Độ xốp trong hàn là gì?

Nếu bạn muốn một câu trả lời trực tiếp cho nguyên nhân gây ra độ xốp trong hàn , nguyên nhân thường là do khí bị mắc kẹt trong kim loại hàn nóng chảy trước khi mối hàn đông đặc hoàn toàn. Khí bị mắc kẹt này để lại các khoang nhỏ, lỗ kim hoặc khoảng trống trong mối hàn. Nói một cách đơn giản, nếu bạn cần định nghĩa độ xốp trong hàn , đây là một khuyết tật hàn liên quan đến khí, có thể xuất hiện trên bề mặt hoặc ẩn bên dưới bề mặt.

Độ xốp là khí bị mắc kẹt bên trong mối hàn khi kim loại nguội và cứng lại.

Hướng dẫn kỹ thuật từ TWI mô tả hiện tượng này là các khoang hình thành khi khí thoát ra từ vũng hàn bị đóng băng vào kim loại đang đông đặc. Người chế tạo cũng lưu ý rằng các lỗ tròn là bằng chứng dễ thấy phổ biến nhất, trong khi các khuyết tật kéo dài có thể xuất hiện dưới dạng lỗ giun hoặc rãnh ống.

Ý nghĩa của độ xốp trong một mối hàn

Dành cho người mới bắt đầu thắc mắc độ xốp trong hàn là gì , hãy hình dung đó là những khoảng trống nơi lẽ ra phải có kim loại đặc. Những lỗ rỗng này rất quan trọng vì chúng có thể làm giảm diện tích mối hàn hiệu dụng, ảnh hưởng đến vẻ ngoài, tạo thành các đường rò rỉ và dẫn đến việc phải mài thêm, sửa chữa hoặc loại bỏ sản phẩm tùy theo tiêu chuẩn kỹ thuật và điều kiện sử dụng. Các lỗ rỗ trên bề mặt không phải lúc nào cũng chỉ mang tính thẩm mỹ. Trong một số công việc, độ xốp nhìn thấy được có thể là dấu hiệu cho thấy khí bị giữ lại phân bố rộng hơn ở phần sâu bên trong mối hàn.

Tại sao khí bị giữ lại lại tạo thành các điểm yếu

Về mặt kỹ thuật hơn, độ xốp hình thành khi nitơ, ôxy hoặc hiđrô xâm nhập vào vũng hàn và không thoát ra kịp thời. Việc bảo vệ kém cho phép không khí lọt vào vùng hồ quang. Các chất gây nhiễm bẩn như dầu, mỡ, sơn, gỉ sắt, lớp sơn lót hoặc lớp mạ kẽm có thể sinh ra khí khi bị đun nóng. Độ ẩm trên phôi hàn, vật liệu que hàn, điện cực hoặc thuốc hàn làm tăng nguy cơ nhiễm hiđrô. Kỹ thuật không ổn định, khoảng cách vòi phun quá lớn, dòng khí bảo vệ quá mạnh gây nhiễu loạn hoặc luồng gió lùa đều có thể làm suy giảm hiệu quả bảo vệ. TWI lưu ý rằng ngay cả việc lẫn khoảng 1% không khí vào khí bảo vệ cũng có thể gây ra hiện tượng xốp phân bố rải rác.

• Mất khả năng bao phủ của khí bảo vệ
• Kim loại nền bẩn hoặc có lớp phủ
• Độ ẩm trong vật liệu tiêu hao hoặc trên mối hàn
• Sự cố liên quan đến lưu lượng khí, rò rỉ hoặc luồng gió lùa
• Kỹ thuật làm mất ổn định vũng hàn

Hình dạng và vị trí của các lỗ xốp thường tiết lộ nhiều thông tin hơn so với chỉ tên gọi khuyết tật, vì vậy chính đường hàn trở thành manh mối chẩn đoán đầu tiên.

Các loại độ xốp trong mối hàn và những điều chúng gợi ý

Một hạt xốp hiếm khi trông thực sự ngẫu nhiên. Kích thước, khoảng cách và vị trí của các lỗ xốp thường là dấu hiệu đầu tiên cho biết điều gì đã thay đổi trong vùng hồ quang. Điều này khiến việc chẩn đoán bằng thị giác trở nên hữu ích trước khi bất kỳ ai bắt đầu điều chỉnh các nút điều khiển hoặc đổ lỗi riêng cho lưu lượng khí. các loại rỗ khí hàn thường gợi ý những bước kiểm tra ban đầu khác nhau, ngay cả khi tên khuyết tật nghe có vẻ tương tự.

Các mẫu rỗ khí phổ biến và những điều chúng gợi ý

Hãy sử dụng đường hàn như một bản đồ. Những gì bạn thấy trên bề mặt không chứng minh nguyên nhân một cách độc lập, nhưng giúp thu hẹp phạm vi tìm kiếm một cách nhanh chóng.

Lỗ hổng bề mặt cho thấy những vấn đề hàn sâu hơn

Các lỗ kim (pinholes) nhìn thấy được rất dễ phát hiện, điều này rất hữu ích, nhưng không nên bỏ qua chúng quá nhanh. Hướng dẫn từ TWI lưu ý rằng các lỗ hổng mở ra trên bề mặt thường cho thấy một lượng lớn độ xốp phân bố rộng. Nói một cách đơn giản, nếu khí đã thoát lên đến bề mặt, thì có thể còn nhiều khí bị giữ lại ngay bên dưới lớp bề mặt đó. Đó là lý do vì sao độ xốp trên bề mặt có thể là một cảnh báo về chất lượng, chứ không chỉ là vấn đề thẩm mỹ.

