1. Kỹ thuật hàn gang là gì?

Kỹ thuật hàn gang được sử dụng chủ yếu trong sửa chữa máy móc, vật dụng, sửa chữa các khuôn đúc, sản phẩm bị lỗi sau khi đúc…, ít được dùng để kết nối các chi tiết riêng rẻ trong chế tạo như hàn nhôm, sắt hay inox…

Kỹ thuật hàn gang là gì?

2. Đặc điểm hàn gang

– Mối hàn gang dễ bị biến trang nên khả năng gia công cơ của mối hàn không tốt
– Việc hình thành mối hàn khó do độ chảy loãng của mối hàn cao, làm kim loại lỏng dễ bị chảy ra ngoài khỏi vũng hàn
– Mối hàn gang hay bị rỗ xỉ vì trong gang có chứa một số nguyên tố làm xỉ khó chảy như: P, Si. Mặt khác, nhiệt độ nóng chảy của gang thấp và sự chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn nhanh nên việc thoát khí khó, do vậy dễ tạo rỗ khí trong mối hàn.
– Khi hàn do nung nóng và làm nguội không đều nên kim loại ở vùng mối hàn và tiệm cận mối hàn dễ bị nứt

3. Các phương pháp hàn gang

3.1 Hàn nóng gang

Hàn gang bằng phương pháp hàn nóng cho phép nhận được mối hàn có cơ tính tốt, khả năng gia công cắt gọt của mối hàn tốt, độ kín khít cao, đồng thời mối hàn đồng đều về thành phần. nhưng quá trình hàn nóng gang tương đối phức tạp giá thành cao do vậy hàn nóng gang chỉ áp dụng dể hàn những chi tiết quan trọng và các kết cấu phức tạp
Hàn nóng là hàn có nung nóng trước. Nung nóng trước khi hàn sẽ giảm được sự chênh lệch nhiệt độ giữa vật hàn và vũng hàn.
Nung nóng trước hàn có hai biện pháp:
– Nung nóng toàn bộ vật hàn gọi là hàn nóng gang
– Nung nóng cục bộ từng vùng hay chỉ nung nóng chỗ hàn gội là hàn bán nóng gang
Nung nóng trước khi hàn:
Nung nóng trước khi hàn phải đảm bảo nhiệt độ nung nóng và tốc độ nung thích hợp. nếu nhiệt độ nung cao, tốc độ nung nhanh thì vật hàn dễ bị biến dạng và có thể phát sinh những vết nứt mới khi nung. Nếu nhiệt độ nung thấp làm mối hàn dễ bị biến trắng sau khi hàn.
Tiến hành hàn:
Hàn có thể bằng điện cực nóng chảy hay điện cực không nóng chảy
– Hàn bằng điện cực nóng chảy: cường độ dòng điện hàn I = (30 % 40)d
– Hàn bằng điện cực không nóng chảy: cường độ dòng điện hàn cần lấy lớn hơn so với hàn bằng điện cực nóng chảy
Chú ý:
Khi hàn gang, dù hàn bằng điện cực nào thì trong quá trình hàn cũng không được lật vật hàn. Trường hợp phải lật vật hàn thì phải để vật hàn nguội đến nhiệt độ khoảng 4000C và phải lật nhẹ nhàng
Xử lý nhiệt sau khi hàn:
Sau khi hàn vật hàn phải được làm nguội chậm. trường hợp cần thiết phải nung nóng vật hàn đến nhiệt độ khoảng 6500C, sau đó làm nguội chậm cùng lò để gang không bị biến trắng và tránh phát sinh đường nứt

Các phương pháp hàn gang

3.2 Hàn nguội gang

Hàn không có nung nóng trước khi hàn gọi là hàn nguội gang. Khi hàn nguội, mối hàn rất dễ bị biến trắng, nhưng do hàn nguội gang đơn giản và có thể hàn được ở mội nơi nên phương pháp này được áp dụng khá rộng rãi
Hàn nguội gang đươc phân loại theo que hàn sử dụng: hàn bằng que hàn lõi thép cacbon; que hàn tổng hợp; que hàn đồng – niken
Hàn bằng que hàn lõi thép cacbon
Hàn bằng que hàn lõi thép cacbon, mối hàn thường có tổ chức tôi và gang dễ bị biến trắng, đặc biệt là khi hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp
Hàn nguội gang bằng que hàn lõi thép cacbon tốt nhất là hàn bằng dòng 1 chiều, đấu nghịch
Hàn nguội gang bằng que hàn đồng – thép
Hàn bằng que hàn đồng – thép mối hàn không bị nứt, liên kết mối hàn tốt và khả năng gia công cắt gọt của mối hàn tốt
Các loại que hàn đồng – thép thường dùng là:
– Lõi que hàn đồng, thuốc bọc chứa nhiều bột sắt
– Lõi que hàn là thép và quấn lá đồng mỏng lên lõi thép rồi bọc thuốc
– Bó lõi đồng và lõi thép lại với nhau rồi bọc thuốc
Hàn nguội bằng que hàn đồng – niken
Hàn bằng que hàn loại này mối hàn nhận được có cơ tính không cao, nhưng mối hàn có tính gia công cắt gọt tốt và khả năng chống nứt tốt

