TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ
GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG II
---------o0o---------

GIÁO TRÌNH
Mô đun: CÔNG NGHỆ HÀN KIM LOẠI MẦU
Mã số: MĐ 41
NGHỀ HÀN
Trình độ:CAO ĐẲNG NGHỀ

(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Hải phòng, năm 2011


2
CƠNG NGHỆ HÀN KIM LOẠI MẦU
I.Hàn đồng và hợp kim đồng.
1> giới thiệu chung về đồng
a> Quặng :
vỏ trái đất có khoảng 0.006 % hàm lượng đồng, đồng tồn tại ở các dạng khác
nhau. Các quặng đồng quan trọng nhất là: hợp chất sunfat đồng (CuFeS2) với
34% Cu, đồng có ánh kim (Cu2S) 79% Cu. Khoáng vật Malachit ( khoáng vật
đồng Cu2(OH)2CO3)57%Cu và Azurit (men đồng Cu3(OH)2[CO3]255%Cu
bên cạnh đó đồng cũng tồn tại như một kim loại nguyên chất. Khu vực mỏ đồng
quan trọng nhất nằm ở nam châu phi và nam mỹ (chile, peru). Châu âu không
đáng kể.
b> các tính chất của đồng so sáng với các thép xây dựng nói chung
Tính chất

Các thép xây dựng Các vật liệu đồng

nói chung

Tỉ trọng

7.85 g/cm3

8.9 g/cm3

Độ bền kéo

700N/mm2

300 N/mm2

Khả năng chống mòn gỉ

Không

Có

Điểm nóng chảy

1500 0C

1080 0C

Khả năng đẫn điện

1


6

Khả năng đẫn nhiệt

1

8

Dãn nở nhiệt

1

1.4

c> Các phạm vi ứng dụng của đồng và hợp kim đồng


3
Đồng và hợp kim đồng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp trong công
nghiệp điện VD dây dẫn điện ...chế tạo thiết bò, chế tạo đường ống, ngành xây
dựng
Các nguyên tố hợp kim chính cho các hợp kim đồng: kẽm, niken, thiếc, nhôm...
các nguyên tố ảnh hưởng tới: độ bền, khả năng bền hóa học, khả năng biến đổi
hình dạng, tính thích hợp hàn...
d> Các vật liệu đồng và ký hiệu của nó:
Các ký hiệu vật liệu đồng được xây dựng theo AWS. sau đó ký hiệu vật liệu
này được bổ xung ký hiệu phụ theo AWS. Tương tự như các vật liệu thép các
vật liệu đồng được ký hiệu trên hệ thống số vật liệu theo AWS
các ví dụ theo ký hiệu vắn tắt:
Ký hiệu cũ


mới

cách gọi

EI-Cu58

Cu-ETP

điện phân tinh luyện đồng có

oxy
Cu > 99.9
O 0.005 - 0.04
SW-Cu

Cu-DLP

đồng khử oxy với giới hạn

hàm lượng phót pho còn lại thấp
Cu > 99.9
P 0.005 – 0.014
SF-Cu

Cu-DHP

đồng khử oxy với

lượng phót pho còn lại cao

Cu > 99.9
P 0.015 – 0.04

hàm


4
Ký hiệu theo trạng thái vật liệu
Cu-ETP-D : được kéo dãn
Cu-Zn 37- G020 : Kích thước hạt
Cu-Zn 37- H150 : độ cứng
Cu-Be 2- R1200 : độ bền kéo
Cu-OF A007 : dãn nở gẫy
Cu-Zn 30 - Y460 : giới hạn giãn nở -0.2
Các chữ cái đặc trưng được nêu ký hiệu tính chất tương ứng và trò số bằng số là
trò số tối thiểu trong kích thước đo tương ứng ví dụ tính theo % hoặc N/mm2
Các ví dụ ký hiệu theo số vật liệu:
Ký hiệu vắn tắt

số vật liệu

Cu-DHP

CW024A

Cu-DLP

CW023A

Cu-ETP


CW004A

Cu-Ni25

CW350H

Cu-Zn 37

CW508Z

CÁC SỐ VẬT LIỆU ĐƯC TẠO THÀNH
- Từ ký hiệu

C = vật liệu đồng

- Loại vật liệu

W= vật liệu dẻo
F = phụ gia hàn
C = chế tạo đúc
S = phế phẩm

- 3 số liên tục
- Các nhóm hợp kim


5
Ví dụ A hoặc B cho đồng
G cho hợp kim Cu-Al

H cho hợp kim Cu-Ni
L hoặc M cho hợp kim Cu-Zn
e> Nung nóng trước
Nhiệt độ nung nóng trước khi hàn các vật liệu đồng phụ thuộc vào:
- Chiều dày chi tiết
- Dạng mối hàn
- Cường độ dòng hàn
- Khí bảo vệ

