Giáo trình Công nghệ kỹ thuật hàn: Phần 1

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

224
lượt xem 53
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình tập trung vào những kiến thức cơ bản cần thiết về hàn hồ quang tay, hàn khí, những yêu cầu đặc thù của nghề hàn trong ngành xây dựng như hàn dưới lớp thuốc, hàn trong môi trường bảo vệ, hàn đắp, hàn cốt thép, hàn một số kết cấu xây dựng và chi tiết máy cho công nhân hàn lành nghề bậc 3/7. Mời các bạn cùng tham khảo phần 1 giáo trình sau đây với nội dung 11 chương đầu tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Công nghệ kỹ thuật hàn: Phần 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG KỸ THUẬT c ơ GIỚI c ơ KHÍ XÂY DỰNG VIỆ T XÔ s ố 1 GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÀN■ (Tái bản) ■ NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NÔI - 2011
LỜI N Ó I Đ Ầ U Giáo trìn h "Công nghệ - kỹ th u ậ t hàn" được tổ chức biên soạn n h ằ m thông n hất nội dung dạ y và học trong chương trin h đào tạo công n h ả n kỹ th u ậ t của các trường clay nghé trong ngành xây d ự n g trên cơ sở k ế thừa n h ữ ng nội d a n g của các tài liệu có Uốn quan đả được xu ấ t bản và lưu h à n h trên toàn quốc, với d u n g lượng 120 tiết bao gôm 17 chương: Chương 1 - Đ ại cương cơ bản về h à n k im loại Chương 2 - M ối h à n và s ự h ìn h th à n h m ối h à n Chương 3 - H ổ q u a n g h à n Chương 4 - Công nghệ và kỹ th u ậ t h à n hồ qua n g tay Chương 5 - Công nghệ và kỹ th u ậ t h à n k h í Chương 6 - Ư ng su ấ t và biến d ạ n g h à n Chương 7 - H à n vẩy Chương 8 - Cắt k im loại Chương 9 - Kỹ th u ậ t an toàn k h i hàn và cắt k im loại Ch ương 10 - K h u yết tậ t của m ối h à n và phư ơ ng p h á p kiêm tra Chương 11 - Công nghệ h à n k im loại và hợp k im C hương 12 - H à n tự động và bán tự động Chương 13 - H àn điện tiếp xúc Chương 14 - Kỹ th u ậ t h à n m ột sô'kết cấu và chi tiết m áy Chương 15 - H à n đắp Chương 16 - H à n cốt thép Chương 17 - Biểu diễn và ký hiệu quy ước các mối ghép bằng hàn (TC V N 3746-83) Giáo trin h tập tru n g vào n h ữ n g kiến thức cơ bản cần thiết về h à n hồ q u a n g ta y, h à n khí. N h ữ n g yêu cầu đặc th ù của n g h ề h à n trong ngà n h xây d ự ng n h ư h à n dưới lớp thuốc, h à n trong m ôi trường bảo vệ, h à n đ ắ p , h à n cốt thép, h à n m ột s ố kết cấu xảy d ự ng và chi tiết m á y cho công n h â n h à n là n h n g h ề bậc 3 /7 . Đ ồng thời nó củng đ á p ứng được yêu cầu học n ă n g cao cho n g h ề h à n , là m tài liệu th a m khảo đ ề g iả n g dạy cho giáo viên, bồi dưỡng công n h ả n , cán bộ kỹ th u ậ t và q u ả n lý chuyên m ôn ngà n h hàn. N h ó m giáo viên được p h â n công biên soạn gồm K S N g h iêm Đ in h T h ắ n g và các giáo viên N g u yễ n M ạ n h T ù n g , N g u yễn Văn Bẩy. Trong quá trin h tô chức biên soạn Trường đã n h ậ n được sự q u a n tâ m g iú p đ d của Bộ X â y dự ng, các trường trong ngà n h đã đó n g góp n h iều ỷ kiến bô ích cho cuốn sách. Tuy nhiên không t h ế tránh khỏi n h ữ n g th iếu sót, rấ t m o n g n h ậ n được s ự đóng góp của các đồng nghiệp, bạn dọc đ ể cuốn sách ngày càng được hoàn thiện hơn. X in ch â n th à n h cảm ơn. Trường Kỹ thuật cơ giới cơ khí Xây dựng Việt x ỏ sỏ 1 3
Chương 1 Đ Ạ I C Ư Ơ N G C ơ BẢ N V Ể H À N K IM LO ẠI 1.1. LỊCH SU PHẤT TRIÊN CUA NGÀNH HÀN 1.1.1. Lịch sử phát triển cua ngành hàn trên thê giới - Thời kì đồ đổng, đổ sắt loài người đã biết hàn kim loại. - Năm 1802 nhà bác học người Nga Pêtơrốp tìm ra hiện tượnghồ quang điện. - Năm 1882 kỹ sư Bênađớt đã sử dụng hồ quang điện cực than để hàn kim loại. - Năm 1886 Tômsơn đã tìm ra phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối và được áp dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp vào năm 1903. - Năm 1887 Bênađớt đã tìm ra phương pháp hàn điểm. - Nãm ] 888 Slavianốp đã sử dụng cực điện kim loại để hàn. - Năm 1907 kỹ sư Kenbe người Thuỵ Điển đã sử dụng cực điện có thuốc bọc (que hàn) để hàn kim loại. - Cuối những năm 1930 - đầu những năm 1940 viện sỹ E.O.Patôn (Liên Xô cũ) tìm ra phương pháp hàn dưới thuốc, phương pháp hàn tự động, bán tự động. - Cuối năm 1940, tìm ra phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệđó làcác khí (Hêli, Ácgông ờ Mỹ và khí cácboníc ở Liên Xô). - Năm 1949 B.O.Patôn (Kiép Liên Xô'1 Tim ra phương pháp hàn điện xỉ. * Những năm tiếp theo hàng loạt các phương pháp hàn mới được ra đời như: Hàn bang lia điện tử, hàn siêu âm, hàn ma sát... và hiện nay trên thế giới có 120 phương pháp hàn khác nhau. * Nói chung các phương pháp hàn ngày càng được hoàn thiện và phát triển hơn. Nó được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và dặc biệt là ngành hàng không - Vũ trụ. Có thể nói: hàn là phương pháp gia công kim loại tièn tiến và hiện đại. 1.1.2. Lịch sử phát triển của ngành hàn ở Việt Nam - Từ xa xưa, ông cha ta đã biết sử dụng hàn để làm ra các dụng cụ cần thiết phục vụ cho đời sống và cái thiện điều kiện lao động. - Sau cách mạng tháng 8/1945 và đặc biệt sau khi hoà bình 1954 . Dưới sự lãnh đạo cua Đảng ngành hàn được quan tâm và thực sự phát triển, nhất là trong thời kỳ đổi mới.
