Cách ngăn chặn độ xốp trong hàn TIG: Danh sách kiểm tra

Giới thiệu

Độ xốp là một trong những khuyết tật phổ biến và dai dẳng nhất trong hàn TIG. Nó xuất hiện dưới dạng các lỗ kim nhỏ trên bề mặt mối hàn hoặc dưới dạng các khoảng trống ẩn bị mắc kẹt bên dưới nó. Mặc dù ban đầu nó có vẻ giống như một vấn đề nhỏ về mặt thẩm mỹ, nhưng độ xốp thực sự làm giảm độ bền, rút ​​ngắn tuổi thọ mỏi và có thể tạo ra các đường rò rỉ trong các bộ phận phải chịu áp suất hoặc chất lỏng.

Thách thức với độ xốp là nó không đến từ một nguồn duy nhất. Vật liệu nền bị ô nhiễm, xử lý chất độn, độ ẩm, sự mất ổn định của khí bảo vệ và kỹ thuật hồ quang đều có thể đưa khí vào bể nóng chảy. Khi đó, những khí đó có thể không thoát ra được trước khi kim loại đông cứng lại.

May mắn thay, các cơ chế đằng sau độ xốp đã được hiểu rõ và các cách để ngăn chặn nó cũng vậy. Bài viết này cung cấp danh sách kiểm tra toàn diện để giúp bạn xác định các nguyên nhân tiềm ẩn gây ra độ xốp và thực hiện các chiến lược phòng ngừa hiệu quả.

Tìm hiểu độ xốp trong hàn TIG

Độ xốp là gì?

Độ xốp trong Hàn TIG là sự hiện diện của các khoang khí còn sót lại bên trong kim loại mối hàn sau khi nó đông đặc lại. Những khoang này hình thành khi khí bị mắc kẹt trong bể nóng chảy và không thể thoát ra ngoài trước khi nguội. Kết quả là một mối hàn có thể trông liên tục ở bên ngoài nhưng lại chứa những khoảng trống làm suy yếu cấu trúc của nó.

Một số nguồn có thể đưa khí vào bể:

• Dầu, sơn, rỉ sét và oxit trên vật liệu cơ bản hoặc chất độn phân hủy thành khí

• Độ ẩm bổ sung hydro, hydro hòa tan trong kim loại lỏng và tách ra khi nguội đi

• Các vấn đề về che chắn, chẳng hạn như gió lùa hoặc dòng khí kém, khiến không khí trộn lẫn với hồ quang.

Nếu những khí này không được giải phóng kịp thời thì chúng sẽ bị kẹt lại trong mối hàn.

Tại sao độ xốp lại quan trọng

Độ bền và khả năng chống mỏi
Độ xốp làm giảm diện tích hiệu dụng của kim loại rắn và tập trung ứng suất xung quanh mỗi khoảng trống. Dưới tác dụng của tải trọng tuần hoàn, các ứng suất tập trung đó sẽ trở thành điểm bắt đầu vết nứt. Mặc dù các lỗ chân lông rải rác ít gây hại hơn so với các cụm nhưng cả hai đều rút ngắn tuổi thọ mỏi.

Độ kín rò rỉ và tính toàn vẹn của áp suất
Khi các mối hàn cần kín khí hoặc kín chất lỏng, ngay cả một lỗ rỗng cũng có thể hoạt động như một kênh. Một số lỗ chân lông thẳng hàng có thể tạo ra hiệu ứng tương tự, thường dẫn đến thất bại trong quá trình kiểm tra áp suất. Điều này đặc biệt quan trọng đối với ống thép không gỉ và nhôm, nơi yêu cầu chính là việc bịt kín.

Rủi ro ăn mòn và toàn vẹn bề mặt
Các lỗ mở tạo ra các túi giữ nước, axit hoặc cặn cửa hàng. Trên thép không gỉ, điều này thúc đẩy sự ăn mòn và rỗ cục bộ. Trên nhôm, các lỗ rỗng có thể chứa dầu hoặc chất lỏng mà sau này bị ố hoặc cacbon hóa trong quá trình sử dụng.

