Tìm hiểu về que hàn: Phân Loại và cách lựa chọn chi tiết

Que hàn đóng vai trò then chốt quyết định chất lượng mối hàn và hiệu quả công việc. Mỗi loại que hàn được thiết kế cho những ứng dụng và vật liệu cụ thể, đòi hỏi thợ hàn phải hiểu rõ đặc tính và cách lựa chọn phù hợp. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn kiến thức toàn diện về que hàn, từ cấu tạo cơ bản, phân loại đến các tiêu chí lựa chọn quan trọng.

Dù bạn là thợ hàn chuyên nghiệp muốn nâng cao kiến thức hay người mới bắt đầu đang tìm hiểu về ngành, những thông tin dưới đây sẽ giúp bạn tự tin hơn trong việc lựa chọn và sử dụng que hàn hiệu quả cho từng công việc cụ thể.

Que hàn là gì? Cấu tạo que hàn

Que hàn là gì?

Que hàn là một loại điện cực dùng trong phương pháp hàn hồ quang tay (hàn que), được sử dụng chủ yếu cho máy hàn que. Que hàn đóng vai trò quan trọng trong việc tạo mối hàn chắc chắn giữa các chi tiết kim, que hàn là một thanh kim loại thẳng có chiều dài từ 250 đến 500 mm, được phủ một lớp thuốc bọc đặc biệt bao quanh lõi kim loại bên trong.

Cấu tạo que hàn:

Lõi que hàn:

• Là phần kim loại bên trong, thường làm từ thép cacbon, thép hợp kim hoặc các kim loại khác như inox, nhôm tùy theo mục đích sử dụng.
• Lõi que dẫn dòng điện từ máy hàn đến điểm hàn, đồng thời cung cấp kim loại nóng chảy để điền đầy mối hàn.
• Kích thước phổ biến của lõi que là đường kính từ 2.0 đến 6.0 mm, chiều dài khoảng 250-500 mm.
• Một đầu lõi que được để trần để kẹp vào kìm hàn, đầu còn lại được vát và phủ thuốc bọc.

Phần vỏ bọc (thuốc bọc):

• Là lớp phủ bên ngoài lõi que, dày khoảng 1-3 mm, làm từ hỗn hợp các khoáng chất, chất hữu cơ, fero hợp kim và chất kết dính.
• Lớp thuốc này có vai trò bảo vệ vùng hàn khỏi sự oxy hóa, tạo khí bảo vệ hồ quang, ổn định hồ quang hàn và tạo xỉ bảo vệ mối hàn khi nguội.
• Tùy theo thành phần thuốc bọc, que hàn được phân loại thành các loại như axit, rutile, bazơ, xenlulo, phù hợp với từng ứng dụng và vật liệu khác nhau.

Lớp thuốc bọc que hàn thường chứa nhiều thành phần với các vai trò cụ thể:

• Chất tạo khí bảo vệ: Như cellulose, cacbonat, tạo ra khí CO₂ hoặc CO bảo vệ mối hàn
• Chất khử oxy: Mangan, silicon giúp loại bỏ oxy trong quá trình hàn
• Chất tạo xỉ: Oxit nhôm, oxit titan, silicat tạo lớp xỉ bảo vệ
• Chất ổn định hồ quang: Kali, natri giúp hồ quang cháy ổn định
• Chất tạo hợp kim: Bổ sung các nguyên tố hợp kim vào mối hàn
• Chất kết dính: Thường là silicate, giúp liên kết các thành phần khác vào lõi

Thành phần của lớp thuốc bọc quyết định đặc tính của que hàn và ảnh hưởng trực tiếp đến:

• Độ bền và tính chất cơ học của mối hàn
• Khả năng hàn ở các vị trí khác nhau
• Độ ngấu và khả năng liên kết với kim loại cơ bản
• Khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt của mối hàn

Khi hàn, lõi kim loại nóng chảy tạo thành mối hàn, trong khi lớp thuốc bọc cháy tạo ra khí bảo vệ, ngăn không khí tiếp xúc với kim loại nóng chảy, đồng thời tạo xỉ bảo vệ mối hàn trong quá trình nguội

Phân loại que hàn theo tiêu chuẩn quốc tế

Hệ thống phân loại của AWS (American Welding Society)

Tiêu chuẩn AWS A5.1/A5.1M là hệ thống phân loại que hàn phổ biến nhất hiện nay. Mã que hàn theo AWS có dạng: E-XXYZ-1 trong đó:

• E: Viết tắt của Electrode (que hàn)
• XX: Chỉ độ bền kéo tối thiểu của kim loại hàn (đơn vị ksi, 1 ksi = 6.9 MPa)
• Y: Chỉ vị trí hàn (1=tất cả vị trí, 2=vị trí bằng và nằm ngang, 3=vị trí bằng)
• Z: Chỉ loại lớp thuốc bọc và dòng điện hàn
• -1: Chỉ thành phần hóa học đặc biệt (không phải lúc nào cũng có)

Ví dụ: E6013 là que hàn có độ bền kéo 60 ksi, hàn được tất cả vị trí, lớp thuốc bọc rutile, hàn được cả DC và AC.

