Việc lựa chọn loại khí công nghiệp phù hợp không chỉ là việc chọn bình chứa; đó là một quyết định quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng, hiệu quả và sự an toàn của hoạt động hàn và cắt của bạn. Khí bảo vệ thích hợp bảo vệ vũng hàn nóng chảy khỏi bị ô nhiễm trong khí quyển, trong khi khí cắt phù hợp đảm bảo vết cắt sạch và chính xác. Hướng dẫn toàn diện này sẽ hướng dẫn bạn các yếu tố cần thiết cần cân nhắc khi lựa chọn khí công nghiệp, đảm bảo bạn đạt được kết quả tối ưu cho các ứng dụng cụ thể của mình.

Tìm hiểu về khí bảo vệ cho hàn

Khí bảo vệ rất cần thiết trong các quy trình như Hàn hồ quang kim loại khí (GMAW/MIG) và Hàn hồ quang vonfram khí (GTAW/TIG). Chức năng chính của chúng là thay thế các loại khí trong khí quyển, chủ yếu là oxy và nitơ, ra khỏi vùng hàn. Nếu các khí trong khí quyển này xâm nhập vào bể hàn nóng chảy, chúng có thể gây ra độ xốp (lỗ trong mối hàn), độ giòn và hình dạng mối hàn kém.

Việc lựa chọn khí bảo vệ ảnh hưởng đáng kể đến một số khía cạnh chính của quá trình hàn:

• Độ ổn định của hồ quang: Một số loại khí thúc đẩy hồ quang ổn định, trơn tru, giảm sự bắn tung tóe và giúp quá trình kiểm soát dễ dàng hơn.

• Sự thâm nhập của mối hàn: Thành phần khí ảnh hưởng đến mức độ truyền nhiệt sâu vào kim loại cơ bản, ảnh hưởng đến độ bền của mối nối.

• Hồ sơ hàn: Hình dạng của mối hàn (ví dụ phẳng, lồi hoặc lõm) được xác định một phần bởi khí bảo vệ.

• Tính chất cơ học: Khí có thể ảnh hưởng đến độ bền cuối cùng, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn của kim loại mối hàn.

• Mức độ bắn tung tóe: Một số hỗn hợp khí nhất định giảm thiểu sự bắn tung tóe, giảm thời gian làm sạch sau hàn.

• 
  

Các loại khí công nghiệp thông dụng dùng trong hàn

nhất khí công nghiệp thường được sử dụng để hàn được chia thành một số loại chính, mỗi loại có những đặc điểm riêng biệt.

Argon (Ar)

Argon là đặc trưng của khí bảo vệ. Nó là một loại khí trơ, nghĩa là nó không phản ứng hóa học với kim loại nóng chảy.

• Ứng dụng: Argon là lựa chọn tiêu chuẩn để hàn GTAW (TIG) của hầu hết các kim loại, đặc biệt là nhôm, magie và titan. Nó mang lại sự ổn định hồ quang tuyệt vời và vẻ ngoài mối hàn sạch sẽ.

• Đặc điểm: Nó tạo ra một hồ sơ thâm nhập hẹp, sâu. Vì nặng hơn không khí nên nó có khả năng bao phủ tuyệt vời trên vũng hàn, đặc biệt ở các vị trí hàn phẳng.

Heli (Anh ấy)

Helium là một loại khí trơ khác nhưng nó hoạt động rất khác với argon.

• Ứng dụng: Nó thường được sử dụng kết hợp với argon để hàn các vật liệu dày hơn hoặc kim loại có độ dẫn nhiệt cao, như nhôm và đồng.

• Đặc điểm: Helium tạo ra hồ quang nóng hơn argon, dẫn đến sự thâm nhập rộng hơn, sâu hơn và tốc độ di chuyển nhanh hơn. Tuy nhiên, nó nhẹ hơn không khí, đòi hỏi tốc độ dòng chảy cao hơn để duy trì sự che chắn đầy đủ và có thể khiến việc khởi động hồ quang trở nên khó khăn hơn.

Cacbon điôxit (CO2)

Không giống như argon và helium, carbon dioxide là một loại khí phản ứng. Dưới sức nóng mãnh liệt của hồ quang hàn, nó phân hủy thành carbon monoxide và oxy.

• Ứng dụng: CO2 được sử dụng rộng rãi để hàn thép cacbon GMAW (MIG). Nó thường là sự lựa chọn kinh tế nhất.

