Lựa chọn vật liệu hàn đắp phục hồi chi tiết trong ngành công nghiệp nặng

1. Giới thiệu

Có rất nhiều loại thiết bị sử dụng cho ngành công nghiệp nặng (heavy construction), trong đó máy xúc, máy ủi là những thiết bị thường được sử dụng dể phá vỡ các phiến đá, tảng đất đá cứng thông qua việc sử dụng các răng cày, lưỡi ủi được gắn lên thiết bị. Do điều kiện làm việc khắc nghiệt các chi tiết kim loại như trục, bánh răng va đập cọ sát với nhau khi làm việc; hoặc các lưỡi răng gầu xúc phải cắt xén những tảng đá cứng… sau một thời gian thường bị mòn và phải phục hồi hoặc thay thế mới.

Việc thay thế mới thường sẽ tốn kém về chi phí hơn cho người sử dụng, do đó tìm kiếm giải pháp sửa chữa phục hồi các răng gàu xúc được xem như một bài toán giúp tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp. Double Good JSC có đầy đủ giải pháp tổng thể từ công nghệ đến thiết bị và vật liệu hàn phù hợp để giúp các doanh nghiệp có nhu cầu hàn đắp phục hồi các chi tiết bị mài mòn. Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu về công nghệ và vật liệu hàn đắp của hãng Lincoln Electric sử dụng cho các chi tiết bị của thiết bị công nghiệp nặng bị mài mòn do làm việc lâu ở điều kiện làm việc khắc nghiệt

2. Các chi tiết dễ bị mòn

Dưới đây là hình ảnh các chi tiết thường bị mòn và cần phải phục hồi sau thời gian làm việc, như lưỡi, thân gàu xúc (bucklet teeth, body & lips), lưỡi máy ủi (grader blades), răng gàu xúc (scoop lift buckets), trục dẫn hướng (roller, idlers…). Các chi tiêt này thường được làm từ thép cacbon, thép hợp kim hoặc thép mangan cao, có thể chia ra làm 3 nhóm chính:

1. Nhóm 1: gồm các chi tiết chịu mòn do cọ sát với nhau khi làm việc (nhóm Metal-to-metal friction), như các bánh răng, con lăn, trục cán… được làm từ thép, khi làm việc cọ sát, mà sát giữa các chi tiết sẽ gây mòn do thiếu hoặc không có bôi trơn giữa các chi tiết.
2. Nhóm 2: gồm các chi tiết bị mòn do điều kiện chịu va đập mạnh (nhóm severe impact), như các răng gàu xúc hoặc lưỡi máy xúc ủi… dưới điều kiện làm việc thường xuyên chịu va đập mạnh (trong ngành khai mỏ, hoặc các máy mài, máy nghiền), các phần tiếp xúc dễ bị dập, nứt mẻ hoặc vỡ.
3. Nhóm 3: nhóm các chi tiết sử dụng trong thiết bị xúc, đào đất (nhóm metal-to-earth), nhóm này các chi tiết có thể chịu mài mòn, chịu va đập hoặc cả hai.

Trình tự hàn đắp phục hồi chi tiết chịu mòn

Thông thường với mỗi chi tiết bị mòn, trước khi hàn cần được vệ sinh sạch sẽ khỏi dầu mỡ và bụi bẩn. Các vết nứt hoặc vỡ bề mặt cần được mài sạch hoặc dũi bằng điện cực than. Tùy vào từng loại vật liệu cơ bản sẽ có khuyến cáo về việc chuẩn bị và quy trình cũng như kỹ thuật hàn đắp cụ thể. Ở đây chỉ nhắc đến các trình tự cơ bản khi hàn đắp phục hồi chi tiết một cách chung nhất, bao gồm:

1. Hàn lớp lót (buttering): lớp lót mỏng này với mục đích hòa tan một lượng nhỏ cacbon và hàm lượng hợp kim từ kim loại cơ bản.
2. Hàn lớp điền đầy kích thước (build-up): Đối với các chi tiêt bị mòn nghiêm trọng, cần phải hàn đắp một hoặc nhiều lớp để phục hồi lại kích thước làm việc ban đầu cho chi tiết. Thường sử dụng các loại vật liệu hàn có tính dẻo cao, có khả năng chống nứt để hàn lớp đắp đầy này.
3. Hàn lớp chống mài mòn (hardfacing): Là lớp vật liệu được hàn lên trực tiếp bề mặt kim loại cơ bản hoặc hàn phủ lên trên lớp build-up, với mục đích tăng khả năng chịu mài mòn, giúp tăng tuổi thọ làm việc cho chi tiết. Với lớp hardfacing này thì thường hàn từ 1-3 lớp.

Trình tự hàn đắp phục hồi

Lựa chọn vật liệu hàn đắp răng gầu xúc, trục cán, bánh răng

Để lựa chọn được vật liệu hàn đắp phù hợp, cần phải lưu ý xem vật liệu cơ bản là gì, điều kiện làm việc của chi tiết ra sao, và sử dụng loại quá trình hàn cũng như quy trình hàn nào để đạt được hiệu quả nhất. Cụ thể, trước khi lựa chọn vật liệu hàn cần phải thực hiện các bước chính sau:

1. Xác định vật liệu cơ bản: đây là bước rất quan trọng, cần xác định được loại vật liệu cơ bản, thành phần hóa học để có thể lựa chọn được vật liệu hàn phù hợp nhất. Với vật liệu cơ bản là thép cacbon hoặc thép hợp kim thấp thì sẽ sử dụng loại vật liệu hàn là que hàn đắp hoặc dây hàn đắp cabon thấp, hoặc hợp kim thấp. Còn đối với vật liệu cơ bản là thép mangan cao thì cần dùng que hàn đắp hoặc dây hàn đắp hợp kim mangan. Ví dụ lựa chọn vật liệu hàn đắp cho răng gàu xúc như sau:

2. Lựa chọn loại quá trình hàn: tùy thuộc vào hình dáng, kích thước cũng như số lượng chi tiết, vị trí thực hiện hàn của chi tiết, và tần suất của việc hàn sửa chữa, chúng ta sẽ có lựa chọn phương pháp hàn phù hợp.  Đối với những chi tiết nhỏ lẻ, và vị trí hàn phức tạp thì lựa chọn hàn que (SMAW) là một lựa chọn hợp lý. Trong khi những chi tiết dễ thao tác hơn, chi tiết lớn và số lượng nhiều thì có thể lựa chọn hàn dây (GMAW/FCAW). Đối với chi tiết lớn thuận lợi cho thao tác tự động thì có thể xem xét sử dụng hàn dưới lớp thuốc (SAW).

3. Đối với điều kiện làm việc, thì xem xét xem thuộc nhóm nào ở 1 trong ba nhóm chi tiết bị mòn như đã nhắc đến ở phần trên (Metal-to-metal, metal-to-earth, and severe impact). Từ đó, sẽ có lựa chọn vật liệu hàn theo khuyến cáo dưới đây của hãng Lincoln Electric.

Với mỗi bài toán thực tế, đội ngũ kỹ sư và kỹ thuật viên hàn của DGWelding sẽ có khảo sát thực tế và đưa ra quy trình công nghệ hàn đắp phục hồi chi tiết một cách tối ưu và hiệu quả. Nếu doanh nghiệp của bạn cần giải pháp hàn đắp phục hồi, hay liên hệ với chúng tôi.