Que hàn — chính thức được gọi là Hàn hồ quang kim loại được che chắn (SMAW) — là quy trình hàn thủ công được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Nó hoạt động bằng cách tạo ra một hồ quang điện giữa điện cực tiêu hao được phủ chất trợ dung ("thanh") và kim loại cơ bản, làm tan chảy cả hai với nhau để tạo thành mối hàn chắc chắn. Nếu bạn đang học hàn lần đầu tiên, làm việc ngoài trời hoặc xử lý kim loại rỉ sét hoặc bẩn, hàn que là điểm khởi đầu thiết thực và dễ tha thứ nhất.
Nó yêu cầu thiết bị tối thiểu, hoạt động trong gió và mưa và chạy bằng kim loại mà các quy trình khác sẽ từ chối. Đây là hướng dẫn đầy đủ, thực tế về cách hoạt động, cách thiết lập chính xác và cách tránh những sai lầm thường gặp ở người mới bắt đầu.
Cách hàn que hoạt động
Điện cực que phục vụ đồng thời hai mục đích: nó dẫn điện để tạo ra hồ quang và nó tan chảy vào vũng hàn dưới dạng kim loại phụ. Lớp phủ thông lượng trên điện cực còn có hai tác dụng nữa - nó tạo ra khí bảo vệ khi cháy để bảo vệ mối hàn nóng chảy khỏi bị ô nhiễm khí quyển và nó tạo thành một lớp xỉ trên đầu hạt hoàn thiện để bảo vệ mối hàn hơn nữa khi nó nguội đi.
Quá trình hoàn chỉnh theo trình tự:
- Thợ hàn kẹp dây dẫn (mặt đất) vào kim loại cơ bản
- Một điện cực được đưa vào giá đỡ điện cực
- Đầu điện cực bị xước hoặc gõ vào kim loại tạo thành hồ quang
- Hồ quang làm nóng chảy cả điện cực và kim loại cơ bản, tạo thành vũng hàn
- Người thợ hàn di chuyển đều đặn dọc theo mối nối, đưa hồ quang về phía trước
- Xỉ được loại bỏ bằng búa sứt mẻ sau khi hạt nguội
Không giống như hàn MIG hoặc TIG, không cần có bình khí bảo vệ bên ngoài. Đây là lý do cốt lõi khiến hàn que phát triển mạnh trong môi trường hiện trường - đường ống, nhà máy đóng tàu, kết cấu thép, sửa chữa trang trại - nơi tính di động và khả năng cản gió đóng vai trò quan trọng.
Thiết bị bạn cần để bắt đầu
Hàn que có một trong những rào cản thiết bị thấp nhất trong bất kỳ quy trình hàn nào. Chi phí thiết lập cơ bản thấp hơn đáng kể so với MIG hoặc TIG và có thể hoạt động trong vài phút.
Máy hàn
Máy hàn que có hai loại chính:
- Máy biến áp/điện xoay chiều: Cũ hơn, nặng hơn, rẻ tiền ($150–$400). Đáng tin cậy cho công việc kết cấu cơ bản. Giới hạn ở đầu ra AC.
- Máy DC dựa trên biến tần: Nhẹ (một số dưới 15 lbs), tiết kiệm năng lượng và có khả năng tạo ra DC hoặc DC−. Giá $200–$800. Kiểm soát hồ quang tốt hơn và tương thích với nhiều loại điện cực hơn.
Đối với người mới bắt đầu, máy biến tần DC trong phạm vi 140–200 amp đáp ứng phần lớn các công việc hàn que trên kim loại dày từ 1/16" đến 3/8".
Phụ kiện thiết yếu
- Giá đỡ điện cực (stinger): Kẹp điện cực và dẫn dòng điện tới nó
- Kẹp làm việc (kẹp đất): Hoàn thành mạch điện thông qua kim loại cơ bản
- Mũ hàn: Mũ bảo hiểm tự động làm tối (màu 10–13) được khuyên dùng cho người mới bắt đầu; chúng cho phép tầm nhìn rõ ràng cho đến khi vòng cung tấn công
- Búa sứt mẻ: Để loại bỏ lớp xỉ sau mỗi lần chuyền
- Bàn chải dây: Để làm sạch mối hàn giữa các lần hàn
- Găng tay da, áo khoác và ủng: Que hàn produces significant spatter; full coverage is non-negotiable
Chọn điện cực phù hợp
Lựa chọn điện cực là quyết định quan trọng nhất về mặt kỹ thuật trong hàn que. Thanh không phù hợp cho công việc sẽ tạo ra các mối hàn yếu, xốp hoặc nứt bất kể kỹ thuật. Các điện cực được phân loại theo hệ thống đánh số AWS (Hiệp hội hàn Mỹ) được dán trên mỗi que.