Các lỗ hổng ẩn làm phức tạp thêm việc đánh giá. Chụp X-quang và kiểm tra siêu âm thường được sử dụng để phát hiện độ xốp dưới bề mặt, và TWI lưu ý rằng chụp X-quang nói chung hiệu quả hơn trong việc xác định đặc tính của độ xốp. Nếu đường hàn trông chấp nhận được nhưng kết quả kiểm tra vẫn cho thấy các khoang tròn, thì việc truy tìm nguyên nhân gốc rễ thường quay lại cùng những yếu tố nghi vấn quen thuộc: khí bảo vệ, nhiễm bẩn, độ ẩm hoặc tốc độ đông đặc của vũng hàn.

Khi các khuyết tật dạng 'đường hầm' (wormholes) và độ xốp dạng tuyến tính làm thay đổi chẩn đoán

Các khuyết tật dạng 'đường hầm' trong hàn quan trọng vì hình dạng của nó làm thay đổi chẩn đoán. Thay vì một vài túi khí tách biệt, các lỗ rỗ dạng hang động (wormholes) cho thấy một lượng khí lớn hơn đã được sinh ra và bị giữ lại khi mối hàn đông đặc. TWI liên hệ các lỗ rỗ dạng hang động với tình trạng nhiễm bẩn bề mặt nghiêm trọng, lớp sơn hoặc lớp lót quá dày, cũng như điều kiện mối nối có dạng khe hở — nơi khí dễ bị giữ lại hơn, đặc biệt ở các mối hàn góc chữ T.

Lỗ rỗ dạng đường thẳng chỉ về một hướng khác. Khi các lỗ rỗ xuất hiện theo dạng một đường thẳng, hoặc khi lỗ rỗ dạng ống dẫn cho thấy các đặc điểm kéo dài chạy dọc theo đường hàn, vấn đề thường mang tính lặp đi lặp lại chứ không phải ngẫu nhiên. Vật liệu dọc theo một đoạn của đường hàn có thể bị nhiễm bẩn, hoặc khí bảo vệ có thể bị xáo trộn theo cùng một cách trong suốt quá trình chạy que hàn. Các bộ sưu tập mẫu từ Xiris cũng liên kết các dạng lỗ rỗ đường thẳng và dạng hang động với các lỗi quy trình nhất quán, tình trạng nhiễm bẩn và các vấn đề về độ phủ khí.

Đó chính là giá trị thực sự của việc đọc dấu vết bọt khí. Mẫu hình bọt khí thu hẹp phạm vi tìm kiếm, nhưng vẫn để mở vài hướng khả thi, và độ xốp thường bắt nguồn từ nhiều hướng trong số đó cùng lúc.

Nguyên nhân gây ra độ xốp trong mối hàn trên mọi quy trình hàn

Khi mẫu hình bọt khí đã chỉ ra hướng đúng, công việc thực sự mới bắt đầu từ nguồn gốc. Trên hầu hết các phương pháp hàn, nguyên nhân gây ra độ xốp trong mối hàn thường thuộc về bốn nhóm lớn: kim loại cơ bản bị bẩn, bảo vệ khí không đầy đủ, vật liệu tiêu hao bị ẩm hoặc suy giảm chất lượng, và nhiễu môi trường. Trong thực tế, những nguyên nhân này thường chồng lấn nhau. Một đường hàn có thể xuất hiện bọt khí do mối ghép hơi dính dầu, vòi phun bị bám xỉ hàn, đồng thời một chiếc quạt đang thổi luồng khí ngang qua khu vực làm việc. Vì vậy, việc xử lý sự cố thông minh luôn bắt đầu bằng các kiểm tra cơ bản trước khi tiến hành thay đổi các thông số lớn.

Nhiễm bẩn gây giữ khí trong vũng hàn

Nhiễm bẩn là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra độ xốp trong hàn khi sơn, mỡ, dầu, keo, gỉ sắt, vảy cán (mill scale), dư lượng mạ hoặc độ ẩm bị đun nóng bởi hồ quang, chúng có thể giải phóng khí vào vùng kim loại nóng chảy. Nhà gia công đặc biệt lưu ý rằng việc hàn trên lớp vảy cán và gỉ sắt có thể sinh ra các khí phân hủy, trong khi các lớp phủ như kẽm có thể bốc hơi nhanh chóng và tạo ra lượng khí thoát ra rất lớn.

• Kiểm tra sự hiện diện của sơn, lớp lót (primer), dầu, mỡ, keo, gỉ sắt và vảy cán (mill scale) gần vùng hàn.
• Hãy quan sát rộng hơn ngoài phôi gia công. Dây hàn phụ bị bẩn, dây hàn GTAW bị nhiễm bẩn và thậm chí cả găng tay bẩn cũng có thể đưa tạp chất vào mối hàn.
• Xem lại việc sử dụng chất chống bắn tóe. Lượng sản phẩm thừa có thể sôi lên thành khí và làm nhiễm bẩn vũng hàn.
• Nếu các lỗ rỗ tập trung ở một khu vực cụ thể, hãy kiểm tra ngay phần khớp nối tương ứng trước khi thay đổi toàn bộ quy trình.

Các sự cố che chắn do lưu lượng khí bảo vệ và luồng gió lùa

Nhiều lỗ rỗ trong hàn quay trở lại vấn đề che chắn kém, nhưng không phải lúc nào cũng theo cách rõ ràng. Một bình khí rỗng, ống dẫn bị gập, gioăng O-ring bị hư hỏng, ống dẫn bị cháy, đường dẫn khí bị nhiễm bẩn, đầu phun bị tắc hoặc mối nối bị rò rỉ đều có thể làm giảm hiệu quả bảo vệ. Lưu lượng khí quá cao cũng có thể gây ra dòng chảy rối và hút không khí bên ngoài vào vùng hàn — một vấn đề được nêu trong cả hai tài liệu OTC DAIHEN và hướng dẫn của tạp chí The Fabricator.

