Công nghệ hàn kim loại

1.1 Khái niệm chung1.1.1 Khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng  Khái niệm: Hàn kim loại là quá trình công nghệ sản xuất ra các chi tiết máy và các kết cấu không tháo rời được từ các

Trang 1

CÔNG NGHỆ HÀN KIM LOẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG

Trang 2

biến nhất đã và đang được áp dụng rất nhiều trong kỹ thuật cùng các nội dung liên quan trong sản xuất hàn nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức phục vụ công việc học tập, làm việc sau khi tốt nghiệp.

Trang 3

CÔNG NGHỆ HÀN

KIM LOẠI

Chương 3:

Công nghệ hàn điện tiếp xúc

Chương 2:

Công nghệ hàn điện nóng chảy

Trang 5

1.1 Khái niệm chung

1.1.1 Khái niệm, đặc điểm và phạm vi ứng dụng

 Khái niệm: Hàn kim loại là quá trình công nghệ sản xuất ra

các chi tiết máy và các kết cấu không tháo rời được từ các sản phẩm kim loại và hợp kim và đặc trưng bởi mối nối hàn

Hình 1.1 Liên kết hàn chữ T

Chương 1: Lý thuyết hàn

Trang 6

 Mối hàn: là sự hình thành từ việc nung chảy kim loại tham

gia vào quá trình hàn đến trạng thái nóng chảy rồi sau đó kết tinh và tạo thành mối hàn

Hình 1.2 Mối hàn

Trang 8

 Hàn điện nóng chảy: là quá trình hàn sử dụng năng lượng

dưới dạng nhiệt năng và năng lượng này được tạo ra do dòng điện hàn dùng để nung nóng vùng chảy kim loại cần hàn

Hình 1.3 Hàn điện nóng chảy

Trang 9

 Đặc điểm: Hàn thể hiện được tính năng ưu việt hơn so với

các sản phẩm khác như đúc, rèn, tán, và mang lại những đặc trưng riêng: đơn giản, dễ sử dụng, rẻ tiền, tạo ra mối nối liên kết có độ cứng, vững cao, giảm thiểu kim loại tiêu hao, năng suất cao và có thể tự động hóa quá trình sản xuất

Hình 1.4

Trang 10

Hình 1.5 Ưu điểm của quá trình hàn

Trang 11

Hình 1.6 Hàn trục răng

Trang 12

*Ứng dụng: Công nghệ hàn được ứng dụng rộng rãi trong sản

xuất từ dân dụng cho đến công nghiệp đặc biệt trong các lĩnh vực cơ khí và kết cấu xây dựng

Hình 1.7 Ứng dụng hàn trong cơ khí

Trang 13

Hình 1.8 Một số ứng dụng của Hàn trong cơ khí

Trang 14

Hình 1.9 Ứng dụng của Hàn

Trang 15

Hình 1.10 Một số ứng dụng của Hàn trong xây dựng

Trang 16

1.1.2 Một số khái niệm cơ bản trong hàn

 Hàn: Là quá trình ghép nối tạo ra mối liên kết vật liệu

không tháo rời được của các chi tiết bằng cách nung chỗ nối tới nhiệt độ hàn, có sử dụng hoặc không sử dụng áp lực,

có sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ

Hình 1.11 Hàn hồ quang tay và hàn ma sát

Trang 17

- Mối Hàn: Là sự liên kết mang tính cục bộ của kim loại (hợp

kim hoặc phi kim loại), là sản phẩm của quá trình hàn được tạo

ra bằng cách nung nóng vật liệu hàn, có sử dụng hoặc không sử dụng áp lực, có sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ

- Sự liên kết: Là sự kết nối các chi tiết tại vị trí hàn.

- Vật Hàn: Là tổ hợp các bộ phận cấu thành được nối với

nhau bằng hàn

Hình 1.12

Trang 18

- Liên kết Hàn: Là chỗ nối của các vật hàn, bao gồm mối

hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt

Hình 1.13 Tổ chức của vùng ảnh hưởng nhiệt khi hàn thép cácbon thấp

Trang 19

Hình 1.14 Mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt

Trang 20

- Kim loại phụ: Là kim loại hoặc hợp kim được bổ sung thêm

vào trong quá trình Hàn để tạo ra mối hàn (VD: Lõi que Hàn, dây Hàn )

- Kim loại cơ bản: Là vật liệu của các phần tử được hàn.

