Đạt được Màu Hàn MIG Đồng Đều trên Thép Không Gỉ: Vai Trò của Hỗn Hợp Khí và Lưu Lượng Khí

Đạt được Màu Hàn MIG Đồng Đều trên Thép Không Gỉ: Vai Trò của Hỗn Hợp Khí và Lưu Lượng Khí

Đối với bất kỳ ai gia công bằng thép không gỉ, mối hàn cuối cùng không chỉ đơn thuần là vấn đề về độ bền và khả năng thâm nhập. Đó còn là yếu tố thẩm mỹ và khả năng chống ăn mòn. Dấu hiệu đặc trưng của một mối hàn thép không gỉ chất lượng cao, sạch sẽ là màu bạc sáng hoặc vàng nhạt (màu rơm) đồng đều. Ngược lại, mối hàn có màu xanh, tím, xám hoặc đen là dấu hiệu cho thấy sự oxy hóa và nguy cơ làm suy giảm tính chất chống ăn mòn của vật liệu.

Mặc dù các yếu tố như tốc độ di chuyển, mức nhiệt đầu vào và độ sạch bề mặt đóng một vai trò nhất định, nhưng yếu tố chính quyết định màu sắc mối hàn chính là thiết lập khí bảo vệ của bạn. Bài viết này phân tích khoa học cũng như các bước thực tế để đạt được màu sắc hoàn hảo và đồng đều trong các mối hàn thép không gỉ MIG (GMAW) thông qua hỗn hợp khí và lưu lượng phù hợp nhất.

Tại Sao Màu Mối Hàn Quan Trọng: Không Chỉ Là Vấn Đề Thẩm Mỹ

Các màu sắc xuất hiện trên mối hàn thực chất là lớp vảy oxy hóa, giống như các màu sắc trên thép khi được nung nóng, nhưng chúng cho thấy mức độ nhiễm bẩn mà mối hàn đã trải qua khi ở trong trạng thái nóng.

• Bạc / Rơm Nhạt (Vàng): Chỉ mức độ oxy hóa tối thiểu. Crom trong thép không gỉ—nguyên tố chịu trách nhiệm cho tính chất "không gỉ"—đã được bảo vệ. Mối hàn giữ được khả năng chống ăn mòn đầy đủ.

• Rơm Đậm / Xanh Lam / Tím: Chỉ mức độ tiếp xúc với oxy ngày càng cao. Crom đã bắt đầu bị oxy hóa, tạo thành một lớp mỏng trên bề mặt. Điều này làm giảm hàm lượng crom tại ranh giới mối hàn, khiến nó dễ bị ăn mòn (quá trình này được gọi là "sugaring").

• Xám / Đen: Chỉ sự oxy hóa và nhiễm bẩn nghiêm trọng. Mối hàn bị tróc vảy nặng, khả năng chống ăn mòn bị suy giảm đáng kể, và lớp cặn than thường có thể giữ lại các chất gây nhiễm bẩn.

Mục tiêu không chỉ là một mối hàn "đẹp", mà còn là một mối hàn chắc chắn về mặt chức năng và duy trì được các tính chất vốn có của vật liệu gốc.

Lớp Chắn Bảo Vệ: Những Nguyên Tắc Cơ Bản Về Khí Bảo Vệ

Mục đích duy nhất của khí bảo vệ là tạo ra một lớp khí trơ bao phủ, thay thế không khí khí quyển (cụ thể là oxy và nitơ) xung quanh vũng hàn nóng chảy. Đối với thép không gỉ, vốn rất dễ phản ứng ở nhiệt độ hàn, điều này hoàn toàn mang tính chất then trọng.

Lựa chọn hỗn hợp khí phù hợp

Hỗn hợp tiêu chuẩn C25 (75% Argon / 25% CO₂) được sử dụng cho thép cacbon thấp là không phù hợp đối với hàn MIG thép không gỉ. CO₂ bị phân hủy trong hồ quang, giải phóng oxy gây ra hiện tượng oxy hóa và hấp thụ cacbon, có thể dẫn đến ăn mòn.

