ch ng Iươ
KHÁI NI M V HÀN KIM LO IỆ Ề Ạ
1.1. b n ch t và đ c đi m hàn kim lo iả ấ ặ ể ạ
a, b n ch tả ấ : Hàn là quá trình công ngh n i hai ho c nhi u ph n t (chi ti t,ệ ố ặ ề ầ ử ế
b ph n) thành m t kh i b n v ng, b ng cách dùng ngu n nhi t nung nóngộ ậ ộ ố ề ữ ằ ồ ệ
ch c n n i đ n tr ng thái hàn. Sau đó kim lo i l ng t k t tinh ( ng v iỗ ầ ố ế ạ ạ ỏ ự ế ứ ớ
tr ng thái l ng) ho c dùng thêm ngo i l c ép chúng dính l i v i nhau ( ng v iạ ỏ ặ ạ ự ạ ớ ứ ớ
tr ng thái ngu i, d o) đ t o thành m i hàn.ạ ộ ẻ ể ạ ố
+ Tr ng thái hàn có th là tr ng thái l ng, d o và th m chí là ngu i bìnhạ ể ạ ỏ ẻ ậ ộ
th ng.ườ
+ Khi hàn n u kim lo i đ t t i tr ng thái l ng , thì trong ph n l n các tr ngế ạ ạ ớ ạ ỏ ầ ớ ườ
h p, m i hàn t hình thành mà không c n l c ép. Vi c t o ra m i hàn có hìnhợ ố ự ầ ự ệ ạ ố
d ng và kích th c cho tr c có th c n ho c không c n kim lo i b sungạ ướ ướ ể ầ ặ ầ ạ ổ
(thông qua v t hàn).ậ
+ N u kim lo i ch c n n i khi hàn có nhi t đ th p ho c ch đ t t i tr ngế ạ ỗ ầ ố ệ ộ ấ ặ ỉ ạ ớ ạ
thái d o đ t o ra m i hàn c n thi t ph i có ngo i l c tác d ng.ẻ ể ạ ố ầ ế ả ạ ự ụ
+ V b n ch t hàn đ p, hàn v y và dán kim lo i cũng t ng t nh hàn. Vìề ả ấ ắ ẩ ạ ươ ự ư
th trong k thu t chúng đ c coi là lĩnh v c riêng c a hàn.ế ỹ ậ ượ ự ủ
a, Đ c đi mặ ể
- Liên k t hàn đ c đ c tr ng v i tính liên t c và nguyên kh i . Đó là liên k tế ượ ặ ư ớ ụ ố ế
“ c ng” không tháo r i đ c.ứ ờ ượ
- V i cùng kh năng làm vi c so v i các ph ng pháp n i ghép khác( b ng buớ ả ệ ớ ươ ố ằ
lông, đinh tán,…) k t c u hàn cho phép ti t ki m 15 – 20% kh i lu ng kimế ấ ế ệ ố ượ
lo i ạ
- So v i Đúc, Hàn có th ti t ki m đ c 50% kh i l ng kim lo iớ ể ế ệ ượ ố ượ ạ
- Hàn cho phép ch t o các k t c u ph c t p, siêu tr ng, siêu tr ng t nh ngế ạ ế ấ ứ ạ ườ ọ ừ ữ
v t li u cùng lo i ho c các v t li u khác lo i, ho c các v t li u có tính ch tậ ệ ạ ặ ậ ệ ạ ặ ậ ệ ấ
r t khác nhau. Phù h p v i đi u ki n và môi tr ng khác nhau.ấ ợ ớ ề ệ ườ
-Hàn t o ra các liên k t có đ b n và đ kín cao đáp ng v i yêu c u làmạ ế ộ ề ộ ứ ớ ầ
vi c c a các k t c u quan tr ng (v tàu, b n b , n i h i, thi t b áp l c,ệ ủ ế ấ ọ ỏ ồ ể ồ ơ ế ị ự
…).
