Giáo trình Hàn thép hợp kim (Nghề: Hàn - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Hàn thép hợp kim (Nghề: Hàn - Trình độ: Trung cấp)" được biên soạn với mục đích giúp sinh viên trình bày đúng đặc điểm và khó khăn khi hàn kim; nhận biết đầy đủ các loại vật liệu dùng trong hàn thép hợp kim; chuẩn bị đầy đủ thiết bị, dụng cụ hàn thép hợp kim;...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn thép hợp kim (Nghề: Hàn - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, các lĩnh vực như cơ khí chế tạo, công nghệ ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề hàn đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 25: HÀN THÉP HỢP KIM là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mặc dầu có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Cần Thơ, ngày..... tháng .... năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Nguyễn Nhật Minh 2. Hồ Anh Sĩ 2
MỤC LỤC Đề mục Trang I. Lời nói đầu …..........................................................................................2 II. Nội dung tài liệu......................................................................................3 Bài 1. HÀN THÉP HỢP KIM THẤP......................................................5 1. Đặc điểm của thép hợp kim thấp............................................................5 2. Vật liệu hàn thép hợp kim thấp...............................................................5 Bài 2. HÀN THÉP HỢP KIM TRUNG BÌNH........................................15 1. Đặc điểm của thép hợp trung bình.........................................................15 2. Vật liệu hàn thép hợp kim trung bình....................................................17 Bài 3. HÀN THÉP HỢP KIM CAO.........................................................36 1. Đặc điểm của thép hợp kim cao.............................................................36 2. Vật liệu hàn thép hợp kim cao…............................................................37 III.Tài liệu tham khảo..................................................................................48 3
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: HÀN THÉP HỢP KIM Mã số mô đun: MĐ 25 1. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Là môn đun được bố trí cho sinh viên sau khi đã học xong các môn học chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học bắt buộc của đào tạo chuyên môn nghề từ MH07 đến MĐ18. - Tính chất: Là mô đun chuyên ngành tự chọn. 2. Mục tiêu mô đun: - Làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí. - Trình bày đúng đặc điểm và khó khăn khi hàn kim. - Nhận biết đầy đủ các loại vật liệu dùng trong hàn thép hợp kim. - Chuẩn bị đầy đủ thiết bị, dụng cụ hàn thép hợp kim. - Chuẩn bị phôi hàn sạch, đúng kích thước đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu và kiều liên kết hàn. - Gá phôi hàn chắc chắn, đúng kích thước. - Hàn các mối hàn thép hợp kim bằng các thiết bị hàn khác nhau đảm bảo độ sâu ngấu, không rỗ khí, ngậm xỉ ít biến dạng kim loại - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. - Tuân thủ quy định, quy trình trong quy trình hàn. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. 3. Nội dung mô đun: Số Tên các bài trong mô đun Thời gian TT Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra* Bài 1. Hàn thép hợp kim thấp 60 3 57 1. Đặc điểm của hàn thép hợp kim thấp 0.5 2. Vật liệu hàn thép hợp kim thấp 0.5 3. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn 0.25 4. Chuẩn bị phôi hàn 0.25 1 5. Gá phôi hàn 0.25 6. Chọn chế độ hàn 0.25 7. Kỹ thuật hàn thép hợp kim thấp 0.5 8. Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm 0.25 9. Công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. 0.25 10. Thực tập sản xuất 19 Bài 2. Hàn thép hợp kim trung bình 90 4 86 1. Đặc điểm của hàn thép hợp kim trung bình 1 2 2. Vật liệu hàn thép hợp kim trung bình 1 3. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn 0.25 4. Chuẩn bị phôi hàn 0.25 86 4