Hiện nay với đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật hàn, công nhân hàn lành nghe 1 1 2 ày càng đông đảo với sự hợp tác khoa học với các nước trên thế giới. Chúng ta tin chắc rằng ngành hàn ở Việt Nam ngày càng phát triển và được ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất. 1.2. BẢN CHẤT, ĐẶC ĐlỂM và úng DỤNG CỦA HÀN KIM LOAI 1.2.1. Bản chất Hàn là quá trình công nghê nôi hai hoặc nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) lại với nhau thành một khối bền vững không tháo rời bằng cách dùng nguồn nhiệt đế nung nóng vị trí cần nối đến trạng thái hàn (trạng thái lỏng, hoặc dẻo) sau đó kim loại lỏng tự kết tinh (trạng thái lỏng) hoặc dùng thêm ngoại lực ép chứng dính lại với nhau (trạng thái dẻo) để tạo thành mối hàn. 1.2.2. Đặc điểm a) Liên kết hàn: là liên kết cứng không tháo rời ra được. b) Tiết kiệm kim loại: với cùng khả năng làm việc * So với liên kết bulông, đinh tán. hàn tiết kiệm từ 10 - 20% khối lượng kim loại * So với đúc, hàn tiết kiệm đến 50% khôi lượng kim loại. c) Hùn cho phép c h ế lạo dược cúc kết cấu phức tap (siêu trọng, siêu trườn?) từ những vật liệu cùng loại, khác loại, co tính chất khác nhau dể phù hợp với các điều kiện, môi trường làm việc khác nhau. cl) Hàn tạo ra các liên kết cố dọ bển và độ kín cao đáp ứng với yêu cầu làm việc của các kết cấu quan trọng như: Vó tàu, nồi hoi, thiết bị chịu áp lực... e) Hàn có tính linh độtiỉỊ và có năng suất cao so với các công nghệ gia công khác, do vậy dễ cơ khí hoá, tự động hoá quá trình sản xuất. f) M ức độ đầu tư cho quá trìnli S(iii xuất thấp. Tuy nhiên do trong quá trình hàn vật liêu chịu tác động của nguồn nhiệt có côna suất lớn, tập trung và thời gian hàn ngắn. Vì vậy liên kết hàn thường có nhược điếm sau: - Tổ chức và tính chất của kim loại tại vùng mối hàn và khu vực lân cận có thể bị thay đối (đặc biệt là những vật liệu khó hàn) do vậy làm giảm khả năng chịu lực của kết câu. Đặc biệt khi làm việc dưới tác động cúa tai trọng đông, tải trọng biến đổi theo chu kỳ. - Trong kết cấu hàn thường tồn tại trạna thái ứng suất và biến dạng dư, do vậy ảnh hưởng đáng kể đến hình dáng, kích thước, tính thám mỹ và khả năng làm việc của kết cấu. 1.2.3. ứ n g dụng * Mặc dù có những nhược điếm nên nhưnsỉ với tính kinh tế kỹ thuật cao. Công nghệ hàn ngày càng được quan tâm phát tricn hoàn thiện và được ứniĩ dụng rộng rãi trong háu hết các lĩnh vực công nghiệp của nén kinh tế quốc dân. 6
1.3. PHÂN LOẠI CÁC PHUƠNG PHÁP HÀN C5 nhiều cách phân loại phương pháp hàn. Tuy nhiên thông dụng nhất có hai cách phân oại đó là: Phân loại theo dạng năng lượng sử dụng và theo trạng thái kim loại mối him ớ thời điếm hàn. 1.3.1. Phàn loại theo dạng nãng lượng sử dụng C5 các nhóm phương pháp hàn sau: ư Cúc phương pháp hàn điện: bao gồm các phương pháp dùng điện năng biến thành nhiệt năng để cung cấp cho quá trình hàn (hàn điện hổ quang, hàn điện tiếp xúc, han T .c, MIC, M ac:...). b Các pliươníỊ pháp hàn cơ học: bao gốm các phương pháp dùng cơ nãng để làm biến cạng kim loại tại khu vực cần hàn tạo ra liên kết hàn (hàn nguội, hàn ma sát, hàn siêu, ân...). c Các phươtMỊ pháp hàn hoá học: bao gồm các phương pháp sử dụng nâng lượng do các phản ứng hoá học tạo ra đê nung nóng kim loại như (hàn khí, hàn hoá nhiệt...) í/ Các phương pháp hùn kết hợp: bao gồm các phương pháp sử dụng kết hợp các dạn g lăng lượng nêu trên (hàn điện cư, hàn điện tiếp xúc). H ình 1-1. Phán loại các phương pháp hàn theo trạng tliái hàn