- Hàn có tính linh đ ng và có năng su t cao so v i các công ngh khác, đ cộ ấ ớ ệ ễ ơ
khí hóa t đ ng hóa quá trình s n su t.ự ộ ả ấ
- M c đ đ u t cho s n xu t hàn không cao (thi t b đ n gi n, r ti n).ứ ộ ầ ư ả ấ ế ị ơ ả ẻ ề
+ Nh c đi m:ượ ể
1
- T ch c và tính ch t kim lo i t i vùng m i hàn và khu v c lân c n có thổ ứ ấ ạ ạ ố ự ậ ể
thay đôi theo chi u h ng x u ( đ c bi t v i v t li u khó hàn). Làm gi mề ướ ấ ặ ệ ớ ậ ệ ả
kh năng ch u l c c a k t c u, đ c bi t là khi làm vi c d i t i tr ng đ ng.ả ị ự ủ ế ấ ặ ệ ệ ướ ả ọ ộ
- Trong k t c u hàn th ng t n t i tr ng thái ng su t và bi n d ng d , nhế ấ ườ ồ ạ ạ ứ ấ ế ạ ư ả
h ng đáng k đ n hình d ng và kích th c, th m m và kh năng làm vi cưở ể ế ạ ướ ẩ ỹ ả ệ
c a s n ph m.ủ ả ẩ
1.2. Phân lo i các ph ng pháp hànạ ươ .
- có nhi u cách phân lo i ph ng pháp hàn. Tuy nhiên, thông d ng nh t là cáchề ạ ươ ụ ấ
phân lo i theo năng l ng s d ng và theo tr ng thái kim lo i hàn t i th iạ ượ ử ụ ạ ạ ạ ờ
đi m hàn.ể
a, Theo d ng năng l ng s d ngạ ượ ử ụ : có các nhóm ph ng pháp hàn nh sau:ươ ư
- Các ph ng pháp hàn đi n: G m các ph ng pháp dùng đi n năng bi n thànhươ ệ ồ ươ ệ ế
nhi t năng đ cung c p cho quá trình hàn, ví d :ệ ể ấ ụ
+Hàn đi n h quang .ệ ồ
+Hàn đi n ti p xúc.ệ ế
+Hàn đi n xệ ỉ
- Các ph ng pháp hàn c h c: G m các ph ng pháp s d ng c năng đươ ơ ọ ồ ươ ử ụ ơ ể
bi n d ng kim lo i t i khu v c c n hàn và t o ra liên k t hàn.ế ạ ạ ạ ự ầ ạ ế
Ví d : Hàn ngu i, hàn ma sát, hàn siêu âm…ụ ộ
- Các ph ng pháp hàn hóa h c: G m các ph ng pháp s d ng năng l ngươ ọ ồ ươ ử ụ ượ
do các ph n ng hóa h c t o ra đ nung nóng ch y kim lo i m i hàn.ả ứ ọ ạ ể ẩ ạ ố
Ví d : Hàn khí, hàn hóa nhi t,….ụ ệ
- Các ph ng pháp k t h p: S d ng k t h p các d ng năng l ng nêu trên.ươ ế ợ ử ụ ế ợ ạ ượ
b, Theo tr ng thái kim lo i m i hàn t i th i đi m hàn:ạ ạ ố ạ ờ ể
Chia t t c các ph ng pháp hàn thành hai nhóm.ấ ả ươ
1, Hàn nóng ch yả (Fusion welding)
+ Hàn khí (Gas Welding)
+ Hàn đi n x ệ ỉ (Electroslag Welding)
+ Hàn n ổ( Exploxsion Welding)
+ Hàn laze (Laser Welding)
+ Hàn Plasma ( Plasma Welding)
+ Hàn hóa nhi tệ
+Hàn h quang b ng đi n c c nóng ch y (Arc welding using a consumableồ ằ ệ ự ẩ
electrode)
+Hàn h quang b ng đi n c c không nóng ch y (Arc welding using a nonồ ằ ệ ự ả
consumable electrode)
+ Hàn trong môi tr ng khí b o v ườ ả ệ ( Gas shielded arc welding)
2
- hàn h quang b ng đi n c c Vonfram trong môi tr ng khí b o v (Ar, He,ồ ằ ệ ự ườ ả ệ
Ar +He) : Hàn TIG (Gas tungsten Arc Welding).GTAW; tungsten Inert Gas
(Châu Âu)
- Hàn h quang b ng đi n c c nóng ch y trong môi tr ng khí tr b o v (Ar,ồ ằ ệ ự ẩ ườ ơ ả ệ
