Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 23 Nếu thấy vũng hàn có xu hớng sụt, cần điều chỉnh tốc độ dịch chuyển và dao động của mỏ hàn. Cũng có thể điều chỉnh bằng cách cho thêm kim loại phụ (dây hàn phụ) vào vũng hàn để làm nguội bớt vũng hàn. Trong một số trờng hợp, để tránh đầu mỏ hàn mắc kẹt vào rãnh hàn, cần sử dụng chụp khí có vát tròn đầu (hình 3.31). * Hàn ống nhiều lớp: - Hàn lớp đáy (lớp 1): khống chế chiều sâu chảy là yếu tố quyết định thành công trong lớp hàn đáy. Chỉ có thể đạt đợc điều đó qua thực hành để tích luỹ kinh nghiệm và tạo thói quen. + Hàn đính và đặt liên kết vào vị trí cần hàn. + Gây hồ quang tại một bên mép và đa hồ quang xuống đáy liên kết. + Khi vũng hàn nối hai bên đáy thì đa dây hàn phụ vào. Cách nhận biết mối hàn đáy đã ngấu hoàn toàn hay cha: Sau khi vũng hàn nối hai bên của liên kết, hồ quang đợc giữ một lát phía trên vũng hàn. Sau đó, vũng hàn sẽ dẹt ra và có dạng cái nêm (phía trớc thẳng với các góc tròn phía sau). Đó là mối hàn đáy đã ngấu hoàn toàn. - Hàn các lớp điền đầy (lớp thứ 2 đến lớp thứ n-1): + Dao động ngang mỏ hàn khi hàn thép C và thép hợp kim thấp các ống ngang ở t thế cố định (5G) hoặc xoay (1G) sẽ tốn ít thời gian hàn. + Không dao động ngang mỏ hàn khi hàn thép hợp kim cao (để tránh tạo cacbit Cr) ở mọi t thế và khi hàn ống đứng cố định (2G) thép C và thép hợp kim thấp. - Hàn lớp hoàn thiện (lớp thứ n trên cùng) + Lớp hàn cần rộng hơn liên kết 3 mm và đều về hai bên. + Phần nhô của mối hàn cần cao hơn bề mặt ống khoảng 1,6 mm. + Chuyển động dao động ngang của mỏ hàn: nh với các lớp điền đầy. Chơng 2 Hàn Gang, đồng, nhôm 2.1. hàn gang 2.1.1. Đặc điểm của hàn gang Gang là hợp chất Fe-C mà C > 2%, ngoài ra còn Mn, Si, S, P gang hợp kim có thêm Cr, Ni, Al, Ti, Mo, Cu và các nguyên tố khác. Lu huỳnh S dể tạo thành cácbít, do đó dể sinh nứt khi hàn. Gang có tính dẻo kém, độ cứng, dòn cao nên khi hàn dể nứt. Khi hàn gang thờng sinh ra sự biến đổi cục bộ grafit thành xêmentit nên càng tăng độ dòn và cứng của gang. Trong quá trình hàn C bị cháy và tạo ra khí CO gây cho mối hàn rỗ khí, còn Si bị cháy tạo thành SiO 2 khó nóng chảy. Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 24 Nhiệt độ chảy của gang không cao và độ chảy loãng lớn nên khi hàn mối hàn đứng, hàn trần hoặc mối hàn ngang rất khó. 2.1.2. Các phơng pháp hàn gang a/ Hàn nguội Hàn nguội có một số yếu tố kỹ thuật nh sau: H ình 2.1. Hàn nguội gan g - Trớc hết vát mép hàn rồi khoan các lỗ và tarô ren sau đó cắm các chốt thép có d = (5ữ13)mm (nh hình vẽ) vì độ liên kết giữa thép và gang không tốt lắm. - Dùng que hàn thép cácbon C 08 có bọc một lớp thuốc dày 0,3 mm hàn ôm xung quanh phần nhô ra của chốt cho dính chặt với gang sau đó hàn đắp cho đầy mối hàn. - Nếu hàn các vết nứt thì trớc hết phải khoan các lỗ nhỏ ở 2 đầu vết nứt để vết nứt không còn phát triển. Ưu điểm dùng que hàn thép là cho phép sửa chửa các chi tiết nhỏ mà không cần tháo rời ra khỏi kết cấu. Ngoài ra còn có thể dùng que hàn mônen: 30%Cu, 65%Ni, 1,5%Mn, 3%Fe còn thành phần thuốc bọc: 45% grafit, 15% tinh quẳng cao lanh, 20% đất sét, 10% than gổ vụn và 10% xút dùng để hàn các kết cấu không chịu bền cao. b/ Hàn nóng Hàn nóng là phơng pháp hàn có nung nóng sơ bộ 500ữ600 0 C: - Chuẩn bị hàn: vát mép, làm sạch, khoan lỗ ở 2 đầu vết nứt. - Chế tạo khuôn bằng vật liệu: bột grafit, cát rây nhào trỗn với thuỷ tinh lỏng có khi trỗn với đất sét. - Lắp khuôn lên vị trí hàn để không cho gang lỏng chảy ra ngoài. Sấy khuôn và nung sơ bộ chổ mối hàn đến 500ữ600 0 C bằng ngọn lửa khí cháy. H.6.2. Hàn bánh xe gang bằn g hàn nón g - Dùng que hàn gang có d = (6ữ20) mm; I h = 300ữ1000 A. Khi mối hàn ở trạng thái lỏng cho borắc (Na 2 B 4 O 7 ) vào vũng hàn để tạo xỉ. Ngoài ra còn bỏ vào vũng hàn fêrô silic để tăng nồng độ Si cho gang, do đó gang xám sau khi hàn xong phải làm nguội chậm để chống nứt. Chú ý: Có thể hàn gang bằng phơng pháp hàn khí bằng cách dùng ngọn lửa cácbon hoá. Tất cả các trờng hợp hàn gang bằng ngọn lửa hàn khí đều hàn nóng. Thuốc hàn gang: borắc và một số chất: Na, bicácbônat, ôxyt silic. Cũng có thể sử dụng các loại que hàn đồng và một số que hàn chế tạo bằng kim Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 25 loại khác để hàn gang. Phơng pháp hàn nóng tốt hơn hàn nguội. 2.2. hàn đồng và hợp kim đồng 2.2.1. Đặc điểm chung Đồng và hợp kim đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao (gấp 6 lần Fe), do đó để tạo nên vũng hàn yêu cầu nguồn nhiệt lớn. Vùng ảnh hởng nhiệt lớn làm giảm cơ tính của vật hàn, gây biến dạng lớn khi nung nóng và làm nguội. ở nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm, do đó ứng nhiệt sinh ra khi hàn dể tạo nên nứt nẻ trong mối hàn. Cu dể bị ôxy hoá tạo nên CuO hoặc Cu 2 O khi nguội làm cho mối hàn dòn. Nhiệt độ chảy thấp nên dễ quá nhiệt, khi hàn trần, hàn đứng kim loại dể bị chảy ra ngoài. Khi hàn đồng thau, kẽm dễ bị cháy làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn so với vật hàn. ở nhiệt độ cao H 2 và CO khuyết tán vào kim loại và tác dụng với ôxy trong kim loại tạo thành H 2 O và CO 2 không hoà tan trong kim loại mà sẽ bay ra ngoài với áp suất lớn. Khi mối hàn nguội lạnh áp suất này gây nứt nẻ cho mối hàn. 2.2.2. Hàn đồng đỏ a/ Hàn đồng đỏ bằng khí hàn Vật hàn phải chuẩn bị tốt, làm sạch mối hàn, vật hàn mỏng S = (1,5ữ2)mm thì dùng kiểu uốn mép, S = (3ữ10)mm vát mép 45 0 , S > 10mm vát mép 90 0 . Dùng ngọn lửa bình thờng, có thể nung sơ bộ (400 - 500 0 C). Dùng que hàn đồng có thành phần nh vật hàn hoặc có thêm các chất khử ôxy nh P, Si nhng nhiệt độ chảy của que này phải thấp hơn đồng. Trong quá trình hàn phải dùng thuốc hàn để bảo vệ mối hàn khỏi bị ôxy hoá và khử ôxy của ôxýt đồng. Thờng hay dùng nhất là borắc Na 2 B 4 O 7 và axits boríc H 3 BO 3 . b/ Hàn đồng đỏ bằng hồ quang điện Có thể dùng điện cực than hoặc điện cực kim loại. Các que hàn đợc bọc thuốc hàn nh hàn khí. Que hàn là hợp kim đồng có chất khử ôxy là Phốtpho P với d q = (1,5ữ10) mm, I h = (35ữ65)d q . 2.2.3. Hàn đồng thau a/ Hàn đồng thau bằng khí hàn Đặc điểm cần chú ý là sự bốc hơi của kẽm (905 0 C) gần bằng nhiệt độ chảy của đồng thau (<1000 0 C) hoặc tạo thành ZnO có hơi ảnh hởng đến sức khoẻ, làm mờ kính hàn Vì thế khi hàn cần hạn chế sự cháy của kẽm. Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 26 Dùng ngọn lửa có thành phần O 2 /C 2 H 2 = 1,25 -1,4 làn ngọn lửa có thừa ôxy để tạo thành lớp ZnO trên mặt mối hàn để ngăn cạn sự bốc hơi của kẽm và ôxy hoá của môi trờng. Que hàn có thể dùng loại LCuZn32 và pha thêm các chất khử ôxy nh Al, Si, Ni, Mn v.v Thuốc hàn thờng dùng borắc hoặc axít boríc. b/ Hàn đồng thau bằng hồ quang điện Dùng que hàn có lõi: LCuSi3Zn17; BCuSi3Mn; LCuMnFeZn39 thành phần thuốc bọc tuỳ theo thành phần vật hàn và lõi que hàn. Đờng kính que hàn: nếu S <8 thì d = S; nếu S >8 thì d = S-1 (mm). I h = (27ữ40)d (A). 