HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG DÂY HÀN NHÔM BẰNG THIẾT BỊ HÀN MIG

Bài viết được sưu tầm từ tạp chí  Welding Design and Fabrication

Các hướng dẫn sau đây dựa trên kinh nghiệm và thực tiễn được đúc kết từ việc lựa chọn thiết bị hàn, chuẩn bị vật liệu cơ bản, áp dụng kỹ thuật thích hợp, và kiểm tra trực quan kết cấu hàn để đảm bảo mối hàn chất lượng cao với quy trình hàn MIG và TIG khi hàn hợp kim nhôm. Ngay cả với người có kinh nghiệm hàn thép vẫn có thể gặp khó khăn khi hàn hợp kim nhôm. Tính dẫn nhiệt cao và điểm nóng chảy thấp của hợp kim nhôm có thể dẫn tới hiện tượng “cháy thấu” (burnthrough) vật liệu nếu thợ hàn không thực hiện đúng quy trình. Trong quy trình hàn MIG, việc cấp dây hàn nhôm cũng có những khó khăn nhất định vì dây nhôm mềm hơn dây hàn thép, có độ đàn hồi thấp dễ dẫn tới rối dây ở cuộn dây hàn. Để khắc phục những vấn đề này, thợ hàn phải tuân thủ những hướng dẫn sau đây

Chuẩn bị vật hàn:Để hàn nhôm, thợ hàn phải làm sạch bề mặt vật hàn cẩn thận. Đánh sạch lớp oxit nhôm bề mặt và các chất bẩn có thể từ dầu, mỡ. Oxit nhôm trên bề mặt của vật hàn nóng chảy tại nhiệt độ 3,700 F trong khi vật liệu nhôm của chi tiết hàn có nhiệt độ nóng chảy dưới 1,200 F . Vì vậy, làm sạch lớp oxit trên bề mặt vật hàn sẽ hạn chế sự thấu sâu của kim loại điền vào vật hàn. Để làm sạch lớp oxit nhôm, sử dụng bàn chải bằng thép không gỉ để đánh sạch hoặc dùng dung môi và các phương pháp ăn mòn. Khi dùng bàn chải, nên chải theo một hướng. Nên chải nhẹ và đều không làm cho bề mặt thô ráp xù xì quá có thể tăng thêm nguy cơ ngậm oxit trên bề mặt vật hàn. Ngoài ra, làm sạch bề mặt vật hàn bằng nhôm không được dùng bàn chải đã sử dụng cho việc làm sạch vật hàn bằng thép hoặc thép không gỉ. Khi dùng các giải pháp làm sạch bằng hóa học phải đảm bảo làm sạch dung môi ăn mòn trên bề mặt chi tiết trước khi hàn. Để giảm thiểu nguy cơ hydrocarbon từ dầu mỡ hoặc dung môi từ nguyên công cắt xâm nhập vào mối hàn, phải làm sạch chúng bằng chất tẩy. Kiểm tra để chắc chắn rằng chất tẩy không chứa thành phần hydrocarbon.

Gia nhiệt: :Gia nhiệt vật hàn để tránh nứt mối hàn. Nhiệt độ nung nóng vật hàn không vượt quá 230F. Nên dùng nhiệt kế để chủ động duy trì nhiệt độ tránh quá nhiệt. Thợ hàn cũng cần nung nóng trước chi tiết hàn dầy khi hàn với chi tiết mỏng

Dùng kỹ thuật đẩy mỏ hàn: Với nhôm, hàn với thao tác đẩy mỏ hàn thay vì kéo mỏ để tác dụng làm sạch tốt hơn, giảm thiểu nhiễm bẩn mối hàn và tăng khả năng bảo vệ của khí .

Tốc độ di chuyển:Hàn nhôm cần được thực hiện "nóng và nhanh". Không như thép, tính dẫn nhiệt cao của nhôm đòi hỏi phải đặt điện áp hàn, dòng hàn lớn hơn, và tốc độ di chuyển mỏ hàn cũng lớn hơn. Nếu tốc độ di chuyển mỏ chậm, có thể dẫn tới cháy thấu mối hàn, đặc biệt là khi hàn chi tiết mỏng.

Khí bảo vệ:khí Argon, với tác dụng làm sạch và đặc tính thâm nhập tốt, là loại khí được chọn sử dụng phổ biến nhất cho hàn nhôm. Hàn các hợp kim nhôm 5XXX-series, hỗn hợp khí bảo vệ kết hợp argon với heli - tối đa 75% heli - sẽ giảm thiểu sự hình thành oxit magiê.

Dây hàn: Lựa chọn dây hàn có nhiệt độ nóng chảy tương tự vật liệu cơ bản . Thợ hàn càng hạn chế khoảng nóng chảy của kim loại thì cãng dễ hàn. Để hàn chi tiết mỏng, sử dụng dây 0.8mm kết hợp với quy trình hàn xung tại tốc độ thấp - 100 đến 300 inch/phút - là tối ưu.

