Cách tránh rỗ và nứt khi hàn bằng dây nhôm MIG

Tại sao mối hàn hợp kim nhôm dễ bị xốp và nứt?

Hàn hợp kim nhôm dễ bị xốp và nứt chủ yếu do đặc tính hóa lý độc đáo của nó. Không giống như thép, nhôm dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau trong quá trình hàn, dẫn đến khuyết tật.

Tác động của lớp oxit (dẫn đến thiếu sự kết dính và độ xốp)

Nhôm nhanh chóng tạo thành màng oxit nhôm dày đặc ($Al_2O_3$) trong không khí. Lớp oxit này có nhiệt độ nóng chảy khoảng 2050°C, trong khi nhôm nguyên chất chỉ nóng chảy ở nhiệt độ 660°C. Nếu lớp oxit này không được loại bỏ hoặc bị phá vỡ một cách hiệu quả trong quá trình hàn, nó có thể bị mắc kẹt trong vũng hàn, gây ra:

• Thiếu sự kết hợp: Lớp oxit có điểm nóng chảy cao ngăn cản sự kết hợp giữa dây và kim loại cơ bản, làm giảm độ bền mối hàn.
• độ xốp: Lớp oxit giữ lại các khí (đặc biệt là hydro) trong bể hàn và các khí bị giữ lại này tạo thành các lỗ rỗng khi mối hàn đông đặc lại.

Độ hòa tan hydro cao (Dẫn đến độ xốp)

Hợp kim nhôm có độ hòa tan hydro rất cao ở trạng thái lỏng, giảm mạnh ở trạng thái rắn. Sự thay đổi đáng kể về độ hòa tan này là nguyên nhân chính gây ra độ xốp.

• Nguồn hydro: Hydro chủ yếu đến từ độ ẩm và dầu trên bề mặt dây và kim loại cơ bản, cũng như hơi ẩm trong khí bảo vệ.
• Hình thành độ xốp: Trong quá trình hàn, vũng hàn hấp thụ một lượng lớn hydro. Khi bể nguội đi và đông đặc lại, hydro không thể thoát ra nhanh chóng khỏi kim loại rắn, tạo thành bong bóng trở thành lỗ rỗng.

Giãn nở nhiệt và co ngót hóa rắn cao (Dẫn đến vết nứt)

Hợp kim nhôm có hệ số giãn nở nhiệt cao và tốc độ co ngót hóa rắn cao. Điều này có nghĩa là nhôm trải qua những thay đổi đáng kể về thể tích trong quá trình hàn, tạo ra ứng suất bên trong đáng kể.

• Vết nứt nóng: Trong giai đoạn cuối cùng của quá trình hóa rắn mối hàn, nếu xuất hiện các pha eutectic có điểm nóng chảy thấp và độ bền của vật liệu thấp thì ứng suất co ngót hóa rắn có thể làm rách mối hàn chưa đông đặc hoàn toàn, gây ra các vết nứt nóng.
• Vết nứt lạnh: Ứng suất tạo ra do sự co ngót không đều khi mối hàn và vùng chịu ảnh hưởng nhiệt nguội đến nhiệt độ phòng có thể gây ra các vết nứt trong hoặc gần mối hàn.

Tác động của các nguyên tố hợp kim (Dẫn đến vết nứt)

Khả năng chống nứt của các hợp kim nhôm khác nhau là khác nhau. Một số nguyên tố hợp kim nhất định, chẳng hạn như đồng (Cu) và silicon (Si), có thể tạo thành các pha eutectic có điểm nóng chảy thấp ở các tỷ lệ cụ thể, làm cho vật liệu dễ bị nứt nóng hơn trong quá trình hàn.

Để minh họa, đây là sự so sánh phổ biến Dây nhôm MIG các loại hợp kim:

Chuẩn bị trước khi hàn—Bước đầu tiên để hàn thành công

• Tầm quan trọng của việc làm sạch trước khi hàn:

  Giải thích tại sao điều quan trọng là phải loại bỏ triệt để dầu, độ ẩm và quan trọng nhất là lớp oxit khỏi cả kim loại cơ bản và Dây nhôm MIG .

  Cung cấp các phương pháp làm sạch cụ thể, chẳng hạn như sử dụng bàn chải thép không gỉ chuyên dụng, axeton hoặc cồn isopropyl và nhấn mạnh rằng việc hàn phải bắt đầu ngay sau khi làm sạch.

