Hướng dẫn tối ưu về hàn thép công cụ

Thép công cụ được chế tạo rất chắc chắn và bền, khiến việc hàn nó trở nên khó khăn hơn các kim loại khác. Hàm lượng cacbon và hợp kim cao của nó có thể gây nứt hoặc làm yếu vật liệu nếu không được hàn đúng cách.

Tại SteelPro Group, các chuyên gia về thép của chúng tôi cung cấp lời khuyên chuyên biệt để giúp bạn hàn thép công cụ thành công. Chúng tôi sẽ cung cấp hướng dẫn bạn cần để đạt được kết quả mạnh mẽ và đáng tin cậy, cho dù bạn đã có kinh nghiệm hay mới bắt đầu.

Những thách thức của công cụ hàn thép

Nứt do hàm lượng cacbon cao

Thép công cụ có hàm lượng cacbon cao, tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn nhưng làm tăng nguy cơ nứt trong quá trình hàn. Làm nguội nhanh có thể tạo thành các cấu trúc giòn, khiến khả năng nứt cao hơn. 

Sự biến dạng từ nhiệt đầu vào

Nhiệt lượng đầu vào cao trong quá trình hàn có thể khiến thép dụng cụ bị biến dạng. Làm nóng và làm nguội không đều dẫn đến giãn nở và co lại do nhiệt, gây cong vênh hoặc lệch. Quản lý nhiệt lượng đầu vào bằng các thông số và kỹ thuật hàn phù hợp như backstepping hoặc kẹp giúp giảm thiểu biến dạng.

Mất độ cứng trong vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt (HAZ)

Vùng chịu ảnh hưởng của nhiệt (HAZ) xung quanh mối hàn có thể mất độ cứng, làm giảm khả năng chống mài mòn và hiệu suất. Nhiệt độ quá cao làm thay đổi cấu trúc vi mô, làm giảm các đặc tính của dụng cụ. 

Làm thế nào để hàn thép công cụ?

Chuẩn bị trước khi hàn

1. Làm sạch và loại bỏ chất gây ô nhiễm

Trước khi hàn, bắt buộc phải vệ sinh kỹ lưỡng thép dụng cụ để loại bỏ mọi bụi bẩn, mỡ, dầu hoặc rỉ sét. Sử dụng bàn chải sắt, dung môi hoặc phun cát để đạt được bề mặt không có chất gây ô nhiễm. Bề mặt sạch sẽ ngăn ngừa các khuyết tật như rỗ khí và đảm bảo mối hàn chắc chắn, đáng tin cậy.

2. Làm nóng trước để giảm ứng suất nhiệt

Làm nóng trước thép công cụ là bước quan trọng để giảm thiểu ứng suất nhiệt và ngăn ngừa nứt. Làm nóng dần vật liệu đến phạm vi nhiệt độ thường từ 250°C đến 538°C (400°F đến 1000°F), tùy thuộc vào cấp thép công cụ cụ thể. Làm nóng trước đồng đều làm giảm độ dốc nhiệt độ trong quá trình hàn, do đó làm giảm khả năng biến dạng và nứt.

Lựa chọn phương pháp hàn phù hợp

Hàn TIG

• Ưu điểm: Cung cấp độ chính xác và khả năng kiểm soát cao, tạo ra mối hàn sạch và chắc. Lý tưởng cho các phần mỏng và công việc chi tiết.
• Nhược điểm: Quá trình chậm hơn và đòi hỏi trình độ kỹ năng cao hơn. Không lý tưởng cho vật liệu dày hơn.

Hàn MIG

• Ưu điểm: Tốc độ hàn nhanh hơn và dễ học hơn. Phù hợp với nhiều độ dày khác nhau và tạo ra mối hàn đồng đều.
• Nhược điểm: Ít kiểm soát chất lượng mối hàn hơn so với TIG. Có khả năng bắn tóe nhiều hơn và cần khí bảo vệ.

Hàn que

• Ưu điểm: Đa năng và có thể sử dụng ngoài trời. Hiệu quả cho các vật liệu dày hơn và sửa chữa.
• Nhược điểm: Cần loại bỏ nhiều bắn tóe và xỉ hơn. Độ chính xác thấp hơn và kỹ năng cao hơn cần thiết để có mối hàn chất lượng.