Nhiệt độ
nung nóng
trước
Chiều dày chi tiết

Hình nhiệt độ nung nóng phụ thuộc vào chiều dày chi tiết và khí bảo vệ
f> Chỉ số cho lựa chọn cường độ dòng điện hàn
sử dụng dòng một chiều, cựa âm ở điện cực, mối hàn giáp mép
Chiều dày tôn Dạng ghép
mm

nối

Số lớp

Que hàn

Cường độ
dòng hàn



6
1.5

II

1

1.6

90-100

3.0

II

1

3.2

150-200

5

V

2

4.0

180-300


16

V

4...5

4.0

400-475

g> Lựa chọn các vật liệu phụ gia hàn
Các vật liệu đồng được hàn cùng loại với đồng hoặc các hợp kim đồng cũng như
với các vật liệu phụ gia được đưa ra trong bảng
Phụ gia hàn được tiêu chuẩn
Vật liệu cơ

SF-Cu

CuSn8

bản 1

CuZn35Ni

CuAl9Ni3Fe

CuNi10Fe1M

2


2

n

Vậy liệu cơ
bản 2
CuNi10FeM

S-

S-

S-CuSn12

S-CuSn12

S-CuNi10Fe

n

CuNi10F

CuSn12

S-

S-CuNi30Fe

S-CuNi30Fe


e

S-

CuNi30Fe

S-

CuNi30F

CuNi30F

e

e
CuAl9Ni3Fe S-

S-

S-CuSn12

S-CuAl8Ni2

CuSn12

CuSn12

S-CuSn8


S-CuAl8Ni6

S-CuSn6

S-CuSn6

S-

-

CuAl11Ni6
CuZn35Ni2

S-CuSn

S-CuSn

S-

-

-


7
S-

S-

CuZn39Ag


CuSn12

CuSn12

S-

S-

CuZn39Sn

CuNi30F
e
CuSn8

SF-Cu

S-CuSn

S-CuSn

S-

S-

CuSn12

CuSn12

S-CuSn

S-CuAg

h> Các tính chất độ bền trong khu vực mối hàn:
Mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt sẽ được nung nóng đáng kể thông qua nhiệt
hàn. Trong các phạm vi này nói chung độ bền của vật liệu hóa cứng bò giảm bớt
Ví dụ vật liệu: tôn dày 6 mm từ SF-Cu F36
Trạng thái cuối cùng:

độ bền kéo 290...360 N/mm2
Độ cứng Brinell 85...105
Mối hàn


8

Độ
bền
kéo

Độ
cứng
HB
Khoảng cách từ tâm mối hàn

k> Các quy tắc làm việc chung đối với hàn nóng chảy các vật liệu đồng
 bảo quản và gia công các vật liệu đồng được tách rời các kim loại khác vì
nguy cơ ăn mòn
 bảo quản tách rời cả các dụng cụ đồng và các vật liệu thép
 Sườn mép ghép nối và vùng lân cận (khoảng 50 mm cả hai phía của mối
hàn)phải sạch sẽ không mỡ và khô, nếu không sẽ tạo bọt trong mối hàn

 Vì dẫn thoát nhiệt nhanh nên phải nung nóng trước, hàn với cường độ
dòng điện cao hoặc đồng thời hai phía
 Vì giãn nở nhiệt cao nên nguy cơ cong vênh, cho nnên chuẩn bò ghép nối
đặc biệt và cần thiết phải có quy trình hàn
 Sử dụng chất chảy trong hàn wonfram khí trơ để loại bỏ oxít và ngăn cản
sự tạo mới của chúng
 Khi hơ nóng các vật liệu đồng hầu như không xuất hiện các màu nung có
thể nhìn thấy. Bước chuyển tiếp rắn lỏng diễn ra đột ngột do đó sự tạo
hình của bể chảy là khó khăn


9

i> Phân chia các vật liệu đồng
Loại hợp kim

Ví dụ

Thích hợp hàn
G

Phạm vi ứng dụng

WIP

MIG
Đồng được khử

SE-Cu


0

oxi

SW-Cu

+

SF-CU

0

+

Chế tạo máy
Chế tạo ống dẫn

+

Lắp đặt lò sưởi

+
0

+

+
Đồng – nhôm

CuAl9Ni3Fe2


-

(Nhôm đồng

CuAl11Ni6Fe5

+

thiếc)