Dưới đây là các hỗn hợp khí phổ biến và hiệu quả dùng cho hàn MIG thép không gỉ:

1. Hỗn hợp "Classic" ba thành phần: 90% Heli / 7,5% Argon / 2,5% CO₂

   • Tại Sao Nó Hiệu Quả: Đây là tiêu chuẩn ngành cho phương pháp chuyển phun (spray transfer) trên thép không gỉ.

     • Heli (He): Tăng lượng nhiệt đầu vào và điện áp hồ quang, dẫn đến đường hàn rộng hơn, phẳng hơn, mịn hơn và khả năng ngấu tốt hơn. Nó cải thiện tốc độ di chuyển.

     • Argon (Ar): Cung cấp hồ quang ổn định và nền tảng vững chắc cho hỗn hợp.

     • CO₂ (Khí Carbon Dioxide): Một lượng nhỏ, được kiểm soát (giữ dưới 3%) giúp ổn định hồ quang và cải thiện khả năng bám dính của mối hàn không có gây ra hiện tượng ngậm carbon hoặc oxy hóa đáng kể.

   • Phù hợp nhất cho: Chế độ chuyển phun trên vật liệu dày. Đảm bảo màu sắc đẹp (bạc đến vàng nhạt) và độ ngấu tốt.

2. Lựa chọn tiết kiệm chi phí: 98% Argon / 2% CO₂

   • Tại Sao Nó Hiệu Quả: Hỗn hợp này là lựa chọn tuyệt vời cho chế độ chuyển mạch ngắn (dành cho vật liệu mỏng hơn) và cũng có thể hỗ trợ chế độ chuyển phun. Hàm lượng CO₂ rất thấp là vừa đủ để ổn định hồ quang và cải thiện độ loang của vũng hàn trong khi giảm thiểu oxy hóa.

   • Phù hợp nhất cho: Chế độ chuyển mạch ngắn trên vật liệu dưới ⅛", và dành cho các xưởng muốn sử dụng bình khí đơn giản hơn, thường có chi phí thấp hơn.

3. Tùy chọn không chứa oxy: 99% Argon / 1% O₂ (hoặc 100% Argon)

   • Lưu ý cẩn trọng: Mặc dù oxy đôi khi được sử dụng với rất lượng nhỏ (1-2%) cho thép không gỉ austenitic để cải thiện độ ổn định hồ quang và dòng chảy vùng hàn, nó sẽ luôn gây ra một mức độ oxy hóa nhất định, dẫn đến màu sắc tối hơn. 100% Argon có thể được sử dụng nhưng thường dẫn đến hồ quang không ổn định và hình dạng mối hàn kém. Để có màu sắc tốt nhất, nên tránh sử dụng oxy. Hỗn hợp ba thành phần hoặc hỗn hợp argon/CO₂ là lựa chọn vượt trội hơn.

Chỉnh Đúng Cách: Vai Trò Quan Trọng Của Lưu Lượng Khí

Bạn có thể có hỗn hợp khí hoàn hảo, nhưng nếu lưu lượng khí không đúng, bạn vẫn sẽ nhận được mối hàn bị nhiễm bẩn.

• Quá Thấp (< 25 CFH): Lưu lượng khí không đủ sẽ không đẩy hết không khí ra khỏi vùng hồ quang hàn. Sự xáo trộn do chuyển động của mỏ hàn có thể hút không khí vào lớp bảo vệ khí, gây ra hiện tượng oxy hóa. Bạn sẽ thấy các mối hàn có màu tối và đen như muội than.

• Quá Cao (> 40 CFH): Đây là một sai lầm phổ biến. Lưu lượng quá cao tạo ra sự xáo trộn trong dòng khí, hút không khí từ môi trường vào trở thành vùng che chắn. Nó cũng có thể gây lãng phí khí và làm nguội vùng hồ quang quá nhanh. Kết quả là gì? Hiện tượng oxy hóa và đổi màu mối hàn.

