Chế tạo kim loại mạ kẽm là một thách thức rất phổ biến trong ngành sản xuất. hàn Thép mạ kẽm là hoàn toàn có thể. Tuy nhiên, làm như vậy mà không có các giao thức phù hợp sẽ gây tổn hại nghiêm trọng đến tính toàn vẹn của cấu trúc và sự an toàn của người vận hành. Thợ hàn phải đối mặt với những tương tác vật liệu phức tạp này hàng ngày. Việc xử lý phôi mạ kẽm giống hệt như thép cacbon trần có thể dẫn đến việc kiểm tra kết cấu không thành công. Nó cũng gây ra sự ăn mòn nhanh chóng, không thể tránh khỏi ở Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Hơn nữa, việc đốt kẽm tạo ra các điều kiện ở xưởng rất nguy hiểm. Khói kim loại độc hại gây ra trách nhiệm lớn cho bất kỳ hoạt động kinh doanh chế tạo nào. Chúng tôi cung cấp một khuôn khổ rõ ràng, dựa trên bằng chứng để đánh giá thời điểm và cách hàn các vật liệu này đúng cách. Bạn sẽ học các phương pháp thực tế để giảm thiểu các khiếm khuyết nghiêm trọng trong luyện kim và bảo vệ nhóm của mình. Chúng tôi cũng đề cập đến các tiêu chuẩn tuân thủ nghiêm ngặt cần thiết để duy trì khả năng chống ăn mòn lâu dài trong các công trình cuối cùng của bạn.
Bài học chính
Tính khả thi: Có thể hàn kim loại mạ kẽm với điều kiện lớp mạ kẽm được loại bỏ hoàn toàn khỏi vùng hàn trước khi tạo hồ quang.
Ngăn ngừa khuyết tật: Việc không loại bỏ kẽm sẽ dẫn đến mối hàn có độ xốp nghiêm trọng, tạp chất và vết nứt giữa các hạt do sự khác biệt lớn về điểm nóng chảy giữa kẽm và thép.
Yêu cầu an toàn: Kẽm bay hơi tạo ra khói có độc tính cao. PPE phù hợp và thông gió là những yêu cầu pháp lý và sức khỏe không thể thương lượng.
Tuân thủ sau hàn: Hàn phá hủy lớp kẽm bảo vệ; chế tạo thành công đòi hỏi phải phục hồi sau hàn theo đúng tiêu chuẩn ASTM A 780.
Thực tế luyện kim của thép mạ kẽm hàn
Hiểu biết về mặt vật lý của hư hỏng tạo thành nền tảng cho việc chế tạo an toàn. Kẽm sôi và bay hơi ở nhiệt độ khoảng 420°C (900°F). Ngược lại, thép nóng chảy ở khoảng 1500°C (2700°F). Khoảng cách nhiệt độ lớn này tạo ra thách thức kỹ thuật cốt lõi. Đơn giản là bạn không thể nấu chảy đồng thời cả hai kim loại một cách ổn định.
Nếu hàn trực tiếp, kẽm sẽ bốc hơi ngay dưới hồ quang. Nó bị mắc kẹt bên trong vũng thép nóng chảy khi vũng nước này nhanh chóng đông cứng lại. Khí bị mắc kẹt này gây ra độ xốp rộng. Nó cũng tạo ra các tạp chất và sự thiếu hợp nhất nguy hiểm. Mối hàn chứa đầy túi khí không thể chịu được tải trọng kết cấu nặng.
Dữ liệu ngành cho thấy một con đường rõ ràng về phía trước cho sự toàn vẹn về cấu trúc. Khi được chuẩn bị đúng cách bằng cách loại bỏ hoàn toàn kẽm, độ bền mỏi vẫn được giữ nguyên. Độ bền gãy của mối nối sạch giống hệt như thép không tráng phủ. Bạn không bị mất hiệu suất cơ học nếu tuân theo các quy trình chuẩn bị nghiêm ngặt.
Vết nứt xuyên kẽm vẫn là một rủi ro nghiêm trọng trong quá trình chế tạo. Kẽm lỏng có thể xuyên qua ranh giới thớ của thép rắn chịu ứng suất. Chúng tôi giải quyết vấn đề kỹ thuật cụ thể này bằng cách sử dụng các điện cực có hàm lượng silic thấp hoặc rutile. Giữ hàm lượng silicon dưới 0,2 Si để giảm thiểu rủi ro nứt vỡ một cách hiệu quả.