CuAl5As

-

+

Thiết bò khử muối

+

+
Đồng - niken

CuNiFe1Mn

-

CuNI30Mn1Fe


+
-

+

Đổi nhiệt
Dẫn nước biển

+

+
Đồng – kẽm

CuZn2Al2

-

(đồng thau)

CuZn35Ni2

0

+

CuZn37
+

+


Nhạc cụ


10
0
Đồng –(đồng

CuSn6

0

thiếc)

CuSn8

+

thiếc

0

+

ng ổ trượt
Bể chứa

+

+
Đồng – niken –


CuNi12Zn24

0

kẽm

CuNi18Zn20

0

+

Chế tạo thiết bò
và ống dẫn

+

+ : thích hợp hàn tốt
0 : thích hợp hàn có điều kiện
- : không thích hợp hàn
2> Kỹ thuật hàn đồng và hợp kim đồng
a. Đặc điểm.
Đồng và hợp kim đồng có độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao do đố cần có
nguồn nhiệt lớn để taọ lên bể hàn. Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn làm giảm cơ tính
của vật hàn, gây biến dạng lớn khi nung nóng và làm nguội
Ở nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm do đó ứng suất nhiệt sinh ra khi hàn
dễ tạo nên nứt. dễ bò ô xy hóa tạo nên CuO, Cu2O, khi nguội các ôxýt này làm
cho lim loại giòn. Vì thế khi hàn phải sử dụng biện pháp công nghệ như thuốc
hàn, que hàn chứa chất khử O2 (P, Si).Nhiệt độ chảy thấp nên dễ quá nhiệt khi

hàn tấm mỏng.Khi hàn đồng thau, kẽm dễ bò cháy làm thay đổi thành phần kim
loại mối hàn so với vật hàn.
b. Hàn đồng .


11
Hàn khí. Vật hàn trước khi hàn phải được chuẩn bò tốt. Vật mỏng S =
1.5 – 2 mm, dùng kiểu uốn mép, nhỏ hơn 30 mm không cần vát mép, 10mm vát
450 lớn hơn 10 mm vát 900.
Ngọn lửa hàn : Ngọn lửa hàn bình thường.
Công suất ngọn lửa hàn. W = (190 – 225)S (l/h).
Nếu vật hàn đã được nung nóng sơ bộ (400 – 5000C) .
W = (125 – 150)S (l/h) .
Nếu nung nóng sơ bộ thực hiện bằng cách dùng ngọn lửa phụ thì công
suất mỗi ngọn lửa chon như sau.
W = (100 – 150)S (l/h).
W. Là công suất ngọn lửa biểu thò bằng lượng tiêu hao khí axetylen.
S. Chiều dày vật hàn (mm).
c. Hàn đồng thau.
Hàn khí. Thành phần ngọn lửa hàn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối
hàn, nếu thừa nhiều ôxy thì tăng lượng ZnO và giảm chất hợp kim trong mói
hàn. Tốt nhất dùng ngọn lửa hơi thừa ôxy để tạo lên lớp ôxit kẽm trên bề mặt
bể hàn ngăn cản sự bốc hơi của kẽm.
Công suất ngọn lửa : W = (100 – 150)S (l/h)
Thuốc hàn Borắc hoặc axit borich
d. Hàn đồng thanh.
Hàn khí. Khi hàn đồng thanh nên dùng ngọn lửa bình thường. Khi hàn
đồng thanh Si thường dùng ngọn lửa thừa ôxy (tỷ lệ O2 / C2H2 = 1.15 – 1.25.
Khi hàn đồng thanh nhôm cần nung nóng sơ bộ (350 – 4500C) - O2 / C2H2 = 1.2 –
1.3.



12
Công suất ngọn lửa như sau.
Khi không nung nóng sơ bộ W = (125 – 175)S (l/h).
Khi nung nóng sơ bộ W = (100 – 150)S (l/h).
Thuốc hàn khi hàn đồng thanh thiếc hoặc đồng thanh Si thường bùng Bo. Khi
hàn đồng thanh Al dùng thuốc hàn Al.