Số Tên các bài trong mô đun Thời gian TT Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra* 5. Gá phôi hàn 0.25 6. Chọn chế độ hàn 0.25 7. Kỹ thuật hàn thép hợp kim trung bình 0.5 8. Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm 0.25 9. Công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. 0.25 10. Thực tập sản xuất Bài 3. Hàn thép hợp kim cao 120 8 112 1. Đặc điểm của hàn thép hợp kim cao 4 2. Vật liệu hàn thép hợp kim cao 2 3. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn 0.25 4. Chuẩn bị phôi hàn 0.25 3 5. Gá phôi hàn 0.25 6. Chọn chế độ hàn 0.25 7. Kỹ thuật hàn thép hợp kim cao 0.5 8. Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm 0.25 9. Công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng 0.25 10. Thực tập sản xuất 112 4 Kiểm tra mô đun 1 Cộng 270 15 254 1 5
BÀI 1 HÀN THÉP HỢP KIM THẤP Mã bài MĐ25 - 01 Giới thiệu: Trong bài học này giúp người học nhận biết chính xác các loại thép hợp kim thấp từ đó chọn vật liệu loại que hàn phù hợp cơ tính mối hàn nhằm nâng cao chất lượng mối hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Mục tiêu: - Trình bày đúng nhưng đặc điểm khi hàn thép hợp kim thấp. - Nhận biết chính xác các loại thép hợp kim thấp và vật liệu hàn thép hợp kim thấp. - Thực hiện hàn các mối hàn thép hợp kim thấp đảm bảo độ sâu ngấu không rỗ khí ngậm xỉ, không cháy cạnh ít biến dạng kim loại cơ bản - Tuân thủ quy định, quy trình trong quy trình hàn thép hợp kim thấp - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. Nội dung của bài: Lý thuyết liên quan 1 .Đặc điểm của hàn thép hợp kim thấp - Là hợp kim của Fe-C mà ngoài nguyên tố cácbon ra trong đó còn chứa một Lượng các nguyên tố hợp kim khác đủ lớn có tác dụng quyết định đến các tính chất cơ bản của thép( ví dụ Cr, Ni, Mo, …). Hàm lượng của Mn và Si trong thép hợp kim thường cũng lớn hơn so với trong thép cácbon. - Nhờ có các nguyên tố hợp kim được đưa vào một cách cố ý, nên thép hợp kim có một số tính chất đặc biệt như: cơ tính cao, bền và ổn định ở nhiệt độ cao, có khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn tốt,… rất cần thiết để các kết cấu hàn làm việc trong những điều kiện tương tự như vậy. - Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trong đó có công nghệ luyện kim, thép hợp kim ngày càng có nhiều chủng loại và được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là các kết cấu máy chịu lực lớn, các kết cấu phải làm việc trong những điều kiện và môi trường đặc biệt, các thiết bị máy móc có nhu cầu phải giảm thiểu kích thước và khối lượng kết cấu,… - Thép hợp kim tất nhiên có giá thành cao hơn thép cácbon, vì thế đối với từng trường hợp cụ thể cần phải tiến hành so sánh nhiều phương án kỹ thuật khác nhau để chọn ra phương án tốt nhất. 2 .Vật liệu hàn thép hợp kim thấp Kim loại đắp là kim loại chảy ra từ que hàn để tạo thành mối hàn, nó chính là kim loại đúc không có gia công cơ khí và nguội trong điều kiện có tác dụng hoá học với ôxy và nitơ trong không khí. - Tuỳ thuộc vào vật liệu hàn và các phương pháp hàn mà kim loại đắp khác với kim loại cơ bản về thành phần hoá học và về cấu trúc, do đó tất nhiên tính chất cơ học của chúng sẽ khác nhau. Nếu trong quá trình hàn kim loại lỏng tiếp xúc với môi trường không khí xung quanh thì do tác dụng tương hỗ với N2 và O2 của không khí, kim loại chảy sẽ bị ròn, có độ cứng cao nhưng độ dãn dài tương đối sẽ bị giảm nhiều. Để tăng tính dẻo của kim loại ta cần có biện pháp ngăn ngừa ảnh hưởng của không khí xung quanh các biện pháp đó là: hàn trong 6
môi trường khí bảo vệ, bảo vệ kim loại lỏng bằng một lớp xỉ (do thuốc hàn tự động hay thuốc bọc que hàn tạo thành). Khi đó độ dãn dài tương đối có thể đạt khoảng 16 - 20%. Cần chú ý là nếu trong mối hàn có rỗ xỉ hay rỗ khí thì cơ tính nối chung giảm rất nhiều. Thành phần và cơ tính của kim loại đắp chẳng những phụ thuộc vào kim loại lõi que mà còn phụ thuộc vào lớp thuốc bọc và được chỉ ra trong bảng. 7