• Xác nhận bình khí không ở trạng thái rỗng.
• Kiểm tra ống dẫn để phát hiện các vết cắt, chỗ gập, chỗ bị kẹp hoặc bị nhiễm bẩn.
• Kiểm tra lỗ mở đầu phun để phát hiện xỉ hàn bám tắc hoặc thu hẹp.
• Kiểm tra vị trí mỏ hàn hoặc súng hàn nếu thấy vùng bảo vệ bằng khí không đồng đều.
• Quan sát các mép hàn hở hoặc khe hở mối nối có thể hút không khí từ phía mặt sau.

Độ ẩm, vật tư tiêu hao và sai sót trong công tác chuẩn bị bề mặt

Độ ẩm dễ bị bỏ sót và thường chỉ được nhận ra quá muộn. Điện cực ẩm, vấn đề với dây hàn lõi thuốc, độ ẩm hấp thụ bởi bột hàn trong hàn chìm (SAW), ngưng tụ trên tấm kim loại lạnh hoặc nước đọng tại mối hàn đều có thể đưa khí vào mối hàn. Nhà sản xuất ghi nhận rằng điện cực hàn que (SMAW), vật liệu hàn lõi thuốc (FCAW) và bột hàn SAW có thể hấp thụ độ ẩm nếu được bảo quản không đúng cách. Điều này khiến tình trạng vật liệu hàn trở nên quan trọng ngang bằng với việc làm sạch kim loại.

• Xác minh rằng mối hàn đã được làm sạch và khô trước khi hàn.
• Kiểm tra lại cách bảo quản điện cực, dây hàn và bột hàn giữa các ca làm việc.
• Kiểm tra tình trạng vật liệu hàn trước khi thay đổi điện áp hoặc cường độ dòng điện.
• Kiểm tra hiện tượng ngưng tụ trên các chi tiết dày, mối hàn chồng hoặc kim loại được đưa từ khu vực mát hơn vào.
• Quan sát các thiết bị quạt, cửa mở và luồng không khí xung quanh có thể làm xáo trộn vùng bảo vệ khí.

Đây là những con đường phổ biến dẫn đến hầu hết nguyên nhân gây rỗ khí trong hàn . Vấn đề phức tạp nằm ở chỗ mỗi quy trình hàn biểu hiện những nguyên nhân này theo cách khác nhau; do đó, một lỗ rỗ trên đường hàn có thể mang ý nghĩa này trong hàn MIG (GMAW) nhưng lại mang ý nghĩa khác trong hàn TIG (GTAW), hàn que (SMAW) hoặc hàn lõi thuốc (FCAW).

Độ xốp trong hàn MIG và các quy trình khác

Một lỗ khí tròn có thể trông giống nhau trên đường hàn, nhưng nguyên nhân hình thành lại thay đổi cách chẩn đoán. Đó là lý do vì sao độ xốp trong hàn MIG không nên được xử lý theo cùng một cách như độ xốp trong hàn TIG, hàn que, hàn lõi thuốc hoặc hàn chìm. Thao tác chẩn đoán sự cố nhanh nhất là trước tiên xác định mối liên hệ giữa khuyết tật và quy trình hàn. Mỗi phương pháp bảo vệ vũng hàn theo cách khác nhau, sử dụng các vật liệu tiêu hao khác nhau và thường gặp sự cố ở những vị trí riêng biệt, dễ dự đoán.

Nguyên nhân phổ biến gây độ xốp trong hàn MIG

Với phương pháp hàn GMAW, vùng khí bảo vệ bao quanh vũng kim loại nóng chảy bị phơi ra bên ngoài, do đó Độ xốp trong hàn MIG thường bắt đầu từ đầu súng hàn hoặc ở đâu đó dọc theo đường dẫn khí. Miller liệt kê các nguyên nhân phổ biến gồm: lượng khí bảo vệ không đủ, vật liệu cơ bản bẩn, góc nghiêng súng quá lớn, bình khí ẩm hoặc bị nhiễm bẩn, và dây hàn thò ra quá xa khỏi đầu phun. Bernard và Tregaskiss bổ sung thêm các nguyên nhân như: đầu phun bị tắc hoặc có kích thước quá nhỏ, bắn tóe tích tụ, ống dẫn khí hoặc gioăng làm kín (O-ring) bị hư hỏng, ống lót bị nhiễm bẩn và dây hàn bẩn. Theo thuật ngữ trong xưởng, các mối hàn MIG xốp thường bắt nguồn từ độ nhô ra quá mức của dây hàn, đầu phun bị bắn tóe bám đầy, độ lùi của đầu tiếp xúc không phù hợp, rò rỉ khí, luồng gió mạnh hoặc nhiễm bẩn được đưa vào vũng hàn bởi chính dây hàn.

Sự khác biệt về nguyên nhân gây ra khuyết tật giữa hàn TIG, hàn que, hàn lõi thuốc và hàn chìm