II. Hàn nhôm và hợp kim nhôm.
1> Giới thiệu chung về nhôm và hợp kim nhôm
a> Tổng quát
Nhôm được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp. Trong ngành
chế tạo ôtô (xe con và xe tải nhỏ) nhôm đóng góp một phần chính. Các sản
phẩm nhôm đặc biệt càng ý nghóa hơn trong nhưng năm gần nay
Nhôm đặc trưng bởi các tính chất sau: nó nhẹ với độ bean tương đối cao, tiếp
theo là bền ăn mòn mà không có bảo vệ bề mặt. Trong các phương pháp khác
nhau có thể sản xuất và đặc biệt có thể nén cuộn đa dạng
Bảng so sánh các tính chất của nhôm nguyên chất và sắt
Tính chất
Nguyên tử lượng

Đơn vò
g/mol

Mạng tinh thể

Al

Fe


26.98

55.84

kfz

krz

Tỷ trọng

g/cm3

2.70

7.87

E-modul

Mpa

67.103

210.103

Hệ số giãn nở

l/k

24.10-6


12.10-6

Rl

Mpa

10

100

Rm

Mpa

50

200


13
Nhiệt lượng riêng

J/kg.K

890

460

Nhiệt nóng chảy


J/g

390

272

Nhiệt độ nóng chảy

0

660

1536

Khả năng dẫn nhiệt

W/m.K

235

75

Khả năng dẫn điện

m/s.mm2

38

10


Al2O3

FeO/Fe2O3/Fe3O4

2050

1400/1455/1600

C

Oxy hóa
Nhiệt độ nóng chảy

0

C

b> Các hợp kim nhôm
Hợp kim trộn và hợp kim đúc là khác nhau. Các vật liệu từ hợp kim trộn phải
được thay đổi hình dạng ở tình trạng nguội và nóng. Các sản phẩm đầu ra là các
thỏi đúc được gia công tiếp hoặc là bằng cán, nén thành bán thành phẩm tương
ứng như tôn nhôm đònh hình
Tiếp theo các hợp kim này được phân chia thành hợp kim không thể tôi cứng và
có thể tôi cứng


14

Các hợp kim dẻo

AlMg
(Mn)

AlCu
(Mn, SiMn)

AlMgSi
AlMn
(Mg)

Không
thể tôi
cứng

AlZnMg
(Cu)

AL

G-AlCu
(Ti, Mg)

G-AlSi
(Cu)

Có
thể
tôi
cứng


G-AlSiMg
(MgSi)
G - AlMg

G-AlZnMg

Các hợp kim đúc
Phân loại hợp kim
Ký hiệu hợp kim
Các vật liệu được ký hiệu theo các số hoặc theo biểu tượng chữ số
(6)

Số

Chữ số

EN AW – 5456A

(1)

(2)

(3) (4)

EN AW – AlMg5Mn1(A)

(1)

(2)


(5)

(7)

(4)

Hệ thống số bao gồm 4 chữ số và tương ứng với ký hiệu đăng ký bởi hội nhôm
USA


15
(1) tiêu chuẩn viết tắt
(2) kim loại cơ bản + dạng cung cấp
(3) số thứ nhất : ký hiệu sery
Số thứ hai : sự biến đổi hợp kim
(4) Phương cách
(5) Thành phần hợp kim chính
(6) Hàm lượng đặc trưng
(7) Nguyên tố hợp kim tiếp theo

c> Sự thích hợp hàn của các vật liệu nhôm
So với sắt nhôm cho thấy các đặc tính sau nay liên quan tới hàn:
o

Nó có ái lực oxy cao, có kết quả tạo thành lớp oxít rõ nét nhiều hoặc ít
cũng như có thể dẫn tới sự bọc phủ

o

Nó có khả năng dẫn nhiệt cao hơn và giãn nở nhiệt, biểu hiện ứng suất

co kéo cao, khoảng thời gian nóng chảy lớn đưa ra tùy theo hợp kim

o

Nó có khả năng hòa tan nitơ cao trong chất lỏng, chúng giảm bớt sự thất
thường khi đông đặc

o

Quy trình hàn có các ảnh hưởng của vật liệu như sau:

o

Thông qua nóng chảy vật liệu phụ gia có thể được hợp kim trội hơn
cũng như là các nguyên tố hợp kim bò cháy đi

o

Thông qua hàn, nhiệt được đưa đến tùy theo vật liệu và mức độ năng
lượng có nghóa là khoảng cách vùng nóng chảy tới loại nung hòa tan, tái
kết tinh, thay đổi cấu trúc hoặc hồi phục. Từ đó liên kết được độ bền tương
ứng của vật liệu


16
o

Từ quan điểm vật liệu học, đưa ra các yêu cầu sau đối với chế tạo một
liên kết hàn:


o

Vật liệu phải thích hợp hàn, có nghóa là nó không được phép có xu
hướng tạo nứt. Ngoài ra chúng phải đạt được độ bền cần thiết, đạt được khả
năng biến đổi hình dạng cần thiết và đưa ra khả năng chống mòn gỉ đầy đủ
cũng như thống nhất được sự thể hiện màu tương ứng trong điện phân anốt
đối với vật liệu cơ bản. Chỉ cho phép xuất hiện rỗ bọt hoặc bọc phủ trong
phạm vi giới hạn tùy yêu cầu
d> Sự thích hợp hàn