2.2.4. Hàn đồng thanh a/ Hàn đồng thanh bằng khí hàn Khi hàn đồng thanh để giảm sự cháy của thiếc và kẽm thì nên dùng ngọn lửa bình thờng. Thuốc hàn khi hàn đồng thanh thiếc hoặc đồng thanh silic thờng dùng borắc, còn khi hàn đồng thanh nhôm thì dùng loại: 45% KCl + 20%BaCl +20%NaCl +15%NaF. b/ Hàn đồng thanh bằng hồ quang điện: Tiến hành nh hàn đồng thau. 2.3. Hàn nhôm và hợp kim nhôm 2.3.1. Đặc điểm chung Nhôm có ái lực mạnh với ôxy để tạo thành ôxyt nhôm Al 2 O 3 , ôxyt này có T ch = 2050 0 C rất cao so với nhôm và hợp kim của chúng T ch = 600 - 650 0 C. ôxyt này ở trong mối hàn gây rỗ xỉ và ngăn cản quá trình hàn. ở nhiệt độ cao nhôm và hợp kim nhôm có độ bền rất thấp nên chi tiết hàn có thể bị phá hoại do khối lợng bản thân nó. Khối lợng riêng của ôxyt nhôm lớn hơn nhôm và hợp kim nhôm nên khó nổi lên vũng hàn. ở nhiệt độ cao dể hoà tan khí H 2 tạo nên rỗ khí. 2.3.2. Hàn nhôm bằng khí hàn Chi tiết trớc khi hàn phải làm sạch ôxyt nhôm cách mép hàn (30 - 35)mm. Nếu S 1,5mm thì phải uốn mép, nếu S > 4mm thì cần vát mép. Thờng sử dụng ngọn lửa hàn bình thờng để hàn vì nếu thừa ỗy thì dể tạo Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 27 thành ôxyt nhôm, còn thừa axêtylen thì dể tạo thành rỗ khí. Công suất ngọn lửa lấy lớn hơn khi hàn thép một ít W = 150.S (l/giờ). Que hàn có thành phần nh vật hàn, khi hàn nhôm có thể dùng que AK (có 5% Si) thì mối hàn tốt hơn. Thuốc hàn chủ yếu là các muối clo và flo (NaCl, KCl, NaF, CaF 2 , ). Sau khi hàn xong phải rửa sạch mối hàn để trách ăn mòn do thuốc hàn còn thừa trên mối hàn. 2.3.3. Hàn nhôm bằng hồ quang điện Khi hàn điện cực than hoặc vonfram, nên dùng loại có d q = 12, 15, 20 mm với dòng một chiều hoặc xoay chiều I h = (200 - 500)A. Thuốc hàn nh hàn khí. Hàn bằng điện cực nóng chảy thờng dùng nhất là hàn tự động trong môi trờng bảo vệ (thuốc hàn hoặc khí). Thuốc hàn gồm muối clo và flo. Ví dụ: 20%KCl + 24%LiCl + 39%KF +17%NaF để hàn nhôm-magiê. Đờng kính que hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn S. nếu S = (5 ữ 7) mm thì d q = S +1; S = (8 ữ 10) mm thì d q = S/2 + 2; S = (11 ữ 15) mm thì d q = S/2 + 3. Cờng độ dòng điện tính theo công thức: I h = B.d q (A) B - mật độ dòng điện, lấy B = (32 - 35)A/mm đờng kính điện cực. d q - đờng kính que hàn (mm). Dùng dòng điện một chiều nối nghịch là tốt nhất. Hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc là phơng pháp có năng suất cao và chất lợng mối hàn tốt, que hàn là dây nhôm nguyên chất hoặc hợp kim AK. Tốc độ dây hàn V IK Q d h = (m/h). Q - khối lợng một mét dây hàn (g/m). K - hệ số chảy, K = 8 - 8,3 (g/A.h). Phơng pháp hàn nhôm tự động cũng đợc dùng phổ biến với khí bảo vệ (H 2 , Ar, CO 2 v.v ), chế độ hàn nh hàn tự động dới lớp thuốc. Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng . Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 26 Dùng ngọn lửa có thành phần O 2 /C 2 H 2 = 1 ,25 -1 ,4 làn ngọn lửa có thừa ôxy để tạo thành lớp ZnO trên. que hàn chế tạo bằng kim Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 25 loại khác để hàn gang. Phơng pháp hàn nóng tốt hơn hàn nguội. 2. 2. hàn đồng. khí, còn Si bị cháy tạo thành SiO 2 khó nóng chảy. Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 24 Nhiệt độ chảy của gang không cao và độ chảy loãng