Tình trạng vật chất |
Rủi ro về độ xốp của mối hàn |
Yếu tố rủi ro nứt |
Kết quả tính toàn vẹn về cấu trúc |
Thép cacbon trần |
Thấp |
Thấp |
Tiêu chuẩn cơ bản |
Lớp phủ kẽm chưa chuẩn bị |
Cực cao |
Cao (Thâm nhập kẽm) |
Bị xâm phạm nghiêm trọng |
Khớp được tước đúng cách |
Thấp |
Thấp (sử dụng điện cực <0,2 Si) |
Giống hệt với đường cơ sở |
Các giao thức về sức khỏe, an toàn và tuân thủ không thể thương lượng
Hít phải khói oxit kẽm gây ra những nguy cơ sức khỏe cấp tính, ngay lập tức. Những người vận hành tiếp xúc với kẽm hóa hơi thường xuyên bị sốt khói kim loại. Họ gặp các triệu chứng nghiêm trọng giống như cúm ngay sau khi tiếp xúc. Những triệu chứng này bao gồm buồn nôn dữ dội, ớn lạnh, sốt cao và đau cơ nặng. Những căn bệnh đột ngột này làm ảnh hưởng đến lao động có tay nghề cao và tạo ra gánh nặng trách nhiệm tại nơi làm việc.
Rất tiếc, nhiều cửa hàng vẫn dựa vào những lầm tưởng nguy hiểm ở nơi làm việc. Một số thợ hàn thực sự tin rằng uống sữa sẽ ngăn ngừa ngộ độc kim loại nặng. Chúng ta phải giải quyết và bác bỏ ngay tin đồn nguy hiểm này trong xưởng sản xuất. Sữa không bao phủ phổi hoặc ngăn chặn sự hấp thụ kim loại ở bất kỳ khả năng nào. Hoàn toàn không có chế độ ăn uống nào thay thế cho việc kiểm soát kỹ thuật thích hợp.
Các tiêu chuẩn an toàn bắt buộc sẽ bảo vệ lực lượng lao động của bạn khỏi bị tổn hại vĩnh viễn. Bạn phải thực hiện các biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt về hô hấp và môi trường.
Lắp đặt hệ thống thông gió thu giữ nguồn chủ động để hút khói ra khỏi vùng thở.
Sử dụng môi trường ngoài trời hoặc các khoang thông gió chéo bất cứ khi nào có thể.
Khẩu trang nửa mặt bắt buộc P100 (HEPA) để lọc các hạt vật chất nguy hiểm một cách hiệu quả.
Triển khai Mặt nạ lọc không khí chạy bằng điện (PAPR) cho tất cả người vận hành làm việc trong không gian kín.
Chuẩn bị bề mặt trước khi hàn: Yếu tố quyết định chất lượng
Tiêu chuẩn AWS D-19.0 cung cấp các quy định cơ sở nghiêm ngặt cho quá trình chuẩn bị. Họ ra lệnh làm sạch lớp phủ kẽm cách vùng hàn từ 1 đến 4 inch (2,5 đến 10 cm). Bạn phải thực hiện việc giải phóng mặt bằng này trên cả hai mặt của khớp trước khi tạo một vòng cung. Bỏ qua bước này đảm bảo kiểm tra không thành công.
Nhiều nhà chế tạo hoàn toàn bỏ qua yêu cầu làm sạch mặt sau của mối nối. Chúng tôi gọi đây là mối đe dọa tiềm ẩn. Truyền nhiệt nhanh chóng làm bay hơi kẽm phía sau trong quá trình hàn. Hoạt động mao dẫn nhiệt này kéo khí độc và chất gây ô nhiễm thẳng vào chân mối hàn. Bạn phải làm sạch mọi mặt tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Người vận hành thường lựa chọn giữa phương pháp loại bỏ cơ học và hóa học.
Loại bỏ cơ học: Đây là phương pháp thực hành tốt nhất trong ngành đối với hầu hết các cửa hàng. Sử dụng đĩa mài cứng hoặc bánh mài mòn để đạt được thép trần, sáng. Đảm bảo bạn loại bỏ toàn bộ lớp kẽm hợp kim chứ không chỉ bề mặt xỉn màu.
Loại bỏ hóa chất: Bạn có thể sử dụng axit muriatic để loại bỏ hóa chất trong những môi trường cụ thể. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi độ chính xác hóa học tuyệt đối. Bạn phải tích cực trung hòa axit bằng baking soda. Cuối cùng, làm khô kim loại thật kỹ để tránh hiện tượng giòn do hydro gây ra.
