Những hợp kim được sử dụng trong hàn?

Hợp kim hàn là các vật liệu chuyên dụng được thiết kế để hợp nhất các kim loại cơ sở với nhau, tạo thành các khớp mạnh, bền phù hợp hoặc vượt quá hiệu suất của kim loại gốc. Các hợp kim này được điều chế để tan chảy ở nhiệt độ chính xác, chảy trơn tru vào nhóm mối hàn và chống lại các vấn đề phổ biến như ăn mòn, nhiệt hoặc độ giòn. Việc lựa chọn hợp kim phụ thuộc vào kim loại cơ bản được hàn, quá trình hàn và các điều kiện mà mối hàn đã hoàn thành sẽ phải đối mặt với - từ thép kết cấu trong các tòa nhà để ăn mòn - các bộ phận kháng trong thiết bị biển. Dưới đây là các loại hợp kim hàn chính và các ứng dụng phổ biến nhất của chúng.
Hợp kim thép: Nền tảng hàn công nghiệp
Hợp kim thép thống trị hàn do sức mạnh, khả năng chi trả và khả năng tương thích với kim loại được sử dụng rộng rãi nhất thế giới: thép. Chúng được phân loại theo các chất phụ gia của chúng, điều chỉnh chúng theo điểm mạnh hoặc môi trường cụ thể.
Hợp kim thép carbon
Đây là những hợp kim hàn cơ bản và được sử dụng rộng rãi nhất, được làm từ sắt, carbon (lên tới 0,25%) và một lượng nhỏ mangan để cải thiện khả năng hàn. Chúng là lựa chọn đầu tiên cho Chung - Hàn mục đích:
• Các ví dụ chính: E70S - 6 (một dây MiG) và E6013 (một điện cực dính). E70S-6 đặc biệt phổ biến vì nó chứa silicon và mangan, hoạt động như các chất khử oxy-chúng làm giảm độ xốp bằng cách hấp thụ oxy trong bể hàn.
• Lý tưởng cho: Hàn thép nhẹ trong các dự án cấu trúc (dầm, khung), thân xe, đường ống và công việc kim loại DIY. Các hợp kim này phù hợp với độ bền kéo của thép nhẹ (60.000 Mạnh70.000 psi) và tạo ra các mối hàn miễn phí, spatter-.
• Mẹo hàn: Làm việc với tất cả các quy trình chính (mig, tig, stick, flux - lõi). Đối với hàn MIG, kết hợp với hỗn hợp khí 75% argon/25% Co₂ để che chắn mối hàn khỏi oxy khí quyển.
Thấp - Hợp kim thép hợp kim
Các hợp kim này thêm các yếu tố như crom, molybden hoặc niken vào thép carbon, tăng cường sức mạnh, độ bền hoặc khả năng chống lại nhiệt độ cao. Chúng rất quan trọng đối với các ứng dụng căng thẳng- cao:
• Các ví dụ chính: E8018 - B2 (điện cực dính) bao gồm crom và molybdenum, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các môi trường nhiệt độ - cao như các ống dẫn điện. ER80S-D2 (dây MIG) thêm niken, giúp tăng cường độ dẻo dai trong điều kiện lạnh (ví dụ: đường ống Bắc cực).
• Lý tưởng cho: tàu áp lực, đường ống dầu và khí, và các bộ phận máy móc hạng nặng phải chịu được áp lực cực độ, lạnh hoặc nhiệt. Những hợp kim này chống lại vết nứt dưới căng thẳng, ngay cả trong thời tiết khắc nghiệt.
• Mẹo hàn: Các phần dày yêu cầu làm nóng trước (200 độ400 độ F) để làm mát làm chậm và ngăn chặn hydro - gây ra nứt -
Hợp kim thép không gỉ
Hợp kim thép không gỉ chứa ít nhất 10,5% crom, tạo thành một lớp oxit bảo vệ chống rỉ sét. Các yếu tố bổ sung như niken hoặc molybden tăng cường hiệu suất của chúng trong các môi trường cụ thể:
• Ví dụ chính:
◦ER308L (dây MIG/TIG): Được sử dụng để hàn thép không gỉ 304 (loại không gỉ phổ biến nhất). "L" là viết tắt của carbon thấp, ngăn chặn sự hình thành các cacbua crom - Chúng có thể làm suy yếu khả năng chống ăn mòn ở các vùng nhiệt - cao.
