo ra khí bảo vệ và xỉ bảo vệ vùng hàn khỏi môi trường xung quanh. Các phương pháp hàn TIG, MIG/MAG, và FCAW (có khí bảo vệ) đều sử dụng khí bảo vệ bên ngoài (Argon, CO2, hỗn hợp khí).

Hàn TIG (GTAW) có khả năng kiểm soát nhiệt đầu vào tốt hơn, hồ quang tập trung và ổn định, tạo ra mối hàn chất lượng cao, ít bắn tóe và phù hợp với vật liệu mỏng, các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như hàn ống mỏng, chi tiết máy chính xác.

Tăng lượng nhiệt đầu vào sẽ làm tăng vùng bị nung nóng và tốc độ nguội không đều, dẫn đến biến dạng lớn hơn. Các biện pháp như sử dụng đồ gá, trình tự hàn hợp lý, và tăng tốc độ hàn (giảm nhiệt đầu vào) đều giúp giảm thiểu biến dạng bằng cách kiểm soát sự phân bố nhiệt và ứng suất trong quá trình hàn.

Loại khí bảo vệ chủ yếu ảnh hưởng đến tính chất cơ lý, độ sạch và hình dạng bề mặt mối hàn, ít ảnh hưởng trực tiếp đến độ ngấu. Cường độ dòng điện, điện áp hồ quang và tốc độ hàn là các thông số trực tiếp quyết định lượng nhiệt đầu vào, từ đó ảnh hưởng mạnh mẽ đến độ ngấu của mối hàn.

Đối với thép carbon thấp, hỗn hợp Argon và CO2 là khí bảo vệ phổ biến nhất trong hàn MIG/MAG. CO2 giúp tăng độ ngấu và tính kinh tế, trong khi Argon đảm bảo hồ quang ổn định và giảm bắn tóe. Argon nguyên chất thường dùng cho kim loại màu hoặc thép hợp kim cao, Heli và Nitơ ít phổ biến trong hàn thép carbon thấp.

Hàn hồ quang dưới thuốc (SAW) là phương pháp hàn trong đó hồ quang và vùng hàn được bảo vệ bởi một lớp thuốc hàn dạng hạt. Thuốc hàn này vừa tạo khí bảo vệ, vừa tạo xỉ bảo vệ mối hàn khỏi môi trường bên ngoài, đồng thời cung cấp kim loại bổ sung cho mối hàn.

Hàn que (SMAW) nổi bật với tính linh hoạt và thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, không yêu cầu nguồn khí bảo vệ bên ngoài, dễ dàng sử dụng ở công trường, trên cao, hoặc những nơi có điều kiện làm việc phức tạp, đây là ưu điểm lớn so với các phương pháp hàn hồ quang khác cần thiết bị phức tạp và nguồn khí bảo vệ.

Trong hàn và cắt laser, 'kerf' là thuật ngữ chỉ chiều rộng của rãnh cắt hoặc khe hở được tạo ra bởi chùm tia laser. Kerf là một yếu tố quan trọng trong cắt laser, ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng của đường cắt. Trong hàn laser, kerf có thể liên quan đến khe hở giữa các mép hàn.

Ứng suất dư sinh ra trong quá trình hàn do sự co ngót không đều của kim loại nóng chảy khi nguội. Ứng suất dư có thể gây ra các hậu quả tiêu cực như nứt nguội, biến dạng, và giảm tuổi thọ của kết cấu hàn, đặc biệt là trong môi trường làm việc khắc nghiệt hoặc chịu tải trọng động.

Mối hàn đối đầu (Butt joint) với ngấu hoàn toàn, khi được thực hiện đúng kỹ thuật, có khả năng chịu tải trọng lớn nhất vì lực tác dụng trực tiếp lên tiết diện mối hàn và kim loại cơ bản, không tạo ra ứng suất tập trung như các loại mối hàn khác. Các mối hàn chồng, chữ T, và góc thường có ứng suất tập trung tại góc và có tiết diện chịu lực nhỏ hơn.