Đọc số điện cực như E6013 : “E” = điện cực; "60" = độ bền kéo tối thiểu 60.000 PSI; “1” = có thể sử dụng được ở mọi vị trí; "3" = loại thông lượng và khả năng tương thích hiện tại.
| Điện cực | Tốt nhất cho | Loại hiện tại | Cấp độ kỹ năng |
|---|---|---|---|
| E6013 | Thép nhẹ mỏng, tấm kim loại, người mới bắt đầu | AC hoặc DC | Người mới bắt đầu |
| E6011 | Kim loại bị gỉ/bẩn, sửa chữa mọi vị trí, hiện trường | AC hoặc DC | Người mới bắt đầu–Intermediate |
| E7018 | Kết cấu thép, mối hàn đạt tiêu chuẩn | DC (ưu tiên) | Trung cấp |
| E6010 | Đường ống đi qua gốc, thâm nhập sâu | chỉ DC | Trung cấp–Advanced |
| E7024 | Phẳng/ngang, tốc độ lắng đọng cao | AC hoặc DC | Trung cấp |
Bắt đầu với E6013 (đường kính 3/32") nếu bạn là người mới bắt đầu. Nó có vòng cung mềm, loại bỏ xỉ dễ dàng và chịu được kỹ thuật không hoàn hảo tốt hơn bất kỳ thanh nào khác. Chuyển sang E7018 khi bạn cảm thấy thoải mái — nó tạo ra các mối hàn chắc chắn nhất, sạch nhất và được yêu cầu cho hầu hết các công việc về kết cấu và mã.
Bảo quản điện cực đúng cách
Các điện cực có hàm lượng hydro thấp như E7018 rất nhạy cảm với độ ẩm. Độ ẩm bị hấp thụ gây ra vết nứt do hydro gây ra - một dạng hư hỏng cấu trúc nghiêm trọng. Bảo quản que E7018 trong lò nướng que ở nhiệt độ 250–300°F nếu chúng tiếp xúc với độ ẩm trong hơn một vài giờ. E6013 và E6011 ít nhạy cảm hơn nhưng vẫn nên giữ trong hộp kín khi không sử dụng.
Chỉnh cường độ dòng điện đúng cách
Cường độ dòng điện là cài đặt máy quan trọng nhất trong hàn que. Quá thấp, hồ quang sẽ bắn ra, dính lại và tạo ra một hạt lồi, lạnh và khó kết hợp. Quá cao sẽ gây ra hiện tượng bắn tóe, cháy xém và cắt xén dọc theo các mép mối hàn.
Quy tắc bắt đầu được sử dụng rộng rãi: đặt khoảng 1 amp trên 0,001 inch đường kính điện cực. Trong thực tế, điều này có nghĩa là:
| Điện cực Diameter | Phạm vi cường độ dòng điện điển hình | Độ dày kim loại phù hợp |
|---|---|---|
| 1/16"(1.6mm) | 20–40A | Lên đến 16/3" |
| 3/32" (2.4mm) | 40–90A | 1/8"–1/4" |
| 1/8" (3,2mm) | 75–130A | 1/4"–3/8" |
| 5/32" (4.0mm) | 105–180A | 3/8"–1/2" |
| 3/16" (4,8mm) | 140–240A | 1/2" trở lên |
Luôn bắt đầu ở giữa phạm vi và điều chỉnh dựa trên những gì bạn quan sát được. Nếu điện cực dính vào kim loại thì tăng cường độ dòng điện. Nếu bạn thấy tia lửa lớn hoặc hồ quang không ổn định và ồn ào, hãy giảm nó lại. Vị trí mối nối cũng quan trọng - hàn trên cao và hàn đứng thường yêu cầu cường độ dòng điện ít hơn 10–15% so với hàn phẳng.
Kỹ thuật: Chiều dài hồ quang, tốc độ di chuyển và góc điện cực
Kỹ thuật nhất quán là yếu tố giúp phân biệt các mối hàn sạch và các mối hàn bị lỗi. Ba biến số kiểm soát mọi thứ: chiều dài hồ quang, tốc độ di chuyển và góc điện cực.
Độ dài cung
Chiều dài hồ quang chính xác bằng đường kính của dây lõi điện cực - khoảng 1/8" cho thanh 1/8". Giữ vòng cung quá lâu sẽ tạo ra một hạt phẳng, rộng có độ xốp và vết bắn tung tóe. Quá ngắn, điện cực sẽ chạm vào vũng nước, đóng băng hoặc gây ra hiện tượng hồ quang thất thường. Hãy coi nó như một khoảng cách không đổi mà bạn duy trì bằng cách đẩy thanh dần dần khi nó tiêu thụ.