a. Tính hàn của thép. Tính hàn là khả năng hàn được các vật liệu cơ bản trong điều kiện chế tạo đó quy định trước nhằm tạo ra kết cấu thích hợp với thiết kế cụ thể và có tính năng tích hợp với mục đích sử dụng. Tính hàn được đo bằng 3 khả năng: + Nhận được mối hàn lành lặn không bị nứt. + Đạt được cơ tính thích hợp. + Tạo ra mối hàn có khả năng duy trì tính chất trong quá trình vận hành. b. Phân loại tính hàn: Căn cứ vào tính hàn của các loại vật liệu của kết cấu hàn hiện nay có thể chia thành bốn nhóm sau: - Vật liệu có tính hàn tốt: Bao gồm các loại vật liệu cho phép hàn được bằng nhiều phương pháp hàn khác nhau, chế độ hàn có thể điều chỉnh được trong một phạm vi rộng, không cần sử dụng các biện pháp công nghệ phức tạp (như nung nóng sơ bộ, nung nóng kèm theo, nhiệt luyện sau khi hàn.) mà vẫn đảm bảo nhận được liên kết hàn có chất lượng cao, có thể hàn chúng trong mọi điều kiện. Thép cácbon thấp và phần lớn thép hợp kim thấp đều thuộc nhóm này. - Vật liệu có tính hàn thoả mãn (hay còn gọi là vật liệu có tính hàn trung bình): so với nhóm trên, nhóm này chỉ thích hợp với một số phương pháp hàn nhất định, các thông số của chế độ hàn chỉ có thể dao động trong một phạm vi hẹp, yêu cầu về vật liệu hàn chặt chẽ hơn. Một số biện pháp công nghệ như nung nóng sơ bộ, giảm tốc độ nguội và xử lý nhiệt sau khi hàn. - Vật liệu có tính hàn hạn chế: Gồm những loại vật liệu cho phép nhận được các liên kết hàn với chất lượng mong muốn trong các điều kiện khắt khe về công nghệ và vật liệu hàn. Thường phải sử dụng các biện pháp xử lý nhiệt hoặc hàn trong những môi trường bảo vệ đặc biệt (khí trơ, chân không) chế độ hàn nằm trong một phạm vi rất hẹp. Tuy vậy, liên kết hàn vẫn có khuynh hướng bị nứt và dễ xuất hiện các khuyết tật khác làm giảm chất lượng sử dụng của kết cấu hàn. Nhóm này có các loại thép cacbon cao, thép hợp kim cao, thép đặc biệt ( như thép chịu nhiệt, thép mài mòn, thép chống rỉ ). - Vật liệu có tính hàn xấu: Thường phải hàn bằng các công nghệ đặc biệt, phức tạp và tốn kém. Tổ chức kim loại mối hàn kém, dễ bị nứt nóng và nứt nguội. Cơ tính và khả năng làm việc của liên kết hàn thường thấp hơn so với vật liệu cơ bản. Ví dụ phần lớn các loại gang và một số hợp kim đặc biệt. Trước đây, người ta nghĩ rằng có một số vật liệu không có tính hàn, tức là không thể hàn được. Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học công nghệ hàn, ngày nay chúng ta có thể khẳng định rằng tất cả vật liệu đều có tính hàn dù chất lượng đạt được rất khác nhau. Sự xuất hiện các loại vật liệu mới, những loại liên kết hàn mới đòi hỏi chúng ta phải thường xuyên cập nhật kiến thức, nghiên cứu và hoàn thiện các công nghệ thích hợp để tạo ra các kết cấu hàn có chất lượng cần thiết. c. Đánh giá tính hàn của thép: Sau đây ngoài các phương pháp làm thí nghiệm trực tiếp, người ta còn có thể đánh giá bằng cách gián tiếp thông qua thành phần hóa học và kích thước của vật liệu như sau: - Hàm lượng cácbon tương đương: (CE) Hàm lượng cácbon tương đương đặc trưng cho tính chất của vật liệu và biểu hiện 8
tính hàn của nó. Đối với thép cácbon và hợp kim nói chung thì CE được xác định theo các công thức sau: Mn Cr  Mo  V Ni  Cu CE  C    % 6 5 15 Mn Si Ni Cr 15Mo CE  C      % 6 24 40 5 4 Trong đó: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu... là thành phần hóa học của các nguyên tố đó có trong thép tính theo %.Thông qua giá trị CE có thể đánh giá tính hàn của thép thuộc loại nào. Theo kinh nghiệm sản xuất người ta cũng có thể đánh giá gần đúng tính hàn của thép theo thành phần hoá học bằng cách so sánh tổng lượng các nguyên tố hợp kim (H.K(%) với hàm lượng của cácbon có trong