- Kim loại mối Hàn: Là phần kim loại cơ bản và kim loại phụ

được nung chảy trong quá trình hàn và được giữ lại trong mối hàn

Hình 1.14

Trang 21

- Thợ Hàn: Là người thực hiện công việc hàn.

- Quá trình Hàn - phương pháp Hàn: Là quá trình tạo ra

mối hàn trên cơ sở sử dụng các nguyên lý hoạt động cơ bản (luyện kim, điện, vật lý, hóa học hoặc cơ học)

Hình 1.15

Trang 22

- Hàn nóng chảy: Là quá trình hàn mà mối hàn được tạo ra

bằng cách sử dụng năng lượng nung nóng chảy vật liệu hàn

- Hàn hồ quang: Là quá trình hàn nóng chảy tạo ra mối hàn

liên kết các chi tiết cần hàn bằng cách nung chúng bằng nguồn nhiệt của hồ quang hàn

Hình 1.16

Trang 23

1.2 Bản chất luyện kim của quá trình hàn

1.2.1 Các quá trình luyện kim khi hàn hồ quang

Quá trình luyện kim khi hàn là quá trình tương tác và kết

hợp của các pha và tổ chức của các vật liệu được nung đến

trạng thái nóng chảy khi tham gia vào quá trình hàn được thực hiện ở nhiệt độ cao (nhiệt độ hàn)

Hình 1.17

Trang 24

 Các đặc trưng của quá trình luyện kim:

- Chu kỳ phản ứng ngắn

- Các quá trình diễn ra một cách liên tục theo thời gian từ pha lỏng sang pha rắn để tạo thành mối nối hàn

- Diễn ra ở nhiệt độ cao

- Có sự khuấy trộn kim loại trong vùng hàn

- Các tương tác của kim loại với môi trường xung quanh

Hình 1.18

Trang 25

 Trong giai đoạn luyện kim, người ta chia thành hai giai đoạn chính:

Giai đoạn I: được gọi là giai đoạn nhỏ giọt

- Tnc: 2000÷2400oC, t: 0,1÷0,2(s), diện tích bề mặt kim loại tương tác với môi trường từ 2,1÷4,1 (cm2/g)

Giai đoạn II: được gọi là giai đoạn bể

- Tnc: 1700÷2000oC, t: 4÷40(s), diện tích bề mặt kim loại tương tác với môi trường từ 0,4÷0,9 (cm2/g)

Hình 1.19

Trang 26

1.2.2 Sự kết tinh của vùng vũng hàn

* Cơ chế kết tinh: Sinh mầm và phát triển mầm (giống như

vật đúc)

Hình 1.20 Kết tinh hình dáng nhánh cây

Trang 27

- Quá trình kết tinh xảy ra dưới tác động của nguồn nhiệt độ

di chuyển liên tục, tốc độ kết tinh trung bình của mối hàn bằng tốc độ hàn

- Phần đầu của vũng hàn đang diễn ra sự nung nóng thì phần đuôi lại xảy ra quá trình kết tinh để hình thành mối hàn, dưới tác động cả nhiệt và áp lực thổi của hồ quang kim loại lỏng sẽ

di chuyển mạnh từ phần đầu sang phần đuôi của vũng hàn

Hình 1.21

Trang 28

- Vũng hàn có thể tích nhỏ và xung quanh vũng hàn là kim loại cơ bản ở trạng thái rắn nên bị nguội rất nhanh Ở vùng kim loại nóng chảy nơi có sự tản nhiệt nhanh, xuất hiện các mầm kết tinh và phát triển dần thành các hạt tinh thể thường có dạng hình kim hoặc nhánh cây phức tạp, phát triển theo phương thẳng góc với mặt đẳng nhiệt

Hình 1.22

Trang 29

- Trong quá trình kết tinh, còn có các tạp chất xỉ và bọt khí do nhẹ nên bị đẩy và nổi lên trên, nếu không nổi được lên trên do nguyên nhân nào đó thì sẽ gây ra khuyết tật cho mối hàn.

