Kỹ thuật hàn gang

Hàn trong nhà hiệu quả các bộ phận bằng gang có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc nhưng có những thách thức. Lỗi hàn thường có thể dẫn đến nứt vỡ hoặc thiệt hại khác. Nếu các bộ phận quan trọng có liên quan, có thể là khôn ngoan khi tìm kiếm tay nghề của một cơ sở hàn với thợ hàn có kinh nghiệm để đảm bảo kết quả thành công.

Nếu hàn được thực hiện trong nhà, việc nghiên cứu các bước cần thiết để hàn có hiệu quả là rất quan trọng. Bốn bước chính cần được thực hiện trước khi bắt đầu:

Xác định hợp kim
Làm sạch vật hàn
Chọn nhiệt độ nóng trước
Chọn một kỹ thuật hàn thích hợp

Trước bất kỳ dự án hàn nào, hãy chắc chắn làm sạch vật đúc, nung nóng hợp kim và chọn một kỹ thuật hàn thích hợp.

Đặc điểm của gang

Gang là một họ của hợp kim sắt-carbon. Hàm lượng carbon cao của chúng (thường là > 2,4%) tạo cho gang có độ cứng đặc trưng. Tuy nhiên, độ cứng đó đánh đổi độ dẻo. Nó khó uốn hơn so với thép hoặc sắt rèn. Các chu trình làm nóng và làm mát trong quá trình hàn gây ra sự giãn nở và co lại trong kim loại, gây ra ứng suất kéo. Vật bằng gang không kéo dài hoặc biến dạng khi bị nung nóng hoặc bị kéo, thay vào đó, chúng bị nứt làm cho chúng rất khó hàn. Đặc tính này có thể được cải thiện bằng cách thêm các hợp kim khác nhau.

Một số hợp kim gang dễ hàn hơn các loại khác:

Gang xám

Gang xám là hình thức phổ biến nhất của gang. Carbon kết tủa thành các mảnh than chì trong quá trình sản xuất thành một cấu trúc tinh thể ngọc trai hoặc ferrite. Nó dễ uốn và dễ hàn hơn gang trắng. Tuy nhiên, nó vẫn đặt ra một thách thức đối với các thợ hàn tiềm năng vì các mảnh than chì trong gang xám có thể đi vào vũng hàn.

Gang trắng

Gang trắng giữ lại carbon dưới dạng cacbua sắt mà không kết tủa nó dưới dạng than chì. Các cấu trúc tinh thể rất cứng và giòn. Gang trắng thường được coi là không thể hàn.

Làm sạch bề mặt hàn

Không chỉ hợp kim mà gang cũng phải được chuẩn bị đúng trước khi hàn. Trong khi chuẩn bị gang để hàn, điều quan trọng là phải loại bỏ tất cả các mảng bám trên bề mặt để làm sạch hoàn toàn vật đúc trong khu vực của mối hàn. Loại bỏ sơn, dầu mỡ, dầu và các vật liệu lạ khác khỏi khu vực hàn. Tốt nhất là dùng nhiệt cẩn thận và từ từ vào khu vực hàn trong một thời gian ngắn để loại bỏ khí bị vướng ra khỏi vùng hàn của kim loại cơ bản.

Một kỹ thuật đơn giản để kiểm tra sự sẵn sàng của bề mặt gang là đặt một đường hàn trên vật hàn, nó sẽ xốp nếu có bất kỳ tạp chất nào. Quá trình lặp đi lặp lại một vài lần cho đến khi độ xốp biến mất.

Làm nóng trước khi hàn

Tất cả các vật bằng gang dễ bị nứt khi chịu ứng suất. Kiểm soát nhiệt là yếu tố quan trọng nhất để tránh các vết nứt.

Một mối hàn gang đòi hỏi ba bước:

Làm nóng trước
Đầu vào nhiệt thấp
Làm lạnh chậm

Lý do chính để kiểm soát nhiệt là sự giãn nở nhiệt. Khi kim loại ấm lên, nó nở ra. Không có ứng suất khi toàn bộ vật thể nóng lên và nở ra với tốc độ như nhau, nhưng ứng suất sẽ hình thành khi gia nhiệt trong một khu vực bị ảnh hưởng nhỏ.