thép C (%) như bảng sau: -Thông số đánh giá nứt nóng: Hcs Đối với thép cácbon trung bình và hợp kim trung bình thì thông số đánh giá nứt nóng đựơc xác định bằng công thức:  Si Ni  C P  S   25 100  3 H CS    .10 3Mn  Cr  Mo  V Trong đó: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni .... là thành phần hóa học của các nguyên tố đó có trong thép kể cả các nguyên tố có hại như P, S Khi Hcs ≥ 4 thì thép có thiên hướng nứt nóng khi hàn. Với thép độ bền cao và chiều dày lớn cần Hcs < 1,6 ÷ 2 sẽ ít thiên hướng nứt nóng. Dễ dàng nhận thấy lưu huỳnh được coi là nguyên nhân chính gây ra nứt nóng. Cácbon và phốt pho cùng với lưu huỳnh sẽ làm tăng mạnh khả năng nứt nóng. Mangan, crôm, môlipđen và vanađi có tác dụng cản trở lại sự nứt nóng. -Thông số đánh giá nứt nguội: Pl Thông số đánh giá nứt nguội là thông số biểu thị sự ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim tới sự hình thành nứt nguội. HD K PL  PM   xS  %  60 40.104 Trong đó: PCM là thông số biểu thị sự biến dòn của vùng ảnh hưởng nhiệt. Đối với thép hợp kim thấp: Si Mn  Cr  Cu Ni V M V PCM  C      5B  0 30 20 60 10 15 9
K là hệ số cường độ cứng vững. HD là hàm lượng Hyđrô có trong kim loại mối hàn (ml/100g) Khi Pl ≥ 0,286 thì thép có thiên hướng tạo nứt nguội Để hạn chế hiện tượng nứt nguội cần phải giảm hàm lượng cácbon và hàm lượng Hyđrô trong kim loại mối hàn (ví dụ dùng thuốc hàn, que hàn không ẩm có chứa ít H2 ) - Xác định nhiệt độ nung nóng sơ bộ Tp: Đối với thép cácbon trung bình và cao, cũng như các loại thép hợp kim thường phải nung nóng sơ bộ trước khi hàn. Nhiệt độ nung nóng sơ bộ Tp xác định theo công thức sau: 0C Tp  350 CE  0, 25 Trong đó: CE là hàm lượng các bon tương đương của thép - Có thể căn cứ vào các yếu tố chủ yếu sau đây để chọn que hàn: 1. Que hàn phải cho phép tạo ra được kim loại mối hàn có các đặc tính bền và thành phần hoá học tương ứng với kim loại cơ bản (kim loại nền). 2. Que hàn có thể ứng dụng thích hợp để hàn các vị trí trong không gian cho trước của mối hàn . 3. Que hàn phải thích hợp với nguồn điện hàn: Về phạm vi điều chỉnh dòng điện hàn, loại dòng điện AC, DC, điện áp không tải Uo (lúc chưa hàn). Cực tính của nguồn 4. Phụ thuộc vào kiểu liên kết và các yêu cầu về mối nối: Độ ngấu, kiểu vát mép, chiều dày, số lớp hàn, đường hàn … 5. Phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu: Cần xác định điều kiện sử dụng của sản phẩm như nhiệt độ áp suất, tải trọng làm việc, môi trường làm việc 6. Phải phù hợp với quy trình công nghệ hàn hoặc các yêu cầu kỹ thuật cho trước 7. Có năng suất cao nhất: Ví dụ để tăng hệ số đắp cũng như tăng năng suất hàn ở vị trí hàn bằng có thể chọn loại que hàn có đường kính tương đối lớn và hàm lượng bột sắt cao Trong thực tế sản xuất, khi cần thay thế một loại que hàn nào chúng ta cũng phải cân nhắc các yếu tố nêu trên để chọn vật liệu tương đương phù hợp với các tiêu chuẩn khác nhau. Que hàn thép các bon và thép hợp kim thấp theo ISO . 2560 Cấu trúc như sau :Gồm có 8 loại thông tin khác nhau trong đó 4 loại phần đầu là bắt buộc, còn 4 loại phần cuối chỉ cung cấp thêm thông tin (nếu có chứ không bắt buộc) E XX X XX XXX X X X (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Ký hiệu bằng chữ E là que hàn . (1) : Có hai chữ số 43 hay 51 chỉgới hạn bền kéo của kim loại mối hàn . (2) : Một chữ số trong các số tự nhiên ( 0; 1; 2 ; 3; 4; 5) Chỉ độ giãn dài % (3) : Có 1 đến 2 chữ cái Nhóm vỏ thuốc bọc que hàn ( A, B.. ) (4) : Có 3 chữ số (110 , 120 … ) Chỉ hiệu suất đắp của que hàn Kc (%) (5) : Có 1 chữ số (1 ; 2 …. 5.) Chỉ vị trí hàn trong không gian (6) : Có 1 chữ số (1 ; 2 …. 9.) Loại nguồn điện hàn (7) : Hàm lượng H2 nhỏ hơn 15 M3/100 gam kim loại đắp Ví dụ loại que hàn : E 51 5B 120 2 6 H 10