Hình thành mối hàn dạng lồi: Khi hàn nhôm, nứt mối hàn thường hay xảy ra. Nứt do mức độ dãn nở nhiệt cao của nhôm và sự co ngót xảy ra khi nguội mối hàn. Nguy cơ nứt là rất lớn với mối hàn lõm vì bề mặt của mối hàn co ngót và rách khi nguội. Do đó, thợ hàn nên thao tác hàn để hình thành mối hàn dạng lồi. Bởi vì khi mối hàn nguội dần, dạng lồi của mối hàn sẽ cân bằng lực co ngót .

Lựa chọn nguồn hàn:Khi chọn thiết bị hàn cho ứng dụng hàn nhôm trong khí bảo vệ, điều đầu tiên là lựa chọn phương pháp dịch chuyển hồ quang phun hoặc xung. Máy hàn có chế độ dòng hàn không đổi (cc) và điện áp hàn không đổi (cv) được dùng cho hàn hồ quang phun. Với chi tiết nhôm dầy, đòi hỏi dòng hàn ở mức hơn 350A, chế độ cc cho kết quả tốt nhất.

Hàn xung thường được thực hiện với máy hàn inverter. Các máy hàn đời mới tích hợp quy trình hàn xung dựa trên đường kính và loại dây hàn. Khi hàn MIG xung, các giọt nhỏ kim loại từ dây hàn dịch chuyển tới vật hàn trong mỗi chu kỳ xung của dòng hàn. Quy trình hàn xung tạo dịch chuyển giọt kim loại một cách chủ động, ít bắn tóe và tốc độ hàn nhanh hơn so với hàn dịch chuyển phun. Sử dụng quy trình hàn MIG dòng xung khi hàn nhôm cũng điều khiển sự tích nhiệt ở vật hàn tốt hơn, giảm thiệu sự lệch vị trí hàn và cho phép thợ hàn có thể hàn chi tiết mỏng tại dòng hàn và tốc độ cấp dây nhỏ.

Bộ cấp dây:Phương pháp được ưa dùng để cấp dây hàn nhôm mềm với khoảng cách xa là phương pháp đẩy-kéo, sử dụng buồng cấp dây kín để bảo vệ dây khỏi tác động môi trường. Mô tơ cấp dây nhiều tốc độ với mômen xoắn không đổi trong buồng cấp dây giúp cho việc đẩy và dẫn dây qua súng hàn với lực đẩy và tốc độ không đổi. Môtơ có mômen xoắn cao trong súng hàn kéo dây và duy trì tốc độ cấp dây và chiều dài hồ quang thích hợp. Trong một số trường hợp, thợ hàn sử dụng cùng một bộ cấp dây cho dây hàn thép và dây hàn nhôm. Khi đó, nên sử dụng liner dẫn dây bằng plastic hoặc teflon để giúp cho việc cấp dây nhôm được thuận lợi.

Đối với ống dẫn dây, sử dụng ống dẫn dây đầu vào bằng plastic để hạn chế rối dây trước con lăn dẫn dây chủ động. Khi hàn, để cáp mỏ hàn càng thẳng càng tốt để giảm thiểu lực cản cấp dây. Kiểm tra và căn chỉnh thẳng hàng giữa con lăn đẩy dây và ống dẫn dây để hạn chế sự cào xước dây hàn nhôm.

Sử dụng con lăn đẩy dây dùng riêng cho dây nhôm. Căn chỉnh lực ép thích hợp lên con lăn để dây được cấp trơn tru và ổn định. Lực ép qua lớn sẽ làm cho dây hàn biến dạng và làm cản trở sự đẩy dây; lực ép quá nhỏ thì dây được cấp không ổnđịnh. Cả hai trường hợp có thể dẫn tới hồ quang hàn không ổn định và làm rỗ mối hàn.

Súng hàn:Sử dụng ống liner dùng riêng cho dây hàn nhôm. Để ngăn chặn sự cào xước dây, cố gắng lắp giữ cả hai đầu của liner sát với ống phun khí trong mỏ hàn. Thay thế liner thường xuyên sẽ làm giảm các khả năng gây tắc do cọ xát dây tạo nên bột ôxit nhôm trong ống. Sử dụng đầu bép hàn cho dây nhôm (contact tip) với đường kính lớn hơn khoảng 0,4 mm so với đầu bép hàn dây thép do dây nhôm có hệ số dãn nở nhiệt cao. Thông thường, khi hàn với dòng hàn lớn hơn 200A nên sử dụng mỏ hàn làm mát bằng nước để tránh tích lũy nhiệt và giảm thiểu các khó khăn xảy ra đối với việc cấp dây.