Khám phá phương pháp hàn hiệu quả trong thế giới kim loại: Thép không gỉ

Thép không gỉ, do khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và chịu nhiệt độ thấp tuyệt vời, được sử dụng rộng rãi trong dao kéo, đồ gia dụng, sản xuất máy móc, trang trí kiến ​​trúc, than đá, hóa dầu và các lĩnh vực khác. Từ những ngày đầu của Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa cho đến thời kỳ tiền cải cách và mở cửa, nhu cầu thép không gỉ của Trung Quốc chủ yếu dành cho các ứng dụng công nghiệp và quốc phòng. Ngày nay, sản lượng thép không gỉ của Trung Quốc chiếm hơn 50% sản lượng thép không gỉ của thế giới, khẳng định vị thế quan trọng trên thị trường thép không gỉ toàn cầu. Tuy nhiên, quá trình hàn thép không gỉ không phải là một công việc dễ dàng, đòi hỏi phải nắm vững một loạt điểm kỹ thuật và vượt qua nhiều khó khăn kỹ thuật khác nhau.

I. Đặc điểm của thép không gỉ

Nói tóm lại, thép không gỉ là loại thép có thành phần chính là hàm lượng crom (Cr) cao hơn 12%. Thành phần này đặt thép ở trạng thái thụ động, do đó tạo cho nó các đặc tính của thép không gỉ. Dựa trên cấu trúc và thành phần hóa học, thép không gỉ có thể được phân loại thành bốn loại: thép không gỉ austenit, thép không gỉ martensitic, thép không gỉ ferit và thép không gỉ song.

Thép không gỉ Austenitic, với khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt và không từ tính vượt trội, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị gia dụng, phụ tùng ô tô và dụng cụ y tế.

Thép không gỉ Martensitic, được biết đến với khả năng gia công tốt, độ cứng cao và tính chất từ ​​tính, thường được sử dụng để chế tạo dao kéo, lưỡi dao, bộ phận cơ khí, v.v.

Thép không gỉ Ferritic, giàu titan, có khả năng chịu nhiệt độ cao và ăn mòn, thường được sử dụng trong sản xuất ống xả ô tô, bộ trao đổi nhiệt và các bộ phận khác.

Thép không gỉ song kết hợp các ưu điểm của thép không gỉ austenit và ferritic, mang lại độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.

Ngoài ra, inox còn có những đặc điểm nổi bật sau::

Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời: Nguyên tố crom trong thép không gỉ có thể tạo thành một màng oxit dày đặc trên bề mặt của nó, chống lại sự ăn mòn của oxy, nước và các môi trường ăn mòn khác một cách hiệu quả.

Độ bền và độ dẻo dai cao: Thép không gỉ có độ bền và độ dẻo dai cao, có khả năng chịu ứng suất cơ học đáng kể.

Chịu được nhiệt độ cao và thấp: Thép không gỉ duy trì tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao và thấp.

Tính thẩm mỹ và dễ gia công: Thép không gỉ có ánh kim sáng bóng, dễ gia công và tạo hình, thích hợp để sản xuất các sản phẩm có hình dạng và kết cấu phức tạp khác nhau.

Tuy nhiên, thép không gỉ có độ dẫn nhiệt tương đối kém và hệ số giãn nở nhiệt lớn, dẫn đến các vấn đề như vết nứt nóng và ăn mòn giữa các hạt trong quá trình hàn. Để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của mối hàn, cần lựa chọn phương pháp hàn phù hợp, kiểm soát các thông số hàn và có biện pháp bảo vệ thích hợp.

II. Các phương pháp chính của hàn thép không gỉ

Phương phap han băng điện trở

Đặc điểm: Hàn điện trở sử dụng nhiệt điện trở sinh ra bởi dòng điện đi qua bề mặt tiếp xúc để làm nóng chảy và kết nối các bề mặt tiếp xúc. Hàn điện trở có ưu điểm là tốc độ hàn nhanh, hiệu quả sản xuất cao, chất lượng mối hàn ổn định.

Phạm vi ứng dụng: Hàn điện trở thích hợp để hàn các tấm và ống thép không gỉ có độ dày tương đối mỏng và hình dạng đều đặn.

Điểm vận hành: Trước khi hàn, đảm bảo bề mặt phôi sạch và phẳng; lựa chọn dòng hàn và thời gian hàn phù hợp; kiểm soát áp lực hàn để đảm bảo chất lượng mối hàn.

Hàn hồ quang bằng tay

Đặc điểm: Hàn hồ quang thủ công là phương pháp hàn bằng cách vận hành súng hàn hồ quang bằng tay, mang lại sự linh hoạt và khả năng ứng dụng cao cho nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau của phôi.

Phạm vi ứng dụng: Hàn hồ quang tay thích hợp để hàn các phôi thép không gỉ có độ dày tương đối mỏng và hình dạng phức tạp.

Điểm vận hành: Trong quá trình hàn, kiểm soát chiều dài hồ quang và duy trì tốc độ hàn ổn định; lựa chọn điện cực hàn và dòng điện hàn phù hợp; chú ý đến các thông số như tốc độ dòng khí bảo vệ và chiều dài mở rộng điện cực vonfram.