Có nghĩa là : - Que hàn hồ quang tay cho thép các bon hoặc thép hợp kim thấp - Đảm bảo giới hạn bền kéo của kim loại mối hàn trong khoảng 510 đến 650 MPa - Độ giãn dài tương đối tối thiểu 20% - Độ giai va đập KCV = 28 J/ cm2 ở - 40 0C (âm bốn mươi độ C) . - Que hàn có nhóm thuốc bọc que hàn (hệ ba zơ). - Hiệu suất đắp Kc =115-125% - Hàn mọi vị trí trong không gian trừ vị trí đứng hàn từ trên xuống dưới - Khi hàn dùng dòng hàn DC nối nghịch hay AC, điện áp không tải 70 vôn Chú ý : Hiệu suất Kc được hiểu là tỉ số về khối lượng giữa kim loại của mối hàn và kim loại nóng chảy của lõi thép que hàn tính bằng phần trăm. Thông tin này chỉ được cung cấp trong ký hiệu que kim hàn khi K c 105% - Que hàn thép hợp kim thấp theo tiêu chuẩn hiệp hội hoa kỳ AWS ( American Welding Society). 1. Que hàn thép các bon theo AWS A5.1 Cấu trúc ký hiệu que hàn như sau: E XX X XX ( 1) (2) (3) ( 4) E : (Electrode) Chỉ điện cực (Que hàn). (2) : Có hai chữ số (60) hoặc (70) là chỉ gới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại que hàn ( kim loại đắp ). Đây là đơn vị đo ứng suất dùng phổ biến ở Mỹ có thể quy đổi sang hệ khác như sau : 1 Ksi = 6,9.106 Pa = 6.9 MPa = 0.73 KG/ mm2 (3) : Có một chữ số ( chỉvị trí mối hàn trong không gian ) - Số 1 : Hàn ở mọi vị trí trong không gia - Số 2 : Hàn bằng và hàn ngang - Số 4 : Hàn ở mọi vị trí, hàn đứng từ trên xuống ( 4) : Dùng để chỉ loại vỏ bọc que hàn, loại dòng điện, cực tính, hỉệu suất đắp… Một số điểm cần chú ý trong tiêu chuẩn que hàn AWS - Hệ thống đo lường của mỹ vẫn dựa vào hệ foot - pound - Không quy định giá trị giới hạn trên của giới hạn bền kéo - Không có que hàn hệ vỏ rutin axít (AR), Oxi hoá (O) và các hệ hỗn hợp khác (S) - Không định lượng về hiệu suất đắp Kc và hàm lượng hyđrô thấp của kim loại đắp - Khi dùng dòng hàn AC không chỉ rõ giá trị điện áp không tải Uo Baûng 20. Heä thoáng kyù hieäu que haøn theùp caùc bon theo AWS A5.1 11
Bài tập thực hành Mục tiêu: - Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Gá phôi hàn chắc chắn, đúng vị trí, đúng kích thước. - Hàn mối hàn giáp mối có vát cạnh ở vị trí hàn ngang đảm bảo độ sâu ngấu, không bị khuyết tật, ít biến dạng. - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. Nội dung: 1. Chuẩn bị: 12
1.1. Lý thuyết liên quan: * Đọc bản vẽ: Yêu cầu kỹ thuật: - Mối hàn đúng kích thước - Mối hàn không bị khuyết tật 1.2 Trình tự thực hiện: - Đọc bản vẽ + Xác định vật liêu hàn + Xác định kích thước phôi - Chuẩn bị máy hàn hồ quang tay - Chuẩn bị dụng cụ phụ trợ - Chuẩn bị que hàn E7016 hoặc tương đương - Chuấn bị phôi hàn theo kích thước. 1.3 Tổ chức thực hiện: - Phần kiến thức học viên tự nghiên cứu - Phần thực hành: + Mỗi học viên chuẩn bị 01 cặp phôi có kích thước 200x100x8 + 05 học viên/01 máy hàn hồ quang tay. 2. Gá lắp mối hàn giáp mối có vát cạnh vị trí ngang: 2.1 Lý thuyết liên quan: Các thông số kỹ thuật. 13
2.2. Trình tự thực hiện: - Gá hai tấm phôi - Mở máy hàn - Hàn đính - Kiểm tra 2.3. Kỹ thuật hàn. Để thuận lợi cho việc hình thành mối hàn ở vị trí ngang tấm dưới không mở góc vát hoặc vát nhỏ hơn góc vát tấm trên. Hàn ngang giáp mối vát cạnh có thể hàn kiểu nhiều lớp: Khi que hàn lớp thứ nhất phải chọn que hàn đường kính nhỏ, cách dao động que hàn căn cứ vào đầu nối cho phù hợp. Tốc độ hàn phải đều đặn để tránh tình trạng kim loại nóng chảy nhỏ giọt, sinh ra khuyết cạnh. Độ lệch của mỗi vòng tròn lệch với trung tâm mối hàn không được lớn hơn 450. Khi đầu que 14
