Topcargo - Trung tâm công cụ, dụng cụ, thiết bị gara ô tô

1. Giới thiệu tổng quan về que hàn (Welding Rod Overview)

Que hàn (hay còn gọi là Welding Rod trong tiếng Anh) là một trong những vật tư cơ bản và thiết yếu nhất trong lĩnh vực hàn kim loại. Đây là thiết bị dạng thanh dài có cấu tạo đặc biệt, được thiết kế để tạo ra mối nối liên kết giữa các vật liệu kim loại thông qua quá trình nóng chảy và kết dính. Que hàn đóng vai trò là điện cực dẫn dòng điện và cung cấp vật liệu phụ cho mối hàn, giúp tạo ra liên kết bền vững giữa các chi tiết kim loại.

Trong ngành công nghiệp cơ khí và sản xuất, que hàn có vị trí không thể thay thế. Chúng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng công trình, đóng tàu, sản xuất ô tô, sửa chữa máy móc và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. Tầm quan trọng của que hàn không chỉ dừng lại ở việc tạo ra mối nối, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, độ bền và tính an toàn của sản phẩm hoàn thiện.

Chất lượng mối hàn phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn loại que hàn phù hợp. Một que hàn không tương thích với vật liệu hoặc ứng dụng có thể dẫn đến mối hàn yếu, dễ gãy, hoặc thậm chí gây ra các sự cố nguy hiểm. Vì vậy, hiểu rõ về cấu tạo, đặc tính và phân loại que hàn là kiến thức nền tảng cho bất kỳ người làm nghề hàn nào.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của que hàn, các loại que hàn phổ biến trên thị trường, cùng những thông tin quan trọng giúp bạn lựa chọn và sử dụng que hàn đúng cách, hiệu quả.

2. Cấu tạo & nguyên lý hoạt động của que hàn

Que hàn có cấu tạo tưởng chừng đơn giản nhưng thực tế là kết quả của quá trình nghiên cứu và cải tiến kỹ thuật qua nhiều thập kỷ. Hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của que hàn sẽ giúp bạn sử dụng chúng hiệu quả hơn và đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc.

2.1. Thành phần chính của que hàn

Que hàn điện thông thường bao gồm hai phần cơ bản:

Lõi kim loại (Core wire/Metal core): Đây là phần trung tâm của que hàn, thường được làm từ vật liệu kim loại có thành phần tương đồng với vật liệu cần hàn. Lõi kim loại này có nhiệm vụ dẫn điện và cung cấp vật liệu điền đầy cho mối hàn. Đường kính lõi thường dao động từ 1,6 mm đến 6 mm (tương đương 1/16 inch đến 1/4 inch), tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.

Lớp thuốc bọc (Coating/Flux): Bao bọc bên ngoài lõi kim loại là lớp thuốc hàn với thành phần phức tạp, thường chứa các chất tạo xỉ, chất khử oxy, chất ổn định hồ quang, và các phụ gia kim loại. Lớp thuốc này có bề dày khoảng 1-3 mm, chiếm khoảng 15-30% trọng lượng của que hàn.

2.2. Vai trò của từng thành phần

Mỗi thành phần trong que hàn đều đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn:

Lõi kim loại:

• Dẫn dòng điện hàn từ máy hàn đến điểm hàn
• Nóng chảy để tạo thành kim loại mối hàn
• Quyết định đặc tính cơ lý của mối hàn (độ bền kéo, độ dẻo dai…)

Lớp thuốc bọc:

• Tạo khí bảo vệ cách ly mối hàn khỏi không khí, ngăn oxy và nitơ gây lỗi mối hàn
• Hình thành lớp xỉ bảo vệ mối hàn trong quá trình nguội
• Ổn định hồ quang và giảm bắn tóe
• Bổ sung các nguyên tố hợp kim vào mối hàn
• Làm chậm tốc độ nguội của mối hàn, cải thiện chất lượng
• Làm sạch bề mặt kim loại trong quá trình hàn

2.3. Nguyên lý hoạt động

Khi que hàn được kết nối với nguồn điện hàn và tiếp xúc với chi tiết cần hàn, dòng điện sẽ chạy từ máy hàn, qua que hàn, tạo ra hồ quang điện giữa đầu que hàn và bề mặt vật liệu. Hồ quang điện này tạo ra nhiệt độ cực cao (khoảng 3.000-4.000°C hoặc 5.432-7.232°F), đủ để nóng chảy cả lõi kim loại và một phần vật liệu cần hàn.