Lựa chọn quy trình và thông số hàn phù hợp
Các ứng dụng khác nhau yêu cầu lựa chọn quy trình rất cụ thể. Điều chỉnh cách tiếp cận của bạn sẽ ngăn chặn sự bắn tung tóe quá mức và đảm bảo sự thâm nhập sâu.
Hàn MIG (GMAW) đóng vai trò là sự lựa chọn tối ưu cho các vật liệu mỏng hơn như tấm thép mạ kẽm . Điều chỉnh thông số cụ thể là rất cần thiết ở đây. Người vận hành yêu cầu tốc độ di chuyển thấp hơn một chút so với tốc độ di chuyển của thép trần. Tốc độ chậm hơn cho phép kẽm dư cháy hết trước vũng nước. Việc tăng điện áp giúp xuyên thủng bất kỳ lượng kẽm dư thừa nhỏ nào còn sót lại trên bề mặt. Sử dụng hỗn hợp khí Argon/CO2 để ổn định hồ quang và giảm triệt để hiện tượng bắn tóe.
Hàn dính (SMAW) vẫn là phương pháp được ưa chuộng cho các bộ phận kết cấu dày. Sự thay đổi kỹ thuật là rất quan trọng để thực hiện thành công. Người vận hành phải cố tình giảm tốc độ di chuyển của họ. Họ nên thay đổi góc điện cực xuống khoảng 30 độ. Sử dụng 'hành động quất' nhịp nhàng sẽ đẩy kẽm bốc hơi về phía trước và ra khỏi đường hàn. Điện cực hydro thấp E7018 đóng vai trò là lựa chọn tiêu chuẩn cho ứng dụng hạng nặng này.
Hàn TIG (GTAW) gây ra nhiều vấn đề vận hành lớn. Chúng tôi đặc biệt không khuyến khích phương pháp này đối với các bộ phận đã qua xử lý. Quá trình GTAW quá nhạy cảm với ô nhiễm bên ngoài. Kẽm bay hơi sẽ ngay lập tức phá hủy điện cực vonfram. Nó làm hỏng tấm chắn khí và để lại một hạt bị ô nhiễm nặng.
Quá trình hàn |
Sự phù hợp tổng thể |
Hồ sơ vật liệu tối ưu |
Điều chỉnh thông số quan trọng |
MIG (GMAW) |
Cao |
Tấm kim loại mỏng |
Tốc độ thấp hơn, điện áp cao hơn, hỗn hợp Argon/CO2 |
Cây gậy (SMAW) |
Cao |
Thép kết cấu dày |
Góc 30 độ, hành động đánh mạnh, điện cực E7018 |
TIG (GTAW) |
Rất thấp |
Không được đề xuất |
Rất nản lòng do ô nhiễm vonfram nhanh chóng |
Phục hồi sau hàn và bảo vệ vòng đời
Nhiệt độ cao sẽ loại bỏ vĩnh viễn các đặc tính chống ăn mòn khỏi kim loại xung quanh. Chúng tôi gọi đây là vấn đề Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Thiệt hại do nhiệt này khiến khu vực mới nối ngay lập tức dễ bị rỉ sét. Nếu không có sự can thiệp, một tế bào điện sẽ hình thành. Tế bào này nhanh chóng đẩy nhanh quá trình xuống cấp của thép trần xung quanh.
Bạn phải phác thảo một quy trình vận hành tiêu chuẩn để phục hồi khớp. Tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn ASTM A 780 ngăn ngừa quá trình oxy hóa sớm. Tuân theo thông số kỹ thuật này đảm bảo tổ hợp đạt được tuổi thọ thiết kế.
Tiêu chuẩn ngành công nhận một số phương pháp phục hồi có hiệu quả cao.
Phủ sơn giàu kẽm chuyên dụng lên kim loại trần. Các lớp phủ công nghiệp này phải chứa ít nhất 95% kẽm nguyên chất trong màng khô.
Sử dụng hợp kim hàn gốc kẽm để làm tan chảy hàng rào bảo vệ mới trên thép trần.
Phun nhiệt, còn được gọi là kim loại hóa, cho các ứng dụng công nghiệp và thương mại hạng nặng.
Quản lý sớm kỳ vọng của khách hàng trong quá trình chế tạo. Các khu vực được sửa chữa ban đầu sẽ có sự không phù hợp về màu sắc thẩm mỹ rõ rệt. Chúng thường có màu bạc sáng trên nền xám xỉn hơn. Chúng sẽ bị thời tiết và oxy hóa một cách tự nhiên để phù hợp với lớp hoàn thiện ban đầu theo thời gian.