hàn đưa tới mặt trên của vòng tròn lệch, đòi hỏi hồ quang hàn phải ngắn, đồng thời phải ngừng một lát để cho kim loại nóng chảy được đưa đều vào mối hàn, sau đó mới kéo dần hồ quang xuống phía dưới của mối hàn tức là chỗ trước ta đã ngừng hồ quang, như vậy hồ quang cứ tuần tự đi lại nhiều lần, như vậy mối hàn mới tránh được các khuyết tật và đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật. Hàn ngang các tấm dày thường phải hàn nhiều lớp và nhiều đường tránh kim loại nhỏ xuống thì cách đưa que hàn theo kiểu đường thẳng nhưng phải căn cứ tình hình cụ thể của đường hàn, để duy trì từ đầu đến cuối. Dùng hồ quang ngắn để hàn, góc độ que hàn điều chỉnh theo vị trí các đường hàn cho thích hợp Chú ý dừng lại thời gian ngắn ở hai mép cạnh đề phòng khuyết cạnh. Ngoài ra còn phải chú ý mỗi lớp hàn không nên quá dày. Để tránh biến dạng vật hàn, chiều hàn giữa các lớp phải ngược nhau và các đầu nối của mối hàn phải so le. - Công việc làm sạch mỗi lớp hàn rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn do đó sau khi hàn xong mỗi lớp ta phải làm sạch xỉ hàn và những hạt kim loại nhỏ bắn ra, sau đó tiếp tục làm sạch lớp khác. Mối hàn bịt đáy của vát cạnh hình chữ V giống mối hàn không vát cạnh. + Khi hàn vát cạnh chữ X để tránh biến dạng, trình tự hàn của mỗi lớp khác nhau với vát cạnh của chữ V, các thao tác khác giống hàn vát mép chữ V. YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1 1. Nội dung: + Về kiến thức: - Trình bày đúng nhưng đặc điểm khi hàn thép hợp kim thấp. - Nhận biết chính xác các loại thép hợp kim thấp và vật liệu hàn thép hợp kim thấp. - Chọn chế độ hàn phù hợp chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn - Gá phôi hàn chắc chắn, đúng kích thước. + Về kỹ năng: Thực hiện hàn các mối hàn thép hợp kim thấp đảm bảo độ sâu ngấu không rỗ khí ngậm xỉ, không cháy cạnh ít biến dạng kim loại cơ bản 2.Phương pháp: - Về kiến thức: được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. - Về kỹ năng: hàn các mối hàn thép hợp kim thấp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học tập. Câu hỏi ôn tập 1 Câu 1: Trình bày đặc điểm khi hàn thép hợp kim thấp? Câu 2: Trình bày các yếu tố đánh giá tính hàn của thép ? Câu 3:Giải thích cấu trúc kí hiệu que hàn thép các bon và thép hợp kim thấp theo ISO . 2560 ? Câu 4: giải thích cấu trúc que hàn thép các bon theo AWS A5.1 ? 15
Bài 2 HÀN THÉP HỢP KIM TRUNG BÌNH Mã bài: MĐ 25 - 02 Giới thiệu: Trong bài học này giúp người học nhận biết chính xác các loại thép hợp kim thấp từ đó chọn vật liệu loại que hàn phù hợp cơ tính mối hàn nhằm nâng cao chất lượng mối hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Mục tiêu: - Trình bày đúng nhưng đặc điểm khi hàn thép hợp kim trung bình. - Nhận biết chính xác các loại thép hợp kim thấp và vật liệu hàn thép hợp trung bình. - Thực hiện hàn các mối hàn thép hợp kim trung bình đảm bảo độ sâu ngấu không rỗ khí ngậm xỉ, không cháy cạnh ít biến dạng kim loại cơ bản - Tuân thủ quy định, quy trình trong quy trình hàn thép hợp kim trung bình - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. Nội dung của bài: Lý thuyết liên quan 1. Đặc điểm của hàn thép hợp kim trung bình a. Thành phần hoá học: Khác với thép cacbon, thép hợp kim là loại thép mà người ta đưa thêm vào các nguyên tố có lợi với lượng đủ lớn để làm thay đổi tổ chức và cải thiện tính chất cơ lý hóa. Các nguyên tố có lợi được đưa vào với lượng đủ lớn gọi là các nguyên tố hợp kim. Chúng bao gồm các nguyên tố với hàm lượng lớn hơn các giới hạn cho từng nguyên tố như sau Mn ≥ 0,8  1%; Ni ≥ 0,5†0,8% ,Ti ≥ 0,1%; Si: 0,5÷ 0,8%, W: 0,1÷ 0,5%; Cu ≥ 0,3%;Cr ≥ 0,5† 0,8%; Mo  0,05 ÷ 0,2%;B ≥ 0,002% Nhỏ hơn thì được gọi là tạp chất Thép hợp kim chất lượng tốt có chứa ít và rất ít các tạp chất có hại. b. Đặc tính thép hợp kim: *. Cơ tính: Do một số yếu tố mà chủ yếu là tính thấm tôi cao hơn nên thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn so với thép cacbon. Điều này thể hiện đặc biệt ở thép sau khi tôi + ram - Ở trạng thái không tôi+ram (ví dụ ở trạng thái ủ) độ bền của thép hợp kim không cao hơn thép cacbon bao nhiêu. Cho nên đã dùng thép hợp kim thì phải qua nhiệt luyện tôi + ram. Nếu dùng thép hợp kim ở trạng thái cung cấp hay ủ là sự lãng phí lớn về độ bền. - Do tính thấm tôi tốt, dùng môi trường tôi chậm (dầu nên khi tôi ít bị biến dạng và nứt hơn so với thép cacbon luôn phải