Gia nhiệt cục bộ gây ra sự giãn nở hạn chế bởi kim loại lạnh xung quanh nó. Mức độ ứng suất kết quả phụ thuộc vào độ dốc nhiệt giữa mối hàn và vật đúc. Trong thép và các kim loại dẻo khác, ứng suất tăng khi hàn và giảm đi khi nhiệt độ giảm. Thật không may, điều này có thể gây ra nứt trong thời gian nguội vì gang có độ dẻo tương đối kém. Gia nhiệt trước làm giảm độ dốc nhiệt giữa thân đúc và mối hàn, do đó giảm thiểu ứng suất kéo do hàn gây ra. Nói chung, các phương pháp hàn nhiệt độ cao hơn đòi hỏi nhiệt độ trước nhiệt độ cao hơn. Khi không thể gia nhiệt sơ bộ đầy đủ, cách tốt nhất là giảm thiểu nhiệt, chọn một quy trình hàn nhiệt độ thấp và que hàn hoặc dây hàn điểm nóng chảy thấp.

Tốc độ làm mát là một yếu tố khác có tác động trực tiếp đến các ứng suất gây ra tại mối hàn. Làm lạnh nhanh gây ra sự co lại, tạo ra các mối hàn giòn, dễ nứt. Ngược lại, làm mát chậm làm giảm ứng suất.

KỸ THUẬT HÀN

Kỹ thuật hàn nên được lựa chọn dựa trên sự phù hợp của chúng với hợp kim gang được hàn. Các quy trình hàn phổ biến nhất là hàn que, oxy axetylen và hàn đắp.

Sử dụng que hàn gang

Hàn que, còn được gọi là hàn hồ quang kim loại khí bảo vệ hoặc que hàn có thuốc bọc, sử dụng một điện cực tiêu hao được phủ bằng một từ thông. Các loại điện cực khác nhau có thể được sử dụng tùy thuộc vào ứng dụng, màu sắc, yêu cầu và số lượng gia công được thực hiện sau khi hàn.

Có ba loại que hàn chính cho hàn gang:

Que bọc gang
Que hợp kim đồng
Que hợp kim niken

Que hợp kim niken là phổ biến nhất cho hàn gang. Theo Phòng thí nghiệm Vật liệu New Hampshire, mối hàn niken -sắt mạnh hơn với hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn, giảm ứng suất hàn và cải thiện khả năng chống nứt.

Một hồ quang điện giữa điện cực và khu vực hàn làm nóng chảy các kim loại và gây ra phản ứng tổng hợp. Hồ quang nên được hướng vào bể hàn, chứ không phải tại kim loại cơ bản, vì điều này sẽ giảm thiểu pha loãng. Nên sử dụng dòng điện thấp nhất được nhà sản xuất phê duyệt để giảm thiểu quá nhiệt. Làm nóng các mảnh đến ít nhất 120 ° C trước khi hàn bằng que hàn gang hoặc đồng. Que hàn niken có thể được sử dụng mà không cần làm nóng trước.

Sau khi hàn

Nứt thường xảy ra trong giai đoạn co rút nhiệt căng thẳng xây dựng khi mối hàn nguội và co lại. Nếu ứng suất đạt đến điểm tới hạn, mối hàn bị nứt.

Khả năng nứt có thể giảm bằng cách áp dụng ứng suất nén để chống lại ứng suất kéo trong quá trình làm mát. Các thợ hàn sử dụng một kỹ thuật gọi là peening (gõ vừa phải bằng búa bóng) đến một hạt hàn biến dạng trong khi mối hàn vẫn mềm. Peening làm giảm nguy cơ nứt trong mối hàn, nhưng chỉ nên thử khi làm việc với kim loại mối hàn tương đối dễ uốn.

Bước cuối cùng của mối hàn là kiểm soát làm mát. Quá trình này sử dụng vật liệu cách điện để làm mát chậm nhất có thể, hoặc gia nhiệt định kỳ cho mối hàn để làm chậm quá trình làm mát tự nhiên.