Các loại độ xốp

Độ xốp của lỗ kim trên bề mặt Các
lỗ tròn, nhỏ trên mặt hạt xuất hiện ngẫu nhiên hoặc xếp dọc theo đường tâm. Họ chỉ ra rằng việc che chắn, sạch sẽ hoặc ổn định môi trường cần được chú ý.

Độ xốp dưới bề mặt
Ẩn bên dưới một hạt mịn, loại này hình thành khi bong bóng tạo mầm và phát triển trong bể nhưng bề mặt vẫn đóng. Mối nối có thể vượt qua kiểm tra bằng mắt nhưng có các khoảng trống trong quá trình cắt hoặc kiểm tra rò rỉ.

Độ xốp cụm
Nhiều khoảng trống nhỏ dồn lại thành một vùng cục bộ, thường chỉ ra một nguyên nhân duy nhất tác động trong một khoảng cách ngắn—chẳng hạn như gió lùa va vào một phần của đường may hoặc miếng vá bị ô nhiễm trên kim loại cơ bản.

Độ xốp của miệng núi lửa
Xuất hiện ở phần cuối của hạt khi hồ co lại quá nhanh mà không có đủ tấm chắn hoặc chất độn để giữ cho bề mặt được cấp nước khi nó đóng băng.

---

Danh sách kiểm tra phòng ngừa

Làm sạch và chuẩn bị trước khi hàn

Bất kỳ chất bẩn nào trên mối nối hoặc chất độn đều có thể giải phóng khí, vì vậy việc phòng ngừa bắt đầu bằng việc vệ sinh kỹ lưỡng.

Chuẩn bị kim loại cơ bản

• Loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm bề mặt : Phải loại bỏ dầu, sơn, rỉ sét, cặn nhà máy và màng oxit. Những chất gây ô nhiễm này phân hủy dưới nhiệt hồ quang và giải phóng các loại khí như hydro và carbon monoxide.

• Làm sạch cơ học : Đối với thép cacbon, mài cho đến khi lộ ra phần kim loại trần. Đối với nhôm, sử dụng bàn chải dây inox chuyên dụng để đánh vỡ lớp oxit có tính hút ẩm (hút ẩm).

• Tẩy dầu mỡ bằng hóa chất : Lau bề mặt bằng axeton hoặc cồn isopropyl. Tránh các dung môi có thể để lại cặn.

• Làm sạch vùng khớp : Mở rộng phạm vi làm sạch ít nhất 20-50mm ở hai bên khớp.

Quản lý thanh phụ

• Bảo quản que hàn đúng cách : Giữ chúng trong hộp kín hoặc lò sấy que chuyên dụng để tránh hút ẩm.

• Làm sạch trước khi sử dụng : Lau sạch thanh hàn bằng axeton và giẻ sạch trước khi hàn. Bạn có thể ngạc nhiên về lượng bụi và chất bôi trơn thoát ra.

• Xử lý bằng găng tay sạch : Tránh chạm vào đầu hàn bằng tay trần vì dầu trên da có thể làm nhiễm bẩn mối hàn.

• Kiểm tra các đầu thanh : Cắt bỏ những đầu bị sẫm màu hoặc bị oxy hóa trước khi sử dụng.

Trường hợp đặc biệt: Vật liệu phủ paraffin

Nếu bạn đang hàn các tấm được bảo vệ bằng một lớp parafin thì việc tẩy dầu mỡ là hoàn toàn cần thiết. Ô nhiễm parafin là nguyên nhân phổ biến gây ra độ xốp có thể không nhìn thấy được cho đến sau khi hàn.

Kiểm tra hệ thống khí bảo vệ

Các vấn đề về khí bảo vệ là một trong những nguyên nhân trực tiếp nhất gây ra độ xốp. Argon phải bao phủ hồ bơi một cách nhất quán từ đầu đến cuối.