1.3.2. Phân loại theo trạng thái kim loai môi hàn ở thời điểm hàn Theo cách phân loại này người ta chia tất cả các phương pháp hàn thành 2 nhóm: hàn nóng chảy và hàn áp lực. 1.4. PHÂN LOẠI CÁC LIÊN KẾT HÀN 1.4.1. Khái niệm Để tạo thành liên kết hàn các phần tử (chi tiết, bộ phận) chúng cần phải có vị trí xác định tương đối với nhau trong không gian. Nghĩa là chúng phải được sắp xếp gần nhau, tiếp xúc với nhau theo một dạng nào đó (như: tiếp xúc điểm, đường, mặt). Sau khi hàn ra đuợc một liên kết hàn bao gồm mối hàn và kim loại cơ bản không bị thay đổi tổ chức dưới tác dụng của quá trình hàn. Trong thực tế các loại liên kết đó được phàn loại như sau: 1.4.2. Phân loại Một số liên kết hàn thường gặp bao gồm 4 loại (hình 1.2): a) Liên kết hàn giáp mối b) Liên kết hàn góc c) Liên kết hàn chữ T d) Liên kết hàn chồng Hình 1-2: Một sổ liên kết hàn thường qập * Càu hỏi ôn tập vù kiếm tra chương l 1. Nêu bán chất, đặc điểm, phạm vi ứng dụniỉ cua hàn kim loại và hợp kim ? 2. Phân loại các phương pháp hàn ? 3. Phân loại liên kết hàn, cho ví dự ? 8
Chương 2 M Ô Ì H À N V À S ự H ÌN H T H À N H M ố i HÀ N 2.1. MỐI HÀN Là hỗn hợp giữa kim loại điện cực (que hàn) và kim loại cơ bán (vật hìn) sau khi nóng chảy kết tinh tạo thành một khối kliỏng thể tháo rời ra được. Trên mặt cắt Hí ang của một liên kết hàn giáp môi bao gồm 3 vùng Hình 2-1: Các vùng quy ước trẽn mặt cắt ngang (hình 2-1): của liên kết hàn giáp mối. * VÙIIÍ mối hàn. 1- vùng mối hàn; 2- vùng ảnh hưởng nhiệt; * V ù n ’ ảnh hưởng nhiệt. 3- vùng kim loại cơ bản. * V ùnỉ kim loại cơ bản. 2.2. CHUYỂN DỊCH KIM LOẠI LỎNG TỪQƯE HÀN VÀO VŨNG HÀN Khi hàn hồ quang bằng bất cứ phương pháp hàn nào và ở bất kỳ vị trí hàn nào trong không gian kim loại lỏng cũng chuyển từ que hàn vào vũng hàn dưới dạng các giọt nhỏ riêng biệt có kích thước khác nhau chảy từ que hàn vào vũng hàn. điều này được giải thích bởi các nhân tố sau: a) Trọng lực của các giọt kim loại lỏng Những giọt kim loại hình thành ớ mặt đầu que hàn và dịch chuyến theo phương thẳng đứng từ trên xuống dưới (do lực hút của trái đất) lực này chỉ có khả năng làm dịch chuyển giot kim loại vào bể hàn khi hàn sấp và có tác dụng ngược lại khi hàn trần. Còn khi hàn đủng thì chỉ một phần kim loại chuyển dịch từ trên xuống dưới. b) Do sức căn ạ b ề mặt Giọt kim loại được sinh ra do tác dụng của lực phân tử luôn luôn có khuynh hướns tao cho bc mặt chất lỏng một năng lượng nhỏ nhất. Vì vậy sức căng bế mặt tạo thành những giọi kim loại lỏng có dạng hình cầu. Những giọt này mất đi khi chúng rơi vào bê hàn và bị sức căng của bề mặt bể hàn kéo vào thành dạng chung. Nó tao điéu kiện khi hàn trần k in loại lỏng không bị rơi và hình thành được mối hàn
c) Do cường độ điện trườn í> Dòng điện đi qua que hàn sinh ra một lực điện trường ép lên que hàn và có tác dụng làm -giảm tiết diện ngang đến không lực này cắt kim loại lỏns ở đầu que hàn thành giọt do sức căng bề mặt và cường độ điện trường tiết diện ngang giảm, mật độ dòng điện tăng, mặt khác ở đây điện trở cao sinh nhiệt lớn kim loại lỏng đạt đến trạng thái sôi tạo áp lực đẩy giọt kim loại lỏng vào vũng hàn. Lực điện trường làm chuyển dịch kim loại lỏng từ que hàn vào vũng hàn đối với tất cả mọi vị trí hàn (hình 2-2). d) Áp lực trong Kim loại lỏng ớ đầu que hàn b| quá nhiệt nhanh, các phản ứng hoá học sinh ra ớ đó các khí như C 0 2. Thể tích tăng Hình 2-2 : Túc dụiiỊỉ Iién của điện trường rất nhanh gây áp lực mạnh đẩy gioi kim lên que hàn khi nâng cluíy loại lỏng tách khỏi que hàn và rơi vào vũng hàn. 2.3. SỤ TẠO THÀNH VŨNG HÀN 2.3.1. Sự tạo thành vũng hàn