Chọn kim loại và điện cực phụ

Vật liệu độn phù hợp

Sử dụng điện cực có hàm lượng hydro thấp hoặc kim loại hàn được thiết kế riêng cho thép dụng cụ. Ví dụ bao gồm:

• ER70S-6 (dùng cho hàn MIG): Cung cấp độ bền và độ dẻo của mối hàn tốt.
• E7018 (dành cho hàn que): Điện cực có hàm lượng hydro thấp giúp giảm nứt vỡ.
• Chất độn gốc Ni (dùng cho hàn TIG): Tăng độ dẻo dai và giảm độ giòn.

Phù hợp kim loại phụ với thép dụng cụ

Để duy trì tính toàn vẹn và tính chất cơ học của thép công cụ, điều cần thiết là phải kết hợp kim loại phụ với thành phần của vật liệu cơ bản:

• Thép công cụ các-bon cao: Sử dụng chất độn có hàm lượng carbon tương tự để duy trì độ cứng và khả năng chống mài mòn. Điện cực có hàm lượng hydro thấp như E7018 được khuyến nghị để giảm thiểu nứt.
• Thép công cụ hợp kim cao:Chất độn gốc niken được ưa chuộng hơn vì chúng tăng cường độ dẻo dai và giảm độ giòn, phù hợp với các đặc tính của thép hợp kim cao.
• Thép công cụ hợp kim thấp hơn:Mặc dù chúng có thể mềm ra trong quá trình hàn, nhưng việc lựa chọn chất độn thích hợp và thực hiện xử lý nhiệt sau khi hàn có thể giúp khôi phục lại các đặc tính mong muốn. 

Mẹo thực tế cho các ứng dụng kim loại phụ

1. Phân lớp: Bắt đầu bằng thanh mềm để tạo ra một đế ổn định, sau đó chuyển sang thanh cứng cho các lớp cuối cùng. Cách tiếp cận này cân bằng độ linh hoạt và sức mạnh.
2. Giảm thiểu các lớp:Tránh xếp quá nhiều thanh cứng để tránh mối hàn trở nên quá giòn, có thể dẫn đến nứt.
3. Tham khảo nhà cung cấp: SteelPro Group có thể đề xuất các loại điện cực hoặc dây hàn cụ thể phù hợp với từng loại thép công cụ mà bạn đang sử dụng.

Xử lý nhiệt sau khi hàn

Giảm căng thẳng

Sau khi hàn, thực hiện giảm ứng suất để giảm ứng suất dư do quá trình hàn gây ra. Làm nóng thép dụng cụ hàn đến nhiệt độ cụ thể dưới điểm tới hạn và giữ nguyên để phân phối lại ứng suất.

Làm nguội để phục hồi độ cứng và độ dai

Làm nguội thép công cụ hàn để khôi phục độ cứng và độ dai. Điều này bao gồm việc nung lại vật liệu đến nhiệt độ làm nguội, thường là từ 150°C đến 650°C (300°F đến 1200°F), sau đó làm nguội. Làm nguội đúng cách đảm bảo khu vực hàn lấy lại các đặc tính cơ học, tăng cường độ bền và hiệu suất.

Mẹo bổ sung để hàn thép công cụ thành công

Kẹp và giữ đúng cách

Đảm bảo các bộ phận bằng thép dụng cụ được giữ chặt và vuông góc trong quá trình hàn để tránh sai lệch và biến dạng.

Chuẩn bị vát

Chuẩn bị các góc vát có độ sâu thích hợp (thường bằng khoảng một phần ba độ dày vật liệu) và góc tối thiểu là 45 độ để đảm bảo mối hàn thẩm thấu và chất lượng đường hàn tốt.

Làm mát có kiểm soát

Sau khi hàn, để thép dụng cụ nguội từ từ đến nhiệt độ phòng. Làm nguội nhanh có thể làm tăng quá trình đông cứng và tăng nguy cơ nứt.

Kiểm tra và mài

Kiểm tra khu vực hàn xem có vết nứt hoặc khuyết tật nào không. Mài sạch mọi khuyết điểm trước khi thực hiện xử lý nhiệt sau khi hàn.

Khám phá sản phẩm thép công cụ của chúng tôi

Hãy liên hệ với SteelPro Group ngay hôm nay để được tư vấn chuyên môn và tiếp cận với nhiều sản phẩm thép công cụ chất lượng cao phù hợp với nhu cầu của bạn. Cho dù bạn đang làm việc với Thép làm việc nguội D2 hoặc Thép gia công nóng H13, các chuyên gia của chúng tôi ở đây để giúp bạn lựa chọn vật liệu hoàn hảo cho ứng dụng của bạn.