He, Ar+ He) : Hàn MIG (Metal Inert Gas welding )
- Hàn h quang b ng đi n c c nóng ch y trong môi tr ng khí b o v ho tồ ằ ệ ự ẩ ườ ả ệ ạ
tính (th ng COườ 2): GMAW (Gas metal Arc Welding); MAG: (Metal Active Gas
welding)
+Hàn b ng dây có lõi thu c ằ ố (Self shielded welding)
+ Hàn d i l p thu c ướ ớ ố (Submerged arc welding)
2, Hàn áp l c ự(Pressure welding)
+ Hàn siêu âm ( Utrasonic welding)
+Hàn n ổ(Explosion welding)
+ Hàn ngu i ộ(Cold welding)
+ Hàn ma sát (Priction welding)
+ Hàn khuy ch tán ế(Diffusion welding)
+ Hàn cao t n ầ(Induction welding)
+ Hàn rèn (forge welding)
+ Hàn đi n ti p xúc bao g m: ệ ế ồ (Resistance welding)
- Hàn ti p xúc giáp m i (đ i đ u) ế ố ố ầ Resistance butt welding
- Hàn ti p xúc đi m ế ể (Spot welding)
- Hàn ti p xúc đ ng (ế ườ Resistance seam welding)
+ hàn khí ép (Presswure gas welding)
c, Theo ph ng pháp hàn:ươ
- Hàn h quang tay ồ(Manual arc welding.)
- Hàn h quang t đ ng ồ ự ộ (Automatic arc welding)
- Hàn h quang bán t đ ng ồ ự ộ (Semi Automatic arc welding )
- Hàn h quang trong môi tr ng khí b o v ồ ườ ả ệ (Gas shielded arc welding)
V i hàn nóng ch y: Yêu c u các ngu n nhi t ph i có công su t đ l n ớ ả ầ ồ ệ ả ấ ủ ớ
( H quang hàn, ng n l a khí cháy, Plasma…) đ m b o nung nóng c c b kimồ ọ ủ ả ả ụ ộ
lo i c b n và v t li u hàn t i tr ng thái nóng ch y.ạ ơ ả ậ ệ ớ ạ ả
V i ph ng pháp hàn áp l c: Đa s quá trình hàn kim lo i đ c th cớ ươ ự ố ạ ượ ự
hi n tr ng thái r n, m t s tr ng h p m t ph n kim lo i ch c n n i cóệ ở ạ ắ ộ ố ườ ợ ộ ầ ạ ỗ ầ ố
th nung t i tr ng thái ch y l ng và m i hàn đ c hình thành b ng l c épể ớ ạ ả ỏ ố ượ ằ ự
( Khi ép có th toàn th kim lo i l ng đ c đ y ra xung quanh t o thành ba viaể ể ạ ỏ ượ ẩ ạ
và m i hàn đ c t o nên trên b m t ti p xúc c a chi ti t tr ng thái r nố ượ ạ ề ặ ế ủ ế ở ạ ắ
ho c ph n kim lo i l ng t k t tinh hình thành m i hàn cung v i l c ép).ặ ầ ạ ỏ ự ế ố ớ ự
3
ch ng IIươ
NGU N NHI T HÀNỒ Ệ
2.1 Yêu c u chung c a ngu n nhi t hàn.ầ ủ ồ ệ
-Hàn là nung nóng c c b vùng hàn đ n nhi t đ tr ng thái hàn, nungụ ộ ế ệ ộ ở ạ
nóng t i nhi t đ ch y ho c nhi t đ bi n d ng d o. Tr m t sớ ệ ộ ả ặ ệ ộ ế ạ ẻ ừ ộ ố
tr ng h p không nung nóng.ườ ợ
-Hàn nóng ch y: ả(Fusion welding)
T0 nung ch y > Tả0 ch y c a kim lo i.ả ủ ạ
Ch có vùng biên giáp v i kim lo i r n, nhi t đ t i thi u b ng nhi t đỉ ở ớ ạ ắ ệ ộ ố ể ằ ệ ộ
nóng ch y kim lo i hàn. T i tâm ngu n nhi t tác d ng, nhi t đ đ t đ n tr ngả ạ ạ ồ ệ ụ ệ ộ ạ ế ạ
thái b c h i.ố ơ
-Hàn áp l c: ự(Pressure welding)
T i b m t ti p xúc hàn: Tạ ề ặ ế m≤Tnc .