Trong hàn nóng chảy kim loại que hàn và mép kim loại vật hàn nóng chảy hoà trộn vào nhau tạo thành vũng hàn (bể hàn). Trong quá trình hàn vũng hàn chuyển dịch cùng nguồn nhiệt theo tốc độ hàn, kim loại lỏng trong bể hàn ở trạng thái chuyển động và xáo trộn không ngừng. Sự chuyón động đó gây ra do áp suất của dòng khí tác động lên bề mặt kim loại lỏng trong vùng tác dụng nhiệt khi hàn (vùng A). Đồng thời do những yếu tố khác (lực điện trường trong hồ quang), kim loại lỏng bị đẩy từ vùng tác dụng của nguồn nhiệt về hưórig ngược với chieu chuyển động của nó và tạo nên phần lõm trong bể hàn (vùng B). 2.3.2. Cấu tạo vũng hàn (hình 2-3) Người ta quy ước chia vùriR hàn thành hai vùng: a) Vùnẹ A: Phần đầu mối hàn thực hiện quá trình làm nóng chảy kim loại vật hàn. b) Vìtnq B: Phần đuôi mối hàn thực hiện quá trình kết tinh tạo thành mối hùn. 10
Hình 2-3: Sơ đồ vũng hùn. A, B: phần đầu và phẩn đuôi của vũng hàn h, b, a: chiều sâu, chiều rộng và chiều dài cùa vũng hàn; s: chiều dầy của chi tiết hàn 2.4. TỔ CHỨC KIM LOẠI M ố i HÀN Sau khi hàn xong kim loại que hàn và vật hàn nóng chảy kết tinh tạo thành mối hàn. Môi hàn có thành phần và tổ chức kim loại khác với que hàn và vật hàn, thường tốt hơn vung kim loại vật hàn quanh mối hàn. Do ảnh hưởng của nhiệt nên có sự thay đổi về tổ chức và tính chất gọi là vùng ảnh hưởng nhiệt (phần kim loại lân cận mối hàn). Kim loại nóng chảy hoàn toàn khi nguội có tổ chức tương tự như thỏi đúc vùng sát kim loại cơ bản do tản nhiệt nhanh, tốc độ nguội lớn nên hạt nhỏ, vùng tiếp theo kim loại kết tinh theo hướng thẳng góc với mật tản nhiệt nên có dạng nhánh cây kéo dài, vùng trunií tâm mối hàn do nguội chậm nên hạt lớn có tạp chất (phi kim loại) (hình 2-4). Phần phi kim loại H ình 2-4: Sơ đồ kết tinh của kim loại mối hàn 11
2.5. VÙNG ẢNH HUỎNG NHIÊT (hình 2-5) 2.5.1. Khái niệm Sau khi kim loại ớ vùng hàn nRUỘi kết tinh thành mối hàn, vùng kim loại quanh môi hàn do ánh hướng nhiệt nên có sự thay đổi về tổ chức và tính chất gọi là vùng ảnh hướng nhiệt. Sự tạo thành vùng ảnh hưởng nhiệt là tất nhiên trong quá trình hàn nóng chảy, chiều rộng của nó phụ thuộc vào phương pháp và chế độ hàn, thành phần và chiều dàv của kim loại vật hàn gồm các phẩn sau: 2.5.2. Cấu tạo vùng ảnh hướng nhiệt a ) VùnÍỊ viền chảy ( ỉ) Là vùng kim loại nóng chảy không hoàn toàn nằm giữa kim loại mối hàn nóng cháy và kim loại vật hàn không nóng chảy. Vùng này có kích thước bé. Hạt kim loại nhỏ mịn và có ảnh hướng tốt đến mối hàn. h ) Vùn ÍỊ quá nhiệt (2) Có nhiệt độ từ 1100°c đến gần nóng chảy kim loại chịu sự biến đổi về hình thù hạt astenit phát triển mạnh, vùng này hạt kim loại to có độ dai và tính déo kém là vùng yếu nhất của mòi hàn. c) Vùng thường htìá (3) Là vùng kim loại bị nung nóng từ 900°c - 1100°c có tổ chức hạt Peclit, 1'erit nhó vì thế nó có cơ tính tương đối cao. d) Vùng kết tinh lại không hoàn toàn (4) Là vùng nhiệt độ từ 7 2 0 °c - 900°c tổ chức là hạt Ferit thô và hạt astenit nhỏ vì thế cơ tính cúa vùng này giảm do độ hạt khống đồng đều. e) Vùng kết tinh lại (vùng hoá già 5) Vùng này kim [oại bị nung nóng từ 500°c - 700°c diễn ra quá trình kết hợp giữa tinh thể nát vụn với nhau trong trạng thái biến dạng dẻo trong quá trình kết tinh lại phát sinh và phát triển những tinh thể mới. Nếu giữ ớ nhiệt độ này quá lâu thì không diễn ra quá trình kết hợp mà lại diễn ra quá trình phát triển mạnh các tinh thể. Khi hàn kim loại không có biến dạng dẻo (như hợp kim đúc) và sẽ không xảy ra quá trình kết tinh lại. Vùng này có độ cứng giảm tính dẻo tăng. f ) Vùng giòn xanh (ố) Là vùng kim loại bị nung nóng từ 100°c - 500°c trong quá trình hàn vùng này không có thay đổi rõ về tổ chức nhưng do ảnh hường nhiệt nên tồn tại ứng suất dư. 12