Vùng Vàng (Goldilocks Zone): Lưu lượng khí trong khoảng 30-35 foot khối mỗi giờ (CFH) thường là mức lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng hàn MIG.

QUAN TRỌNG: Luôn hiệu chỉnh đồng hồ đo lưu lượng trong khi trước khi bóp cò mỏ hàn, vì đồng hồ áp suất có thể hiển thị giá trị khác khi khí chưa lưu thông.

Các Bước Thực Tế Để Đảm Bảo Màu Sắc Đồng Nhất

1. Bắt Đầu Với Bề Mặt Sạch Sẽ: Luôn loại bỏ lớp gỉ, dầu, mỡ và bụi bẩn ở khu vực mối hàn bằng bàn chải thép không gỉ chuyên dụng hoặc máy mài. Các chất bẩn trên bề mặt sẽ cháy vào vùng hồ quang.

2. Chọn Hỗn Hợp Khí Phù Hợp: Chọn một hỗn hợp ba thành phần (He\/Ar\/CO2) dành cho chuyển phun trên vật liệu dày hơn hoặc 98/2 (Ar/CO2) hỗn hợp dành cho ngắn mạch trên vật liệu mỏng hơn.

3. Cài Đặt Lưu Lượng Khí: Bắt đầu từ 30-35 CFH .

4. Đảm Bảo Độ Nguyên Vẹn Của Thiết Bị:

   • Kiểm tra Rò Rỉ: Một vết rò rỉ nhỏ trong ống dẫn khí hoặc mối nối có thể làm không khí lọt vào.

   • Sử Dụng Mũi Tiếp Điện & Đầu Phun Khí Đúng Kích Cỡ: Đầu phun khí lớn hơn sẽ cung cấp vùng phủ khí tốt hơn. Đảm bảo rằng mũi tiếp điện của bạn không bị thụt vào quá sâu.

5. Hãy Chú Ý Kỹ Thuật Của Bạn: Duy trì chiều dài hồ quang ổn định (thông thường ~3/4") và tốc độ di chuyển đều. Kỹ thuật dao động đôi khi có thể làm mép sau của vũng hàn tiếp xúc với không khí; kỹ thuật đẩy nhẹ thường mang lại khả năng bảo vệ bằng khí tốt hơn so với kỹ thuật kéo.

6. Hãy Dự Phòng Thêm: Đối với các ứng dụng quan trọng, hãy sử dụng một phụ kiện cấp khí hậu để phủ khí trơ lên vùng mối hàn vừa mới hàn xong còn nóng, giúp cải thiện đáng kể độ đồng nhất về màu sắc bằng cách bảo vệ kim loại trong quá trình nguội.

Hướng Dẫn Xử Lý Sự Cố Nhanh

Kết Luận

Tạo ra mối hàn bạc sáng và đồng đều trên thép không gỉ là dấu hiệu của một thợ hàn có tay nghề, người hiểu rõ quy trình của mình. Đó là sự phản ánh trực tiếp của sự chỉn chu và chất lượng. Bằng cách không sử dụng loại khí tiêu chuẩn cho thép thường, mà cẩn thận lựa chọn hỗn hợp khí chuyên dụng như hỗn hợp ba thành phần (tri-mix) hoặc 98/2, và điều chỉnh lưu lượng khí chính xác ở mức 30-35 CFH, bạn sẽ nâng cấp mối hàn của mình từ chỉ đơn thuần là hoạt động được lên mức hoạt động vượt trội. Hãy nhớ rằng trong hàn inox, màu sắc chính là câu chuyện được kể — hãy đảm bảo câu chuyện của bạn là một câu chuyện về sự hoàn hảo.

Kế Hoạch Hành Động Của Bạn: Kiểm tra lại hỗn hợp khí hiện tại và cài đặt chính xác đồng hồ đo lưu lượng cho công việc hàn inox tiếp theo của bạn. Sự cải thiện về mặt hình thức và chức năng sẽ rõ ràng ngay lập tức.