Tốc độ di chuyển
Di chuyển quá chậm sẽ tích tụ quá nhiều cốt thép và có thể giữ lại xỉ. Di chuyển quá nhanh sẽ tạo ra một đường cắt hẹp, có độ kết dính kém. Một hạt có kích thước chính xác thường có chiều rộng gấp 2-3 lần đường kính điện cực. Quan sát mép trước của vũng nước, chứ không phải bản thân vòng cung, để đánh giá tốc độ - giữ cho vũng nước ổn định và tròn.
Góc điện cực
- Góc làm việc: 90° so với kim loại cơ bản để có khớp đối đầu phẳng; 45° vào góc cho mối hàn phi lê
- Góc di chuyển (góc kéo): Nghiêng điện cực 5–15° theo hướng di chuyển. Đây được gọi là kỹ thuật "kéo" hoặc "kéo" - bạn luôn kéo điện cực về phía mình khi hàn que, không giống như MIG đôi khi sử dụng phương pháp đẩy
Góc kéo dốc hơn 20° bẫy xỉ trong hạt. Giữ nó nông và nhất quán.
Đọc hạt hàn của bạn để chẩn đoán vấn đề
Sau khi sứt mẻ xỉ, hạt sẽ cho bạn biết chính xác điều gì đã xảy ra. Học cách đọc hạt là cách nhanh nhất để tự sửa mà không cần người hướng dẫn.
- Hạt cao, hẹp, có dây: Tốc độ di chuyển quá nhanh hoặc cường độ dòng điện quá thấp
- Hạt rộng, phẳng, không đều có vết cháy: Cường độ dòng điện quá cao hoặc tốc độ di chuyển quá chậm
- Độ xốp (lỗ nhỏ trên hạt): Chiều dài hồ quang quá dài, kim loại cơ bản bị nhiễm bẩn hoặc hơi ẩm trong điện cực
- Undercut (rãnh dọc mép mối hàn): Cường độ dòng điện quá cao, chiều dài hồ quang quá dài hoặc góc điện cực quá dốc
- Bao gồm xỉ: Xỉ từ lần chuyền trước chưa được làm sạch hoàn toàn hoặc độ dài hồ quang không nhất quán
- Lòng lạnh (hạt nằm trên kim loại mà không nung chảy): Cường độ dòng điện quá thấp hoặc tốc độ di chuyển quá nhanh
Hầu hết những người mới bắt đầu gặp khó khăn nhất với độ dài cung - nó tự nhiên tăng lên khi bạn mệt mỏi hoặc mất tập trung. Luyện tập các buổi tập ngắn từ 5–10 phút với sự tập trung hoàn toàn thay vì chạy dài không tập trung.
Vị trí hàn que và yêu cầu của từng vị trí
Một ưu điểm chính của hàn que là khả năng hàn ở mọi vị trí - hàn phẳng (1G/1F), hàn ngang (2G/2F), hàn dọc (3G/3F) và hàn trên cao (4G/4F). Mỗi vị trí yêu cầu điều chỉnh:
- phẳng: Vị trí dễ nhất. Trọng lực giúp vũng nước lắng xuống. Sử dụng phạm vi cường độ dòng điện đầy đủ cho thanh.
- Ngang: Trọng lực kéo vũng nước xuống. Hướng hồ quang lên trên một chút và giảm cường độ dòng điện khoảng 10%. Giữ một vòng cung chặt chẽ hơn.
- Dọc (lên dốc): Hàn từ dưới lên trên. Sử dụng kiểu dệt (Z hoặc hình tam giác) để kiểm soát vũng nước. Giảm cường độ dòng điện 10–15%. Lên dốc tạo ra các mối hàn chắc chắn hơn so với xuống dốc do sự kết hợp tốt hơn.
- Chi phí chung: Giảm cường độ dòng điện 15–20%. Sử dụng vòng cung chặt và di chuyển nhanh để tránh vũng nước rơi xuống. Mang đầy đủ đồ bảo hộ bằng da - vết bắn rơi thẳng vào bạn.
Các điện cực E6011 và E7018 được đánh giá cho tất cả các vị trí. E7024 chỉ phù hợp với mặt phẳng và chiều ngang - không bao giờ thử theo chiều dọc hoặc trên cao.
Hàn que so với MIG và TIG: Khi nào que hàn là lựa chọn phù hợp
Mỗi quy trình hàn có một lĩnh vực mà nó hoạt động tốt hơn các quy trình khác. Hàn que thắng quyết định trong điều kiện cụ thể:
- Điều kiện ngoài trời và gió: Không có khí bảo vệ để bị thổi bay. MIG không hoạt động khi có gió trên 5–10 dặm/giờ nếu không có tấm chắn gió. Thanh không bị ảnh hưởng.