Loại khí và độ tinh khiết

• Sử dụng đúng loại khí : Đối với hàn TIG trên thép, thép không gỉ và nhôm, hãy sử dụng 100% Argon. Nitơ là lựa chọn không tốt để che chắn - nó dễ dàng hòa tan trong kim loại lỏng và gây ra hiện tượng xốp khi cố thoát ra ngoài trong quá trình làm mát.

• Kiểm tra mức độ tinh khiết : TIG công nghiệp yêu cầu độ tinh khiết argon ít nhất là 99,99%. Đối với nhôm và titan, hãy xem xét argon có độ tinh khiết cao (99,999%).

• Xác minh nguồn khí của bạn : Nếu độ xốp xuất hiện đột ngột sau khi thay bình khí, nghi ngờ khí bị ô nhiễm hoặc hơi ẩm trong bình.

Cài đặt tốc độ dòng chảy

Lưu lượng khí phải được đặt chính xác—quá thấp hoặc quá cao đều gây ra vấn đề.

Tốc độ dòng chảy tối ưu theo kích thước vòi phun  :

• Quá thấp : Không thể thay thế không khí, gây ra quá trình oxy hóa và độ xốp

• Quá cao : Tạo ra dòng xoáy kéo không khí xung quanh vào dòng khí bảo vệ

• Quy tắc chung : 12-20 CFH là điển hình cho trong nhà hàn TIG

Lợi ích ống kính khí

Một ống kính khí chứa lưới thép không gỉ nhiều lớp giúp chuyển đổi dòng chảy hỗn loạn thành dòng chảy tầng ổn định. Lợi ích bao gồm:

• Phạm vi che chắn rộng hơn, sâu hơn

• Thanh vonfram dài hơn (lên đến 10 mm trở lên)

• Cải thiện khả năng hiển thị

• Giảm nguy cơ bị cuốn theo không khí

Kiểm tra rò rỉ hệ thống

• Kiểm tra tất cả các kết nối : Ống mềm, phụ kiện, bộ điều chỉnh và kết nối đèn pin phải được kiểm tra thường xuyên.

• Kiểm tra bằng xà phòng : Thoa dung dịch nước xà phòng nhẹ lên các khớp và tìm kiếm bong bóng.

• Kiểm tra các bộ phận của mỏ hàn : Thay vòng chữ O bị mòn, cốc bị nứt hoặc nắp sau bị hỏng.

Kiểm soát môi trường

Các cửa hàng hiếm khi yên tĩnh, và ngay cả những luồng gió nhẹ cũng có thể làm ảnh hưởng đến việc che chắn.

Bảo vệ gió và gió lùa

• Tránh quạt và gió lùa : Đặt công việc cách xa luồng gió trực tiếp. Ngay cả chuyển động nhẹ của không khí cũng có thể phá vỡ phạm vi bao phủ của khí.

• Sử dụng rào chắn : Đối với điều kiện ngoài trời hoặc có gió nhẹ, hãy dựng màn hàn hoặc vỏ bọc tạm thời.

• Biết các giới hạn : Tránh hàn ở tốc độ gió xung quanh vượt quá 2 m/s.

Quản lý độ ẩm

• Theo dõi độ ẩm : Vào những ngày có độ ẩm cao (trên 80%), hàn nhôm đặc biệt dễ bị xốp.

• Làm nóng trước khi cần : Đối với các tấm dày, làm nóng trước đến 100-150°C giúp loại bỏ độ ẩm hấp phụ và làm chậm quá trình làm mát, giúp bong bóng có nhiều thời gian hơn để thoát ra ngoài.

Thiết lập đèn pin và vật tư tiêu hao

Chuẩn bị vonfram

• Nghiền theo chiều dọc : Nghiền vonfram theo chiều dọc (song song với trục điện cực), không nghiền theo chu vi. Vết mài ngang làm cho hồ quang bị lệch và mất tập trung.

• Sử dụng máy mài chuyên dụng : Nếu có thể, hãy sử dụng máy mài dành riêng cho vonfram để tránh nhiễm bẩn.

