Nghe có vẻ quá tốt để có thể là sự thật, vậy vấn đề ở đây là gì? Hàn thường là cần thiết để tạo ra hầu như bất cứ thứ gì từ một trong hơn 150 loại thép không gỉ. Hàn thép không gỉ là một nhiệm vụ phức tạp. Một số vấn đề này bao gồm sự hiện diện của oxit crom, cách kiểm soát nhiệt đầu vào, quy trình hàn nào cần sử dụng, cách xử lý crom hóa trị sáu và cách thực hiện đúng.
Mặc dù có những khó khăn trong việc hàn và hoàn thiện vật liệu này, thép không gỉ vẫn là lựa chọn phổ biến và đôi khi là lựa chọn duy nhất cho nhiều ngành công nghiệp. Biết cách sử dụng an toàn và thời điểm sử dụng từng quy trình hàn là rất quan trọng để hàn thành công. Đây có thể là chìa khóa cho sự nghiệp thành công.
Vậy tại sao hàn thép không gỉ lại là một nhiệm vụ khó khăn như vậy? Câu trả lời bắt đầu từ cách nó được tạo ra. Thép mềm, còn được gọi là thép mềm, được pha trộn với ít nhất 10,5% crom để sản xuất thép không gỉ. Crom được thêm vào tạo thành một lớp oxit crom trên bề mặt thép, giúp ngăn ngừa hầu hết các loại ăn mòn và rỉ sét. Các nhà sản xuất thêm các lượng crom và các nguyên tố khác nhau vào thép để thay đổi chất lượng của sản phẩm cuối cùng, sau đó sử dụng hệ thống ba chữ số để phân biệt các cấp.
Các loại thép không gỉ thường dùng bao gồm 304 và 316. Loại rẻ nhất trong số này là 304, chứa 18 phần trăm crom và 8 phần trăm niken và được sử dụng trong mọi thứ, từ đồ trang trí ô tô đến đồ dùng nhà bếp. Thép không gỉ 316 chứa ít crom hơn (16%) và nhiều niken hơn (10%), nhưng cũng chứa 2% molypden. Hợp chất này giúp thép không gỉ 316 có khả năng chống lại clorua và dung dịch clo, khiến nó trở thành lựa chọn tốt nhất cho môi trường biển và các ngành công nghiệp hóa chất và dược phẩm.
Một lớp oxit crom có ​​thể đảm bảo chất lượng của thép không gỉ, nhưng đây chính là điều khiến thợ hàn khó chịu. Lớp rào cản hữu ích này làm tăng sức căng bề mặt của kim loại, làm chậm quá trình hình thành vũng hàn lỏng. Một sai lầm phổ biến là tăng lượng nhiệt đầu vào, vì nhiệt độ cao hơn sẽ làm tăng độ lưu động của vũng hàn. Tuy nhiên, điều này có thể ảnh hưởng xấu đến thép không gỉ. Quá nhiều nhiệt có thể gây ra quá trình oxy hóa và cong vênh hoặc cháy kim loại cơ bản. Kết hợp với tấm kim loại được sử dụng trong các ngành công nghiệp lớn như khí thải ô tô, điều này trở thành ưu tiên hàng đầu.
Nhiệt phá hủy hoàn toàn khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ. Quá nhiều nhiệt được sử dụng khi mối hàn hoặc vùng chịu ảnh hưởng nhiệt xung quanh (HAZ) chuyển sang màu óng ánh. Thép không gỉ bị oxy hóa tạo ra những màu sắc tuyệt đẹp từ vàng nhạt đến xanh lam đậm và tím. Những màu này tạo nên một minh họa đẹp, nhưng có thể chỉ ra mối hàn có thể không đáp ứng một số yêu cầu hàn. Các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt nhất không thích màu mối hàn.
Người ta thường chấp nhận rằng hàn hồ quang vonfram bảo vệ bằng khí (GTAW) phù hợp nhất với thép không gỉ. Về mặt lịch sử, điều này đúng theo nghĩa chung. Điều này vẫn đúng khi chúng ta cố gắng đưa những màu sắc đậm đó vào nghệ thuật dệt để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cao nhất trong các ngành công nghiệp như năng lượng hạt nhân và hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, công nghệ hàn biến tần hiện đại đã biến hàn hồ quang kim loại khí (GMAW) thành tiêu chuẩn cho sản xuất thép không gỉ, không chỉ là các hệ thống tự động hoặc rô bốt.
Vì GMAW là quy trình cấp dây bán tự động nên nó cung cấp tốc độ lắng đọng cao, giúp giảm lượng nhiệt đầu vào. Một số chuyên gia cho rằng nó dễ sử dụng hơn GTAW vì nó ít phụ thuộc vào kỹ năng của thợ hàn mà phụ thuộc nhiều hơn vào kỹ năng của nguồn điện hàn. Đây là một điểm gây tranh cãi, nhưng hầu hết các nguồn điện GMAW hiện đại đều sử dụng các đường dây synergy được lập trình sẵn. Các chương trình này được thiết kế để thiết lập các thông số như dòng điện và điện áp, tùy thuộc vào kim loại hàn mà người dùng nhập vào, độ dày vật liệu, loại khí và đường kính dây.