• Lựa chọn và bảo quản dây nhôm MIG:

  Nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn đúng Dây nhôm MIG mô hình (ví dụ: 4043 so với 5356) và giải thích các đặc tính dây khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến khả năng chống nứt.

  Nên bảo quản dây ở môi trường khô ráo, sạch sẽ để tránh ẩm ướt và nhiễm bẩn là nguyên nhân trực tiếp gây ra hiện tượng xốp.

Các thao tác chính trong quá trình hàn

Khi hàn nhôm, việc kiểm soát các thao tác chính trong quá trình cũng quan trọng như việc chuẩn bị trước khi hàn. Kỹ thuật đúng có thể làm giảm độ xốp và vết nứt một cách hiệu quả, đảm bảo mối hàn chất lượng cao với Dây nhôm MIG .

1. Kiểm soát khí và lưu lượng khí bảo vệ

Khí bảo vệ rất cần thiết để bảo vệ bể hàn khỏi oxy, nitơ và hơi ẩm trong không khí.

• Loại khí: Đối với hàn nhôm MIG, argon tinh khiết (Ar) thường được sử dụng. Argon đậm đặc hơn không khí, bao phủ hiệu quả vũng hàn và ngăn ngừa ô nhiễm không khí. Đối với nhôm dày hơn hoặc các ứng dụng yêu cầu nhiệt lượng đầu vào cao hơn, có thể sử dụng hỗn hợp argon-helium, vì helium làm tăng nhiệt hồ quang và độ xuyên thấu.
• Cài đặt tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng khí phải được điều chỉnh dựa trên dòng điện hàn và tốc độ gió xung quanh.
  • Quá thấp: Dẫn đến khả năng bảo vệ kém, tạo điều kiện cho không khí làm ô nhiễm bể hàn và gây ra hiện tượng rỗ khí.
  • Quá cao: Tạo ra sự hỗn loạn, có thể hút không khí xung quanh vào, đồng thời gây ra độ xốp.
  • Thông số tham khảo: Tốc độ dòng chảy $15-25$ lít/phút ($30-50$ feet khối/giờ) là điểm khởi đầu phổ biến, nhưng cần phải tinh chỉnh.

2. Tối ưu hóa thông số hàn

Kiểm soát chính xác các thông số hàn là trọng tâm để đảm bảo chất lượng mối hàn.

• Điện áp và cường độ dòng điện:
  • Điện áp: Nên điều chỉnh dựa trên đường kính dây và độ dày kim loại cơ bản. Điện áp quá cao sẽ tạo ra hồ quang dài, không ổn định, gây ra hiện tượng bắn tóe và rỗ khí. Điện áp quá thấp sẽ dẫn đến hồ quang ngắn và có khả năng gây đoản mạch.
  • Cường độ dòng điện: Chủ yếu kiểm soát đầu vào nhiệt. Cường độ dòng điện quá nhỏ dẫn đến phản ứng tổng hợp kém và có thể gây ra các vết nứt nguội. Quá nhiều có thể đốt cháy kim loại cơ bản hoặc dẫn đến các vết nứt nóng.
• Tốc độ nạp dây: Liên quan trực tiếp đến cường độ dòng điện trong hàn MIG.
  • Quá nhanh: Cường độ dòng điện quá cao dẫn đến vũng hàn quá lớn và tăng nguy cơ nứt nóng.
  • Quá chậm: Cường độ dòng điện quá thấp, dẫn đến phản ứng tổng hợp không đủ.

3. Kỹ thuật hàn và xử lý

Kỹ thuật đúng giúp kiểm soát vũng hàn và ngăn ngừa khuyết tật.

• Góc súng: các Kỹ thuật đẩy được khuyến nghị, nơi súng được đẩy dọc theo hướng hàn. Phương pháp này giúp che chắn khí tốt hơn và đẩy các oxit và tạp chất ra khỏi mép trước của bể hàn, giúp ngăn ngừa tình trạng rỗ khí. Nhìn chung nó tốt hơn Kỹ thuật kéo đối với hàn MIG nhôm.
• Tốc độ di chuyển: Duy trì tốc độ di chuyển ổn định là rất quan trọng.
  • Quá nhanh: các weld pool is not adequately shielded, and insufficient heat input leads to poor fusion.
  • Quá chậm: Sự tập trung nhiệt quá mức có thể gây cháy hoặc tăng nguy cơ nứt nóng do tích tụ nhiệt.
• Độ dài cung: Chiều dài hồ quang ngắn, ổn định cung cấp nhiệt tập trung và che chắn tốt hơn. Vòng cung dài làm giảm độ ổn định và tăng nguy cơ ô nhiễm khí quyển.