Được phân biệt giữa hai loại nứt, nứt nóng chảy và nứt đông đặc. Loại thứ nhất
xuất hiện trorng chất hàn và là tính chất đặc trưng đông đặc có nghóa là phụ
thuộc vào thành phần hỗn hợp hóa học của vật liệu.
Nhôm nguyên chất: không có khoảng nhiệt độ tới hạn, tinh thể nhôm rắn chắc
được liên kết chắc chắn sau khi đông đặc nhưng có xu hướng rỗ bọt
Thể ít cùng tích: khoảng nhiệt độ tới hạn, xu hướng nứt nóng vì khối lượng cứng
chắc nhưng không được liên kết
Đủ thể cùng tích: không có khoảng nhiệt độ tới hạn, không có xu hướng nứt vì
các tinh thể nhôm cứng chắc bơi trong thể cùng tích nhưng nguy cơ tạo co rỗ
biên giới hạn
e> Độ bền :
các vật liệu không thể tôi cứng và biến dạng nguội, qua việc đưa nhiệt
hàn vào , xuất hiện các khử bền ở nhiều cấp bậc khác nhau thông qua kết tinh
lại và phục hồi. Ngoài ra có thể hình thành hạt thô.
Trạng thái mềm là trạng thái có thể bò ảnh hưởng ít nhất bởi hàn


17
Các hợp kim có thể tôi cứng bò mất độ bền của mình chủ yếu do phát triển hoặc
hòa tan lại các kết tủa pha

Ngoài ra độ nhạy làm nguội của vật liệu rất có ý nghóa đối với mức độ
hao hụt độ bền. Sau khi hàn ở phần lớn vật liệu có thể không đạt được tốc độ
làm nguội cần thiết cho sự tách lớp tương ứng, sao cho độ bền của vật liệu chính
không bò ảnh hưởng nữa
f> Tác động của nhiệt hàn đối với vật liệu cơ bản:
Thông qua nhiệt hàn, khu vực mối hàn và vùng lân cận sẽ được nung
nóng cao. Chiều rộng vùng ảnh hưởng nhiệt tự điều chỉnh theo nhiệt được đưa
vào, ngựơc lại chúng phụ thuộc vào phương pháp hàn ( mật độ tập trung nhiệt,
tốc độ hàn, chiều dày các lớp) và các kích thước của chi tiết, chúng được xác
đònh cho sự tản nhiệt. Trong vùng ảnh hưởng nhiệt này dễ cảm nhận chung được
độ bền và giới hạn 0.2 hóa cứng nguội hoặc các vật liệu được tôi cứng bò giảm
bớt khi sự giãn nở tăng lên tương ứng ở cực đại cho đến trò số của trạng thái
“mềm”

Vật liệu

Trạng thái

Độ bền của

Khả năng

cuối cùng

vùng ảnh

tăng độ bền

hưởng nhiệt


của vùng ảnh
hưởng nhiệt

Không tôi

Al99.5

Mềm weich

Không thay

cứng được

AlMn

(cấu trúc tái

đổi

AlMgMn

kết tinh)

AlMg3

Nửa cứng,

Khử bền kim

Không có


Không có


18
AlMg4.5Mn

cứng

loại (phục hồi
tinh thể , tái
kết tinh)

Tôi cứng được ALMgSi

Được tôi cứng Khử bền (kết

a) nung hòa

nguội, được

tủa, phân hủy

tan mới, nguội

tôi cứng nhiệt

tinh thể)

nhanh, thay


(cấu trúc tôi

đổi cấu trúc

cứng)

b) chỉ thay đổi
cấu trúc nhiệt

AlZnMg

Được tôi cứng Khử bền

a) tự làm tôi

nguội

cứng lại ở

(nung hòa tan

Được tôi cứng và hiệu ứng

nhiệt độ

nhiệt

nguội nhanh,


phòng

(cấu trúc tôi

tạo tinh thể

b) hoặc khi

cứng)

hỗn hợp)

nhiệt độ tăng
cao

Nguyên tắc xử lý nhiệt có thể được thực hiện để điều chỉnh độ bền cuối
cùng ở chi tiết sau khi hàn. Có nghóa là vật liệu có thể gia công trong trạng thái
thay đổi cơ cấu nguội và cuối cùng được thay đổi cơ cấu nóng hoặc thậm chí
được nung hòa tan mới.
Tuy nhiên điều này chỉ quy đònh đối với thiết bò thích hợp, đối với thiết bò
khác phải rõ ràng sao cho chúng sẽ dẫn đến các vấn đề tương ứng sau khi nung
hòa tan trong trường hợp yêu cầu làm nguội nhanh của chi tiết, như vậy khả
năng điều chỉnh độ bền này được sử dụng giới hạn trong thực tế


