Phương pháp và kỹ thuật hàn gang
Trong kỹ thuật hàn gang gồm có hai bước cơ bản: xác định kim loại cơ bản và lựa chọn phương pháp hàn thích hợp.
1. Cách xác định kim loại cơ bản:
Trong thực tế, các vật hàn bằng gang thường là các chi tiết, bộ phận máy móc hư hỏng cần sửa chữa. Điều quan trọng là cần xác định vật cần hàn là loại gang gì để có phương pháp và lựa chọn chế độ hàn thích hợp.
Thường thì các chi tiết bằng gang được chế tạo bằng gang đúc. Cách đơn giản để phân biệt gang và thép đúc là đục vật liệu để thử. Đối với thép, sau khi đục phôi liền và bề mặt có màu sáng. Ngược lại gang khi đục ra phôi sẽ vụn, bề mặt gồ ghề và có màu sẫm tối. Ta cũng có thể xác định được loại gang nhờ vào độ cứng của vật liệu. Gang dẻo cũng cũng có phôi liền khi đục nhưng độ cứng không bằng thép đúc. Hình dạng vật bằng thép đúc thường có cấu trúc đơn giản và độ dày khá đồng đều. Ngược lại, vật đúc bằng gang thường có cấu trúc phức tạp hơn và bề dày khác nhau.
Thông qua dạng vật đúc cũng có thể xác định được loại gang: Gang có độ bền 120 MPa và HB 140 ÷ 180 (tương đương GX 12 - 28) thường dùng để đúc các vật dạng thành mỏng, ống. Gang GX 21 - 40 thường dùng để làm các chi tiết máy cắt, xilanh động cơ, chi tiết cơ khí. Đối với các xilanh động cơ lớn, bánh răng, chi tiết máy chịu tải rộng cao thường sử dụng loại GX 24 - 44.
Một cách khác nữa là thử trên máy mài. Khi mài nếu các tia lửa bắn tóe ra có màu đỏ hoặc vàng rơm, ngắn 500 ÷ 600mm và tỏa nhánh rộng thì đó là gang. Còn nếu là thép carbon thấp thì khi mài, các tia lửa bắn ra tương đối dài, bị ngắt quãng va không tỏa rộng.
Vết gãy của gang không có độ lấp lánh như thép và có màu đục, nếu lấy tay chà lên có thể thấy dính chì - graphit. Cách xác định chính xác nhất vẫn là xác định thành phần hóa học và phân tích kim tương. Biện pháp này chỉ sử dụng khi thật cần thiết vì nó rất tốn kém.
2. Cách chọn phương án hàn gang thích hợp:
Điều quan trọng nhất trong sửa chữa vật hàn đúc mới là màu của mối hàn phải giống với màu của kim loại cơ bản. Với việc sửa chữa các vật hàn hoặc chi tiết đã qua sử dụng thì màu của mối hàn không quan trọng bằng độ bền chất lượng mối hàn. Độ kín nước và kín khí cũng là một yêu cầu quan trọng. Nếu chỉ yêu cầu về độ kín nước thì có thể sử dụng phương pháp hàn nguội.
a/ Phương pháp hàn nóng gang
Hàn nóng là phương pháp nung nóng sơ bộ vật hàn lên khoảng 600 - 650 độ C với tốc độ nung 120 độ C/h. Nhiệt độ đó được duy trì trong suốt quá trình hàn. Điều này giúp tránh việc xuất hiện gang trắng và các tổ chức tôi trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Sau khi hàn, mối hàn cần được làm nguội chậm với tốc độ 120 độ C/h đối với vật hàn có độ dày trung bình 25mm. Mối hàn có thể được làm nguội trong lò hoặc trong vỏ bọc cách nhiệt. Có thể dùng khuôn graphit để tạo dáng mối hàn do tính chất khó thao tác của gang trong khi hàn.
Đối với que hàn thường dùng loại que có lõi bằng gang, đường kính que hàn tương đối lớn (14 - 16mm). Vỏ bọc que hàn có chiều dày tối thiểu 2mm và phải đảm bảo dòng hồ quang cháy đều, đủ bù vào lượng kim loại bi hao hụt do oxi hóa trong quá trình hàn.
Trước khi hàn, que hàn được sấy ở 200 - 250độ C. Cường độ dòng hàn khoảng từ 60-100. Công suất nhiệt khi hàn lớn vì vậy cần đảm bảo chống nóng cho thự hàn và hàn thật nhanh. Mặc dù đối với phương pháp hàn nóng chảy, chất lượng mối hàn gần như tương đương với kim loại cơ bản, mối hàn sau khi hàn dễ dàng gia công nhưng lại ít được áp dụng do những khó khăn nhất định về điều kiện lao động của các thợ hàn cũng như công tác chuẩn bị trước kh hàn.
b/ Phương pháp hàn gang nguội
Hàn nguội cần sử dụng công suất tối thiểu của nguồn nhiệt hàn để hạn chế sự hình thành các tổ chức tôi và biến trắng tại vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Cách hàn này thường không sử dụng phương pháp nung nóng sợ bộ. Trình tự hàn theo chiều dài mối hàn thường áp dụng là hàn bước ngược, hàn đối xứng và hàn gián đoạn. Thực hiện đường hàn trong khoản 2 - 3cm sau đó để nguội xuống khoản 50 độ C rồi mới hàn tiếp.
c/ Nung nóng sơ bộ trong hàn gang:
Trong hàn nóng, nung nóng sơ bộ là bắt buộc. Đối với hàn nguội, nung nóng sơ bộ thường nằm trong khoản từ 300 - 400 độ C (thường gọi là hàn nửa nguội), thường áp dụng cho các vết nứt có hình dạng phức tạp và chiều dày lớn. Cả 2 trường hợp đều có phương pháp hàn thích hợp. Nung nóng sơ bộ chỉ áp dụng khi thật cần thiết. Không cần phải nung nóng sơ bộ khi mối hàn đắp lên bề mặt bánh răng. Thực chất của nung nóng sơ bộ ở đây là tạo ra biến dạng ngược và biến dạng hàn.
Ứng dụng của kỹ thuật hàn gang
Kỹ thuật hàn gang trong sửa chữa bánh răng bị nứt có nung nóng sơ bộ
Trong sửa chữa bánh răng bị nứt, vật hàn có độ cứng cao nhưng vẫn có thể tiến hành nung nóng sơ bộ. Mục đích của việc nung nóng sơ bộ là để kim loại mối hàn và kim loại vùng bị ảnh hưởng nhiệt có độ tăng và giảm nhiệt đồng đều nhau, tránh xảy ra hiện tượng nứt do ứng suất nhiệt.
Kỹ thuật hàn gang trong sửa chữa vết nứt phân nhánh
Các vật đúc bằng gang có thành mỏng khi hư hỏng thường bị nứt phân nhánh. Trường hợp này trước khi hàn cần tiến hành khoan các lỗ có đường kính 20 - 25mm ở các đầu nhánh nhằm ngăn không cho các vết nứt tiếp tục lan rộng. Bước tiếp theo là hàn từ chỗ bắt đầu vết nứt đến chỗ các vết nứt gặp nhau, cuối cùng là hàn các lỗ khoan.
Kỹ thuật hàn vết nứt có liên quan đến trọng tải vận hành
Các chi tiết phức tạp như bệ và khung máy khi hàn xong phải đảm bảo cơ tính mối hàn tốt, vật hàn sau khi sửa chữa vẫn có thể vận hành trong điều kiện phân bố ứng suất một cách thuận lợi nhất.