Hàn TIG vẫn phụ thuộc vào khí bảo vệ, nhưng các điểm dễ thất bại có thể thay đổi. Nhà sản xuất chỉ ra rằng que hàn bị nhiễm bẩn, găng tay bẩn, lưu lượng khí quá cao gây nhiễu loạn dòng khí, gioăng nắp mỏ hàn bị hư hỏng, rò rỉ ống dẫn khí và luồng gió lùa là những nguyên nhân phổ biến gây ra khuyết tật trong hàn GTAW. Khi chuyển sang hàn que (SMAW), phạm vi tìm kiếm lại thay đổi vì không có vòi phun khí bảo vệ riêng biệt gắn tại mỏ hàn. Trong trường hợp này, độ ẩm tồn tại trong que hàn SMAW, không khí xâm nhập qua mối hàn chưa kín ở mặt đáy và luồng gió lùa cục bộ trở nên quan trọng hơn nhiều so với kích thước vòi phun. Hàn dây lõi thuốc (FCAW) có thể chia thành hai hướng khác nhau. FCAW có khí bảo vệ chia sẻ nhiều rủi ro về độ phủ khí tương tự như hàn MIG, trong khi bản thân dây hàn lõi thuốc cũng có thể hấp thụ độ ẩm nếu được bảo quản không đúng cách. Với hàn hồ quang chìm (SAW), vấn đề được chuyển xuống khâu xử lý thuốc hàn. Nhà sản xuất lưu ý rằng thuốc hàn dùng trong hàn hồ quang chìm có khả năng hấp thụ độ ẩm như một miếng bọt biển, do đó việc bảo quản khô ráo và đảm bảo độ phủ đầy đủ của thuốc hàn trở thành các bước kiểm tra hàng đầu.

Các Kiểm Tra Đặc Thù Theo Quy Trình Giúp Giải Quyết Vấn Đề Nhanh Hơn

Trước khi thay đổi ngẫu nhiên điện áp, cường độ dòng điện hoặc tốc độ di chuyển, hãy kiểm tra các thành phần có khả năng hỏng cao nhất trong quy trình cụ thể đó.

Chẩn đoán theo quy trình trước tiên sẽ loại bỏ phần lớn việc phỏng đoán. Ngay cả khi vậy, một yếu tố khác lại làm thay đổi xác suất một lần nữa: thép carbon, thép không gỉ và nhôm phản ứng khác nhau đối với nhiễm bẩn và bẫy khí, ngay cả khi quy trình hàn vẫn hoàn toàn giống nhau.

Tại sao loại kim loại ảnh hưởng đến chẩn đoán rỗ khí trong mối hàn

Cùng một hình dạng lỗ rỗ không luôn luôn chỉ ra cùng một nguyên nhân gốc. Trong thực tế, rỗ khí trong kim loại phải được đọc thông qua cả vật liệu nền lẫn quy trình. Thép carbon, thép không gỉ và nhôm tạo ra các điều kiện bề mặt khác nhau trong vùng hồ quang, và điều này làm thay đổi thứ tự kiểm tra mà bạn nên ưu tiên. Hướng dẫn từ Miller chỉ ra rằng nhôm ít khoan dung hơn nhiều so với thép carbon khi việc làm sạch và bảo quản bị sai sót. Hobart Brothers xác định hydro từ oxit nhôm ngậm nước, hydrocacbon và độ ẩm là nguyên nhân chủ yếu gây rỗ khí trong mối hàn nhôm.

Tại sao Thép Carbon, Thép Không Gỉ và Nhôm Lại Có Hành Vi Khác Nhau

Thép carbon thường khiến bạn chú ý đầu tiên đến gỉ, lớp vảy cán, lớp phủ, dầu hoặc bụi bẩn trong xưởng. Tạp chí The Fabricator lưu ý rằng gỉ và lớp vảy cán có thể sinh ra khí phân hủy, trong khi lớp phủ kẽm có thể bốc hơi nhanh chóng trong vùng hồ quang. Đó là lý do vì sao rỗ khí của thép thường bắt nguồn từ điều kiện bề mặt. Nhôm lại khác biệt. Lớp oxit của nhôm có thể hấp thụ độ ẩm, trở nên ngậm nước và giải phóng khí hydro khi được đun nóng, khiến nhôm đặc biệt nhạy cảm cả với độ sạch lẫn độ khô. Thép không gỉ vẫn tuân theo các quy tắc chung về bảo vệ bằng khí che và nhiễm bẩn, nhưng tạp chí The Fabricator cũng lưu ý rằng dây hàn thép không gỉ và dây hàn giàu niken rất dễ hút các chất gây nhiễm bẩn, do đó việc xử lý que hàn cần được chú ý đặc biệt.

Ảnh hưởng của các oxit, độ ẩm và màng bề mặt lên từng loại kim loại

Đó là lý do vì sao những lỗ rỗ giống nhau có thể dẫn đến các kết luận khác nhau. Nếu bạn quan sát thấy lỗ rỗ trên kim loại sau khi sử dụng cùng một máy và quy trình, thép carbon sẽ hướng bạn tới gỉ hoặc vảy, trong khi nhôm lại đẩy bạn hướng tới oxit và độ ẩm.

Ưu tiên làm sạch trước khi hàn các vật liệu khác nhau

Đối với thép carbon, cần tập trung vào hiện tượng oxy hóa bề mặt, nhiễm bẩn từ xưởng và các lớp phủ. Đối với thép không gỉ, cần giữ vùng hàn và que hàn không bị dính dầu mỡ hoặc bụi bẩn từ các nguồn bên ngoài. Đối với nhôm, Miller khuyến nghị đảm bảo vật liệu khô ráo, lau sạch dầu mỡ bằng khăn sạch và loại bỏ lớp oxit bằng bàn chải thép không gỉ trước khi hàn. Miller cũng lưu ý rằng việc lưu trữ nhôm theo chiều thẳng đứng giúp giảm thiểu độ ẩm bị giữ lại giữa các tấm.

Loại vật liệu giúp thu hẹp nhanh chóng phạm vi chẩn đoán, nhưng chưa kết thúc quá trình đó. Ngay cả kim loại đã được làm sạch hoàn hảo vẫn có thể giữ lại khí nếu thông số thiết lập và kỹ thuật thao tác làm suy yếu vùng bảo vệ khí.