Khu vực ảnh hướng nhiệt nhỏ thì nội ứng suất sinh ra khi hàn càng lớn nguy cơ xảy ra nứt càng nhiều nhưng khu vực ảnh hưởng nhiệt càng lớn thì nguv cơ làm biến dạng càng nhiều. Ngoài ra cơ tính của kim loại trong khu vực ảnh hưởng nhiệt thấp hơn cơ tính ciia kim loại cơ bản (trừ vùng thường hoá 3). Kích thước khu vực ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc vào phương pháp, chế độ và vận tốc him cũng như vật liệu kim loại vật hàn. Hàn tự dộng có cường độ dònạ điện hàn rất lớn nhưng nhờ có vận tốc hàn cao nên kicli [hước VÙI1S ảnh hướng nhiệt không lớn hơn hàn hồ quang bằng que hàn trần mặc dù khi hàn tự động có lớp thuốc giữ nhiệt, tính hơn hắn của hàn tự động là vùng ảnh hưởng nhiet lất nhỏ đỏi khi hàn với vận tốc lớn thì hầu như khône có vùng ảnh hướng nhiệt. Khi kim loại có tính dẫn nhiệt càng cao thì kích thước vùng ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ. 1 Kim loại nóng chảy lỉu ih 2-5: rỏ chức VÙIIÌỊ linh hưâniị nhiệt môi hàn qiúp môi thép ít các bon 2.6. PHÂN LOẠI MỐI HÀN 2.6.1. Phán loại theo vị trí mối hàn trong không gian (hình 2-6) a) Hùn h ầ u « (hùn sấp): Là những mối hàn phân bố trên những mặt phán 2 nằm trong Jióc từ 0 - 60 °c. b) Hàn (lứiiiỊ: Là những mối hàn phân bố trên những mặt phẳng nằm trong góc từ o() - I20°c theo phương bất kỳ trừ phương song song với mặt phẳng nằm ngang. 13
c) Hàn ngung. Là nỉhữững mối hàn phán bố trên những mặt phẳng nằm trong !ÓC tù 60 - 120°c nhưng có plĩiưíơnng soing sons \'ới mặt phẳng nằm ngang. d) Hàn trần (Màn Iiígửầa): Là những mối hàn phân bố trên những mặt phắnị nằm trong góc từ 120 - 18'0ư'C.. 60' -r 120° ỉl imh 2-6Í: iPlhân bụi mối hàn theo vị trí trong không gian 2.6.2. Phàn loạii nnốíi lhà>n íthieo phưưng ngoại lực tác dụng (hình 2-7) a) Mối hàn d ọ c . iLài nnôli hàn có trục đối xứng song song với phương tác dụnccủa ngoại lực (hình 2-7a). b) M ối hàn n g a n g : Là rmối hiàn có trục đối xứng vuông góc với phương tác «lụ.ngcua ngoại lực (hình 2- 7b). c) M ối hàn .xiên: L i ìrnối hàn co trục đối xứng không vuông góc và ‘k hông song ong với phương tác dụng ctủa nịgoiại lực (hình 2-7c). d) M ối hàn hổn lụợpi: ILà. tập hợp các mối hàn trên và lực tác dụtrvg theo phương bất kỳ (hình 2-7d). a) b) Ịiĩìnih ,2-/7: Phân loại môi hàn theo phương ngoại lực a) mối Ịhàmdiọcc; b)) nnố'i hàn naang; c) mối hàn xiên; d) mối hàn hỗn hợp 14
2.t’.3. Phân loại theo tính chất liên tục của đường hàn (hình 2-8) a)M ố i hàn liên tục: Mối hàn hình thành liên tục từ đầu đến cuối đường hàn. b) M ối hàn gián đ oạn: Mối hàn hình thành gián đoạn theo chu kỳ hoặc không chu k\. b) o LO Hình 2-8: Phán loại mối hùn theo rinh chất đườnq hàn o a) mối hàn liên tục; TrST b) mối hàn gián đoạn. 2.7. ĐẶC ĐIỂM LUYỆN KIM KHI HÀN NÓNG CHẢY 2.7.1. Đặc điểm Tiong hàn nóng chảy, quá trình lý hoá xảy ra trong khu vực hàn cũng giống như quá trinh 1-iyện kim (quá trình ôxy hoá - khử, quá trình hợp kim hoá...). Nhưng có đặc điểm khác à kim loại nóng chảy nhanh. Lượng kim loại nóng chảy ít nhiệt độ ở các điểm trong vũng hàn không đồng đều, tốc độ nguội nhanh. Do đó quá trình lý hoá xảy ra trong khi hàn rất phức tạp. Một cách gần đúng có thể xem quá trình lý hoá xảy ra ở những giai đoạn nhất định trong vũng hàn như sau: - >ự tương tác giữa kim loại lỏng và xỉ. - rác động bảo vệ của môi trường khí