So sánh thông số: Kỹ thuật đẩy và Kỹ thuật kéo

Cách xử lý các khuyết tật hàn thường gặp

Các khuyết tật hàn không hoàn toàn có thể tránh được nhưng hiểu được nguyên nhân và giải pháp của chúng có thể làm giảm đáng kể tỷ lệ phế liệu và cải thiện chất lượng mối hàn. Dưới đây là các giải pháp cho độ xốp và vết nứt, hai khuyết tật phổ biến nhất khi hàn bằng Dây nhôm MIG .

1. Giải pháp về độ xốp

Độ xốp được gây ra bởi khí (chủ yếu là hydro) bị mắc kẹt trong vũng hàn trước khi đông đặc. Để khắc phục điều này, bạn phải loại bỏ nguồn hydro và tối ưu hóa các thông số hàn để khí thoát ra ngoài.

• Làm sạch trước khi hàn không đầy đủ: Đây là nguyên nhân phổ biến nhất của độ xốp.
  • Vấn đề: Dư lượng dầu, hơi ẩm hoặc oxit trên bề mặt kim loại cơ bản và dây bị phân hủy để tạo ra khí hydro dưới nhiệt độ cao.
  • Giải pháp: các base metal must be thoroughly cleaned with a dedicated stainless steel brush and a degreasing agent (e.g., acetone) before welding. Ensure the Dây nhôm MIG còn được bảo quản ở môi trường khô ráo, sạch sẽ để tránh hút ẩm.
• Khí bảo vệ không đúng cách:
  • Vấn đề: Độ tinh khiết của khí thấp hoặc tốc độ dòng chảy không chính xác, dẫn đến ô nhiễm bể hàn bởi không khí.
  • Giải pháp: Sử dụng argon có độ tinh khiết cao và đảm bảo tốc độ dòng chảy phù hợp (thường là $15-25$ l/phút). Kiểm tra rò rỉ đường dẫn khí và đảm bảo vòi súng hàn thông thoáng.
• Thông số hàn không đúng:
  • Vấn đề: các welding speed is too fast, causing the weld pool to solidify too quickly for gases to escape.
  • Giải pháp: Giảm nhẹ tốc độ hàn để kéo dài thời gian tồn tại của vũng hàn, giúp khí có nhiều thời gian thoát ra ngoài hơn. Ngoài ra, hãy xác minh rằng dòng điện và điện áp phù hợp để đảm bảo hồ quang ổn định và nhiệt độ bể hàn thích hợp.

2. Giải pháp cho vết nứt

Các vết nứt có thể nóng hoặc lạnh, hình thành trong hoặc sau khi đông đặc. Chìa khóa để giải quyết vấn đề nứt là kiểm soát ứng suất nhiệt và chọn dây phù hợp.

• Vết nứt nóng: Xảy ra chủ yếu ở giai đoạn cuối của quá trình đông đặc khi ứng suất co ngót của mối hàn vượt quá cường độ của mối hàn.
  • Vấn đề: Thành phần hợp kim không khớp của kim loại cơ bản và dây có thể tạo thành các pha eutectic có điểm nóng chảy thấp hoặc thiết kế mối nối không phù hợp có thể dẫn đến sự tập trung ứng suất.
  • Giải pháp:
    1. Chọn dây nhôm MIG phù hợp: Ví dụ, khi hàn nhôm 6061 dễ bị nứt, sử dụng vật liệu chứa silicon 4043 dây cung cấp khả năng chống nứt tốt hơn so với sử dụng 5356 dây. Silicon làm thay đổi đường hóa rắn của bể hàn, làm giảm xu hướng nứt nóng.
    2. Làm nóng trước: Đối với các tấm dày hơn, việc làm nóng trước vật liệu trước khi hàn có thể làm giảm chênh lệch nhiệt độ giữa mối hàn và kim loại cơ bản, làm chậm tốc độ làm mát và giảm thiểu ứng suất co ngót.
    3. Tối ưu hóa thiết kế chung: Tránh các thiết kế khớp tập trung ứng suất, chẳng hạn như các góc nhọn và hạn chế quá mức.
• Vết nứt lạnh: Các vết nứt hình thành khi mối hàn nguội đến nhiệt độ phòng do sự tích tụ ứng suất bên trong.
  • Vấn đề: Thường liên quan đến độ cứng mối hàn cao và khả năng kiềm chế cao.
  • Giải pháp:
    1. Kiểm soát tốc độ làm mát: Tránh làm mát cưỡng bức và để bộ phận nguội tự nhiên.
    2. Chọn dây nhôm MIG phù hợp: Chọn dây có độ bền và độ dẻo phù hợp với kim loại cơ bản, tránh cho mối hàn trở nên quá cứng.

