Trong lĩnh vực gia công kết cấu thép cho nhà xưởng và cầu trục, hàn đã trở thành phương pháp chủ yếu để liên kết các cấu kiện thép, tạo ra những mối nối bền vững và linh hoạt, phù hợp với các thiết kế phức tạp. Vậy hàn kết cấu thép là gì? Những phương pháp hàn nào phổ biến? Làm thế nào để lựa chọn phương pháp hàn kết cấu thép phù hợp? Các bạn hãy tham khảo trong bài viết sau nhé.
Phương pháp hàn kết cấu thép là gì?
Hàn kết cấu thép là quá trình liên kết hai hay nhiều thành phần thép lại với nhau bằng cách làm nóng chảy để kết dính các bề mặt tiếp xúc và sau đó làm nguội chúng, tạo thành một mối nối bền vững. Quá trình này tạo ra một liên kết vững chắc, giúp tạo nên những cấu trúc thép phức tạp và chịu lực cao.
Các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn phương pháp hàn kết cấu thép
Trước khi chọn phương pháp hàn kết cấu thép, cần xem xét một số yếu tố quan trọng dưới đây để đảm bảo sự phù hợp với từng điều kiện cụ thể:
- Loại vật liệu: Khả năng tương thích của vật liệu là yếu tố hàng đầu. Các loại như thép carbon và thép không gỉ có đặc điểm hàn riêng. Hàn MIG hiệu quả cho thép carbon và nhôm, trong khi hàn TIG phù hợp cho thép không gỉ.
- Độ dày của vật liệu: Độ dày ảnh hưởng đến quy trình hàn. Vật liệu dày thường cần công suất lớn và khả năng thâm nhập sâu. Ngược lại, hàn vật liệu mỏng cần sự tinh tế để tránh đốt cháy.
- Vị trí hàn: Vị trí hàn (hàn ngang, đứng, trên cao) cũng ảnh hưởng đến lựa chọn. Một số phương pháp như hàn MIG có thể sử dụng ở nhiều vị trí, trong khi các phương pháp khác có thể yêu cầu kỹ thuật đặc biệt.
- Thời gian hàn: Thời gian hoàn thành là yếu tố quan trọng, đặc biệt với dự án có thời hạn gấp. Các phương pháp như FCAW-S hoặc SAW cung cấp tốc độ hàn nhanh hơn, trong khi hàn TIG thường mất nhiều thời gian hơn do yêu cầu chính xác cao.
- Nguồn điện và cường độ dòng điện: Nguồn cung cấp điện và cường độ dòng điện cần thiết cũng là yếu tố quan trọng. Hàn có thể sử dụng nguồn AC hoặc DC, phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Điều chỉnh lượng dòng điện cũng cần thiết để đảm bảo chất lượng mối hàn.
- Điều kiện làm việc: Môi trường làm việc, như nhiệt độ và độ ẩm, ảnh hưởng đến quy trình hàn. Hàn ngoài trời có thể cần các phương pháp bảo vệ tốt hơn chống lại các yếu tố môi trường.
Các phương pháp hàn kết cấu thép phổ biến hiện nay
Hàn que
Hàn que, hay còn gọi là hàn hồ quang kim loại có bảo vệ (SMAW), là phương pháp hàn sử dụng điện và điện cực với chiều dài cố định để kết nối các mảnh kim loại. Quy trình này thường được các thợ hàn ưa chuộng trong các công trình ngoài trời nhờ tính linh hoạt và dễ sử dụng. Tuy nhiên, vì điện cực que tiêu thụ liên tục và có tốc độ thay đổi nhanh, quy trình này có thể diễn ra chậm chạp. Do đó, hàn que thường phù hợp với những ứng dụng yêu cầu hàn ở mức tối thiểu.
Hàn hồ quang lõi thuốc tự bảo vệ (FCAW-S)
Một phương pháp hàn khác là FCAW-S, nổi bật với khả năng gia tăng năng suất đáng kể, đặc biệt trong những ứng dụng yêu cầu khối lượng công việc lớn. FCAW-S có thể tối ưu hóa hiệu quả cho các mối hàn lớn, nặng và lặp lại nhiều lần. Tuy nhiên, quy trình này thường chỉ hoạt động tốt trong môi trường cố định và đòi hỏi người vận hành phải được đào tạo kỹ lưỡng do tính phức tạp của nó.