• Đặc điểm: Nó mang lại sự thâm nhập sâu nhưng có xu hướng tạo ra hồ quang kém ổn định hơn và bắn tung tóe hơn đáng kể so với khí trơ hoặc hỗn hợp argon. Biên dạng mối hàn thu được thường rộng hơn và bị oxy hóa nhiều hơn một chút.

Ôxi (O2)

Oxy có tính phản ứng cao và không bao giờ được sử dụng làm khí bảo vệ chính.

• Ứng dụng: Một lượng nhỏ oxy (thường là 1-5%) thường được thêm vào argon để hàn cacbon và thép hợp kim thấp, và đôi khi là thép không gỉ.

• Đặc điểm: Oxy cải thiện độ ổn định của hồ quang, giảm sức căng bề mặt của kim loại nóng chảy (cho phép nó chảy ra ngoài trơn tru hơn) và có thể tăng cường độ xuyên thấu trong một số ứng dụng nhất định.

• 
  

Lựa chọn khí cho các quy trình hàn cụ thể

Việc lựa chọn khí tối ưu phụ thuộc rất nhiều vào quá trình hàn và vật liệu cơ bản.

Hàn hồ quang kim loại khí (GMAW/MIG)

Hàn MIG phụ thuộc rất nhiều vào hỗn hợp khí được điều chỉnh cho phù hợp với kim loại cụ thể.

• Thép cacbon:

  • 100% CO2: Tùy chọn tiết kiệm chi phí nhất, mang lại khả năng xuyên thấu sâu nhưng độ bắn tóe cao hơn. Tốt cho vật liệu dày hơn.

  • Hỗn hợp Argon/CO2 (ví dụ: 75% Ar / 25% CO2 hoặc “C25”): Sự lựa chọn phổ biến nhất cho chế tạo chung. Chúng mang lại sự cân bằng giữa độ ổn định hồ quang tốt, độ bắn tóe thấp hơn CO2 nguyên chất và hình dạng đường hàn tuyệt vời. Tỷ lệ phần trăm CO2 thấp hơn (ví dụ: 5-15%) được sử dụng cho các vật liệu mỏng hơn hoặc hàn MIG xung.

  • Hỗn hợp Argon/oxy (ví dụ: 95% Ar / 5% O2): Được sử dụng để hàn phun chuyển thép cacbon, tạo ra vũng hàn rất lỏng và độ ngấu sâu.

• Thép không gỉ:

  • Argon/CO2 (ví dụ: 98% Ar / 2% CO2): Một lựa chọn phổ biến nhưng hàm lượng CO2 phải được giữ ở mức thấp để giảm thiểu lượng hấp thụ carbon, có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn.

  • Hỗn hợp ba (Argon/Helium/CO2): Thường được sử dụng để hàn ngắn mạch thép không gỉ mỏng, mang lại đặc tính hồ quang tuyệt vời và giảm thiểu biến dạng.

• Nhôm:

  • Argon 100%: Sự lựa chọn tiêu chuẩn cho hầu hết hàn MIG nhôm dày tới khoảng 1/2 inch.

  • Hỗn hợp Argon/Helium (ví dụ: 50% Ar / 50% He hoặc 25% Ar / 75% He): Được sử dụng cho các phần nhôm dày hơn để tăng lượng nhiệt đầu vào và khả năng xuyên thấu.

Hàn hồ quang vonfram khí (GTAW/TIG)

Hàn TIG thường yêu cầu khí trơ để bảo vệ điện cực vonfram không tiêu hao và vũng hàn.

• Tất cả các kim loại (trừ phần rất dày): 100% Argon là sự lựa chọn phổ biến, mang lại khả năng khởi động hồ quang, độ ổn định và khả năng làm sạch tuyệt vời (đặc biệt quan trọng đối với nhôm).

• Nhôm dày hoặc đồng: Hỗn hợp Argon/Helium (thường là 50/50 hoặc 75/25 Helium/Argon) được sử dụng để tăng điện áp hồ quang và nhiệt đầu vào, cho phép thâm nhập sâu hơn và tốc độ di chuyển nhanh hơn trên các vật liệu có tính dẫn điện cao.

• 
  

Lựa chọn khí cho quá trình cắt

Quá trình cắt yêu cầu khí để đốt cháy, thổi bay kim loại nóng chảy hoặc cả hai.

Cắt nhiên liệu oxy

Quá trình này sử dụng khí nhiên liệu trộn với oxy nguyên chất để làm nóng trước kim loại đến nhiệt độ bắt lửa, sau đó sử dụng dòng oxy áp suất cao để oxy hóa (đốt cháy) nhanh chóng và thổi bay kim loại. Việc lựa chọn khí nhiên liệu ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ và chất lượng cắt.