• Duy trì hình dạng đầu hàn thích hợp : Đối với hàn DC, hãy giữ đầu nhọn. Đối với nhôm AC, đầu hơi tròn sẽ hoạt động tốt hơn.

• Ghép kích thước vonfram với cường độ dòng điện  :

Tình trạng vòi phun và ống kẹp

• Kiểm tra kích thước cốc : Đảm bảo lỗ mở vòi phun đủ lớn cho các yêu cầu về đường kính vonfram và lưu lượng khí.

• Kiểm tra hư hỏng : Cốc gốm bị nứt hoặc ống kẹp bị biến dạng làm ảnh hưởng đến khả năng bao phủ khí và độ ổn định của hồ quang.

• Giữ cốc sạch sẽ : Loại bỏ các mảnh vụn và mảnh vụn có thể làm gián đoạn dòng khí.

Kỹ thuật điều hành

Đôi khi độ xốp được 'hàn vào' thay vì được đưa vào—kỹ thuật là vấn đề vô cùng quan trọng.

Kiểm soát độ dài hồ quang

• Nói ngắn gọn : Vòng cung dài là kẻ thù của độ xốp. Một vòng cung dài mở rộng hình nón vòng cung, làm suy yếu lớp chắn và cho phép không khí trộn lẫn với hồ bơi.

• Phạm vi mục tiêu : Duy trì chiều dài hồ quang ở mức 1,0-2,0 mm. Đối với vật liệu mỏng, giữ nó càng chặt càng tốt.

• Nguyên tắc nhỏ : Chiều dài hồ quang không được vượt quá 1,5 lần đường kính vonfram.

Góc và vị trí ngọn đuốc

• Duy trì góc thích hợp : Giữ góc mỏ hàn ở 70-85° so với phương ngang (10-20° so với phương thẳng đứng). Độ nghiêng quá mức (trên 20-30°) khiến dòng khí bị lệch, làm lộ mép sau của bể.

• Chú ý đến bộ phận nạp : Đầu dây phụ phải luôn nằm trong tấm chắn khí. Nếu bạn kéo nó trở lại quá xa, đầu nóng sẽ bị oxy hóa và gây ô nhiễm khi đưa vào lại.

Kỹ thuật kim loại phụ

• Nạp trơn tru : Thêm chất độn nhẹ nhàng vào mép trước của vũng nước, không đổ trực tiếp vào vòng cung.

• Giữ chất độn trong tấm chắn : Không bao giờ để dây nạp đã được làm nóng thoát ra khỏi vỏ khí bảo vệ.

• Nhúng, đừng nhúng : Chấm nhẹ chất làm đầy thay vì nhúng sâu vào bể.

Quản lý miệng núi lửa

• Sử dụng bộ giảm dòng điện : Giảm dần dòng điện trong vòng 2-3 giây bằng cách sử dụng bàn đạp chân hoặc chức năng lấp đầy miệng hố.

• Lấp đầy miệng núi lửa : Tiếp tục thêm chất độn trong khi giảm dần hiện tại để lấp đầy chỗ trũng.

• Tôn trọng dòng chảy sau : Sau khi dập tắt hồ quang, giữ ngọn đuốc ở vị trí trong 5-15 giây để bảo vệ vonfram và miệng núi lửa đang nguội.

Những cân nhắc cụ thể về vật liệu

thép không gỉ

• Việc thanh lọc mặt sau là điều cần thiết : Trên thép không gỉ, mặt gốc phải được che chắn. Nếu không làm sạch lại, oxy và nitơ sẽ hòa tan vào mặt sau của mối hàn, gây ra hiện tượng 'có đường' và độ xốp bên trong.

• Kiểm soát nhiệt đầu vào : Không gỉ có độ dẫn nhiệt thấp. Nhiệt độ quá cao gây ra kết tủa cacbua và độ xốp. Sử dụng tốc độ di chuyển hiện tại tối thiểu và nhanh hơn.