Hàn Hồ Quang Lõi Thuốc Bảo Vệ Bằng Khí (FCAW-G)
Đối với việc hàn thép kết cấu trong nhà, FCAW-G là sự lựa chọn tuyệt vời vì tính dễ sử dụng và khả năng hàn ở mọi vị trí. Phương pháp này còn có độ thâm nhập sâu hơn và khả năng hàn hiệu quả ngay cả trong điều kiện có chất ô nhiễm, với nhiều lựa chọn về vật liệu điện cực. Tuy nhiên, nhược điểm của FCAW-G là tạo ra xỉ từ dây hàn, cần được loại bỏ giữa các lần hàn để tránh tích tụ không mong muốn trên sàn và thiết bị.
Hàn Hồ Quang Chìm (SAW)
SAW cũng là một lựa chọn phù hợp cho hàn thép kết cấu trong nhà, mặc dù yêu cầu đầu tư ban đầu có thể cao. Phương pháp này rất hiệu quả trong việc nâng cao năng suất, đặc biệt là với các mối hàn dài và liên tục. SAW có thể sử dụng dây lõi đặc hoặc lõi kim loại, giúp tăng tỷ lệ lắng đọng và giảm thời gian hàn nhờ vào tốc độ di chuyển cao hơn. Nhờ những ưu điểm này, nhu cầu về các quy trình nắn thẳng tốn kém có thể được giảm bớt.
Hàn Kim Loại Bằng Khí Trơ (MIG)
Hàn MIG cũng là lựa chọn lý tưởng cho hàn thép kết cấu trong nhà. Khác với FCAW-G, hàn MIG không tạo ra xỉ, loại bỏ sự cần thiết cho các công đoạn mài hoặc đục sau khi hàn, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho người vận hành. Tuy nhiên, hàn MIG có thể không dễ dàng cho tất cả người sử dụng, và việc hàn không đúng vị trí có thể dẫn đến kết quả kém và kéo dài thời gian hàn.
Các bước để có một đường hàn đẹp chất lượng
Trước khi bắt tay vào hàn kết cấu thép, việc chuẩn bị vật liệu là rất quan trọng. Tạp chất như rỉ sét, sơn, dầu mỡ và bụi bẩn có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng hàn, tạo ra điểm yếu và khuyết tật. Một bề mặt sạch sẽ giúp kim loại nóng chảy đều, từ đó nâng cao tính toàn vẹn của mối hàn. Dưới đây là các bước chuẩn bị vật liệu hiệu quả.
Bước 1: Làm sạch bề mặt
Làm sạch bề mặt kim loại là nhiệm vụ đầu tiên. Bắt đầu bằng cách loại bỏ rỉ sét và sơn dày bằng bàn chải sắt hoặc máy mài.
- Chải cơ học: Sử dụng bàn chải dây xoắn để làm sạch sâu hơn, hiệu quả trên cả bề mặt không bằng phẳng.
- Tẩy dầu mỡ: Dùng dung môi như acetone để loại bỏ dầu mỡ. Làm việc trong không gian thông gió và đeo thiết bị bảo hộ.
Bước 2: Chuẩn bị các cạnh
Chuẩn bị các cạnh của phôi hàn là rất cần thiết.
- Vát mép: Cắt các cạnh kim loại theo góc chính xác để kim loại phụ thâm nhập tốt hơn, đặc biệt cho các mối hàn chịu tải trọng cao.
- Kiểm tra độ vừa vặn: Đảm bảo các bộ phận khớp với nhau mà không có khoảng hở lớn, giúp mối hàn sạch hơn.
Bước 3: Lựa chọn kim loại phụ
Kim loại phụ phải tương thích với vật liệu hàn và đáp ứng yêu cầu về độ bền, độ dẻo, và khả năng chống ăn mòn.
- Khả năng thương thích: Chọn kim loại hàn có đặc tính tương tự với vật liệu cần hàn.
- Đường kính kim loại phụ: Đường kính cần phù hợp với độ dày các bộ phận. Dây quá mỏng hoặc dày đều không hiệu quả.
- Thành phần hóa học: Kiểm tra để tránh tạp chất làm yếu mối hàn.
- Loại lớp phủ: Chọn lớp phủ phù hợp cho hàn hồ quang để ổn định hồ quang và bảo vệ vũng hàn.
Bước 4: Điều chỉnh thiết bị hàn
Cài đặt thiết bị hàn chính xác là rất quan trọng.
- Cài đặt nguồn điện: Chọn nguồn điện phù hợp với loại hàn (MIG, TIG, MMA).
- Điều chỉnh cường độ dòng điện: Cường độ dòng điện phải phù hợp với độ dày vật liệu; dòng quá thấp hoặc quá cao đều không tốt.
- Thiết lập tốc độ hàn: Tốc độ di chuyển của mỏ hàn ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn.
- Lựa chọn điện áp hồ quang: Điện áp ảnh hưởng đến hình dạng và chất lượng hồ quang, cần được thiết lập chính xác.