• Axetylen: Tạo ra nhiệt độ ngọn lửa cao nhất so với bất kỳ loại khí nhiên liệu thông thường nào, cho phép thời gian làm nóng trước nhanh nhất. Nó rất tốt cho việc vát mép và xuyên thấu nhưng đòi hỏi phải xử lý cẩn thận do nó không ổn định ở áp suất cao.

• Propane: Một sự lựa chọn rất kinh tế, được sử dụng rộng rãi để cắt và gia nhiệt nói chung. Nó có nhiệt độ ngọn lửa thấp hơn axetylen, dẫn đến thời gian làm nóng trước lâu hơn một chút, nhưng an toàn hơn khi bảo quản và vận chuyển.

• Propylen: Cung cấp nhiệt độ ngọn lửa giữa propan và axetylen. Nó cung cấp thời gian làm nóng trước nhanh hơn propan và thường được ưu tiên cho các ứng dụng cắt nặng.

• Khí tự nhiên: Thường là lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất nếu được dẫn trực tiếp vào cơ sở. Nó có nhiệt độ ngọn lửa thấp hơn nên phù hợp nhất với các vật liệu mỏng hơn hoặc các ứng dụng mà thời gian làm nóng trước không phải là yếu tố quan trọng.

Cắt hồ quang plasma

Cắt plasma sử dụng tia khí ion hóa (plasma) tốc độ cao để làm nóng chảy và cắt đứt kim loại.

• Khí (Khí nén): Sự lựa chọn phổ biến và kinh tế nhất để cắt thép cacbon, thép không gỉ và nhôm với mục đích chung. Nó đòi hỏi nguồn cung cấp không khí sạch, khô và không có dầu.

• Nitơ: Thường được sử dụng để cắt thép không gỉ và nhôm, vì nó tạo ra cạnh sạch hơn và ít bị oxy hóa hơn so với khí nén. Nó cũng thường được sử dụng làm khí thứ cấp (lá chắn) trong các hệ thống khí kép.

• Ôxy: Cung cấp tốc độ cắt nhanh nhất và các cạnh sạch nhất trên thép cacbon, nhưng nó không được khuyến khích cho thép không gỉ hoặc nhôm.

• Hỗn hợp Argon/Hydro (ví dụ: H35 – 65% Ar / 35% H2): Được sử dụng để cắt thép không gỉ và nhôm rất dày. Hydro cung cấp khả năng truyền nhiệt cao, mang lại chất lượng cắt tuyệt vời và tốc độ nhanh trên các vật liệu khó cắt.

• 
  

Ma trận tóm tắt lựa chọn khí

Để đơn giản hóa quá trình lựa chọn, hãy tham khảo hướng dẫn nhanh này:

Cân nhắc về chất lượng và độ tinh khiết

Độ tinh khiết của khí công nghiệp của bạn là điều tối quan trọng. Các chất gây ô nhiễm như độ ẩm, oxy (trong các ứng dụng khí trơ) hoặc hydrocarbon có thể làm giảm nghiêm trọng chất lượng mối hàn, gây ra độ xốp, độ giòn và vẻ ngoài kém.

• Khí hàn: Luôn đảm bảo rằng bạn đang sử dụng các loại khí được chứng nhận là “cấp hàn”, thường có mức độ tinh khiết cao (ví dụ: 99,99% hoặc cao hơn đối với argon).

• Xử lý xi lanh: Việc bảo quản và xử lý bình chứa đúng cách là rất quan trọng để duy trì độ tinh khiết của khí. Giữ van đóng khi không sử dụng và tránh để xi lanh tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt.

• Hệ thống phân phối: Đảm bảo bộ điều chỉnh, ống mềm và lưu lượng kế của bạn sạch sẽ, không rò rỉ và được thiết kế cho loại khí cụ thể đang được sử dụng.

• 
  

Phần kết luận

Lựa chọn khí công nghiệp đúng nghĩa hàn và cắt là bước cơ bản để đạt được kết quả chất lượng cao, hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Bằng cách hiểu rõ đặc tính của các loại khí bảo vệ và khí cắt khác nhau, đồng thời kết hợp chúng với các quy trình và vật liệu cụ thể của bạn, bạn có thể tối ưu hóa hoạt động và đảm bảo tính toàn vẹn trong công việc của mình. Đừng ngần ngại tham khảo ý kiến ​​của nhà cung cấp khí đốt hoặc nhà sản xuất thiết bị hàn để có các đề xuất phù hợp dựa trên yêu cầu ứng dụng riêng của bạn.