Các loại que hàn phổ biến theo thuốc bọc

Que hàn lớp thuốc bọc Cellulose (ví dụ: E6010, E6011)

Đặc điểm:

• Hồ quang mạnh, sâu và tập trung
• Khả năng ngấu sâu tốt
• Tạo ít xỉ, dễ loại bỏ
• Phù hợp cho mối hàn gốc và đường ống

Ứng dụng:

• Hàn các kết cấu đường ống
• Hàn trong điều kiện ngoài trời
• Hàn các vật liệu có lớp gỉ sét, sơn

Que hàn lớp thuốc bọc Rutile (ví dụ: E6013, E7014)

Đặc điểm:

• Hồ quang mềm, ít bắn tóe
• Dễ thao tác, phù hợp cho người mới
• Xỉ dễ tách, bề mặt mối hàn đẹp
• Có thể sử dụng cả dòng AC và DC

Ứng dụng:

• Hàn các kết cấu thép không yêu cầu cao về độ bền
• Hàn sửa chữa nhỏ, hàn đồ gia dụng
• Phù hợp cho thợ hàn ít kinh nghiệm

Que hàn lớp thuốc bọc Bazơ (ví dụ: E7016, E7018)

Đặc điểm:

• Chất lượng mối hàn cao, độ dai va đập tốt
• Kim loại hàn ít chứa hydro, ít nứt
• Yêu cầu kỹ thuật hàn cao hơn
• Thường cần sấy khô trước khi sử dụng

Ứng dụng:

• Kết cấu chịu lực và kết cấu quan trọng
• Hàn thép có hàm lượng các bon cao
• Các kết cấu chịu áp lực, nhiệt độ cao
• Công trình yêu cầu độ an toàn cao

Que hàn lớp thuốc bọc Axit (ví dụ: E6020, E7024)

Đặc điểm:

• Tốc độ hàn nhanh, năng suất cao
• Xỉ dày, dễ tách
• Ít thích hợp cho vị trí hàn đứng, hàn trần
• Hồ quang ổn định, ít bắn tóe

Ứng dụng:

• Hàn các mối hàn dài ở vị trí bằng
• Phù hợp cho các chi tiết dày
• Ứng dụng trong đóng tàu, kết cấu thép

Phân loại que hàn theo vật liệu và ứng dụng

1. Que hàn thép các bon thấp: Sử dụng cho các loại thép xây dựng thông thường như SS400, Q235, A36. Phổ biến nhất là các loại E6013, E7018.
2. Que hàn thép hợp kim thấp: Chứa các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, Ni để tăng cường độ bền, chống ăn mòn. Ví dụ: E7018-A1, E8018-B2.
3. Que hàn thép không gỉ: Phân loại theo hệ thống AWS A5.4, thường có mã E3XX. Ví dụ: E308 - Cho thép không gỉ 304, E316 - Cho thép không gỉ 316 (thêm Mo để tăng khả năng chống ăn mòn), E309 - Cho hàn thép không gỉ với thép carbon.
4. Que hàn đặc biệt:

• Que hàn đắp cứng: Dùng để phục hồi bề mặt chi tiết máy bị mòn
• Que hàn gang: Thiết kế đặc biệt để hàn vật liệu gang
• Que hàn nhôm: Dùng cho các kết cấu nhôm và hợp kim nhôm

Tiêu chí lựa chọn que hàn phù hợp

Dựa trên vật liệu cần hàn

Nguyên tắc cơ bản là chọn que hàn có thành phần tương đồng với vật liệu cần hàn, dưới đây là chọn que hàn theo vật liệu cần hàn:

• Thép carbon thấp: E6013, E7018
• Thép carbon trung bình: E7018, E8018-B2
• Thép hợp kim cao: Que hàn chuyên dụng theo thành phần
• Thép không gỉ: E308, E309, E316
• Gang: ENi-CI, ENiFe-CI
• Nhôm và hợp kim: E4043, E5356

Với các vật liệu khác nhau, cần xem xét:

• Độ tương thích về thành phần hóa học
• Độ bền yêu cầu của mối hàn
• Điều kiện làm việc của chi tiết sau khi hàn

Dựa trên vị trí hàn

Các vị trí hàn khác nhau yêu cầu loại que hàn khác nhau:

• Vị trí bằng (1G/1F): Hầu hết các loại que đều phù hợp
• Vị trí ngang (2G/2F): E6013, E7018
• Vị trí đứng (3G/3F): E6010, E7018 (với kỹ thuật đi lên)
• Vị trí trần (4G/4F): E6010, E7018 (đường kính nhỏ)

Chú ý đến chữ số thứ hai trong mã que hàn:

• Số 1: Que hàn được tất cả các vị trí
• Số 2: Chỉ vị trí bằng và ngang
• Số 3: Chỉ vị trí bằng

Dựa trên điều kiện môi trường và thiết bị hàn

Nguồn điện hàn sẵn có:

• Máy hàn AC: E6013, E7014, E7024
• Máy hàn DC cực thuận (DCEP): E7018, E7016, E6010
• Máy hàn DC cực nghịch (DCEN): E6012, E6013
• Máy hàn đa năng (AC/DC): E6013, E7018

Điều kiện môi trường:

• Môi trường khô ráo: Hầu hết các loại que
• Môi trường ẩm ướt: E6010, E7018 (cần sấy khô)
• Môi trường gió lớn: E6010, E6011 (hồ quang mạnh)
• Nhiệt độ thấp: E7018, E8018 (cần gia nhiệt trước)

Yêu cầu về chất lượng mối hàn

Yêu cầu cơ học:

• Độ bền cao: E7018, E8018-B2
• Độ dai va đập tốt: E7018, E7016
• Chống nứt tốt: E7018 (hàm lượng hydro thấp)
• Chịu mỏi: E7018, E9018-B3

Yêu cầu về bề mặt:

• Bề mặt đẹp: E6013, E7024
• Ít bắn tóe: E7024, E6013
• Xỉ dễ tách: E6013, E7024

Yêu cầu đặc biệt:

• Chống ăn mòn: E308, E316
• Chịu nhiệt độ cao: E9018-B3, E308H
• Đắp phục hồi bề mặt: Que hàn đắp cứng chuyên dụng

Lựa chọn theo kích thước que hàn

Đường kính que hàn:

• Độ dày vật liệu: Vật liệu mỏng nên dùng que có đường kính nhỏ (1.6mm-2.5mm) để tránh cháy thủng. Vật liệu dày cần que có đường kính lớn hơn (3.2mm-4.0mm) để đảm bảo độ sâu ngấu.
• Dòng điện hàn: Que đường kính nhỏ đòi hỏi dòng điện thấp, que lớn cần dòng điện cao. Ví dụ, que 2.5mm thường dùng với dòng 50-90A, trong khi que 4.0mm cần 140-190A.
• Vị trí hàn: Mỗi vị trí hàn (ngang, đứng, trần) cần đường kính que phù hợp để kiểm soát được kim loại nóng chảy.

Chiều dài que hàn:

• Không gian hẹp: Nên dùng que ngắn để dễ thao tác trong khu vực hạn chế.
• Cấu trúc lớn: Que dài giúp giảm số lần thay que, nâng cao năng suất công việc.

Nếu bạn đang chọn mua máy hàn que nhưng chưa biết bắt đầu từ đâu hoặc chưa có kinh nghiệm chọn mua, hãy thử tham khảo bài viết: Hướng dẫn chọn mua máy hàn que chi tiết từ chuyên gia

Kết luận

Việc lựa chọn đúng que hàn cho máy hàn không chỉ quyết định chất lượng mối hàn mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chi phí của dự án. Thợ hàn chuyên nghiệp cần hiểu rõ về đặc tính của từng loại que hàn, cũng như mối quan hệ giữa que hàn với vật liệu, thiết bị và kỹ thuật hàn.

Một số nguyên tắc cơ bản cần nhớ:

• Luôn xác định rõ vật liệu cần hàn và điều kiện làm việc của sản phẩm
• Cân nhắc các yếu tố như vị trí hàn, thiết bị sẵn có và kỹ năng của thợ hàn
• Bảo quản que hàn đúng cách để đảm bảo chất lượng
• Không ngừng cập nhật kiến thức về que hàn mới và kỹ thuật hàn hiện đại

Trong thời đại công nghệ phát triển nhanh chóng, việc lựa chọn que hàn không còn là công việc đơn thuần của thợ hàn mà còn là một quá trình kỹ thuật đòi hỏi kiến thức chuyên môn. Những thợ hàn có hiểu biết sâu sắc về que hàn sẽ luôn có lợi thế trong công việc và đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt nhất. Hy vọng những thông tin mà Thiết bị cơ khí Đức Phong chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn hiểu hơn và có lựa chọn phù hợp cho mình