Rỗ khí trong mối hàn do sai sót về thiết lập và kỹ thuật

Ngay cả sau khi kim loại đã được làm sạch đúng cách, rỗ khí trong mối hàn vẫn có thể xuất hiện nếu thiết lập hoặc chuyển động tay làm gián đoạn vùng bảo vệ khí quanh vũng hàn. Đó là lý do vì sao rỗ khí trong mối hàn không phải lúc nào cũng là vấn đề chuẩn bị bề mặt. Trong nhiều trường hợp, lớp khí bao quanh trở nên không ổn định, hồ quang mất độ ổn định hoặc vũng kim loại nóng chảy đông đặc trước khi khí có thể thoát ra một cách sạch sẽ.

Các vấn đề liên quan đến lưu lượng khí, chiều dài hồ quang và độ thò ra của dây hàn

Lưu lượng khí bảo vệ phải ổn định, không được quá thấp hay quá cao. Lưu lượng quá thấp khiến vũng hàn tiếp xúc với không khí bên ngoài. Lưu lượng quá cao cũng gây hại tương tự vì có thể tạo ra dòng chảy rối, kéo không khí bên ngoài quay trở lại vùng khí bảo vệ. Đối với hàn MIG trong nhà, Emin Academy nêu phạm vi lưu lượng phổ biến là từ 15 đến 25 CFH và lưu ý rằng lưu lượng quá mức có thể gây ra dòng chảy rối. Độ thò ra của dây hàn cũng rất quan trọng. Tikweld khuyến nghị duy trì độ thò ra của điện cực ở khoảng 1/4 đến 3/8 inch cho nhiều ứng dụng hàn MIG. Khi dây hàn thò ra quá xa, cả độ ổn định hồ quang lẫn khả năng kiểm soát khí bảo vệ đều giảm sút.

• Kiểm tra đồng hồ đo lưu lượng khí trước tiên, sau đó xác nhận các ống dẫn, khớp nối và gioăng làm kín (O-ring) không bị rò rỉ.
• Kiểm tra đầu phun để phát hiện xỉ hàn bám vào, vì điều này có thể làm hạn chế hoặc đổi hướng dòng khí.
• Nếu cảm thấy súng hàn đặt quá xa chi tiết gia công, hãy rút ngắn độ thò ra và thử lại trước khi thay đổi dây hàn hoặc khí bảo vệ.
• Nếu độ xốp bắt đầu xuất hiện sau khi tăng lưu lượng khí, hãy giảm độ nhiễu loạn thay vì tiếp tục tăng lưu lượng khí.

Lỗi về góc mỏ hàn, tốc độ di chuyển và khoảng cách vòi phun

Vị trí súng hàn có thể làm lộ vùng hồ hàn sạch một cách dễ dàng như chính việc để lộ mối hàn bẩn. Emin Academy cảnh báo rằng các góc mỏ hàn lớn hơn khoảng 20 độ có thể làm gián đoạn vùng bảo vệ bởi khí che, trong khi góc đẩy kiểm soát tốt hơn ở mức 10–15 độ giúp duy trì hiệu quả bảo vệ trong hàn MIG. Khoảng cách quá dài từ vòi phun đến vật hàn khiến khí che lan tỏa quá rộng và làm vùng hồ hàn trở nên dễ bị xâm nhập. Tốc độ di chuyển lại làm thay đổi toàn bộ tình huống. Miller chỉ ra rằng di chuyển quá nhanh sẽ tạo ra đường hàn hẹp, không đều và liên kết kém, trong khi di chuyển quá chậm lại làm tăng nhiệt thừa và làm giãn rộng đường hàn. Cả hai điều kiện này đều có thể giữ lại khí theo cách khác nhau do vùng hồ hàn không còn hoạt động ổn định như bình thường.

• Quan sát xem vòi phun có luôn duy trì khoảng cách gần và ổn định với mối hàn trong suốt quá trình chạy que hàn hay không.
• Giảm các góc đẩy hoặc kéo quá mức làm lộ phần phía trước của vùng hồ hàn.
• Nếu đường hàn hẹp và không đều, hãy thử giảm nhẹ tốc độ di chuyển và giữ ổn định hơn.
• Nếu đường hàn quá rộng và chảy chậm, hãy xem lại lượng nhiệt đưa vào và tránh dừng lâu tại một vị trí.

Các dấu hiệu về điện áp, dòng điện và cân bằng nhiệt

Khi mọi người hỏi điều gì gây ra hiện tượng rỗ khí trong mối hàn mà sau khi làm sạch bề mặt vẫn trông bình thường, thì các thông số cài đặt hồ quang không ổn định thường là một phần của nguyên nhân. Miller lưu ý rằng điện áp thấp có thể gây khó khăn khi khởi tạo hồ quang và kiểm soát kém, trong khi điện áp quá cao có thể tạo ra vũng hàn bất ổn và độ thấu sâu không đồng đều. Trong phương pháp hàn MIG, tốc độ cấp dây cũng ảnh hưởng đến cường độ dòng điện; do đó, các thông số cài đặt quá cao hoặc quá thấp sẽ làm thay đổi hình dạng đường hàn và hành vi của vũng hàn. Nếu vũng hàn đông cứng quá nhanh, khí không kịp thoát ra ngoài; nếu vũng hàn trở nên quá bất ổn, lớp khí bảo vệ bị suy giảm và không khí có thể xâm nhập vào.

• Hãy quan sát đường hàn trước khi điều chỉnh nhiều thông số cùng lúc.
• Kiểm tra hiện tượng kẹt dây, hồ quang hoạt động bất ổn hoặc tia bắn toé quá mạnh.
• Chỉ điều chỉnh một thông số tại một thời điểm, sau đó so sánh hình dạng đường hàn, âm thanh phát ra và mô hình phân bố lỗ rỗ.
• Kiểm tra lại việc cung cấp khí và vị trí súng hàn cùng với điện áp và tốc độ cấp dây, không thực hiện riêng lẻ.

