Vai trò và thành phần cấu tạo của thuốc hàn

Thuốc hàn dùng để bảo vệ kim loaị nóng chảy ở vũng hàn khởi bị tác dụng của các khí có hại trong không khí, đồng thời làm ổn định hồ quang trong quá trình hàn và tạo hình mối hàn. Yêu cầu đối với thuốc hàn là: dễ gõ xỉ, trong mối hàn ít bị khí có hại tác dụng, không có rỗ khí và vết nứt
Thuốc hàn gồm có 2 loại: luyện và gốm
Thuốc hàn có ưu điểm là dễ chế tạo, nhưng cũng có nhược điểm trong thành phần thuốc phân bố lượng nguyên tố hợp kim không đồng đều (do khối lượng riêng hạt thuốc không giống nhau), đãn tới hợp kim hóa kim loại hàn không đều nhau. Vì vậy, trong thực tế sử dụng loại thuốc hàn nóng chảy phổ biến hơn. Thuốc hàn gốm có thể dùng riêng hoặc trộn lẫn với thuốc hàn nóng chảy. thí dụ: khi hàn kết cấu thép cacbon thì hỗn hợp thuốc hàn tốt nhất là : 70% nóng chảy và 30% thuốc gốm.
Trước khí sửa dụng thuốc hàn phải đem sấy khô. Thuốc hàn phải được bảo quản ở nơi nhiệt độ không thấp dưới 180C và độ ẩm tương đối không quá 5%

Lớp thuốc bọc que hàn

Lớp thuốc bọc là lớp thuốc hàn bọc bên ngoài lõi que hàn được chế tạo từ hỗn hợp gồm nhiều loại vật liệu ở dạng bột, sau đó trộn đều với chất dính và bọc ngoài lõi với chiều dày từ 1-2 mm.

Vai trò của lớp thuốc bọc que hàn:

– Cung cấp môi trường (khí) để hồ quang cháy và duy trì ổn định .
– Cung cấp môi trường khí bảo vệ hồ quang và vũng chảy khỏi sự xâm nhập của các tác nhân có hại từ khí quyển bao quanh.
– Cung cấp các nguyên tố nhằm cải thiện quá trình luyện kim và đông rắn của vũng chảy.
– Tạo ra lớp xỉ để thu hút các tạp chất và bao phủ bề mặt mối hàn.
– Lớp xỉ cũng có vai trò ủ nhiệt duy trì để kiểm soát tốc độ nguội của mối hàn.
– Tăng khả năng ion hóa để dễ gây hồ quang và duy trì hồ quang cháy ổn định.
– Bảo vệ được mối hàn, tránh được oxy hóa hòa tan khí từ môi trường
– Tạo xỉ lỏng và đều, che phủ kim loại tốt để giảm tốc độ nguội của mối hàn tránh nứt
– Khử oxy trong quá trình hàn. Người ta đưa vào trong thành phần thuốc bọc các loại phe-ro hợp kim hoặc kim loại sạch có ái lực mạnh với oxy có khả năng tạo oxit dễ tách khỏi kim loại lỏng

Yêu cầu đối với thuốc bọc que hàn thép.

a. Thuốc bọc phải có tính ổn định và ion hoá tốt để đảm bảo hồ quang cháy ổn định trong quá trình àhn. Ví dụ như các nguyên tố của nhóm kim loại kiềm
b. Bảo vệ cho mối hàn không tác dụng với oxy và nitơ của môi trường. Do đó trong quá trình hàn thuốc bọc phải sinh khí bảo vệ, chất hữu cơ như tinh bột, xenlulô,.. chất khoáng như manhêzit, đá cẩm thach, .. có tác dụng này.
c. Khẳ năng tạo xỉ là nhiệm vụ cơ bản của thuốc bọc xỉ loãng đều và phủ lên bề mặt kim loại mối hàn để bảo vệ không cho không khí xâm nhập vào mối hàn và tạo điều kiênh mối hàn nguội chậm tốt. Ví dụ như quặng măng-gan, hêmatit, xỉ phải dễ tróc để dễ lấy ra khỏi mối hàn sau khi hàn.
d. Thành phần thuốc phải có những nguyên tố khử oxit trong quá trình hàn, ví dụ như các fero hợp kim ái lực mạnh với oxy và những chất khác để khử các oxit khỏi kim loại vũng hàn tạo thành xỉ, đồng thời phải bảo vệ lõi không bị oxy hoá.
e. Chứa những vật liệu đẻ làm nhiệm vụ hợp kim hoá mối hàn, tăng độ bền của mối hàn, ví dụ như fero hợp kim (đôi khi còn dùng cả kim loại nguyên chất).
g. Trong vật liệu thuốc hàn phải có những chất dính kết để đảm bảo độ bền cần thiết khi bọc vào que hàn, ví dụ như nước thuỷ tinh.
h. Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp thuốc bọc phải lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của lõi que để thuốc bọc tạo thành hình phễu hướng kim loại que nóng chảy đi vào vũng hàn trước không cho xỉ lẫn lộn vào sinh rỗ xỉ.