và xỉ. - }uấ trình ôxi hoá khử và hợp kim hoá kim loại mối hàn. - ^uá trình hoà tan khí. - Sự kết tinh và hình thành mối hàn. 27.2. Ánh hưởng của các nguyên tố hoá học đến chất lượng mối hàn a Ôxy: Là nguyên tố có hại trong mối hàn vì nó tạo nên các ôxit (FeO, Fe20 3, F e30....) nằm quanh tinh giới hạt hoặc hoà tan ở dạng hỗn hợp cơ học, vì thế nó làm giảm iộ bền, độ dẻo, độ dai va chạm của kết cấu hàn. Eể khử ôxy ta áp dụng các biện pháp sau: Hàn trong môi trường khí bảo vệ, hàn dưới huốc, dùng Fêrô hợp kim ở thuốc bọc que hàn để khử ôxy tạo thành xỉ hoặc bay hơi n khỏi mối hàn. b> Nitơ: Có từ môi trường và hoà tan vào kim loại lỏng tạo thành Nitơrit phân bố trong kim loại ở dạng hình kim, nó được xem như tạp chất trong mối hàn, tăng lượng các
hon, magiỗ trong que hàn và ihuốc- học que hàn có thể giảm được lượna Nitơ tron 2 kun loại mối hàn. c) Hyđrô: Là chất hoà tan irong kim loại ở dạng nguvên tử nhất là kim loại Ư t rạng thái lỏng nhiệt độ cao khá nãim hoà tan này rất manh ỉiâv nén lỗ khí trong mỏi hài. ci) Lưu huỳnh: Là chất có hai Iroiiíí mối hàn 11 Ó tạo nón nứt nóim, dế hạn chế hàm lượng lưu huỳnh trong mối hàn la cho thèm vào thuốc hàn một lượne Ferô Mn hcẠc Mn nguyên chất. e) M angan: Làm tăns aiới hạn bén của mối hàn Iihurm giám độ cứng. Nếu luvợng Mn > 1% thì khi hàn tạo nên xi khó nóng chay dễ gây rõ xỉ. /) Silic: Là chất khử ôxy mạnh nhưng nếu Si > 0,5% thì nó dỗ gày nên rỏ xỉ. 2.7.3. Hựp kim hoá mỏi hàn Quá trình khử ôxy trong kim loại đắp không thó đảm hảo cho kim loại môi hàn có thành phần hoá học và độ ben tương dươnụ với kim loại cư bán. Muốn đạt dược yèu càu này, trong quá trình hàn phai lién hành hợp kim hoá kim loại mói hàn nhăm hù ại các nguyên tố hợp kim của vật liệu cư bán đã mất di do quá trình cháy hay bốc hơi, boặiC là hợp kim hoá kim loại mối hàn bảng các nguyên tố hợp kim khác không có trong thìành phần của kim loại cơ ban. Thông thường các nguvõn tò họp kim hoá hì Cr, M,, w , V, Ti... dược đưa vào mối hàn thông qua dây hàn, thuôc bọc que hàn và thuốc hàn, trong đó vi ộc hợp kim hcá mối hàn bằng dây hàn là có hiệu quá nhai. * Câu hói ôn tập vù kiếm tra chương 2 1. Nêu các nhân tố làm clniyền dịch kim loại lóng lừ que hàn vào vũna hàn ? 2. Nêu các vùng ảnh hưứim nhiệt, dặc điếm của lừng vùne ? 3. Phàn loại các mối hàn trong không gian ? 4. Đặc điểm luyện kim khi hàn nóne chảy ? 5. Ánh hưởng của một sổ nsuiyèn tố hoá học đến chất lượng mối hàn ? 16
Chương 3 H Ổ Q U A N G HÀN .VI. KHẢI NIỆM VỀ HỒ QUANG HÀN 3.1.1. Khái niệm Mổ quaiiii là hiện tượng phóng điện mạnh va liC'11 tục tron" môi trường khí đã được ion hoá liiữa các diện cực kèm theo sự lc»á nliiẹi lớn và ánh sáng mạnh. Việc sử chum nhiẹl dộ cua hổ quang đe hàn dược gọi là hồ quaim hàn (hình 3-1). 3.1.2. Đặc diêm I lổ quaiiii có hai (lặc điếm chính dó là nhiel dộ cao \’à ánh sáng mạnh. Hình 3-1: c 'ấu tạo của hồ quang 3.2. CÁC PHUƠNG PHÁP M ồ i Hồ 1- khu vực cực âm; 2- cột hổ quang, QUANG (hình 3-2) 3- khu vực cực dương. 3.2.1. Phương pháp mổ thẳng Cho que hàn tiếp xúc với vật hàn theo phương vuỏn« góc. Khi dó có tia hồ quang xuất hiệu, nhác que hàn lẽn khói vật hàn (khoảng 3 4- 5mm) sẽ hình thành hổ quang. Đồng thời duy trì cho hổ quantì cháy ổn định ử một khoáng cách (cách vật hàn từ 2 -r 4mm). Đối với imười mói học nuhé pliưưng pháp này khó thực hiện vì nó dỗ sinh hồ quang nhưng dẻ bị tat hoặc dỏ bị đoán mạch (que hàn dính chật với vật hàn). 