Đó là lý do lỗ rỗ trong mối hàn thường bắt nguồn từ nhiều sai sót nhỏ trong thiết lập tích tụ lại. Việc kiểm tra theo một trình tự kỷ luật thường giúp xác định nguyên nhân thực sự nhanh hơn so với việc điều chỉnh ngẫu nhiên.

Quy trình xử lý sự cố khuyết tật lỗ rỗ trong mối hàn

Mối hàn có dạng hạt xốp khiến người ta dễ suy đoán bừa bãi. Hãy kiềm chế điều này. Khi một khuyết tật lỗ rỗ trong mối hàn xuất hiện trong quá trình sản xuất, giải pháp nhanh nhất thường đến từ việc kiểm tra hệ thống hàn theo trình tự, chứ không phải từ việc thay đổi đồng thời điện áp, tốc độ cấp dây và tốc độ di chuyển. Hướng dẫn từ TWI lưu ý rằng các lỗ rỗ lộ ra trên bề mặt thường cho thấy lượng lỗ rỗ phân bố rộng lớn, do đó lỗ rỗ đầu tiên bạn quan sát được có thể chỉ là một phần của vấn đề.

Ba yếu tố đầu tiên cần kiểm tra khi xuất hiện lỗ rỗ

Bắt đầu từ những vị trí mà sự cố xảy ra thường xuyên nhất và đột ngột nhất:

Đầu tiên, kiểm tra việc cung cấp khí. Đảm bảo bình khí không rỗng, bộ điều áp và lưu lượng kế đang hoạt động bình thường, đồng thời đường dẫn khí không bị rò rỉ, ống dẫn bị cắt, gioăng O bị hư hỏng, ống dẫn bị kẹp hoặc kết nối lỗi. Máy hàn tự động cũng sẽ cảnh báo các van solenoid bị lỗi và ống dẫn bị nhiễm bẩn là những nguyên nhân thực tế gây ra vấn đề.

Thứ hai, kiểm tra khí bảo vệ tại vùng hồ quang. Quạt, cửa mở, luồng không khí xung quanh, khoảng cách vòi phun quá lớn, góc súng không phù hợp và lưu lượng khí quá cao đều có thể làm gián đoạn lớp khí bảo vệ và hút không khí vào vùng hàn.

Thứ ba, kiểm tra vòi phun, các chi tiết tiêu hao và bề mặt mối hàn. Các vòi phun bị bắn tóe kim loại bịt kín, điện cực hoặc thuốc hàn bị ẩm, dây hàn bị bẩn, dầu, mỡ, gỉ sắt, lớp sơn lót, kẽm và độ ẩm trên vật hàn đều nằm trong danh sách ngắn các yếu tố cần xem xét.

Quy trình làm việc từng bước từ hệ thống cung cấp khí đến chuẩn bị bề mặt

1. Xác minh nguồn cung cấp khí bảo vệ. Xác nhận loại khí đúng đã sẵn có và thực sự được dẫn tới mỏ hàn hoặc súng hàn.
2. Kiểm tra đường dẫn khí để phát hiện rò rỉ hoặc tắc nghẽn. Kiểm tra ống dẫn, khớp nối, gioăng làm kín, vòi phun và các chi tiết ở đầu trước của thiết bị trước khi điều chỉnh các thông số máy.
3. Loại bỏ các luồng khí xáo trộn và xoáy. TWI lưu ý rằng ngay cả việc cuốn khí vào khoảng 1% cũng có thể gây ra hiện tượng xốp phân bố. Việc tăng lưu lượng khí không phải lúc nào cũng tốt hơn nếu điều đó tạo ra dòng chảy xoáy.
4. Kiểm tra vị trí và kỹ thuật sử dụng đầu phun. Nếu đầu phun đặt quá xa vũng kim loại nóng chảy hoặc góc nghiêng quá lớn, vùng bảo vệ khí sẽ lan rộng và không khí có thể lọt vào từ phía sau.
5. Xem xét lại tình trạng các vật tư tiêu hao. Kiểm tra xem điện cực, thuốc hàn hoặc thuốc hàn chìm (SAW) có hút ẩm hay không, đồng thời kiểm tra sự nhiễm bẩn trên dây hàn hoặc que hàn.
6. Kiểm tra lại quy trình làm sạch và tình trạng mối hàn. Loại bỏ sơn, dầu, mỡ, gỉ sắt, lớp vảy cán và các lớp phủ tại khu vực hàn cũng như ở hai bên cạnh mối hàn. Lưu ý các khe hở ở chân mối hàn và các khe kín có thể hút hoặc giữ khí bên trong.
7. Điều chỉnh thông số cuối cùng, và chỉ điều chỉnh một thông số mỗi lần. Sự không ổn định của hồ quang, tốc độ đông đặc quá nhanh và kỹ thuật dừng hồ quang tại đáy rãnh không tốt có thể làm tình trạng trở nên nghiêm trọng hơn. độ xốp trong mối hàn , nhưng chúng nên được xem xét lại sau khi đã thực hiện các kiểm tra rõ ràng về rò rỉ khí và nhiễm bẩn.

Khi Độ Xốp Có Thể Nhìn Thấy Báo Hiệu Nguy Cơ Cần Sửa Chữa Sâu Hơn

Nếu các lỗ xốp xuất hiện trên bề mặt, đừng giả định rằng khuyết tật chỉ mang tính thẩm mỹ. Hãy xác minh mức độ nghiêm trọng trước khi mài nhẵn, sơn phủ hoặc chuyển chi tiết sang công đoạn tiếp theo.