tôi nước. Do vậy các chi tiết có hình dạng phức tạp phải qua tôi (do đòi hỏi về độ bền) đều phải làm bằng thép hợp kim. - Khi tăng mức độ hợp kim hoá làm tăng được độ thấm tôi làm tăng độ cứng, độ bền song thường làm giảm độ dẻo, độ dai nên lượng hợp kim cần thiết chỉ cần đảm bảo tôi thấu tiết diện đã cho là đủ, không nên dùng thừa. Do vậy có nguyên tắc là chọn mác thép hợp kim cao hay thấp là phụ thuộc tiết diện và kích thước. - Tuy có độ bền cao hơn nhưng thường có độ dẻo, độ dai thấp hơn. Do vậy phải chú ý đến mối quan hệ này để có xử lý thích hợp (bằng ram) Tuy có ưu điểm về độ bền nhưng nói chung thép hợp kim có tính công nghệ kém hơn so với thép cacbon (trừ tính thấm tôi). 16
*Tính chịu nhiệt: Các nguyên tố hợp kim cản trở sự khuyếch tán của cacbon do đó làm mactexnit khó phân hoá và cacbit khó kết tụ ở nhiệt độ cao hơn 200oC, do vậy tại các nhiệt độ này thép hợp kim bền hơn. Một số thép hợp kim với lớp vảy oxyt tạo thành ở nhiẹt độ cao khá xít chặt, có tính bảo vệ tốt. *Tính chất vật lý, hoá học đặc biệt: Bằng cách đưa vào thép các nguyên tố khác nhau với lượng lớn quy định có thể tạo ra cho thép các tính chất đặc biệt: như không gỉ, chống ăn mòn trong axit, muối, có từ tính hoặc không có từ tính, giãn nở nhiệt đặc biệt c. Phân loại thép hợp kim: * Theo tổ chức cân bằng: Theo tổ chức cân bằng với lượng cacbon tăng dần có thể lần lượt được các thép với tổ chức sau: - Thép trước cùng tích: peclit + ferit tự do - Thép cùng tích peclit - Thép sau cùng tích peclit + cacbit tự do - Thép lêđêburit (cacbit) có lêđêburit Riêng với thép hợp kim cao chủ yếu bằng 1 trong 2 nguyên tố Cr, Mn hay Cr- Ni sẽ có: - Thép ferit loại có Cr rất cao (>17%) và thường rất ít cacbon - Thép austenit có Mn rất cao (>13%) và thường có C cao loại có Cr (>18%) và Ni (>8%) * Theo tổ chức thường hoá: - Thép họ peclit: loại hợp kim thấp - Thép họ mactenxit: loại hợp kim trung bình ( >4-6 )% và cao - Thép họ austenit: loại có chứa Ni >8% hoặc Mn >13% cao * Theo tổng lượng nguyên tố hợp kim: Theo tổng lượng các nguyên tố hợp kim có trong thép từ thấp đến cao - Thép hợp kim thấp: loại có tổng lượng 10% (thường là họ mactenxit và austenit * Theo công dụng: - Thép hợp kim kết cấu - Thép hợp kim dụng cụ - Thép hợp kim đặc biệt Trong đó hai nhóm đầu cũng có trong loại thép cacbon, còn nhóm thứ 3 không có. Đây là nhóm với tính chất vật lý - hoá học đặc biệt, thường chứa tổng lượng hợp kim cao và rất cao > 20%.Cách phân loại trên thường có quan hệ với nhau và hco biết một số đặc trưng của thép. Thép austenit, ferit bao giờ cũng có loại thép đặc biệt, hợp kim cao hoặc rất cao, đắt và khó gia công. Thép mactenxit là loại thép rất dễ tôi song rất khó gia công cắt phôi ở trạng thái cung cấp. Thép ledeburit boa giờ cũng thuộc nhóm hợp kim cao- cacbon cao,, rất cứng để làm dụng cụ. Thép Cr - Ni bao giờ cũng là thép kết cấu quý vì có độ thấm tôi cao và độ dai tốt. d. Tiêu chuẩn thép hợp kim: 17
TCVN 1759-75 quy định nguyên tắc ký hiệu thép hợp kim theo trật tự sau: - Số chỉ hàm lượng cacbon trung bình theo phần vạn, nếu ≥1% thì có thể không cần biểu thị. - Các nguyên tố hợp kim theo ký hiệu hoá học và ngay sau đó là hàm lượng theo phần trăm trung bình (thường được quy tròn thành số nguyên) xếp theo trật tự từ cao đến thấp. Khi lượng chứa của nguyên tố khoảng 1% thì không cần biểu thị bằng số: VD: 40Cr: thép có 0,36÷ 0,44%C, 0,8÷ 1%Cr90CrSi thép có 0,85-0,95%C, 1,2 1,6%Si, 0,95÷ 1,25%Cr Tuy nhiên TCVN chưa phủ hết các thép hợp kim thường dùng. 3 Vật liệu hàn thép hợp trung bình Cơ sở để lựa chọn vật liệu hàn là ta phải dựa vào vật liệu cơ bản. Ta có thể chọn vật liệu hàn dựa trên 3 tiêu chí chính đó là: Chỉ tiêu về cơ tính, chỉ tiêu về thành phần hóa học, hoặc chỉ tiêu về các yêu cầu đặc biệt khác của kết cấu. a. Que hàn thép chịu nhiệt ( có cấu trúc như sau ) Hn Cr XX Mo XX V XX ..... – XXX X (1) ( 2) ( 3) (4) (5) (6) 18