- Kim loại lỏng của vũng hàn sau khi kết tinh sẽ tạo nên mối hàn liên kết các vật hàn với nhau

Hình 1.23

Trang 30

1.2.3 Sự phân bố nhiệt độ trên vùng hàn

-Vùng kim loại nóng chảy của mối hàn: có nhiệt độ trên

→ Sự ảnh hưởng nhiệt của mối hàn gây ra sự thay đổi về

mặt tổ chức của kim loại trong vùng hàn do đó ảnh hưởng đến

cơ tính của mối hàn

Trang 31

Hình 1.24 Mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt

Trang 32

Vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn

Trang 33

1.3 Phân loại mối hàn

 Mối hàn thường được phân loại theo dạng tiết diện ngang của chúng: Mối hàn giáp mối, mối hàn góc Các trường hợp đặc biệt của mối hàn góc là mối hàn lỗ và mối hàn khe trong các liên kết hàn chồng

1.3.1 Mối hàn giáp mối

Giáp mối không vát mép Giáp mối không vát mép có khe

đáy

Trang 35

Vát mép X có khe hở

Vát mép X không có khe hở Vát mép V hai phía có khe hở

Vát mép U một phía có khe hở

Trang 36

Vát mép U hai phía

Trang 37

1.3.2 Mối hàn góc

Hình 1.7 Mối hàn góc

Trang 38

Hình 1.7 Mối hàn góc

Trang 39

1.3.3 Mối hàn lỗ và mối hàn khe

Hình 1.8 Mối hàn lỗ

Trang 40

1.3.3 Mối hàn lỗ và mối hàn khe

Hình 1.9 Mối hàn khe

Trang 41

Các dạng liên kết hàn

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

1.4 Tư thế hàn

Tư thế hàn cho biết vị trí của mối hàn trong không gian

1.4.1 Phân loại tư thế hàn theo góc của mặt phẳng chứa mối hàn và vị trí tương quan với que hàn

Phân loại tư thế hàn

Trang 47

Hàn sấp (bằng)

Hàn ngang

Trang 48

Hàn đứng

Hàn trần (ngửa)

Trang 49

1.4.2 Phân loại tư thế hàn theo góc nghiêng và góc quay của mối hàn.

- Góc nghiêng của mối hàn là góc giữa đường đáy và mặt phẳng nằm ngang

Góc nghiêng của mối hàn

Trang 50

 Góc quay của mối hàn là góc giữa phần trên phần trên của mặt phẳng thẳng đứng đi qua đường đáy của mối hàn và đường thẳng đi qua đáy đó nhưng đồng thời cắt mối hàn tại

điểm cách đều hai mép của mối hàn.

Hình 1.12 Góc quay của mối hàn

Trang 51

-Hàn sấp (hàn bằng): góc nghiêng mối hàn ≤ 10o và góc quay mối hàn ≤ 10o

-Hàn nghiêng : góc nghiêng mối hàn lớn hơn 10o nhưng ≤

Trang 52

1.4.3 Ký hiệu tư thế hàn theo tiêu chuẩn quốc tế

Hình 1.13 Ký hiệu hàn theo tiêu chuẩn quốc tế

Trang 53

1.4.4 Phân loại các quá trình hàn điện nóng chảy

a Phân loại theo đặc trưng nguồn nhiệt hàn

Phân loại quá trình hàn điện nóng chảy theo đặc trưng nguồn nhiệt hàn

Trang 55

b Phân loại theo mức độ điều khiển quá trình hàn

-Hàn tay, hàn bán tự động, hàn bán tự động, hàn cơ giới, hàn tự động, hàn bằng robot

c Phân loại theo loại dòng điện

-Hàn bằng dòng điện một chiều.

-Hàn bằng dòng điện xoay chiều.

Trang 56

d Phân loại theo loại hồ quang

-Hàn bằng hồ quang trực tiếp.

-Hàn bằng hồ quang gián tiếp

Hàn bằng hồ quang trực tiếp và gián tiếp

Trang 57

e Phân loại theo tính chất điện cực

Trang 58

f Phân loại theo môi trường bảo vệ vùng hàn

Trang 59

g Phân loại theo cách nối dây

 Hàn nối dây điện cực thuận.

 Hàn nối dây điện cực nghịch.

Hàn một chiều điện cực thuận và nghịch

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	6,46 MB