Đây là nơi nhiều khuyết tật hàn do độ xốp quyết định bị sai lầm. TWI nêu rõ rằng các lỗ xốp lộ ra trên bề mặt thường cho thấy sự hiện diện của độ xốp phân bố rộng và đáng kể; đồng thời cũng lưu ý rằng phương pháp chụp X-quang thường hiệu quả hơn so với kiểm tra siêu âm trong việc phát hiện và đánh giá khuyết tật này. Khi bạn đang cân nhắc giữa việc sửa chữa hay loại bỏ chi tiết, hãy tuân thủ đúng tiêu chuẩn áp dụng, quy trình hàn (WPS), kế hoạch kiểm tra và yêu cầu của khách hàng — thay vì áp dụng các giới hạn chấp nhận do chủ quan đặt ra. Nói cách khác, khi mọi người hỏi nguyên nhân gây độ xốp trong mối hàn là gì , câu hỏi phù hợp hơn là: yếu tố kiểm soát nào đã thất bại đầu tiên, và liệu cùng một thất bại đó có khả năng lặp lại trên chi tiết tiếp theo hay không — trừ khi bản thân quy trình sản xuất được siết chặt hơn.

Cách Ngăn Ngừa Độ Xốp Trong Sản Xuất Hàn

Kỷ luật đó quan trọng nhất ngay từ trước khi bộ phận tiếp theo được lắp ráp. Nếu bạn đang hỏi làm thế nào để ngăn ngừa độ xốp trong hàn , câu trả lời không nằm ở một điều chỉnh thần kỳ duy nhất. Thay vào đó, đó là một kế hoạch kiểm soát có thể lặp lại nhằm đảm bảo độ bao phủ khí ổn định, bề mặt sạch, vật liệu tiêu hao khô ráo và việc kiểm tra đủ sát sao để phát hiện sớm các sai lệch. ABICOR BINZEL và Mecaweld luôn nhấn mạnh cùng một mô hình: phần lớn độ xốp trong hàn bắt đầu khi sự nhiễm bẩn, độ ẩm, dòng khí hoặc việc cung cấp khí bảo vệ bị cho phép thay đổi.

Xây dựng Danh sách Kiểm tra Ngăn ngừa Độ xốp

• Chuẩn Bị Vật Liệu: Loại bỏ dầu, gỉ sắt, sơn, vảy ôxy hóa, lớp phủ và độ ẩm trên bề mặt trước khi hàn. Không dựa vào khí bảo vệ để khắc phục mối hàn bẩn.
• Lưu trữ vật tư tiêu hao: Giữ dây hàn, que hàn, điện cực và thuốc hàn ở nơi khô ráo và được bảo vệ. Thay thế ngay các vật tư tiêu hao bị ẩm hoặc suy giảm rõ rệt thay vì cố gắng hàn qua vấn đề.
• Kiểm tra đường dẫn khí: Kiểm tra nguồn bình khí, chỉ số đồng hồ điều áp, ống dẫn khí, gioăng làm kín, quá trình xả khí của mỏ hàn và tình trạng đầu phun. Cả lưu lượng khí thấp và lưu lượng khí dư thừa gây nhiễu loạn đều có thể tạo ra mối hàn xốp .
• Tính nhất quán của đồ gá: Duy trì vị trí chi tiết, độ khít lắp và khả năng tiếp cận của mỏ hàn ổn định để hành vi bảo vệ khí không thay đổi giữa các mối hàn liên tiếp.
• Kiểm soát thông số: Cố định các thông số đã được chứng nhận và tránh thay đổi tùy tiện khoảng cách từ đầu mỏ hàn đến chi tiết (stickout), chiều dài cung hàn, tốc độ di chuyển hoặc góc nghiêng mỏ hàn trong quá trình sản xuất.
• Kỷ luật kiểm tra: Theo dõi các dấu hiệu sớm như lỗ kim (pinhole), đầu phun bẩn, nhiễm bẩn lặp lại tại một vị trí cụ thể hoặc thay đổi luồng khí gần vùng hàn. Trước tiên thực hiện kiểm tra bằng mắt thường, sau đó áp dụng kiểm tra không phá hủy (NDT) khi yêu cầu ứng dụng đòi hỏi.

Khi Các Đội Sản Xuất Cần Hệ Thống Hàn Được Kiểm Soát

Công việc có khối lượng lớn và mang tính an toàn cao làm tăng chi phí cho từng lỗ hổng. Trong các ô tế bào robot và tự động hóa, ABICOR BINZEL lưu ý rằng những vấn đề đơn giản như vòi phun bẩn, bộ điều chỉnh không tương thích, đường dẫn khí bị tắc hoặc thậm chí một luồng gió nhẹ cũng có thể tái diễn liên tục cho đến khi toàn bộ hệ thống được kiểm soát. Đó là lúc các thiết bị gá chuẩn hóa, các bước kiểm tra được tài liệu hóa và giám sát trở nên có giá trị hơn nhiều so với việc điều chỉnh thử nghiệm – sai lầm lặp đi lặp lại.

Đối với các nhà sản xuất ô tô, Shaoyi Metal Technology là một ví dụ thực tiễn về cách tiếp cận sản xuất này. Thông tin công ty được công bố mô tả quy trình hàn bảo vệ bằng khí, hàn hồ quang và hàn laser kết hợp với các dây chuyền lắp ráp tự động, hệ thống quản lý chất lượng IATF 16949 và các phương pháp kiểm tra như siêu âm (UT) và chụp X-quang (RT). Các đội cần thực hiện hàn lặp lại trên các chi tiết khung xe có thể xem xét khả năng hàn tùy chỉnh đối với thép, nhôm và các kim loại khác như một mô hình minh họa cách sản xuất được kiểm soát giúp giảm sự biến thiên dẫn đến hiện tượng xốp. Về cơ bản, phòng ngừa không chỉ đơn thuần là phản ứng sau khi xuất hiện một đường hàn kém mà quan trọng hơn là xây dựng một quy trình đảm bảo khả năng lặp lại của các đường hàn đạt chất lượng tốt.