+ h = h1 +h2
+ d: đ ng kính đi n c c.ườ ệ ự
h = δ1 + δ2
d ≠ D
Td <Tm <Tnc.
4
Td : Nhi t đ bi n d ng d o kim lo i.ệ ộ ế ạ ẻ ạ
- Ngu n năng l ng s d ng trong hàn đ nung kim ko i v t hàn và đi n c c ồ ượ ử ụ ể ạ ậ ệ ự
+ Hóa năng chuy n thành nhi t năng th ng thông qua các ph n ng hóa h cể ệ ườ ả ứ ọ
+ C năng chuy n thành nhi t năngơ ể ệ
+ Đi n năng chuy n thành nhi t năngệ ể ệ
Liên h p gi a các ngu n năng l ng đ t o ra nhi t l ng Q nung nóng vùngợ ữ ồ ượ ể ạ ệ ượ
hàn, nhi t l ng h u ích t o ra m i hàn th ng nh h n l ng nhi t ngu nệ ượ ữ ạ ố ườ ỏ ơ ượ ệ ồ
cung c p do s hao t n ra môi tr ng, do kim lo i hàn có tính d n nhi t, t đóấ ự ổ ườ ạ ẫ ệ ừ
ta có:
Qh u íchữ < Qtoàn ph nầ = Qn
n
m
tp
hi
Q
Q
Q
Q
==
η
(h s h u ích)ệ ố ữ
Qm = Cm.mm.Tm
Cm: Nhi t dung riêng ph n kim lo i nóng ch y.ệ ầ ạ ả
*Có ba lo i nghi t dung riêng:ạ ệ
- Nhi t dung riêng kh i l ng ký hi u C (J/Kg. Kệ ố ượ ệ 0)
- Nhi t dung riêng th tích ký hi u Cệ ể ệ ’ (J/m3. K0)
- Nhi t dung riêng Kilomol ký hi u Cệ ệ
µ
(J/Kmol. K0)
- Quan h gi a 3 lo i nhi t dung: C = Cệ ữ ạ ệ ’ = C
µ
/
µ
Tm:Ngu n nhi tồ ệ
mm: Kh iố l ng kim lo i đ c nungượ ạ ượ
Qn = Cn.mn.Tn
nmn
mm
.T.mC
.T.C
m
n
m
m
Q
Q
==
η
.
Qm< Qn Tm< Tn
nn
n
n
m
Q
Q
Q
QQ
Q
Q
00
1
−=
−
==
η
no
QQ
<
1
<
η
;
1
=
η
Khi không m t mát nhi tấ ệ
Trong t c t m t s ph ng pháp hàn nhi t đ trên b m t kim lo i nóngự ế ộ ố ươ ệ ộ ề ặ ạ
ch y cao h n nhi t đ ngu n nhi t 70ả ơ ệ ộ ồ ệ 0C -1000C .
Tvh = Tnc + (700C -1000C)
Nhi t đ do ngu n nhi t c p m t đi do ti p xúc v i môi tr ng. M t sệ ộ ồ ệ ấ ấ ế ớ ườ ộ ố
tr ng h p nhi t đ b m t nóng ch y l n h n Tườ ợ ệ ộ ề ặ ẩ ớ ơ nc t 300 - 400ừ0C
Tm = Tnc +{(700C -1000C ) ÷ (300 - 4000C )}
+Yêu c u đ i v i ngu n nhi t hànầ ố ớ ồ ệ
- Ph i gi m m t mát nhi t ả ả ấ ệ
5