3.2.2. Phương pháp ma sát - Phuolig pháp này aiốna như cách đánh diêm cho que hàn quẹt nhẹ lẽn mặt vật hàn khi đo h ồ q uan SI xuất hiện, ta nhấc đầu que hàn lên cách vật hàn từ 2 -H 4 m m \’à giữ cho hổ quaiie cháv ổn định. Pluíơnu pháp này dẻ thực hiện nhưng dẻ làm xước bé mặt vật hàn. - Khi mồi hổ quans độnạ tác cổ tay phái thật linh hoạt và chính xác đối với phưưim pháp mò tliắnu. đầu tiên ta cho quc hàn vuôna ỉỉóc với vật hàn sau dó đua nhẹ cổ tay XUÒI1U cho que hàn chạm nhẹ vào vặt hàn, khi có hồ quang phái nhanh chóng nâng que hàn lòn klioánti ỈOmin. khi xuất hiện hổ quang cháy cần nhanh chóng đưa cổ tay xuống 17
thật bằng đến khoảna cáclh ágiáữa que hàn \'à vật hàn từ 2 -r 4mm sau đó mới bắt đầu hàn. Đối với phươniỉ pháp ma sáítcũme tiên hành tương tự như trên nhưng chỉ khác là cho cổ tay quay một góc nào dó (dểltạto ra một cune quỹ đạo chuyển động của đầu que hàn vạch trở lại thăns bằng và duy trì khoảng cách 2 H- 4mm. - Trường hợp nếu lhu'Y cquie hàn dính vào vật hàn thì phái lắc que hàn san '4 hai bên trái và phải khi đó nó sẽ diượợc tách ra khói vật hàn b) IíỊìn h.3-2: Phưang pháp mồi hồ qituìVị a) phìưđơnịg piháp IT1Ổ tháng; b) p h ư ơ n g p h á p m a sá t. 3.3. SỤ CHÁY VÀ SỉỤrptHẬN Bố NHIỆT CỦA H ồ QUANG 3.3.1. Sự cháy cùa Ihỏ) q||U3an;g Sau khi hổ quang plnát siiinlt mếu duy trì khoána cách từ 2 H- 4mm giữa que hàn với \'ật hàn hổ quang sê chá Vđeiu, Hiỏện ttục và ôn dinh.sự cháy của hổ quang phụ thuộc vào: Điện thế giữa hai điện cực khii ináiv Ihàin cchiưa làm việc, cưừim độ dòng điện hàn và khoáng cách giữa hai điện cực (chiều dài cúm lhồiqúiainỉỉ). 3.3.2. Sự phâin Ibỏ nlhiịệt ccúaa Ihổ quang Trong hồ quanịa điệện ctực cácbon hàn bằng dòng một c hitều nhhitệt đệộ à khu vực cực âm khoảng 320i0°c., nlhiệật IIươn” phóna ra là 38% của tổins nihiệộl lưcợnig hổ quana. Nhiệt độ ở khu vực ccực cdươơnig khoántĩ 3400°c nhiệt lượinỉỉị p)hỏónis ưa là 42rf cua tổng nhiệt lượng hiổ qUiaiihg vnhiiộtt điộ tại Iriinụ tâm cột hồ quanỊg khioãnnịg f6000()'l’c nhưnu ne,ược lại xuno quianih (CỘI t hiồ cquaams nhiệt độ lại thấp nhiệt lượmg; pihói ng ra kkhoani; 209r ỊỊiuh Sự phàn bổnhiét tổng nhiệt lượnu Ihổ' qtuai ngịihiìmh 3-3). ( lia Ịự, quang. 18
Trong hồ quang điện cực kim loại không nhất thiết như trên bởi vì quá trình cháy và phân bố nhiệt của hồ quang phụ thuộc vào tính năng của que hàn, cường độ dòng điện, loại dòns điện hàn và nhiều nhân tố khác. Khi dùng hồ quaim điện xoay chiều đê’ hàn nhiệt độ và nhiệt lượng phân bố trên que hàn và vật hàn căn bán giống nhau khoảng 50% cho mỗi phía. 3.4. ĐUỒNG ĐẶC TÍNH CỦA H ồ QUANG VÀ PHÂN LOẠI H ồ QUANG 3.4.1. Đuòng đặc tính của hồ quang (hình 3-4) a) Khái niệm Khi cho que hàn chạm nhẹ vào vật hàn rồi đưa que hàn lên cách vật hàn từ 2 H- 4mm thi phát sinh hồ quang, sự cháy của hồ quang phụ thuộc vào điện thế giữa hai điện cực lúc máy chưa làm việc, cường độ dòng điện và khoảng cách giữa hai điện cực đó (chiều dài hồ quaim). Đ ườns cong biểu diễn quan hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện trên hai đầu cột hổ quang khi chiều dài hổ quang không đổi gọi là đường đặc tính tĩnh của hó quang. b) Đườn\> dặc lính tĩnh Khi hàn hò quang lay, diện thế u ho quang chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài hổ quang, bằng lý thuyết và thực nghiệm ta đã chứng minh \ í ĩĩ III ỵ và vẽ được đường đặc tính tĩnh của hổ quang trên giản đổ Uh = f(Ih) thay đổi theo ba khoảng dòng điện như sau: 10 102 103 10 Khoảng Ih < 80(A): Khi Uh giảm thì Ih tăng nguyên nhân do Hình 3-4: Đường đặc tính tĩnh cónu suất của hồ quang nhỏ tăng Ih của hồ quang khi hàn với: thì sẽ tăng mặt cắt cột hồ quang d(Ị = 5mm, ỈỊ = 5mm. đổng thời tăng tính dẫn điện của nó đường đặc tính giám liên tục. Khoảng từ 80 - 800A điện thế hồ quang không đổi và chỉ thay đổi khi chiều dài hổ quang thay đối. Đường đặc tính hầu như song song với trục dòng điện được gọi là đường đạc tính cứníỉ (trường hợp này phù hợp với hàn hồ quang tay). Khoảng Ih > 800A mật độ dòng điện trong que hàn tãng cao nhưng mặt cắt hồ quang không tăng bởi vậy điện thế tăng đường đặc tính dốc lên phù hợp với hàn tự động. 19