Tất cả những vật liệu dùng để chế tạo thuốc bọc que hàn cần phải thảo mãn ngững điều kiện trên. Thuốc bọc que hàn chia làm 4 nhóm: P,Ø, T và O. Những que hàn thuộc nhóm thuốc bọc P, T dùng để hàn thép cacbon thấp bằng dòng điện một chiều và xoay chiều, hiện nay sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Nhóm Ø để làm những que hàn dùng khi hàn kết cấu bằng thép cácbon và thép hợp kim thấp có độ dai và tính dẻo cao bằng dòng điện xoay chiều và một chiều (đặc biệt loại que 42A, 50A, 85- và 100 dùng dòng điện một chiều mắc nghịch là tốt nhất) Còn nhóm O dùng làm các que hàn để hàn các kết cấu tấm mỏng và hàn các mối hàn trong không gian thuận lợi hơn trừ mối hàn sấp.

>>> Máy hàn que HK 200Z – Máy hàn điện tử Hồng Ký

Có bao nhiêu loại thuốc bọc ?

Thuốc bọc que hàn thường là một “bí mật” công nghệ của các hãng sản xuất que hàn. Các tác nhân quyết định bao gồm thành phần các chất, độ mịn, độ nhớt và mức độ phân tán các thành phần trong quá trình trộn. Ở nước ta, dù rằng có đầy đủ các thành phần để chế tạo thuốc bọc song thực tế thì các công ty vẫn phải nhập thuốc hàn với dạng pha trộn sẳn (kể cả ép sẳn thành phôi để đưa và máy ép.)

Tuy nhiên, cái mà các người làm công tác hàn quan tâm không phải là thành phần nó thế nào mà là đặc tính của lớp xỉ nóng chảy do nó tạo thành và các nguyên tố sẽ được bổ sung vào kim loại mối hàn.

Đứng ở góc độ hóa lý thì thuốc bọc hoặc sẽ có tính bazơ hoặc có tính acid tùy theo độ pH (tức lả ion hydro tự do). Như vậy que hàn Basic, xỉ sẽ có tính bazơ còn que Acid , xỉ sẽ có tính Acid.

Đối một vài loại thuốc bọc khác, các tính năng khác có tác động mạnh hơn độ pH của xỉ; thí dụ như que Cellulosic tạo xỉ rất ít do chỉ có một lượng nhỏ oxyt titan để tạo ổn định hồ quang còn phần chủ yếu là chất cellulose khi cháy sẽ tạo ra môi trường khí CO2 để bảo vệ vũng chảy.

Que Rutile (tên gọi thông dụng của oxyt titan) lại có thành phần thuốc chủ yếu là oxyt Titan, việc tạo khí CO2 nhờ vào đá vôi nên có đặc điểm hồ quang cháy và duy trì dễ dàng, độ xuyên thấu không cao nhưng cơ tính mối hàn khá tốt.

Một nhóm que khác, chúng ta ít thấy trên thị trường hơn có thuốc hàn cấu thành từ thành phần chủ yếu là quặng sắt (nhóm Oxydant). Nhóm que hàn này có nhược điểm là xỉ dày và loãng nên chủ yếu dùng hàn ở tư thế phẳng cần năng suất đắp cao.

Như vậy que hàn sẽ gồm các nhóm thuốc sau : (A)cid (B)asic (C)ellulosic (R)utile và (O)xydant. Sau này các hãng cũng tạo ra các nhóm lai nhu RA (rutile acid) RB (rutile basic) và RC (rutile cellulosic) và RR (rutile) với thuốc bọc dày.

Tại sao phải cần nhiều loại thuốc bọc như vậy ?

Lý do là đặc điểm công nghệ của từng nhóm thuốc rất khác biệt.
Nhóm Acid / Oxydant : xỉ loãng độ đông rắn vũng chảy chậm --> Thích hợp trong hàn đắp , hàn góc phẳng
Nhóm Basic : xỉ đông sệt , vũng chảy nguội nhanh, khả năng khữ hydro tốt (nên còn gọi là que low hydrogen) thích hợp khi hàn ống, hàn ở các tư thế ngược…(đặc biệt là phải bảo quản nghiêm nhặt và phải sấy trước khi hàn)
Nhóm Rutile : Xỉ có độ loãng trung bình, vũng chảy nguội trung bình ….có thể coi đây là loại có mọi đặc tính trung bình (nên dân ta rất khoái xài)
Nhóm Cellulosic: xỉ mỏng (tan trong nước – ưu điểm khi hàn ống), vũng chảy đông rắn nhanh, độ xuyên thấu mạnh (hàn thấu sâu) tốc độ cháy nhanh nên thường được dùng ở các công trường hàn hệ đường ống dẫn dầu khí / nước (gọi là ống dã ngoại) do que thường được đóng gói chân không và không có yêu cầu cao về sấy trước khi hàn.