◦ER316L (dây MIG/TIG): Chứa molybdenum, làm cho nó chống lại nước mặn và hóa chất. Nó là điều cần thiết cho thiết bị biển, thực phẩm - Máy chế biến và bể hóa học.
• Lý tưởng cho: Bất kỳ ứng dụng nào trong đó kháng gỉ là rất quan trọng - Thiết bị nhà bếp, công cụ y tế, phần cứng hàng hải và bể công nghiệp. Những hợp kim này duy trì khả năng chống ăn mòn của chúng ngay cả sau khi hàn.
• Mẹo hàn: Yêu cầu che chắn khí trơ (argon hoặc argon - Helium trộn) để bảo vệ crom khỏi quá trình oxy hóa. Nếu không che chắn đúng cách, crom sẽ phản ứng với oxy, làm giảm khả năng chống rỉ sét của mối hàn.
Đồng - Hợp kim dựa trên: cho độ dẫn điện và khả năng chống ăn mòn
Đồng - Hợp kim dựa trên được thiết kế để hàn đồng, đồng thau, đồng và các hợp kim đồng khác. Chúng được đánh giá cao về độ dẫn điện, khả năng chống ăn mòn và (trong một số trường hợp) hình dạng trang trí.
Hợp kim đồng silicon
Các hợp kim này (đồng với 2 silic5% silicon, cộng với một lượng nhỏ thiếc hoặc mangan) rất linh hoạt và dễ làm việc, khiến chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho hàn hợp kim đồng:
• Ví dụ chính: ERCUSI - A (dây tig/mig). Silicon trong hợp kim này hoạt động như một chất khử oxy, ngăn chặn sự hình thành oxit đồng - một hợp chất giòn làm suy yếu các mối hàn.
• Lý tưởng cho: Hàn đồng thau, đồng hoặc thậm chí là thép nhẹ trong các dự án trang trí (ví dụ, lan can, nghệ thuật kim loại). Chúng chống lại sự ăn mòn trong nước ngọt và có một kết thúc vàng, ấm áp giúp tăng cường thẩm mỹ.
• Mẹo hàn: Làm việc tốt nhất với Hàn TIG hoặc MiG, kết hợp với khí bảo vệ argon. Chúng chảy trơn tru vào bể hàn và yêu cầu dọn dẹp tối thiểu so với các hợp kim đồng khác.
Hợp kim đồng và đồng
Các hợp kim này được xây dựng để phù hợp với các tính chất của các hợp kim đồng cụ thể, đảm bảo các khớp mạnh, tương thích:
• Hợp kim đồng thau: ERCUZN - A (dây MIG/TIG) có hàm lượng kẽm thấp, giúp giảm sự bay hơi trong quá trình hàn. Sự bay hơi kẽm là một vấn đề phổ biến trong hàn bằng đồng, vì nó tạo ra độ xốp và làm suy yếu mối hàn. Hợp kim này được sử dụng để hàn các phụ kiện bằng đồng, van và các mảnh trang trí.
• Hợp kim phosphor đồng: ERCUSN - A chứa thiếc và phốt pho, tăng cường mối hàn và cải thiện khả năng chống mài mòn. Đó là lý tưởng cho việc hàn bánh răng, vòng bi hoặc nhạc cụ.
• Lưu ý hàn: Hợp kim đồng yêu cầu kiểm soát nhiệt cẩn thận. Quá nhiều nhiệt làm cho kẽm bị cháy, giải phóng khói độc hại và tạo ra các mối hàn xốp.
Nhôm - Hợp kim dựa trên: Sức mạnh nhẹ cho hàng không vũ trụ và nhiều hơn nữa
Nhôm - Các hợp kim dựa trên được sử dụng để hàn nhôm và hợp kim của nó, được đánh giá cao cho trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn của chúng. Họ phải vượt qua xu hướng của nhôm để tạo thành một lớp oxit cứng (oxit nhôm) ngăn chặn sự hợp nhất.