Một số bộ biến tần có thể điều chỉnh hồ quang trong suốt quá trình hàn để tạo ra hồ quang chính xác, xử lý khoảng cách giữa các bộ phận và duy trì tốc độ di chuyển cao để đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất và chất lượng. Điều này đặc biệt đúng đối với hàn tự động hoặc hàn rô-bốt, nhưng cũng áp dụng cho hàn thủ công. Một số nguồn điện trên thị trường cung cấp giao diện màn hình cảm ứng và điều khiển mỏ hàn để dễ dàng thiết lập.
Hàn thép không gỉ là một nhiệm vụ phức tạp. Một số vấn đề này bao gồm sự hiện diện của oxit crom, cách kiểm soát nhiệt đầu vào, quy trình hàn nào nên sử dụng, cách xử lý crom hóa trị sáu và cách thực hiện đúng.
Việc lựa chọn đúng loại khí cho GTAW thường phụ thuộc vào kinh nghiệm hoặc ứng dụng của bài kiểm tra hàn. GTAW, còn được gọi là khí trơ vonfram (TIG), trong hầu hết các trường hợp chỉ sử dụng khí trơ, thường là argon, heli hoặc hỗn hợp của cả hai. Việc phun khí bảo vệ hoặc nhiệt không đúng cách có thể khiến bất kỳ mối hàn nào trở nên quá cong hoặc giống như dây thừng, và điều này sẽ ngăn không cho nó trộn lẫn với kim loại xung quanh, dẫn đến mối hàn không đẹp mắt hoặc không phù hợp. Việc xác định hỗn hợp nào là tốt nhất cho từng mối hàn có thể có nghĩa là rất nhiều lần thử và sai. Các dây chuyền sản xuất GMAW chung giúp giảm thời gian lãng phí trong các ứng dụng mới, nhưng khi yêu cầu chất lượng khắt khe nhất, phương pháp hàn GTAW vẫn là phương pháp được ưu tiên.
Hàn thép không gỉ gây nguy hiểm cho sức khỏe của những người sử dụng đèn khò. Nguy hiểm lớn nhất là khói thải ra trong quá trình hàn. Crom nóng chảy tạo ra một hợp chất gọi là crom hóa trị sáu, được biết là gây tổn hại đến hệ hô hấp, thận, gan, da và mắt và gây ung thư. Thợ hàn phải luôn đeo thiết bị bảo vệ, bao gồm cả máy trợ thở, và đảm bảo rằng phòng được thông gió tốt trước khi bắt đầu hàn.
Các vấn đề với thép không gỉ không kết thúc sau khi quá trình hàn hoàn tất. Thép không gỉ cũng cần được chú ý đặc biệt trong quá trình hoàn thiện. Sử dụng bàn chải thép hoặc miếng đánh bóng bị nhiễm thép cacbon có thể làm hỏng lớp oxit crom bảo vệ. Ngay cả khi không nhìn thấy hư hỏng, những chất gây ô nhiễm này có thể khiến sản phẩm hoàn thiện dễ bị rỉ sét hoặc ăn mòn khác.
Terrence Norris là Kỹ sư ứng dụng cao cấp tại Fronius USA LLC, 6797 Fronius Drive, Portage, IN 46368, 219-734-5500, www.fronius.us.
Rhonda Zatezalo là một cây bút tự do cho Crearies Marketing Design LLC, 248-783-6085, www.crearies.com.
Công nghệ hàn biến tần hiện đại đã biến hàn GMAW bằng khí thành tiêu chuẩn cho sản xuất thép không gỉ, không chỉ giới hạn ở các hệ thống tự động hoặc robot.
WELDER, trước đây gọi là Practical Welding Today, đại diện cho những con người thực sự tạo ra các sản phẩm mà chúng ta sử dụng và làm việc hằng ngày. Tạp chí này đã phục vụ cộng đồng thợ hàn ở Bắc Mỹ trong hơn 20 năm.
Bây giờ với quyền truy cập đầy đủ vào phiên bản kỹ thuật số The FABRICATOR, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.
Phiên bản kỹ thuật số của The Tube & Pipe Journal hiện đã có thể truy cập đầy đủ, giúp bạn dễ dàng tiếp cận các nguồn tài nguyên giá trị trong ngành.
Truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào Tạp chí STAMPING, nơi giới thiệu công nghệ mới nhất, các phương pháp hay nhất và tin tức ngành cho thị trường dập kim loại.
Bây giờ với quyền truy cập kỹ thuật số đầy đủ vào The Fabricator en Español, bạn có thể dễ dàng truy cập vào các nguồn tài nguyên giá trị của ngành.