• Xem xét TIG xung : Chế độ xung giúp kiểm soát nhiệt đầu vào và duy trì các đặc tính hồ quang ổn định.

Nhôm

• Hydro là kẻ thù : Nhôm cực kỳ nhạy cảm với hydro. Nhôm lỏng hòa tan hydro dễ dàng, nhưng nhôm rắn thì không – hydro bị giữ lại tạo thành độ xốp trong quá trình đông đặc.

• Loại bỏ oxit triệt để : Oxit nhôm hấp thụ độ ẩm. Sử dụng bàn chải thép không gỉ ngay trước khi hàn và làm sạch bằng axeton trước.

• Sử dụng AC với mức cân bằng thích hợp : Dòng điện xoay chiều cung cấp khả năng làm sạch bằng catốt để phá vỡ oxit. Đặt cân bằng AC với điện cực dương 20-30% để làm sạch đầy đủ.

• Cân nhắc làm nóng trước : Trên nhôm dày, làm nóng trước đến 100-150°C giúp loại bỏ độ ẩm và làm chậm quá trình làm mát để thoát khí.

• Quan sát ống có đường kính nhỏ : Ống nhôm nhỏ đặc biệt khó khăn vì mối hàn nguội đi nhanh chóng, khiến hydro có ít thời gian thoát ra ngoài. Xem xét việc thanh lọc bên trong ngay cả đối với đường kính nhỏ.

Tối ưu hóa tham số

Tốc độ hiện tại và du lịch

• Điều chỉnh dòng điện phù hợp với độ dày : Đối với thép nhẹ, sử dụng khoảng 1 amp trên 0,001' độ dày làm đường cơ sở.

• Duy trì hành trình ổn định : Tốc độ ổn định giúp bể giải phóng khí hòa tan trước khi đóng băng.

• Tránh nhiệt độ quá cao : Quá nóng sẽ tạo ra kết cấu sần sùi và tăng khả năng hấp thụ khí.

Lợi ích xung TIG

Xung TIG có thể giúp ngăn ngừa độ xốp bằng cách:

• Giảm lượng nhiệt đầu vào trung bình trong khi vẫn duy trì phản ứng nhiệt hạch

• Giữ cho vũng hàn nhỏ gọn và dễ kiểm soát hơn

• Cho phép thoát khí tốt hơn trong giai đoạn dòng điện thấp

• Đối với vật liệu mỏng, đặt tần số xung ở mức 30 - 100 Hz

Giám sát trực quan và kiểm soát chất lượng

Các công cụ hiện đại bổ sung thêm một lớp phòng ngừa ngoài khả năng phán đoán của người vận hành.

Máy ảnh hàn

Camera hàn giúp hiển thị hình dạng hạt, chiều dài hồ quang và trạng thái che chắn trong thời gian thực. Khi hạt mở rộng đột ngột hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt mở rộng, việc điều chỉnh có thể được thực hiện ngay lập tức thay vì sau khi hình thành độ xốp.

Giám sát nhiệt

Hình ảnh nhiệt phát hiện sớm tình trạng quá nhiệt, cho phép can thiệp trước khi độ xốp phát triển.

Kiểm tra sau hàn

• Kiểm tra bằng mắt : Tìm kiếm các lỗ kim trên bề mặt, sự đổi màu hoặc hình dạng hạt không đều

• Kiểm tra rò rỉ : Đối với các thành phần quan trọng, kiểm tra áp suất cho thấy độ xốp không nhìn thấy được trên bề mặt

• Cắt lát : Khi khắc phục sự cố, hãy cắt và đánh bóng mẫu để lộ các khoảng trống dưới bề mặt

---

Danh sách kiểm tra ngăn ngừa độ xốp hoàn chỉnh

Sử dụng danh sách kiểm tra tham khảo nhanh này trước và trong mỗi công việc hàn TIG:

Trước khi tấn công vòng cung

Vật liệu cơ bản

• Khu vực tiếp xúc có sạch dầu, sơn, rỉ sét và oxit không?

