tài liệu môn công nghệ hàn

CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG 1.1. Các từ khóa: Số hiệu theo ISO 4063: Resistance welding. 21: Hàn tiếp xúc điểm: Spot welding – RP; 22: Hàn tiếp xúc đường: Seam welding – RR; 23: Hàn tiếp xúc điện cực giả: Projection welding – RB; 24: Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy: Flash welding – RA; 25: Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở: Butt welding – RPS; 29: Các quá trình hàn tiếp xúc khác: Other resistance welding processes. - Normal weld: Hàn thông thường; - Tack weld: Hàn gián đoạn; - Travelling roll: Hàn có bánh di động; - Overlapped weld: Hàn chồng; - Mash weld: Hàn chéo mép; - Butt weld with foil: Hàn giáp mối với lá kim loại; - Overlapped with wire electrode: Hàn chồng với với điện dây; - Preheating: Nung nóng sơ bộ; - Sheet thickness: Chiều dày tấm; - Projection diameter: Đường kính cực giả; - Welding current: Dòng hàn; - Welding time: Thời gian hàn; - Upper arm: Cần phía trên; - Lower arm: Cần phía dưới; - Tranformer welding: Biến áp hàn; - Primary tranformer: Cuộn sơ cấp của biến áp; - Secondary of tranformer: Cuộn thứ cấp của biến áp; - Tap switch: Công tắc đổi nối; - Weld control: Tủ điều khiển; - Joining part: Chi tiết hàn; Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 3_ CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC - Clamping jaws: Các má kẹp chi tiết; - Clamping towers: Các thân má kẹp; - Platent: Băng trượt; - Surface resistance: Điện trở tiếp xúc; - Electrode force: Lực ép của điện cực. 1.2. khái niệm về hàn điện tiếp xúc: 1.2.1. Thực chất, đặc điểm và ứng dụng: a. Thực chất: Hàn điện tiếp xúc là một dạng hàn áp lực, dùng dòng điện có cường độ lớn đi qua chỗ tiếp xúc giữa các chi tiết hàn để sinh ra nhiệt lượng nung nóng vùng hàn đến trạng thái chảy hoặc dẻo, sau đó sử dụng lực ép thích hợp để ép các bề mặt tiếp xúc lại với nhau tạo thành mối hàn. Khi có dòng điện lớn đi qua, bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết được nung nóng lên rất nhanh do điện trở tiếp xúc giữa chúng lớn hơn điện trở của các chi tiết, nhiệt lượng sinh ra tại chỗ tiếp xúc sẽ tỷ lệ thuận với điện trở tiếp xúc, với bình phương của cường độ dòng điện và tỷ lệ thuận với thời gian dòng điện chạy qua chi tiết. Q = 0,24.I 2 .R.t Khi bề mặt tiếp xúc của các chi tiết được nung nóng, dưới tác dụng của lực ép, các nguyên tử kim loại sẽ liên kết và tạo thành mối hàn. b. Đặc điểm: - Dòng điện có cường độ rất lớn. - Thời gian tác dụng ngắn. - Không cần dùng que hàn phụ, thuốc hàn hay khí bảo vệ. - Chất lượng mối hàn cao, mối hàn không có xỉ. - Năng suất quá trình hàn cao, chi tiết hàn biến dạng ít. Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 4_ Hình 1: Quá trình hình thành mối hàn điện tiếp xúc CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC - Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn. * Hàn tiếp xúc điểm: - Điện cực với diện tích tiếp xúc nhỏ; - Mối nối tại một điểm; - Mối hàn có hình bánh dẹt và: - Hình dáng mối hàn phụ thuộc vào hình dáng của điện cực. * Hàn tiếp xúc đường: - Điện cực hàn có dạng bánh xe (chủ động hoặc bị động, nhưng tối thiểu phải có một bánh xe chủ động); - Có thể hàn liên tục hoặc gián đoạn và: - Công suất của máy hàn lớn. * Hàn tiếp xúc điện cực giả: - Phôi hàn được tạo đỉnh (để thực hiện nhiệm vụ tạo mật độ dòng điện hàn lớn tại những điểm nhô); - Hình dạng của mối hàn phụ thuộc vào hình dạng đỉnh nhô của phôi; - Điện cực có diện tích tiếp xúc lớn; - Một lần thao tác có thể hàn được khoảng 50 điểm và: - Công suất của máy hàn lớn. Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 5_ Hình 2: Quá trình hàn điện tiếp xúc điểm và tiếp xúc đường Hình 3: Quá trình hàn tiếp xúc điện cực giả CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC * Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy: - Xung quanh mối hàn xuất hiện những pavia không đều; - Phải chuẩn bị mép hàn đạt độ nhám yêu cầu; - Có những trường hợp phải nung nóng sơ bộ mép hàn và: - Tác động hai giai đoạn: Kéo hồ quang và ép lại. * Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở: - Xung quanh mối hàn xuất hiện những pavia đều nhau; - Phải chuẩn bị mép hàn với bề mặt song song nhau, độ nhám yêu cầu nhỏ và bề mặt tiếp xúc phải sạch. Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 6_ Hình 4: Quá trình hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy và đối đầu điện trở CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC c. Ứng dụng: - Được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo máy bay, ôtô, xe máy, chế tạo thiết bị và dụng cụ đo, ngành công nghiệp điện tử,… * Hàn tiếp xúc điểm: - Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng; - Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,5 ÷ 3,0mm (0,05 ÷ 30mm) và: - Hàn nhôm và hợp kim nhôm có δ = 0,5 ÷ 2,0mm (0,1 ÷ 8,0mm) - Hàn các vật liệu kim loại khác. * Hàn tiếp xúc đường: - Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng (có một vài trường hợp được dùng để hàn giáp mối); - Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,5 ÷ 2,0mm (0,05 ÷ 3,5mm) và: - Hàn nhôm và hợp kim nhôm có δ = 0,5 ÷ 1,5mm (0,1 ÷ 3,0mm) - Hàn các vật liệu kim loại khác. * Hàn tiếp xúc điện cực giả: - Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng; - Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,8 ÷ 3,0mm (0,5 ÷ 8,0mm) và: - Hàn nhôm và hợp kim nhôm có δ = 1,0 ÷ 2,0mm (0,4 ÷ 3,0mm) - Hàn các vật liệu kim loại khác. * Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy: - Được sử dụng để hàn các chi tiết dạng thanh, ống; - Hàn các vật liệu là thép có đường kính ∅1,5 ÷ ∅300mm (max: 10000mm 2 ); - Hàn nhôm và hợp kim nhôm đến 12000mm 2 và: - Hàn các vật liệu kim loại khác. * Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở: - Được sử dụng để hàn các chi tiết dạng thanh, ống; Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 7_ CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC - Hàn các vật liệu là thép có đường kính ∅0,5 ÷ ∅30mm (max: 600mm 2 ); - Hàn nhôm và hợp kim nhôm (chỉ hàn những chi tiết có đường kính nhỏ) và: - Hàn các vật liệu kim loại khác. Vậy: Hàn điện tiếp xúc là quá trình hàn áp lực, sử dụng điện trở của dòng điện chạy qua bề mặt mép hàn để nung kim loại mép hàn đến trạng thái hàn (dẻo hoặc rơm rớm chảy), sau đó sử dụng lực để ép hai chi tiết hàn lại với nhau. Kim loại ở hai mép hàn sẽ khuếch tán và thẩm thấu sang nhau để tạo thành liên kết hàn. Chú ý: Đối với quá trình hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy (flash welding – 24), sử dụng nhiệt của hồ quang để nung nóng chảy mép hàn, sau đó sử dụng lực ép để ép hai chi tiết hàn lại với nhau. 1.2.2. Phân loại quá trình hàn điện tiếp xúc: 1.2.3. Một số định luật điện học liên quan: a. Định luật Ohm: R U I = Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 8_ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC CÔNG NGHỆ KẾT CẤU TRẠNG THÁI KL PP CẤP ĐIỆN Hàn điểm Hàn đường Hàn chồng Hàn giáp mối Tiếp xúc chảy Tiếp xúc không chảy Hàn một phía Hàn hai phía Hình 5: Phân loại các quá trình hàn điện tiếp xúc CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC Trong đó: I: Cường độ dòng điện (A); U: Điện áp (V) và: R: Điện trở ( Ω ) Với mạch nối tiếp: i UU ∑= i = 1…n n III === 1 i RR ∑= Với mạch song song: i II ∑= i = 1 … n n UUU === 1 i RR 11 ∑= b. Điện trở của dây dẫn: A l R L . χ = Trong đó: l: Chiều dài (m); χ : Điện trở suất (m/ Ω .mm 2 ) và: A: Tiết diện dây dẫn (mm 2 ). b. Công suất mạch điện: IUP el .= (W) Năng lượng: tIU W el = (Ws) c. Hiệu ứng nhiệt: tRIQ 2 = (J) 2.2. Đặc tính của một số phần tử điện liên quan: 2.2.1. Điện trở: a. Kh á i ni ệm: Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 9_ CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC ngược lại, vật cách điện có điện trở cực lớn. Điện trở dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính theo công thức: .L R S ρ = Trong đó: R là điện trở có đơn vị là Omh ( Ω ) ρ : Điện trở suất L là chiều dài của dây S là tiết diện của dây dẫn b. Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử: c. Hình dáng và kí hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử . C húng được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỉ lệ mà tạo ra các con điện trở có điện dung khác nhau. Đơn vị của điện trở được đo bằng: Ω , K Ω , M Ω 1M Ω = 1000k Ω = 1000 Ω 2.2.2. Tụ điện: Tụ Điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyền tín hiệu mạch xoay chiều, mạch dao động a. Khái niệm: Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 10_ Hình 6: Hình dạng của điện trở trong thực tế Hình 7: Hình dạng của điện trở trong các sơ đồ mạch điện tử CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC Tụ đ iện là linh kiện dùng để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và được đặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp. Tụ không phân cực là tụ có 2 cực có vai trò như nhau và giá trị thường nhỏ (pF). Tụ phân cực là tụ có 2 cực tính âm và dương và không thể dùng lẫn lộn nhau được và nó c ó giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực. b. Tụ điện trong thực tế và trong các mạch điện tử: 2.2.3. Biến t rở: Biến trở là điện trở có thể thay đổi giá trị và có kí hiệu là VR và có hình dạng như sau: Biến trở thuờng được lắp ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 11_ Hình 8: Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý Hình 9: Tụ hoá, tụ gốm, tụ giấy và tụ xoay Hình 10: Biến trở trong thực tế và trong các mạch điện Hình 11: Hình dạng của triết áp trong thực tế CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC chỉnh của kĩ thuật viên và có cấu tạo như sau: Biến trở nhiệt là có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Trong thực tế mà ta hay gặp loại biến trở có giá trị thay đổi bằng cách xoay vít. Triết áp: Cũng có cấu tạo tương tự như điện trở nhưng có thêm cần chỉnh và thường bố trí ở trước mặt máy cho người điều chỉnh dễ sử dụng, n ó có công dụng triết ra 1 phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ quy định như: Volume, Bass… 2.2.4. Transitor: a. Khái niệm: L à linh kiện điện tử được cấu tạo từ các chất bán dẫn dùng để khuyếch đại tín hiệu. b. Cấu tạo: Gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N. Nếu ghép theo thứ tự PNP ta có Transitor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta có Transitor nghịch. Về phuơng diện cấu tạo thì Transitor tương đương với hai Diode có dấu ngược chiều nhau. Ba lớp đó được nối thành 3 cực: Lớp giữa gọi là cực gốc kí hiệu là B (Base), còn hai lớp bên ngoài nối thành cực phát E (Emitter) và cực thu là C (Collector). Cực B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp, còn vùng bán dẫn E và C có bán dẫn cùng loại (N hay P) nhưng có nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị được . * Nguyên tắc hoạt động của Transitor: Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 12_ Hình 12: Transitor thuận và transitor ngược [...]... nhau tạo thành liên kết hàn 3.2.2 Các dạng hàn trên máy hàn tiếp xúc đường: + Hàn thông thường (hàn liên tục) - Hàn điểm lăn - Hàn đường Hình 34: Các dạng hàn trên máy hàn tiếp xúc đường 3.2.3 Các dạng thiết bị hàn tiếp xúc đường: + Hàn gián đoạn - Máy hàn vòng; - Máy hàn dọc và: - Máy hàn có bánh xe di động Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh Hình 35: Các dạng máy hàn tiếp xúc đường CÔNG NGHỆ... kết hàn theo yêu cầu 3.1.1 Các dạng hàn tiếp xúc điểm: a Hàn điểm trực tiếp (hàn từ hai phía): Đặc điểm: - Dòng hàn chạy trực tiếp, hầu như không có sự tổn hao mạch rẽ; - Hầu hết các máy hàn điểm tiêu chuẩn được thiết kế để hàn theo kiểu này Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh Hình 28: Sơ đồ nguyên lý hàn điểm trực tiếp CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 27_ b Hàn điểm gián tiếp (hàn từ... quá trình hàn (giai đoạn hình thành điểm hàn) , lúc này điện trở của vật liệu tăng lên làm cho nhiệt độ của chi tiết cũng tăng lên Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 26_ Chương 3: NGUYÊN LÝ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 3.1 Hàn tiếp xúc điểm: Hình 27: Sơ đồ nguyên lý hàn tiếp xúc điểm và mối hàn tiếp xúc điểm - Khi hàn tiếp xúc điểm, cường độ dòng điện hàn rất cao... tạo thành liên kết hàn Sau khi ép, các điện cực giả sẽ bị chùn lại 3.3.2 Các dạng hàn tiếp xúc điện cực giả: Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 32_ - Hàn điện cực giả dập nổi; - Hàn điện cực giả dạng vòng; - Hàn điện cực giả dạng vấu; 3.4 Hàn tiếp xúc đối đầu: 3.4.1 Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy: - Dòng điện I có cường độ rất cao chạy từ biến áp hàn. .. tượng dòng mạch rẽ trong hàn điện tiếp x úc IWseq: Dòng điện tổng; IW: Dòng điện hiệu dụng; Ish: Dòng mạch rẽ Nguyên nhân: - Do khoảng cách của hai điểm hàn quá gần nhau; - Vật liệu của chi tiết hàn ở gần điểm hàn bị tiếp xúc với nhau; - Khi hàn một phía (hàn gián tiếp); - Do tiếp xúc điện giữa vật hàn với mạch động lực; -… Ca o 3.1.3 Hiện tượng tổn hao do cảm ứng Sâu Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu... hàn RS RS REL RES RSS RES RES Hình 25: Điện trở trong hàn điện tiếp xúc Trong đó: REL: Điện trở điện cực hàn; RS: Điện trở chi tiết hàn; RES: Điện trở tiếp xúc giữa chi tiết và điện cực hàn; RSS: Điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn 2.7.2 Tính toán điện trở trong hàn tiếp xúc: a Cơ sở tính toán: U = I R Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 21_ Q = 0,24.I... toán điện trở trong hàn tiếp xúc: 2.7.1 Điện trở trong hàn tiếp xúc: Trong hàn điện tiếp xúc, có 2 loại điện trở và có tất cả 7 vùng điện trở trong một mạch hàn Điện trở tiếp xúc giữa điện cực với chi tiết hàn và điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn với nhau có một ý nghĩa rất lớn đối với quá trình hình thành mối hàn Chúng là những điện trở sinh nhiệt chủ yếu trong quá trình hàn RS RS REL RES RSS... theo nhiều đường đẫn đến hiện tượng tổn hao dòng mạch rẽ nhiều; - Chất lượng hàn không cao bằng hàn trực tiếp (hàn từ hai phía); - Khắc phục khó khăn khi bố trí điện cực ở phía đối diện, thích hợp khi hàn những kết cấu lớn và kết cấu phức tạp Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh Hình 29: Sơ đồ nguyên lý hàn điểm gián tiếp CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 28_ 3.1.2 Hiện tượng dòng mạch rẽ:... = U I R 2.5.2 Với tải cảm kháng: QL = U I L 2.5.3 Với tải trở - kháng: P = U I Công suất biểu kiến: S = P2 + Q2 cos ϕ = Trong đó: P S P: Công suất tác động; Q: Công suất phản kháng 2.6 Cơ sở sinh nhiệt trong quá trình hàn điện tiếp xúc: 2.6.1 Cơ sở sinh nhiệt trong quá trình hàn: Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 19_ Khi ta cung cấp một lượng nhiệt Q... làm biến dạng diện tích tiếp xúc của đầu điện cực; - Do hàn nhiều nhưng không chỉnh sửa đầu điện cực Hậu quả: - Mật độ dòng điện hàn giảm; - Chất lượng mối hàn giảm 3.2 Hàn tiếp xúc đường: 3.2.1 Nguyên lý: Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC _Trang: 30_ - Dòng điện I có cường độ rất cao chạy từ biến áp hàn qua hệ thống dây dẫn dạng bản tới điện cực dạng bánh . thể hàn được khoảng 50 điểm và: - Công suất của máy hàn lớn. Tài liệu lưu hành nội bộ - Chưa hiệu chỉnh _Trang: 5_ Hình 2: Quá trình hàn điện tiếp xúc điểm và tiếp xúc đường Hình 3: Quá trình hàn. 3,0mm) - Hàn các vật liệu kim loại khác. * Hàn tiếp xúc điện cực giả: - Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng; - Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,8 ÷ 3,0mm (0,5 ÷ 8,0mm) và: - Hàn nhôm. 10000mm 2 ); - Hàn nhôm và hợp kim nhôm đến 12000mm 2 và: - Hàn các vật liệu kim loại khác. * Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở: - Được sử dụng để hàn các chi tiết dạng thanh, ống; Tài liệu lưu hành nội