Đánh giá các lựa chọn thay thế chế tạo để có ROI tốt hơn
Mài, hàn chuyên dụng và chỉnh sửa sau hàn gây ra chi phí nhân công lớn. Chúng cũng tạo ra những tắc nghẽn trong quy trình làm việc gây bực bội. Chủ doanh nghiệp phải đánh giá xem việc hàn kim loại phủ sẵn có hợp lý về mặt tài chính hay không. Đôi khi, các phương pháp thay thế mang lại Lợi tức đầu tư cao hơn nhiều.
Đối với sản xuất nặng, hãy đánh giá cẩn thận ROI của trình tự quy trình. Trước tiên hãy xem xét việc chế tạo các tổ hợp của bạn hoàn toàn bằng thép thô, không tráng phủ. Sau đó, bạn có thể gửi cụm đã hàn hoàn chỉnh và hoàn chỉnh ra ngoài để mạ kẽm nhúng nóng. Trình tự này giúp loại bỏ quá trình mài, dừng khói độc hại và cung cấp lớp vỏ bảo vệ liên tục.
Xem xét các mối nối kỹ thuật cho các kết nối bắt vít cơ khí thay vì mối hàn. Giải pháp thay thế này giúp loại bỏ hoàn toàn khói kẽm độc hại khỏi xưởng của bạn. Nó cũng loại bỏ nhu cầu phục hồi HAZ và thiết bị hô hấp đắt tiền.
Sản xuất khối lượng lớn không yêu cầu hàn kết cấu sẽ được hưởng lợi từ việc thu mua nguyên liệu thô thông minh hơn. Tìm nguồn cung ứng liên tục cuộn thép mạ kẽm để tạo hình cuộn hoặc dập thường mang lại hiệu quả chi phí cao. Lớp phủ từng phần gây lãng phí rất nhiều thời gian và tiền bạc khi cuộn thô đáp ứng hoàn hảo các thông số kỹ thuật chính xác của bạn. Việc dập các cuộn dây được phủ sẵn giúp tăng tốc đáng kể tiến độ sản xuất.
Phần kết luận
Chế tạo thép mạ kẽm đòi hỏi một cách tiếp cận có kỷ luật, có tính kết cấu cao. Hàn những vật liệu này chỉ là một phương pháp an toàn và có kết cấu tốt khi bạn tuân thủ việc chuẩn bị bề mặt nghiêm ngặt. Bạn phải triển khai các thông số hàn phù hợp và thực thi việc phục hồi sau hàn tuân thủ. Việc đi tắt trong quá trình chuẩn bị có thể gây tổn hại đến cả sản phẩm cuối cùng và sức khỏe của người vận hành.
Những người ra quyết định phải thực hiện các bước tiếp theo theo định hướng hành động ngay lập tức. Chúng tôi khuyên bạn nên xem lại các SOP hiện tại tại xưởng sản xuất của mình để đảm bảo tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn AWS và ASTM. Kiểm tra kho PPE của bạn ngay hôm nay để xác minh rằng bạn có đủ bộ lọc P100 và hệ thống thông gió tích cực. Cuối cùng, tiến hành phân tích chi phí-lợi ích chi tiết, so sánh quy trình làm việc trước mạ với quy trình làm việc sau mạ. Tối ưu hóa trình tự cụ thể này sẽ tối đa hóa hiệu quả hoạt động và bảo vệ lợi nhuận của bạn.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Bạn có thể hàn thép nhẹ với thép mạ kẽm không?
Trả lời: Có, nhưng phôi mạ kẽm vẫn phải được mài trở lại thép nhẹ tại điểm kết nối. Nên để lại những khoảng trống nhỏ để cho phép khí kẽm dư từ HAZ thoát ra ngoài mà không gây ra lỗ xốp.
Hỏi: Hàn kim loại mạ kẽm bên ngoài có an toàn không?
Trả lời: Việc hàn ngoài trời cải thiện đáng kể khả năng thông gió nhưng không loại bỏ được mối nguy hiểm. Người vận hành vẫn phải đeo mặt nạ phòng độc loại P100 và mài kẽm.
Hỏi: Điều gì xảy ra nếu tôi hàn kẽm mà không mài nó ra?
Trả lời: Mối hàn sẽ có độ xốp nghiêm trọng (bong bóng khí bị mắc kẹt) và thiếu sự kết hợp, khiến nó có cấu trúc không chắc chắn và rất dễ bị hỏng khi chịu tải.