19
Giống như ở sự thích hợp hàn, độ bền của mối hàn cũng bò ảnh hưởng
thông qua vật liệu phụ gia. Trong thường xu hướng nứt và độ bền diễn ra trái
ngược
g> Độ bền ăn mòn

Trong các liên kết hàn ở nhôm nguyên chất và các hợp kim không thể tôi
cứng độ bền ăn mòn gỉ hầu như không bò giảm đi. Tuy nhiên cần chú ý ở các vật
liệu có hàm lượng Mg cao (>3.5% Mg), sao cho không xuất hiện sự thay đổi cấu
trúc làm giảm độ bền ăn mòn do nhiệt hàn. Như vậy ở phạm vi nhiệt độ 100230 0C có thể kết tủa cực anốt trên biên giới hạt chúng sẽ cản trở độ bền nứt
ứng suất cũng như ăn mòn xuyên tinh thể. Sự thay đổi kiểu này không nên xuất
hiện cho các quy trình hàn thông thường
h> Độ xốp rỗng mối hàn
Nguyên nhân đối với rỗ xốp có thể liên quan đến diễn biến đông đặc của các
vật liệu nhôm được hàn hoặc có thể về bọc khí xảy ra trong phần lớn các trường
hợp
Rỗ bọt xốp kim loại xuất hiện chũ yếu của nhôm nguyên chất, diễn ra rất mạnh
ở sự chuyển tiếp rắn , lỏng .
Bọc ngậm khí hình thành do các không khí không thể bốc hơi được trước khi
chất chảy đông đặc. Ví dụ các khí này có thể bắt nguồn từ khí bảo vệ và không
khí và bò xoáy lốc tương ứng chuyển động trong bể nóng chảy
Tuy nhiên Nitơ bò hòa tan trong chất chảy được mô tả là nguyên nhân chính.
Nước đang có sẽ bò giảm nguyên do ái lực oxy cao của kim loại và nitơ được
giải phóng trong chất chảy. Vì hòa tan hydro của nhôm giảm cùng với nhiệt độ


20
và nó hạn chế sự thất thường khi đông đặc nên có thể hình thành rỗ bọt được
phân bố đồng đều.
Do đó vật liệu cơ bản và vật liệu phụ gia không có nitơ. Khí bảo vệ phải sạch sẽ
và phù hợp. Phải tách mỡ và lớp oxít trước khi hàn và theo nguyên tắc tránh xa
ẩm ướt
Đối với việc chuẩn bò mối hàn:
Đối với việc chuẩn bò mối hàn cho hàn MIG và TIG, các hình dạng ghép nối
được tiêu chuẩn theo AWS. Bề mặt vát của mối hàn và phạm vi được giới hạn
phải không mỡ và khô. Ngoài ra phải loại bỏ lớp oxit ngay trước khi hàn, thực tế

nó tạo lại ngay lập tức một lớp oxit mới, tuy nhiên tương đối mỏng và đồng đều.

i> Hơ nóng trước :
hơ nóng trước chỉ cần thiết nếu trên cơ sở khả năng dẫn nhiệt cao của nhôm
không đạt được đủ ngấu. Cần phải chú ý răng không diễn rta sự tăng chiểu dày
mạnh của lớp oxít dày ở mặt vát mép mối hàn do thời gian nung nóng quá lâu
hoặc thừa oxy trong khi đốt. Chú ý tiếp theo là ảnh hưởng của nhiệt độ hơ nóng
và thời gian đối với tính chất vật liệu, đặc biệt ở các hợp kim có thể tôi cứng và
các vật liệu thay đổi hình dạng nguội cũng như chứa Mg cao.

Bảng chỉ số đối với nhiệt độ hơ nóng và thới gian nung nóng để hàn vật liệu
dẻo-nhôm
Nhiệt độ hơ
Vật liệu

Phạm vi chiều dày tôn (mm)

Thời gian hơ

nóng trước tối nóng trước tối
đa

đa


21
0

TIG


>= 5 đến 12

AlMgSi0.7

AlZn4.5Mg1

>12

>=4 đến 12
>12

AlMg4.5Mn

>=6 đến 12

AlMg3

>12

(phút)