So sánh hiệu suất dây chung

Thực hành liên tục và chú ý đến từng chi tiết

Hàn hợp kim nhôm là một quá trình kỹ thuật cao đòi hỏi sự tỉ mỉ đến từng chi tiết. Nếu không thực hành liên tục và kiểm soát chặt chẽ quá trình sản xuất thì việc duy trì chất lượng mối hàn ổn định là một thách thức. Như được minh chứng bằng kinh nghiệm chuyên môn của Công ty TNHH vật liệu hàn Hàng Châu Kunli trong lĩnh vực dây hợp kim nhôm, sản phẩm chất lượng cao đến từ việc không ngừng theo đuổi sự xuất sắc trong từng bước.

1. Cải thiện kinh nghiệm và kỹ năng

Trình độ hàn không thể đạt được chỉ sau một đêm. Thông qua thực hành liên tục, thợ hàn có thể:

• Cải thiện sự phối hợp tay-mắt: Kiểm soát tốt hơn góc súng, tốc độ di chuyển và duy trì độ dài vòng cung ổn định.
• Hiểu các đặc tính vật liệu khác nhau: Làm quen với cách các loại hợp kim nhôm khác nhau tan chảy và chảy trong quá trình hàn, cho phép điều chỉnh thông số linh hoạt.
• Khắc phục sự cố nhanh chóng: Khi các vấn đề như độ xốp hoặc vết nứt phát sinh, kinh nghiệm cho phép chẩn đoán và hành động khắc phục nhanh chóng.

2. Bảo trì thiết bị và hiệu chuẩn thông số

Hàn chất lượng cao phụ thuộc vào thiết bị ổn định, đáng tin cậy. Bỏ qua việc bảo trì định kỳ và hiệu chỉnh thông số có thể dẫn đến chất lượng mối hàn không nhất quán.

• Bảo trì thiết bị: Thường xuyên kiểm tra các bộ phận bị mòn như bộ cấp dây, vòi súng, đầu tiếp xúc và đường dẫn khí để đảm bảo chúng hoạt động tốt. Ví dụ, đầu tiếp xúc bị mòn có thể ảnh hưởng đến việc truyền dòng điện và dẫn đến hồ quang không ổn định.
• Hiệu chỉnh tham số: Định kỳ kiểm tra xem điện áp và dòng điện đầu ra của thợ hàn có chính xác và khớp với các thông số đã đặt hay không. Điều này rất quan trọng để hàn với Dây nhôm MIG , vì ngay cả những sai lệch tham số nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến độ xuyên thấu và hình dạng đường hàn.

3. Hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt

Một hệ thống kiểm soát chất lượng mạnh mẽ là nền tảng của chất lượng sản phẩm. Hơn 20 năm kinh nghiệm sản xuất và nhiều chứng nhận quốc tế của Công ty TNHH vật liệu hàn Hàng Châu Kunli là minh chứng cho việc kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt của họ.

• Kiểm soát nguyên liệu thô: Nguyên liệu thô được sàng lọc nghiêm ngặt từ khâu thu mua để đảm bảo mỗi lô dây hợp kim nhôm đều đáp ứng các yêu cầu về độ tinh khiết cao và thành phần hợp kim cụ thể.
• Kiểm soát quy trình sản xuất: Mọi giai đoạn sản xuất, chẳng hạn như kéo dây, làm sạch và cuộn dây, đều được giám sát và kiểm tra để đảm bảo độ hoàn thiện bề mặt, kích thước và độ ổn định cấp dây của dây đáp ứng các tiêu chuẩn.
• Kiểm tra thành phẩm: các final product undergoes comprehensive performance testing, including chemical composition analysis, mechanical property tests, and weldability tests, to ensure stable and reliable performance.

So sánh chất lượng dây và kết quả hàn