Thử nghiệm kéo là phương pháp phá hủy phổ biến nhất để xác định độ bền kéo của vật liệu và mối hàn. Mẫu thử được kéo từ từ đến khi đứt, và các thông số như giới hạn bền kéo, giới hạn chảy, độ giãn dài được ghi lại. Thử nghiệm uốn kiểm tra độ dẻo, thử nghiệm va đập kiểm tra độ dai va đập, kiểm tra thẩm thấu chất lỏng là phương pháp không phá hủy.

Hàn TIG (GTAW) có tính linh hoạt cao và có thể hàn được nhiều loại vật liệu khác nhau, từ thép carbon, thép không gỉ, nhôm, magie, titan, đến các hợp kim đặc biệt. Khả năng kiểm soát nhiệt tốt, chất lượng mối hàn cao, và tính trơ của khí bảo vệ Argon giúp TIG phù hợp với nhiều loại vật liệu khác nhau. Các phương pháp khác có thể hạn chế hơn về loại vật liệu hoặc độ dày.

Hàn TIG nhôm thường sử dụng dòng điện xoay chiều (AC). Chu kỳ dương của dòng AC phá vỡ lớp oxit nhôm cứng đầu trên bề mặt, còn chu kỳ âm cung cấp nhiệt lượng để hàn. Dòng DC cực thuận không đủ khả năng phá vỡ lớp oxit, còn DC cực nghịch có thể gây quá nhiệt cho điện cực.

Trong hệ thống hàn tự động, cảm biến thị giác (Vision sensor) là phổ biến nhất để theo dõi đường hàn và điều chỉnh vị trí đầu hàn. Cảm biến thị giác có thể nhận diện hình dạng mối hàn, vị trí mép hàn, và các đặc điểm khác, sau đó gửi tín hiệu điều khiển để robot hàn hoặc máy hàn tự động điều chỉnh đường đi và đảm bảo mối hàn chính xác.

Hàn điện trở (Resistance Welding) là phương pháp hàn sử dụng nhiệt sinh ra từ điện trở của vật liệu tại điểm tiếp xúc khi có dòng điện lớn chạy qua. Áp lực đồng thời được tác dụng để ép các chi tiết lại với nhau, tạo thành mối hàn. Các phương pháp hàn hồ quang khác sử dụng nhiệt từ hồ quang điện.

Hàn hồ quang dưới thuốc (SAW) có năng suất rất cao, đặc biệt phù hợp với hàn thép tấm dày và các mối hàn dài, thẳng. Do sử dụng dòng điện hàn lớn, tốc độ cấp dây cao, và hồ quang được bảo vệ dưới lớp thuốc, SAW có tốc độ đắp kim loại và tốc độ hàn nhanh hơn nhiều so với TIG, SMAW, và MIG/MAG ngắn mạch.

Hiện tượng 'cháy ngược' (burnback) trong hàn MIG/MAG xảy ra khi dây hàn bị dính vào mỏ hàn, thường là do tắc nghẽn dây, tiếp xúc kém, hoặc cài đặt thông số không phù hợp. Khi dây hàn dính vào mỏ, dòng điện hàn sẽ đốt cháy và làm đứt dây hàn ngay tại đầu mỏ hàn, gây gián đoạn quá trình hàn.

Argon là khí trơ, không phản ứng hóa học với kim loại nóng chảy, do đó nó được sử dụng làm khí bảo vệ trong hàn TIG để ngăn chặn sự oxy hóa và nhiễm bẩn từ môi trường xung quanh, đảm bảo chất lượng mối hàn.

Rỗ khí thường xuất hiện do khí từ môi trường, thuốc hàn hoặc vật liệu cơ bản bị mắc kẹt trong mối hàn khi kim loại đông đặc. Làm sạch kỹ bề mặt vật liệu trước khi hàn để loại bỏ dầu mỡ, gỉ sét, và các chất bẩn khác giúp giảm thiểu nguồn gốc sinh khí. Các biện pháp khác như điều chỉnh thông số hàn, chọn que hàn phù hợp cũng quan trọng, nhưng làm sạch bề mặt là biện pháp cơ bản và hiệu quả.