Trong quá trình này, lớp thuốc bọc cháy và phân hủy, tạo ra lớp khí bảo vệ bao quanh vùng hàn, ngăn không cho oxy và nitơ trong không khí tiếp xúc với kim loại nóng chảy. Đồng thời, các thành phần trong thuốc hàn bắt đầu phản ứng hóa học, loại bỏ tạp chất và các-bon dư thừa, đồng thời bổ sung các nguyên tố cần thiết vào mối hàn.

Khi kim loại nóng chảy nguội đi, nó kết tinh lại thành mối hàn liền khối, tạo ra liên kết bền vững giữa các chi tiết. Lớp xỉ hình thành trên bề mặt sau quá trình hàn cần được gõ bỏ để hoàn thiện mối hàn.

2.4. Bảng thuật ngữ chuyên ngành

 

Tiếng Việt	Tiếng Anh	Mô tả
Que hàn	Welding Rod/Electrode	Vật tư dùng để hàn nối các chi tiết kim loại
Lõi kim loại	Core wire/Metal core	Phần trung tâm của que hàn, dẫn điện và cung cấp kim loại hàn
Thuốc hàn	Flux coating	Lớp bọc ngoài que hàn, tạo khí bảo vệ và xỉ
Hồ quang điện	Electric arc	Tia lửa điện tạo nhiệt để nóng chảy kim loại
Xỉ hàn	Slag	Lớp cặn hình thành trên bề mặt mối hàn sau khi hàn

Hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của que hàn không chỉ giúp bạn thao tác hàn tốt hơn mà còn là nền tảng để lựa chọn đúng loại que hàn cho từng ứng dụng cụ thể. Điều này đặc biệt quan trọng khi xét đến sự đa dạng của các loại que hàn trên thị trường hiện nay.

3. Phân loại que hàn phổ biến trên thị trường

Thị trường que hàn hiện nay vô cùng đa dạng với nhiều loại que hàn được thiết kế cho các ứng dụng và vật liệu khác nhau. Việc phân loại que hàn giúp người sử dụng dễ dàng lựa chọn đúng loại que hàn phù hợp với yêu cầu công việc. Dưới đây là cách phân loại que hàn theo các tiêu chí phổ biến.

3.1. Phân loại theo vật liệu hàn

Que hàn được thiết kế đặc biệt để phù hợp với từng loại vật liệu cần hàn. Đây là cách phân loại cơ bản và quan trọng nhất:

– Que hàn thép cacbon (Carbon Steel Electrodes): Là loại phổ biến nhất, dùng để hàn các loại thép thông thường với hàm lượng cacbon thấp hoặc trung bình. Ví dụ như que hàn E6013, E7018 thích hợp cho các kết cấu thép xây dựng, ống dẫn, và khung xe.

– Que hàn thép không gỉ (Stainless Steel Electrodes): Được thiết kế để hàn các loại thép không gỉ (inox), có khả năng chống ăn mòn cao. Các loại phổ biến như E308L-16, E309L-16, E316L-16 thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu chống ăn mòn như thiết bị y tế, bồn chứa hóa chất.

– Que hàn nhôm (Aluminum Electrodes): Dùng để hàn các hợp kim nhôm, thường đòi hỏi kỹ thuật hàn khác biệt so với hàn thép. Que hàn nhôm như E4043, E5356 được sử dụng trong sản xuất thân tàu, khung xe đạp, và các cấu trúc nhẹ.

– Que hàn gang (Cast Iron Electrodes): Được thiết kế đặc biệt để hàn sửa chữa các chi tiết bằng gang, vật liệu vốn khó hàn do tính giòn và dễ nứt khi nhiệt độ thay đổi đột ngột. Que hàn ENiFe-CI, ENi-CI thường được sử dụng để sửa chữa các chi tiết máy như vỏ hộp số, thân máy bơm.

– Que hàn vật liệu đặc biệt: Bao gồm que hàn cho đồng và hợp kim đồng, titanium, và các kim loại đặc biệt khác, thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp đặc thù như hàng không, y tế.