- Kim loại bị gỉ, sơn hoặc bẩn: E6011 đặc biệt thâm nhập qua ô nhiễm bề mặt. MIG và TIG yêu cầu kim loại sạch và trần.
- Địa điểm từ xa: Máy que chạy bằng máy phát điện. Không có bình gas để vận chuyển hoặc nạp lại.
- Kim loại dày: Que có thể hàn tấm 3/8" trong một lần duy nhất. Đối với công việc kết cấu nặng trên 1/2", que hoặc lõi thông được ưu tiên.
- Thiết lập có ý thức về ngân sách: Một thiết lập hàn que hoàn chỉnh có thể được lắp ráp với giá dưới 300 USD. Các thiết lập MIG hoặc TIG có thể so sánh có giá khởi điểm từ $500–$1.500.
Trường hợp mất thanh: kim loại tấm mỏng dưới 3/32" rất khó hàn mà không bị cháy và tốc độ này chậm hơn MIG trong công việc sản xuất. Đối với nhôm hoặc thép không gỉ có độ chính xác cao, TIG là tiêu chuẩn.
Những yếu tố cần thiết về an toàn dành riêng cho hàn que
Hàn que tạo ra nhiều tia lửa và bức xạ cực tím hơn MIG hoặc TIG, đồng thời điện áp mạch hở trên một số máy đạt tới 80V - đủ để gây ra điện giật nghiêm trọng nếu bỏ qua các biện pháp phòng ngừa thích hợp.
- Không bao giờ hàn trong điều kiện ẩm ướt hoặc khi đứng trên mặt đất ẩm ướt không có lớp cách nhiệt khô giữa bạn và bề mặt
- Luôn sử dụng một ống kính bóng râm 10–13 — hồ quang tạo ra bức xạ tia cực tím và hồng ngoại cường độ cao gây ra mắt hồ quang (viêm giác mạc) trong vòng vài giây khi tiếp xúc không được bảo vệ
- Đảm bảo thông gió đầy đủ - hàn que tạo ra khói kim loại và khí đốt từ chất trợ dung. Thanh thép không gỉ nói riêng khói crom hóa trị sáu, một chất gây ung thư được biết đến
- Không bao giờ đặt giá đỡ điện cực đang hoạt động lên kim loại - đầu mang điện có thể tạo hồ quang vào phôi và gây nguy cơ hỏa hoạn
- Giữ bình chữa cháy trong tầm tay - tia nước có thể di chuyển xa 10 feet và đốt cháy các chất dễ cháy
Lời khuyên thiết thực để cải thiện nhanh hơn
Hầu hết những người hướng dẫn hàn đều đồng ý rằng việc luyện tập có chủ ý, tập trung vào các nguyên tắc cơ bản sẽ đánh bại hàng giờ chạy hạt không mục đích. Đây là những gì thực sự thúc đẩy sự cải thiện:
- Chạy các hạt xâu chuỗi trên tấm phẳng trước. Thực hiện 20–30 hạt thẳng trước khi thử nối. Tập trung vào việc giữ độ dài cung và tốc độ di chuyển ổn định.
- Sử dụng búa đục và bàn chải sắt sau mỗi lần đi qua — việc kiểm tra hạt của bạn sẽ ngay lập tức cung cấp cho bạn phản hồi trực tiếp trong khi các cài đặt và kỹ thuật vẫn còn mới mẻ trong tâm trí bạn.
- Hàn ở tư thế thoải mái. Hãy tựa cánh tay và cơ thể của bạn vào một vật gì đó ổn định. Mệt mỏi và rung lắc phá hủy tính nhất quán của hồ quang.
- Thực hành khởi động lại vòng cung một cách sạch sẽ. Khi bạn thay đổi thanh ở giữa hạt, đục miệng núi lửa, khởi động lại 1/2" trước miệng núi lửa và đưa vòng cung trở lại miệng núi lửa để lấp đầy nó trước khi tiếp tục tiến trình về phía trước.
- Ghi lại cài đặt của bạn. Khi bạn nhận được một hạt mà bạn hài lòng, hãy ghi lại cường độ dòng điện, điện cực và độ dày kim loại. Điều này xây dựng một tài liệu tham khảo cá nhân cho công việc trong tương lai.
Hầu hết những người mới bắt đầu có thể tạo ra các mối hàn ở vị trí phẳng có cấu trúc chắc chắn trong vòng 10–20 giờ thực hành tập trung. Việc vượt qua bài kiểm tra chứng nhận mối hàn kết cấu (chẳng hạn như AWS D1.1) thường yêu cầu đào tạo nhất quán từ 6 tháng đến một năm — nhưng đối với các công việc sửa chữa, chế tạo và làm nông thông thường, các nguyên tắc cơ bản sẽ nhanh hơn nhiều.
