Hàn nhiệt hạch (được gọi là hàn nhiệt hạch) là một quá trình sử dụng năng lượng nhiệt (như năng lượng điện, năng lượng hóa học, v.v.) để làm nóng cục bộ và làm tan chảy hai phôi kim loại riêng biệt, và kết nối chặt chẽ và an toàn chúng thành một tổng thể thông qua sự kết hợp và khuếch tán các nguyên tử hoặc phân tử.
Hàn kết hợp về cơ bản tương tự như luyện thép, đạt được quá trình của nó thông qua các giai đoạn tan chảy và kết tinh. Tuy nhiên, từ quan điểm kỹ thuật, chúng khá khác nhau. Các đặc điểm của các quy trình hàn như sau:
1. Nguồn nhiệt là di động
Trong quá trình hàn, nguồn nhiệt (như cung điện, ngọn lửa khí, v.v.) di chuyển dọc theo khớp theo một hướng nhất định từ đầu này sang đầu khác theo mô hình thông thường. Do sự không ổn định của nguồn nhiệt chuyển động và sự thay đổi của các thông số hàn, việc kiểm soát nhiệt độ trong nhóm nóng chảy và sự đảm bảo chất lượng mối hàn khó hơn.
2. Nguồn nhiệt có nhiệt độ cao và cô đặc tập trung
Nguồn nhiệt được nén thành một thể tích rất nhỏ do riêng của nó (chẳng hạn như đường kính của thanh hàn) hoặc các yếu tố bên ngoài, và nhiệt độ tương ứng cũng rất cao. Ví dụ, nhiệt độ ngọn lửa của hàn khí là khoảng 3000k; Nhiệt độ cột hồ quang của hàn điện là khoảng 5000-8000 k; Nhiệt độ cột hồ quang của hàn khí trơ vonfram cao tới hơn 10000k.
3. Thể tích kim loại nóng nhỏ
Trong quá trình hàn, nguồn nhiệt chỉ tác động lên một phần cục bộ của phôi kim loại tổng thể và khu vực được làm nóng là rất nhỏ. Kích thước của nhóm nóng chảy được xác định bởi diện tích mặt cắt ngang của vật liệu hàn và nguồn nhiệt, thường chỉ 2-10 centimet khối.
4. Thời gian tan chảy và hóa rắn là ngắn
Trong quá trình hàn, thời gian cho mỗi kim loại của mỗi điểm hàn tan và sau đó làm mát và rắn chắc là rất ngắn, thường được đo bằng vài phút hoặc giây.
5. Độ dốc nhiệt độ cao
Dưới tác động của nguồn nhiệt, một điểm trên kim loại hàn tan chảy và càng xa nguồn nhiệt, nhiệt độ của kim loại càng thấp. Sự khác biệt nhiệt độ này được gọi là độ dốc nhiệt độ. Kích thước của độ dốc nhiệt độ có liên quan đến độ dày của phôi hàn, năng lượng dây hàn và độ dẫn nhiệt của kim loại. Mảnh hàn càng dày, năng lượng đường càng lớn và độ dẫn nhiệt càng kém, độ dốc nhiệt độ càng lớn.
6. Phản ứng hóa học không cân bằng
Trong quá trình hàn, do thời gian nóng chảy và hóa rắn ngắn của kim loại nóng chảy, các phản ứng hóa học giữa kim loại, khí và xỉ đã không được tiến hành đầy đủ trước khi hóa rắn. Khí và xỉ trong mối hàn không có thời gian để trốn thoát và ở lại trong mối hàn như các khiếm khuyết như lỗ chân lông và bao gồm xỉ. Đồng thời, một số yếu tố hóa học cũng được cố định trước khi chúng có thể được phân phối đều, dẫn đến sự phân biệt.
7. Thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc vi mô
Nhóm kim loại nóng chảy và các giọt vật liệu hàn tiếp xúc với không khí xung quanh, và sự bay hơi và phân hủy dầu, rỉ sét và sơn trên bề mặt kim loại, cũng như môi trường ẩm ướt, có thể để lại các loại khí có hại như oxy, nitơ và hydro trong mối hàn, hình thành các khuyết tật khác nhau. Đồng thời, thành phần hóa học của kim loại bị đốt cháy nghiêm trọng hoặc trải qua quá trình di chuyển và khuếch tán dưới nhiệt độ cao, gây ra sự không đồng đều trong thành phần hóa học.
Theo tác động của nguồn nhiệt, cấu trúc vi mô của kim loại cũng thay đổi. Ví dụ, một cấu trúc đúc điển hình và thô là một ví dụ. Vì tốc độ hóa rắn của kim loại là rất nhanh, các mối hàn có xu hướng cứng cao có thể dễ dàng hình thành các cấu trúc làm nguội martensitic.
8. Thay đổi cấu trúc vi mô của kim loại cơ bản
Kim loại cơ bản gần bể nóng chảy, không bị tan chảy, sẽ trải qua một sự thay đổi trong cấu trúc của nó do nhiệt, và phần này được gọi là vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Đối với thép carbon, khu vực này chắc chắn chứa các cấu trúc quá nóng (như cấu trúc Widmanstätten). Đối với thép hợp kim, rất dễ hình thành các cấu trúc cứng.
Có thể thấy rằng mặc dù hàn Fusion có những ưu điểm nhất định, do các đặc điểm kỹ thuật được đề cập ở trên, nhưng nó mang đến một loạt các khó khăn cho quá trình hàn. Do đó, cần phải cập nhật và cải thiện từ các khía cạnh của thiết bị, vật liệu hàn và công nghệ xử lý để có được các mối hàn tuyệt vời.
Phần kết luận
Hàn Fusion là một quá trình quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau, sử dụng năng lượng nhiệt để làm tan chảy và tham gia kim loại. Nó được đặc trưng bởi nguồn nhiệt di động, nhiệt độ cao, khối lượng nóng nhỏ và thời gian nóng chảy ngắn, dẫn đến những thách thức trong kiểm soát chất lượng. Mặc dù vậy, hàn Fusion được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, ô tô, điện, đóng tàu, xây dựng và các ngành công nghiệp nặng vì sức mạnh và tính linh hoạt của nó. Nó cũng rất cần thiết để tham gia các kim loại không giống nhau và trong sản xuất thiết bị điện tử và quân sự. Khi công nghệ tiến bộ, hàn Fusion trở nên hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn, mở rộng các ứng dụng trong sản xuất hiện đại.