Các phương pháp hàn gang

4. Một số khó khăn thường gặp khi hàn gang

– Đặc tính của gang là cứng và giòn. Trong các kim loại thì tính dẻo của gang tương đối thấp. Làm thí nghiệm xem xét bản đồ kéo của gang thì hầu như không có vùng chảy rõ ràng.
– Gang rất nhạy cảm với nhiệt, tốc độ nguội cũng nhanh chóng nên rất dễ bị thay đổi về tổ chức trong quá trình hàn cũng như quá trình làm nguội sau khi hàn, dẫn đến việc mối hàn hay bị nứt.
– Các sản phẩm hợp kim gang đa dạng về thành phần hóa học nên khó xác định chế độ hàn và gia nhiệt.
– Khó thực hiện khi hàn gang ở tư thế hàn sấp vì khi ở thể lỏng gang có độ chảy loãng cao.

5. Vật liệu hàn gang

Thông thường vật liệu hàn gang cần có độ dẻo rất cao, nên thành phần Nikel trong đó là rất cao, lên đến 90%
Nên chọn que hàn và chế độ hàn hợp lý, loại que hàn thường dùng là que hàn đồng, que hàn inox. Hàn tốt nhất là sử dụng que hàn hợp kim niken đồng và dùng ngọn lửa cacbon hoá để bù đắp lượng các bon trong gang bị cháy.
Đối với bề mặt gang bị nứt chúng ta vẫn có thể tiến hành hàn được bằng que hàn đặc biệt.
Loại que hàn: Eutectic 240 (Que hàn nối và đắp cho các loại gang)
Nguồn hàn: AC/DC+
Thành phần: Ni Fe Mn C
Độ bền kéo:55 000 psi (380 MPa)

Vật liệu hàn gang

6. Một số kỹ thuật, kinh nghiệm khi hàn gang

Do gang cứng và giòn, nên ứng suất dư trong gang khá lớn, các vết nứt sẽ tiếp tục phát triển trong quá trình sử dụng và đặc biệt là trong quá trình hàn. Vì thế, để tránh vết nứt tiếp tục xé, người ta thường khoan chặn 2 đầu vết nứt trước khi hàn. Bước tiếp theo là dùng trình tự hàn từ chỗ bắt đầu nhánh nứt cho tới chỗ chúng gặp nhau. Sau cùng, tiến hành hàn các vị trí lỗ khoan.

Với những chi tiết lớn, ta có thể sang phanh (tức là tạo ra rãnh chữ V giống kiểu hàn thép) sau đấy gia công các lỗ ren có thể là lỗ ren 6, 8, 10… là tùy và cố gắng càng nhiều càng tốt nên xếp theo dãy. Đến đây ta bắt các bu lông vào và cắt đi (nhớ để thừa ra 5 tới 10 mm để chút nữa ta sẽ hàn lên nó) .
Nhờ có thêm các đầu thừa bulong nhô lên và đã ăn vào chi tiết quá trình hàn sẽ thuận lời hơn rất nhiều và kết cấu tốt hơn (do lúc này ta sẽ hàn lên cả gang và thép mà thép thì sẽ dễ hàn).
Khi hàn gang phải được thưc hiện trong môi trường cách ly với gió nếu không quá trình nung và hàn sẽ xảy ra hiện tượng tách, nứt thêm.
Với những chi tiết có độ cứng vững cao nhưng có thể tiến hành nung nóng cục bộ( phần gạch chéo) thay vì nung nóng toàn bộ. Mục đích của nung nóng sơ bộ là tạo điều kiện cho kim loại mối hàn và vùng kim loại liền kề có tốc độ nung và làm nguội đồng đều, tránh hiện tựng nứt do ứng suất nhiệt.