180

60

200

30

220


20

250

10

140

30

160

20

150 đến 200

10

MIG

AlMgSi0.5
AlMgSi1

C

>20

>16


>16

j> Khí bảo vệ:
Khí argon đơn nguyên tử và hỗn hợp argon/heli đáp ứng được cho nhôm.
Với heli khi dòng 1 chiều công suất hồ quang và độ ngấu và công suất nóng
chảy cao hơn. Ngược lại với argon hồ quang ổn đònh hơn
Ngoài ra khi ứng dụng phụ gia heli cần chú ý rằng vì tỷ trọng heli thấp
hơn nên để đạt được tác dụng bảo vệ như với argon đòi hỏi thể tích khí nhiều
hơn khoảng 2.5-3 lần

2. Đặc điểm.
Nhôm có ái lực lớn đối với O2 tạo thành Al203. xit này ở trong vùng mối
hàn gây rỗ xỉ và nằm trên mặt vật hàn ngăn cản quà trình hàn. Nhiệt độ nóng
chảy của nó 20500C trong khi đó nhiệt độ nóng chảy của nhôm và hợp kim
nhôm khoảng 600 - 6500C . Ở nhiệt độ cao nhôm và hợp kim nhôm có độ bền


22
thấp khi gần nhiệt độ chảy thì chi tiết có thể bò phá hoại do khối lượng bản thân
nó. Từ trạng thái đặc chuyển sang trạng thái lỏng nhôm thay đổi màu sắc nên
khó quan sát khi hàn. Khối lượng riêng của xýt nhôm lớn hơn nhôm và hợp
kim nhôm nên khó nổi lên bể hàn. Ở nhiệt độ cao dễ hòa tan H2 Tạo nên rỗ khí.
3. Hàn khí cho nhôm và hợp kim nhôm.
Chi tiết trước khi hàn phải được làm sạch lớp xýt nhôm một khoảng
cách mép hàn ít nhất là 30 – 35 mm. Chiều dày vật hàn đến 1.5 mm dùng
phương pháp uốn mép nếu nhỏ hơn 4 mm dùng kiểu hàn giáp mối không vát
mép. Nếu chiều dày lớn hơn 40 mm vát mép chữ V, X … vv.
Ngọn lửa hàn bình thường nếu thừa ô xy dễ tạo thành Al203, thừa C2H2 dễ
tạo nên rỗ khí. Công suất ngọn lửa W = 150. S (l/h).
Số hiệu mỏ hàn lớn hơn khi hàn thép một, hai số. Que hàn có thành phần

tương tự thành phần vật hàn, khi hàn nhôm có thể dùng que hàn AK (có 5% Si)
thì mối hàn tốt hơn.
Thuốc hàn chủ yếu là muối clo và flo ví dụ NaCl, KCl, LiCl, NaF, CaF2.
Nhiệm vụ chủ yếu là phá hủy lớp Al203 tạo nên xỉ dễ chảy và nhẹ nổi lên trên
mối hàn …vv. Sau khi hàn xong phải rửa sạch mối hàn để tránh sự ăn mòn do
thuốc hàn còn thừa trên mối hàn.
Bảng lựa chọn thông số hàn GMAW vật liệu nhôm (tham khảo)
Chiều Vò trí Chuẩn Độ hở Đường Dòng

Điện

Lưu

Tốc

dày

kính

điện

áp

lượng

cấp dây

điện

hàn


hàn

khí

(m/ph)

hàn

cực

(Amps) (V)

argon

(mm)

(mm)

(DC+)

(l/ph)

tấm

hàn

bò
cạnh


chân

độ


23
0.64-

2

F

I(đệm)

0

0.8

70-110

15-20

12

3

F,V,H

I


0-2.4

0.8-

120-

20-24

14

0.6-0.76

1.2

150

1.2

130-

23-27

28

0.63-

5

H,O


Y

4.8

175
6

10

F

F,V

Y

Y

0-2.4

6.4-

1.2-

185-

1.6

225

1.6


210-

9.5

1.14

0.89
24-29

19

0.6-0.76

26-29

24

0.6-0.76

290

III> Hàn ni ken và hợp kim ni ken.
Nicken và hợp kim nicken xuất hiện ở tất cả các loại bán thành phẩm
như tôn, dải băng, thanh, ống và các chi tiết rèn. Chúng được tiêu chuẩn hoá
trong AWS. Bên cạnh nicken nguyên chất các hợp kim cơ bản nicken với đồng,
chrom và molipden được sử dụng như là vật liệu chống mòn gỉ cao và bền nhiệt.
Đối với các cấu kiện bền nhiệt cao trong các turbin khí và động cơ các hợp kim
tôi có khả năng tôi cứng sẽ được phân loại trên cơ sở chrom-nicken với sự bổ
xung tiếp theo. Sự tôi cứng được hỗ trợ bởi hợp kim bổ xung Ti, Al và Nbvào

trong liên kết với việc xử lý nhiệt đặc biệt. Các hợp kim – tinh thể hỗn hợp đối
với các thiết bò hoá học và chế tạo lò công nghiệp mô tả thành phần cơ bản này.
Các hợp kim này thích hợp hàn tốt. Phụ gia hàn loại tương tự được tiêu chuẩn
hoá trong AWS
1>Nicken nguyên chất:


24
a> Tính thích hợp hàn và ảnh hưởng của lưu huỳnh
Nicken nguyên chất có cấu trúc khối thể diện và không chuyển hoá cấu
trúc khi xử lý nhiệt. Nó chỉ có thể chứa tối đa 0.02%C trong hoà tan rắn. Hàm
lượng cacbon quá cao sẽ dẫn đến làm giảm độ bền và độ dẻo
Thực tế nicken hoà tan đối với lưu huỳnh và tạo thành cùng tích nickennickelsulfid sẵn sàng nóng chảy lỏng ở 645 0C. Thể cùng tích Ni-NiS2 xâm nhập
từ bề mặt đến ranh giới hạt và làm cho vật liệu nứt ứng suất kéo nóng và nguội.
Bởi vậy mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt phải làm sạch trước khi hàn. Xử lý
nhiệt được thực hiện trong môi trường lò không có lưu huỳnh
b> Tính thích hợp hàn –khả năng hoà tan khí và tạo rỗ bọt
Nicken có khả năng hoà tan cao hơn chủ yếu đối với khí trong trạng thái
nóng chảy, đặc biệt là Nitơ; khi đông đặc nhanh chất hàn sẽ bão hoà với các khí
tồn tại trong cấu trúc như là rỗ bọt. Thông qua việc sử dụng phụ gia hàn với một
vài phần trăm Al, Ti,... nitơ sẽ được kết tủa thành nitrid ở thể rắn. Argon, heli
thích hợp như là khí bảo vệ và khí trộn từ argon và heli với chất phụ gia hydro
đến khoảng 7% khi hàn với TIG và MIG
c> Thực hiện hàn:
Yêu cầu đặt ra cho việc chuẩn bò mối hàn và độ sạch của điểm đấu nối
cao hơn là thép. Đối với các quy trình hàn TIG, MIG... có phụ gia hàn để hàn
cùng loại theo AWS. điện cực thanh để hàn hồ quang tay có vỏ bọc kiềm với
mức độ trung bình. Phụ gia hàn chứa khoảng 2.5% Ti, AL và liên kết như đã đề
cập ở trên bão hoà các khí như là sự kết tủa rắn chắc
2> Hợp kim nicken – đồng

a> Vật liệu cơ bản:


25
Hợp kim Ni-Cu được tiêu chuẩn hóa trong AWS. Ni và Cu tạo thành trong
mỗi một cấu trúc tỷ lệ hỗn hợp từ tinh thể hỗn hợp khối đa diện, cấu trúc này
không có sự chuyển hóa xử lý nhiệt. Khả năng tăng cao độ bền chỉ thông qua
biến dạng nguội. Biến cứng nguội có thể được hồi trở lại thông qua nung tái kết
tinh ở khoảng 750 0C. Khi các chi tiết bò biến dạng nguội khi hàn như vậyvùng
ảnh hưởng nhiệt sẽ lại bò pha trộn ở trạng thái mềm. Hợp kim Ni-Cu quan trọng
nhất là NiCu30Fe với tối thiểu 60% Ni, 30%Cu và 2% Fe. Bổ xung hàm lượng
Fe làm tăng khả năng bền chống xói mòn và ăn mòn gỉ
b> Tính thích hợp hàn:
Các ảnh hưởng của nhiễm bẩn và khí trong mục 1 cũng có giá trò cho hợp kim
Ni-Cu. Phụ gia hàn cùng loại với phụ liệu Al, Ti được tiêu chuẩn hóa trong
AWS
Bảng vật liệu phụ trợ hàn cho NiCu30Fe
Tên viết tắt

Số vật liệu

Dây SG

SG-NiCu32Ti

2.4371

Điện cực thanh

E-NiCu30Mn


2.4366

c> thực hiện hàn:
Điện cực thanh để hàn hồ quang tay là vỏ bọc kiềm Bazo. Hàn MIG và TIG
được thực hiện với argon hoặc helium hoặc khí trộn bổ xung hydro với khoảng
7%.
3> Hợp kim Nicken-crom-sắt
a> Vật liệu cơ bản
Hợp kim Ni-Cr-Fe là nhóm lớn nhất và quan trọng nhất của hợp kim nicken cơ
bản. Chúng bao gồm các thép Cr-Ni austenit với hàm lượng Nicken tăng lên và