• Vật liệu đã được tẩy dầu mỡ bằng axeton hoặc cồn chưa?

• Đối với nhôm: Oxit đã được loại bỏ bằng máy móc bằng bàn chải không gỉ chuyên dụng chưa?

• Khu vực làm sạch có được mở rộng ra ít nhất 20mm tính từ mối nối không?

Kim loại phụ

• Thanh phụ có được bảo quản ở nơi khô ráo, sạch sẽ không?

• Que có được lau bằng axeton trước khi sử dụng không?

• Các đầu thanh có bị oxy hóa hoặc sẫm màu không?

• Chất độn sẽ được xử lý bằng găng tay sạch?

Khí bảo vệ

• Khí argon có tinh khiết không (tối thiểu 99,99%)?

• Tốc độ dòng chảy có phù hợp với kích thước vòi phun không (xem bảng)?

• Gần đây các ống và phụ kiện có được kiểm tra rò rỉ không?

• Có sẵn chai dự phòng để kiểm tra nếu nghi ngờ có ô nhiễm khí không?

Đuốc và Vật phẩm tiêu hao

• Mặt đất vonfram có theo chiều dọc không?

• Đầu phun có sạch và không có vết nứt không?

• Vòng chữ O và vòng đệm có ở tình trạng tốt không?

• Kích thước ống kẹp có đúng với đường kính vonfram không?

Môi trường

• Khu vực làm việc có không có gió lùa hoặc quạt không?

• Nếu hàn ngoài trời, có đặt rào chắn không?

• Độ ẩm có nằm trong phạm vi chấp nhận được không? (Cân nhắc làm nóng trước nếu cao)

Trong quá trình hàn

• Chiều dài hồ quang có được giữ chặt không (1,0-2,0 mm)?

• Góc ngọn đuốc có được duy trì ở mức 70-85° không?

• Dây phụ có luôn nằm trong tấm chắn khí không?

• Tốc độ di chuyển có ổn định và phù hợp với độ dày vật liệu không?

• Đối với thép không gỉ: Quá trình thanh lọc ngược có hoạt động và đầy đủ không?

• Đối với nhôm: Cân bằng AC có được đặt chính xác không (20-30% EP)?

Khi mối hàn hoàn thành

• Dòng điện có giảm dần không?

• Miệng núi lửa có được lấp đầy đúng cách không?

• Dòng chảy sau có được duy trì trong 5-15 giây không?

• Vonfram có được bảo vệ cho đến khi nguội không?

---

Phần kết luận

Độ xốp trong hàn TIG có thể phòng ngừa được nhưng việc phòng ngừa đòi hỏi phải chú ý đến từng chi tiết trên nhiều yếu tố. Sự sạch sẽ là nền tảng—bất kỳ sự nhiễm bẩn nào trên kim loại cơ bản hoặc chất độn đều có thể giải phóng khí vào vũng hàn. Khí bảo vệ phải tinh khiết, được lưu chuyển đúng cách và được bảo vệ khỏi gió lùa. Kỹ thuật mỏ hàn, đặc biệt là chiều dài hồ quang và quản lý dây phụ, ảnh hưởng trực tiếp đến việc liệu khí bị mắc kẹt có thể thoát ra trước khi đông đặc hay không.

Những thách thức về vật liệu cụ thể đòi hỏi các giải pháp phù hợp. Thép không gỉ đòi hỏi phải thanh lọc lại; nhôm đòi hỏi phải loại bỏ oxit và kiểm soát hydro một cách nghiêm ngặt. Các công cụ giám sát hiện đại như camera hàn bổ sung thêm một lớp đảm bảo chất lượng.

Bằng cách xem xét danh sách kiểm tra này một cách có hệ thống, bạn có thể xác định nguồn gốc của độ xốp khi nó xuất hiện—và quan trọng hơn là ngăn chặn nó xảy ra ngay từ đầu. Kết quả là các mối hàn chắc chắn hơn, đáng tin cậy hơn, đáp ứng cả yêu cầu về hình ảnh và hiệu suất.