Hợp kim nhôm 4000-series
Những hợp kim này (nhôm với silicon) được sử dụng rộng rãi nhất để hàn nhôm. Silicon làm giảm điểm nóng chảy và giúp phá vỡ lớp oxit, đảm bảo sự hợp nhất tốt:
• Ví dụ chính: ER4043 (dây MIG/TIG) là một mặt hàng chủ lực. Nó chứa 5% silicon, làm cho nó chảy trơn tru vào bể hàn. Nó hoạt động với hầu hết các hợp kim nhôm phổ biến, bao gồm 6061 (các bộ phận cấu trúc) và 3003 (kim loại tấm). ER5356 là một lựa chọn khác, với thêm magiê để có thêm sức mạnh trong các ứng dụng biển.
• Lý tưởng cho: Hàn nhôm trong các thành phần hàng không vũ trụ, bộ phận ô tô, thân tàu và khung cửa sổ. Các hợp kim này phù hợp với các đặc tính nhẹ của nhôm và chống ăn mòn trong nước ngọt.
• Mẹo hàn: Yêu cầu khí che chắn argon thuần túy để ngăn chặn quá trình oxy hóa. Trước khi hàn, hãy làm sạch bề mặt nhôm bằng bàn chải dây bằng thép không gỉ để loại bỏ lớp oxit - Điều này đảm bảo các cầu chì hàn đúng cách.
Hợp kim nhôm 5000-series
Các hợp kim này (nhôm với magiê) được thiết kế cho hàn cao - Hàn nhôm, trong đó khớp phải chịu được tải trọng nặng:
• Ví dụ chính: ER5554 (dây MIG/TIG) được sử dụng để hàn 5083 nhôm - một hợp kim chống ăn mòn mạnh mẽ - được sử dụng trong thân tàu và xe quân sự. Nó chứa magiê để phù hợp với sức mạnh của 5083.
• Lý tưởng cho: các phần nhôm dày trong thiết bị biển, tắt - xe đường bộ hoặc hỗ trợ cấu trúc cần chống lại nước mặn và sử dụng nặng.
Niken - Hợp kim dựa trên: cho nhiệt độ và hóa chất khắc nghiệt
Niken - Các hợp kim dựa trên được thiết kế để thực hiện trong môi trường khắc nghiệt, chống lại nhiệt độ cao, ăn mòn và tấn công hóa học. Chúng rất cần thiết trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, dầu khí và chế biến hóa học.
Hợp kim bất công
Các hợp kim này (niken - crom với molybdenum) giữ lại cường độ ở nhiệt độ lên đến 2.000 độ F, khiến chúng không thể thiếu đối với các ứng dụng nhiệt- cao:
• Ví dụ chính: Ernicrmo-3 (dây MIG/TIG) được sử dụng để hàn Inconel 625, một siêu vận tải được tìm thấy trong động cơ phản lực, các bộ phận lò và lò phản ứng hóa học. Nó chống lại quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao và đứng lên axit và các chất ăn mòn khác.
• Lý tưởng cho: các bộ phận hàn hoạt động trong nhiệt độ cực cao (ví dụ, lưỡi tuabin) hoặc tiếp xúc với hóa chất tích cực (ví dụ, axit - ống xử lý).
Hợp kim Monel
Hợp kim monel (niken với đồng) được đánh giá cao về khả năng chống ăn mòn nước mặn, khiến chúng trở nên quan trọng đối với việc sử dụng biển và ngoài khơi:
• Ví dụ chính: Ernicu - 7 (dây tig/mig) được sử dụng để hàn monel 400, một hợp kim niken được sử dụng trong ống nước biển, van và bơm. Nó phù hợp với khả năng chống nước mặn, axit và kiềm của Monel 400.
• Lý tưởng cho: Phần cứng biển, các thành phần giàn khoan dầu ngoài khơi và các nhà máy khử muối nơi tiếp xúc với nước mặn là không đổi.