Câu hỏi thường gặp: Nguyên nhân và cách khắc phục hiện tượng xốp trong hàn

1. Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng xốp trong hàn là gì?

Nguyên nhân chính là khí bị giữ lại trong vũng hàn trước khi kim loại đông đặc hoàn toàn. Khí này có thể bắt nguồn từ việc che chắn khí bảo vệ yếu, vật liệu nền bẩn, que hàn hoặc điện cực bị ẩm, độ ẩm trên bề mặt, hoặc kỹ thuật hàn làm lộ vũng kim loại nóng chảy ra không khí. Trong nhiều trường hợp, hiện tượng xốp không chỉ do một nguyên nhân duy nhất gây ra. Một rò rỉ khí nhỏ, một lượng nhiễm bẩn nhẹ và vị trí mỏ hàn không phù hợp có thể kết hợp với nhau để tạo ra cùng một khuyết tật. Vì vậy, những bước kiểm tra đầu tiên cần thực hiện là đường dẫn khí, tình trạng đầu phun, dòng khí cục bộ và độ sạch của mối hàn.

2. Việc sử dụng quá nhiều khí bảo vệ có gây ra hiện tượng xốp hay không?

Đúng vậy. Nhiều thợ hàn chỉ nghĩ đến lưu lượng khí thấp, nhưng lưu lượng quá cao cũng có thể gây ra vấn đề. Khi khí bảo vệ chuyển động quá mạnh, dòng khí có thể trở nên rối và hút không khí xung quanh vào vùng hồ quang. Điều này làm giảm hiệu quả bảo vệ mối hàn thay vì tăng cường nó. Nếu xuất hiện rỗ khí sau khi tăng lưu lượng khí, hãy kiểm tra đầu phun xem có bị bắn tóe tích tụ hay không, xác nhận súng hàn không được giữ quá xa vật hàn, đồng thời kiểm tra xem có luồng gió lùa hoặc rò rỉ khí nào trước khi điều chỉnh thêm các thông số khác. Việc đảm bảo lớp khí bảo vệ ổn định quan trọng hơn việc đơn thuần tăng lưu lượng khí.

3. Tại sao hiện tượng rỗ khí trong hàn MIG vẫn xảy ra ngay cả khi kim loại trông sạch?

Kim loại sạch không loại trừ khả năng xuất hiện rỗ khí trong hàn MIG. Quá trình hàn GMAW thường phát sinh các lỗ rỗ do các vấn đề ở đầu súng hàn hoặc trong hệ thống cấp khí bảo vệ. Các nguyên nhân ẩn phổ biến bao gồm chiều dài dây hàn thò ra quá lớn, vòi phun bị tắc, độ lùi của đầu tiếp xúc không phù hợp, ống dẫn bị hư hỏng, gioăng làm kín bị rò rỉ, dây hàn bị bẩn hoặc luồng khí lưu thông gần vùng hàn. Ngay cả một hệ thống thiết lập trông có vẻ sạch sẽ cũng có thể mất hiệu quả bảo vệ khí nếu góc đặt súng hàn không ổn định hoặc khoảng cách từ vòi phun đến vũng hàn quá xa. Đối với hàn MIG, việc kiểm tra kỹ lưỡng súng hàn, đường dẫn khí và tình trạng dây hàn thường là lựa chọn khôn ngoan hơn so với việc đổ lỗi cho tấm kim loại cần hàn.

4. Rỗ khí trên bề mặt có phải là một khuyết tật hàn nghiêm trọng hay chỉ là vấn đề mang tính thẩm mỹ?

Độ xốp bề mặt không nên bị loại bỏ một cách tự động. Các lỗ kim nhìn thấy được có thể là dấu hiệu cho thấy còn tồn tại nhiều khoang khí hơn bên dưới đường hàn, đặc biệt trong các mối hàn phải chịu tải hoặc chống rò rỉ. Việc đánh giá mối hàn có đạt yêu cầu hay không phụ thuộc vào tiêu chuẩn kỹ thuật, kế hoạch kiểm tra và yêu cầu sử dụng — chứ không chỉ dựa vào hình dạng bên ngoài. Trước khi mài, sơn hoặc đưa chi tiết vào công đoạn tiếp theo, cần xác minh mức độ khuyết tật và khắc phục nguyên nhân gây ra nó. Nếu không, vấn đề tương tự có thể tái phát trong quá trình sửa chữa và dẫn đến gia tăng khối lượng công việc sửa chữa lại.

5. Các nhà sản xuất có thể ngăn ngừa độ xốp trong sản xuất lặp lại như thế nào?

Các nhà sản xuất giảm độ xốp bằng cách kiểm soát toàn bộ hệ thống hàn, chứ không chỉ các thiết lập máy. Quy trình mạnh nhất bao gồm việc chuẩn bị bề mặt một cách nhất quán, bảo quản vật liệu hàn trong điều kiện khô ráo, đảm bảo việc cung cấp khí đúng tiêu chuẩn, làm sạch vòi phun, sử dụng đồ gá định vị có khả năng lặp lại cao, duy trì các thông số ổn định và tiến hành kiểm tra định kỳ để phát hiện sớm các sai lệch. Các trạm hàn tự động có thể hỗ trợ vì chúng giữ vị trí mỏ hàn và chuyển động hàn ổn định hơn so với sự biến thiên khi thực hiện thủ công. Ví dụ, các công ty như Shaoyi Metal Technology nhấn mạnh các dây chuyền hàn robot và hệ thống chất lượng IATF 16949 như một phần trong phương pháp sản xuất được kiểm soát chặt chẽ hơn đối với các chi tiết khung xe, từ đó nâng cao khả năng lặp lại và giảm thiểu các khuyết tật hàn liên quan đến khí.