Hàn khí bảo vệ (Hàn MIG/MAG và hàn TIG)

Hàn MIG/MAG: Phương pháp này sử dụng khí trơ hoặc khí hỗn hợp làm lớp bảo vệ, cấp dây hàn vào bể nóng chảy thông qua các thiết bị cấp dây tự động hoặc bán tự động để hàn. Nó có ưu điểm là tốc độ hàn nhanh, chất lượng ổn định và chi phí thấp. Thích hợp cho các khu vực hàn có mật độ phân bố cao.

Hàn TIG: Phương pháp này sử dụng khí argon làm khí bảo vệ, làm nóng que hàn inox đến trạng thái nóng chảy, sau đó tiếp xúc với phôi để tạo thành mối hàn. Nó mang lại những ưu điểm như hình thành mối hàn tốt, độ hoàn thiện bề mặt cao và phù hợp để hàn các tấm mỏng và các tấm ống từ trung bình đến nặng. Tuy nhiên, quy trình phức tạp, tốc độ hàn chậm và chi phí cao hơn.

Hàn laser

Đặc điểm: Hàn laser sử dụng mật độ năng lượng cao của chùm tia laser để đạt được hiệu quả hàn, có độ chính xác cao, tốc độ cao và chất lượng mối hàn tốt.

Phạm vi ứng dụng: Hàn laser thích hợp để hàn các phôi thép không gỉ có yêu cầu chất lượng mối hàn cực cao và hình dạng phức tạp.

Điểm vận hành: Trong quá trình hàn, điều khiển công suất và vị trí tiêu điểm của chùm tia laser; duy trì tốc độ hàn ổn định; chú ý đến tốc độ dòng khí bảo vệ và độ ổn định của chùm tia laser.

Các phương pháp hàn khác

Hàn hồ quang chìm : Thích hợp để hàn các tấm thép không gỉ có độ dày trung bình trở lên, mang lại những ưu điểm như năng suất cao và chất lượng mối hàn tốt. Tuy nhiên, nó có thể dễ dàng gây ra sự phân tách các nguyên tố hợp kim và tạp chất.

Hàn điện xỉ : Điều này sử dụng nhiệt điện trở được tạo ra bởi dòng điện chạy qua xỉ lỏng để hàn, thích hợp cho các dịp sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, nó có những hạn chế nhất định về vật liệu và kích thước của phôi.

III. Khó khăn kỹ thuật và giải pháp hàn inox

Hiện tượng nứt nóng

Khó khăn về kỹ thuật: Thép không gỉ Austenitic, đặc biệt là các loại thép chứa nhiều niken, lưu huỳnh và các nguyên tố khác dễ bị nứt nóng trong quá trình hàn, ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn.

Giải pháp: Áp dụng quá trình gia nhiệt trước và xử lý sau nhiệt để giảm ứng suất hàn; đồng thời, việc lựa chọn vật liệu hàn phù hợp và tối ưu hóa các thông số hàn (như dòng điện, điện áp, tốc độ) cũng rất quan trọng.

Ăn mòn giữa các hạt

Khó khăn về mặt kỹ thuật: Sự kết hợp giữa carbon và crom trong thép không gỉ austenit tạo thành cacbua crom kết tủa ở các ranh giới hạt, dẫn đến sự suy giảm crom ở các ranh giới hạt, từ đó gây ra sự ăn mòn giữa các hạt.

Giải pháp: Sử dụng vật liệu thép không gỉ có lượng khí thải carbon thấp hoặc loại bỏ hoặc giảm lượng kết tủa cacbua crom thông qua xử lý nhiệt sau hàn.

Biến dạng hàn

Khó khăn về mặt kỹ thuật: Thép không gỉ có hệ số giãn nở nhiệt lớn nên dễ bị biến dạng trong quá trình gia nhiệt và làm nguội.

Giải pháp: Thiết kế hợp lý hình thức mối nối, áp dụng trình tự hàn đối xứng và sử dụng đồ gá cố định hợp lý để giảm biến dạng hàn.

Độ xốp hàn

Khó khăn về mặt kỹ thuật: Khả năng bảo vệ kém trong quá trình hàn hoặc các chất gây ô nhiễm trên bề mặt kim loại cơ bản có thể dẫn đến sự hình thành các lỗ khí hydro hoặc các lỗ khí khác.

Giải pháp: Đảm bảo làm sạch kỹ bề mặt cần hàn trước khi hàn và duy trì môi trường bảo vệ khí tốt trong quá trình hàn.

Hàn thép không gỉ là một quá trình đầy thách thức về mặt kỹ thuật, đòi hỏi phải xem xét toàn diện các đặc tính vật liệu, phương pháp hàn, thông số kỹ thuật vận hành và các yếu tố khác. Bằng cách lựa chọn phương pháp hàn, thông số kỹ thuật phù hợp và áp dụng các giải pháp hiệu quả, chất lượng và hiệu suất của các mối hàn thép không gỉ có thể được đảm bảo. Trong tương lai, chúng tôi dự đoán sự xuất hiện của các công nghệ và thiết bị hàn tiên tiến hơn, mở ra không gian rộng hơn cho ứng dụng thép không gỉ  diệc  cũng sẽ tiếp tục khám phá sâu sắc những đổi mới trong công nghệ hàn thép không gỉ, đóng góp chuyên môn chuyên môn của mình để cải thiện chất lượng và hiệu suất hàn.