Hn : Chỉ que hàn thép hợp kim chịu nhiệt . (1) : Crôm và hàm lượg tính theo phần nghìn . (2) : Molip đen và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn . (3) : Vanađi và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn . (4) : Nguyên tố hợp kim khác và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn . (5) : Nhiệt độ làm việc lớn nhất ( OC ) . (6) : Nhóm vỏ bọc ( A, B , R .. ) . Ví dụ : Hb. Cr 05. Mo 10 .V04 – 450R . Có nghĩa là : Que hàn thép chịu nhiệt làm việc ở nhiệt độ tối đa 4500C , có vỏ thuốc bọc thuộc hệ Rutin , kim loại mối hàn có thành phan hoá học : 0.5% Cr, 1% Mo, 0.4% V . b. Que hàn thép bền nhiệt và không gỉ nhiệt ( có cấu như sau ). Hb . Cr XX Ni XX Mn XX … - XXX X ……………………………(1) .................................(2) .........(3) Hb : Chỉ que hàn thép bền nhiệt và không gỉ . (1) : Ký hiệu các nguyên tố hợp kim Cr, Ni , Mn và các nguyên tố khác (nếu có ) cùng hàm lượng tương ứng của chúng tính theo phần % .Nếu không có các chữ số kém theo thì hàm lượng của các nguyên tố đó là xấp xỉ 1% . (2) : Là nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn ( 0 C ) . (3) : Nhóm vỏ bọc ( A , B .. ) . Ví dụ : Hb Cr18 Ni8 Mn – 600 B . Có nghĩa là : Que hàn thép hợp kim bền nhiệt và không gỉ có thành phần kim loại đắp: 18% Cr, 8% Ni, 1% Mn. Nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn là 600 độ C , vỏ thuốc bọc thuộc hệ bazơ. c. Que hàn thép hợp kim có độ bền cao ( có cấu như sau ). Hc XX Cr XX Mn XX W XX … XXX - X (1) ………………….........(2) …………. (3)……….(4) Hc : Chỉ que hàn thép hợp kim có độ bền cao . (1) : Gới hạn bền kéo tối thiểu ( Tính theo KG/ mm2 . (2) : Ký hiệu các nguyên tố hợp kim Cr , Mn , W , và các nguyên tố khác ( nếu có ) với hàm lượng tương ứng của chúng tính theo phần trăm ( nếu không có các chữ số kèm theo thì hàm lượng của các nguyên tố xấp xỉ 1% . (3) : Nhiệt độ làm việc ổn định của các mối hàn 0C . (4) : Nhóm vỏ thuốc bọc que hàn ( A, B.. ). Ví dụ : Que hàn có ký hiệu Hc .60.Cr18. V.W.Mo – B Có nghĩa là : Que hàn thép hợp kim có độ bền cao, kim loại đắp có độ bền kéo tối thiểu 60KG/mm2 hay (590 Mpa) và các thành phần hoá học gồm: 18% Cr, 1%V và 1% Mo, vỏ thuốc bọc que hàn hệ bazơ . d. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn của hiệp hội hàn Hoa kỳ AWS ( American Welding Society). *Que hàn thép các bon theo AWS A5.1 Cấu trúc ký hiệu que hàn như sau : E XX X XX ( 1) (2) (3) ( 4) E : (Electrode) Chỉ điện cực ( Que hàn ). 19
(2) : Có hai chữ số ( 60 ) hoặc (70 ) là chỉ gới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại que hàn ( kim loại đắp ). Đây là đơn vị đo ứng suất dùng phổ biến ở Mỹ có thể quy đổi sang hệ khác như sau: 1 Ksi = 6,9.106 Pa = 6.9 MPa = 0.73 KG/ mm2 (3) : Có một chữ số ( chỉvị trí mối hàn trong không gian ). - Số 1 : Hàn ở mọi vị trí trong không gian - Số 2 : Hàn bằng và hàn ngang - Số 4 : Hàn ở mọi vị trí, hàn đứng từ trên xuống - Số ( 4) : Dùng để chỉ loại vỏ bọc que hàn, loại dòng điện, cực tính, hiệu suất đắp … Một số điểm cần chú ý trong tiêu chuẩn que hàn AWS - Hệ thống đo lường của mỹ vẫn dựa vào hệ foot - pound. - Không quy định giá trị giới hạn trên của giới hạn bền kéo. - Không có que hàn hệ vỏ rutin axít (AR), Oxi hoá (O) và các hệ hỗn hợp khác (S). - Không định lượng về hiệu suất đắp Kc và hàm lượng hyđrô thấp của kim loại đắp. - Khi dùng dòng hàn AC không chỉ rõ giá trị điện áp không tải Uo Hệ thống ký hiệu que hàn thép các bon theo AWS A5.1 . Phân loại Giới hạn bền kéo (min) Gới hạn chảy ( min) Độ giãn dài (AWS ) L= 4d (%) Que hàn E 60 Ksi MPa Ksi MPa E6010 62 430 50 340 22 E6011 62 430 50 340 22 E6012 67 460 55 380 17 E6013 67 460 55 380 17 E6020 62 430 50 340 22 E6022 67 460 Không chỉ định E6027 62 430 50 340 22 Que hàn E70 E7014 17 E7015 22 E7016 22 E7018 22 E7024 72 500 60 420 17 E7027 22 E7028 22 E7048 22 20