Vẽ phối lìựp giữa dườim dặc tính tĩnh của lìổ quang (2) và đưòìiu dặc lính ngoài cùa máy hàn (1) (hình 3-5) ta thấv chúng cắt nhau tại hai diêm A, B. Với B là diêm gây hổ quaiiii tại dâ\ diện áp gây hổ quanu lởn nhưnu do dònu điện nhỏ nên không the duy trì hổ quanu cháy ổn định. Mà diêm A mơi là điếm hổ quanu cháy ổn (lịnh. 3.4.2. Phán loại hàn hổ quan" Hình 3-5: Dtỉừỉii* dặc lính lĩnlỉ cùa lìó (Ịiianạ (2) Đưởnsị dặc lính a) Phán theo diện cực (lỉìnli 3-(kí) lềiỊoùi cùa máy lìủn ị I ) a .ì. Điện cực khôtìiị nón,'s' chcỉY ỉ*ồm cỏ: điện cực cáchon (ihan), maphit, vvonlram. Mối hàn dược hình ihành bôi kim loại vật hàn nóng chây hoặc do kim lo ạ i p hụ ( q u c h à n ) c ù n g vật hàn I1ÓỈÌU ch a y . a.2. Diện cực ìióỉii' (7/í/v xỏỉn: que hàn, dây hàn, mối 1ÙÌỈ1 dirợc hình thành chú yêu hànu kim loại quc hàn cùny kim loại vật hàn nónu chảy khi nguội kct tinh tạo ihành mối hàn. I)) Phán íhco cách chín (lay b . l . N ôi Irực tiếp (hình 3-{)iỉ}: Ọuc hùn nối \'ới cực của nsuiổn diện còn vật hàn nối với một cực khác hồ quaim chá} Liiìra que hàn và vật hàn. trườn ụ họp này thirờnu clùno de hàn hằn ạ điện cực nóim clìãv. b.2. N ổi ÍỊÌÚỈỈ tiếp (hình 3-61)ì: Hai cực của neuổn được nối với que hàn, còn vạt hàn klìôim dược nối với mội cực nào ca. I lổ quaníi cluív iiiiìa hai quc hàn. Khi muốn hàn phái dể hồ quang gần mối hàn lliì mới có khù nãnu truyền nhiệt từ hổ quaiiii vào vật hàn dê làm IÌÓIIU chay mối hàn. Hàn liỏ quune ui án tiếp thườnii dìinu dê hàn bang điện cực không nóng cháy. Ưu điểm hổ quaim liián tiếp là có thê điều chính dược nhiệt độ truyền vào mối hàn bằng cách diều chính khoâns cách lừ hai cực điện đốn be lììặt mối hàn do dó thuận lợi cho hàn tấm mỏne. hợp kim và hợp kim màu. b.3. Noi (láy hỏn hợp (hình 3-ôc): dùim khi hàn bã nu hổ quanu 3 pha. Phưưim pháp này cho năng suất rất cao vì níiuổn nhiệt lất lớn. c) Phân theo clòỉiíỊ (liệu - Hàn bằng dòim xoav chiểu (AC) cực tính không ổn định \'ì một ui ây tlònẹ diện dổi chiều 100 lần nhưng rất tiện lợi rẽ liền và thiết bị đơn uián. - Hàn bằim dòim 1 chiều (DC) hỏ quaiìii ổn dịiìh nhưiiìi ihiốt bị phức tạp khi đó có hai phượng pháp đấu dây như sau (hình 3-7) : 20
a) nối dây trực tiếp; b) nối dây gián tiếp; c) nối dây hổn hợp; d- điện cực không nóng chảy và nóng chảy. * Đấu thuận (liìnli 3-7a) Quc hàn nối với cực âm còn vật hàn nối với cực dương của nguồn khi đó nhiệt độ của vật hàn cao hơn que hàn vì vậy đượcáp dụng dùng để hàn thép có chiều dày lớnhoặc kim loại khó nóng chay. * Đ â u i i í ị I i Ị c I i (h ìn h 3 -7 b ) Que hàn nối với cực dương còn vật hàn nối với cực âm cua nguồn khi đó nhiệt độ của vặt hàn thấp hon que hàn thưòìH dùng để hàn các chi tiết móng hoặc kim loại màu. * Để tạo ra dòng điện một chiều trong thực tế thường dùng: - Chinh lưu hàn một pha Hình 3-7: Cách đấu cực tinh cầu hoặc 3 pha cấu. của liổ quang mạcli diện một chiên - Máy phát điện hàn một a) đấu thuận; b- đấu nghịch; 1- máy phát điện; 9 - n n p h à » T 'X- l ^ ì m h à n * A - v â t h ù n chiều. *• " .............. 2!