3.2. Phân loại theo đặc tính kỹ thuật

– Que hàn có thuốc bọc (Covered Electrodes): Là loại phổ biến nhất, có lớp thuốc bọc bên ngoài lõi kim loại. Phân loại này lại chia nhỏ theo loại thuốc bọc:

• Que hàn axit (Acid Electrodes): Có lớp thuốc bọc chứa oxit sắt, mangan
• Que hàn bazơ (Basic Electrodes): Chứa các thành phần kiềm như canxi carbonat
• Que hàn rutil (Rutile Electrodes): Chứa titanium dioxide, dễ hàn và tạo mối hàn đẹp
• Que hàn xenlulô (Cellulosic Electrodes): Chứa xenlulô, tạo khí bảo vệ mạnh

– Que hàn trần (Bare Electrodes): Không có lớp thuốc bọc, thường được sử dụng trong hàn tiếp xúc hoặc hàn dưới lớp thuốc hàn riêng biệt.

– Que hàn lõi thuốc (Flux-Cored Electrodes): Có cấu trúc ngược lại, với lõi rỗng chứa thuốc hàn, thường được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa.

3.3. Phân loại theo tiêu chuẩn quốc tế

Các tiêu chuẩn phân loại quốc tế giúp người dùng dễ dàng nhận biết đặc tính và khả năng ứng dụng của từng loại que hàn. Dưới đây là các tiêu chuẩn phổ biến và cách đọc mã que hàn:

– Tiêu chuẩn AWS (American Welding Society): Đây là tiêu chuẩn phổ biến nhất trên thế giới, dùng mã như E6013, E7018, trong đó:

• E: Electrode (que hàn)
• 60/70: Chỉ độ bền kéo tính bằng 1000 psi (E60XX = 60.000 psi ≈ 413,7 MPa)
• 1: Vị trí hàn (1 = tất cả các vị trí, 2 = hàn bằng và hàn đứng…)
• 3/8: Loại thuốc bọc và dòng điện sử dụng

– Tiêu chuẩn JIS (Japanese Industrial Standard): Tiêu chuẩn Nhật Bản, dùng mã như D4301, D4303, trong đó:

• D: Electrode (que hàn điện)
• 43: Độ bền kéo (43 kg/mm² ≈ 421,7 MPa)
• 01/03: Đặc tính hàn và loại thuốc bọc

– Tiêu chuẩn ISO (International Organization for Standardization): Tiêu chuẩn quốc tế, thường phức tạp hơn với mã như E 42 3 B 42 H5, mô tả chi tiết về độ bền, thành phần và đặc tính.

– Tiêu chuẩn TCVN (Tiêu Chuẩn Việt Nam): Việt Nam đã có những tiêu chuẩn riêng cho que hàn, thường dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và điều kiện sử dụng tại Việt Nam.

3.4. Bảng tổng hợp các loại que hàn phổ biến

 

Loại que hàn	Mã tiêu chuẩn		Ứng dụng	Đặc điểm
Que hàn thép cacbon thông thường	E6013 (AWS)	D4313 (JIS)	Hàn thép cacbon thấp, các kết cấu thép thông thường	Dễ hàn, ít bắn tóe, mối hàn đẹp, thích hợp cho người mới
Que hàn thép cacbon độ bền cao	E7018 (AWS)	D5016 (JIS)	Kết cấu chịu tải trọng, đường ống, bồn bể áp lực	Độ bền cao, chống nứt tốt, mối hàn chắc, cần hàn trong điều kiện khô
Que hàn thép không gỉ	E308L-16 (AWS)	Hàn thép không gỉ 304, thiết bị thực phẩm, y tế	Chống ăn mòn tốt, hàm lượng cacbon thấp (<0,03%)
Que hàn nhôm	E4043 (AWS)	Hàn các hợp kim nhôm, khung xe đạp, thân thuyền	Nhiệt độ nóng chảy thấp, cần kỹ thuật hàn đặc biệt
Que hàn gang	ENiFe-CI (AWS)	Sửa chữa chi tiết gang bị nứt, gãy	Hạn chế biến dạng và nứt, cần gia nhiệt và làm nguội chậm

 

Hiểu rõ cách phân loại que hàn là bước quan trọng giúp bạn lựa chọn đúng loại que hàn phù hợp với vật liệu và điều kiện làm việc. Mỗi loại que hàn có đặc tính riêng và được thiết kế cho những ứng dụng cụ thể, việc lựa chọn sai có thể dẫn đến mối hàn kém chất lượng, tăng chi phí và thời gian làm việc, thậm chí gây ra các sự cố nguy hiểm.

Ngoài việc hiểu rõ các loại que hàn, người thợ hàn chuyên nghiệp cũng cần nắm vững các kỹ thuật hàn phù hợp, điều kiện bảo quản que hàn và các biện pháp an toàn khi làm việc với các thiết bị hàn. Đây là những yếu tố quyết định đến chất lượng mối hàn và hiệu quả công việc.