Hợp kim Titan: Sức mạnh chuyên môn và khả năng chống ăn mòn
Hợp kim Titan có trọng lượng nhẹ, mạnh hơn thép (pound cho pound) và có khả năng chống ăn mòn cao. Chúng đắt tiền và yêu cầu hàn chính xác, nhưng hiệu suất của họ biện minh cho chi phí trong các ứng dụng chuyên dụng:
• Các ví dụ chính: ERTI-2 (dây tig titan nguyên chất) và ERTI-6AL-4V (hợp kim titan với nhôm và vanadi, để tăng thêm sức mạnh). ERTI-6AL-4V được sử dụng trong các bộ phận cấu trúc hàng không vũ trụ và cấy ghép y tế.
• Lý tưởng cho: các thành phần máy bay, cấy ghép y tế (ví dụ, thay thế hông) và các nhà máy khử muối. Titan chống lại sự ăn mòn trong nước mặn và chất lỏng cơ thể, làm cho nó an toàn cho việc sử dụng thời gian dài- trong các thiết bị y tế.
• Mẹo hàn: Yêu cầu che chắn nghiêm ngặt với độ cao - argon tinh khiết (99,99%) để ngăn ngừa ô nhiễm. Titan phản ứng với oxy, nitơ và hydro ở nhiệt độ cao, làm cho nó giòn. Ngay cả một lượng nhỏ ô nhiễm cũng có thể làm hỏng mối hàn.
Cách chọn hợp kim hàn phù hợp
Chọn hợp kim chính xác đảm bảo mối hàn phù hợp với hiệu suất của kim loại cơ bản. Thực hiện theo các hướng dẫn này:
• Độ bền khớp: Chọn một hợp kim có độ bền kéo tương tự như kim loại cơ bản. Ví dụ, sử dụng E70S-6 cho thép nhẹ (70.000 psi) để tránh tạo điểm yếu.
• Ưu tiên khả năng chống ăn mòn: Sử dụng hợp kim thép không gỉ cho kim loại bazơ không gỉ, monel cho đồng - niken và nhôm - hợp kim silicon cho nhôm.
• Xem xét quy trình hàn: MIG sử dụng hợp kim dây, sử dụng các điện cực được phủ và TIG sử dụng thanh. Một số hợp kim được xây dựng cho các quy trình cụ thể (ví dụ: E70S-6 hoạt động tốt nhất trong MIG).
• Tài khoản cho môi trường: Để có nhiệt độ cao, chọn Niken - Hợp kim dựa trên; Đối với nước mặn, sử dụng thép không gỉ hoặc monel; Đối với các điều kiện lạnh, sử dụng thép hợp kim thấp - với niken.
Hợp kim chung - đến - các cặp kim loại cơ bản
• Thép nhẹ → E70S-6 (MIG) hoặc E6013 (Stick)
• Thép không gỉ 304 → ER308L (TIG/MIG)
• Nhôm 6061 → ER4043 (TIG/MIG)
• Brass → ercusi - a (tig/mig)
• Đồng - Niken → Ernicu-7 (TIG)
• High - Thép nhiệt độ → E8018-B2 (Stick)
Kết luận
Hợp kim hàn là rất cần thiết để tạo ra các khớp mạnh, bền, hoạt động cũng như các kim loại mà chúng kết nối. Hợp kim thép xử lý hầu hết các chất hàn hàng ngày, trong khi hợp kim đồng, nhôm, niken và titan phục vụ các nhu cầu chuyên dụng - từ khả năng chống ăn mòn trong thiết bị biển đến cường độ nhiệt độ cao- trong động cơ phản lực. Bằng cách kết hợp hợp kim với kim loại cơ bản, quy trình hàn và môi trường, thợ hàn có thể đảm bảo các khớp mạnh, đáng tin cậy và được chế tạo để tồn tại.
Cho dù bạn đang hàn một hàng rào sân sau hay bộ phận máy bay phản lực, hợp kim phù hợp là chìa khóa để thành công. Nó biến đổi một kết nối đơn giản thành một liên kết có thể chịu được nhiều năm sử dụng, ngay cả trong những điều kiện khó khăn nhất.
​