TIỂU LUẬN CÔNG NGHỆ KIM LOẠI CÔNG NGHỆ hàn – hàn hồ QUANG BẰNG TAY

Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 1 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 2 1. CÔNG NGHỆ HÀN 3 1.1 Khái niệm 3 1.2 Đặc điểm 4 1.3 Phân loại 4 1.4 Phạm vi ứng dụng 6 1.5 Quá trình luyện kim và tổ chức mối hàn 6 1.6 Tính hàn của kim loại và hợp kim 6 2. HÀN HỒ QUANG ĐIỆN BẰNG TAY 7 2.1 Khái niệm 7 2.2 Đặc điểm 7 2.3 Vật liệu hàn 7 2.4 Phân loại 7 2.5 Hồ quang hàn 9 2.6 Thiết bị và dụng cụ hàn hồ quang bằng tay 10 2.7 Công nghệ hàn hồ quang bằng tay 23 3. ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA HÀN HỒ QUANG BẰNG TAY 29 3.1 Ứng dụng trong công nghiệp 29 3.2 Ứng dụng trong ngành cơ khí 30 3.3 Ứng dụng trong ngành công nghệ nhiệt – lạnh 30 3.4 Ứng dụng trong các ngành nghề khác 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 2 LỜI MỞ ĐẦU Hàn là một quá trình công nghệ nối cứng các phần của chi tiết máy, kim loại với nhau. Tuy công nghệ hàn ra đời chưa lâu nhưng vai trò của nó trong công nghiệp cơ khí và những ngành nghiệp khác là hết sức to lớn. Vì vậy, bài tiểu luận này nhằm tìm hiểu về công nghệ hàn và hàn hồ quang bằng tay. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng bài tiểu luận chắc chắn không tránh khỏi các sai sót. Nhóm mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của Thầy và các bạn. Nhóm 10 – lớp DHNL4LT Nguyễn Văn Bảo Nguyễn Thiên Bửu Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 3 1. CÔNG NGHỆ HÀN Sơ lược lịch sử công nghệ hàn Năm 1802, nhà bác học Nga Pê-tơ-rôp đã phát minh ra hồ quang điện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó để làm nóng chảy kim loại. Năm 1882, kĩ sư Bê-na-dot đã dùng hồ quang cực than để hàn kim loại. Năm 1887, kĩ sư Bê-na-dot đã phát minh ra phương pháp hàn điểm nhưng mãi đến năm 1903 thì phương pháp hàn giáp mối mới được áp dụng trong công nghiệp. Năm 1888, Sla-vi-a-nop đã áp dụng điện cực nóng chảy để hàn hồ quang điện. Năm 1906, hàn khí oxi – axetylen được ra đời. Năm 1907, kĩ sư Thụy Điển Ken-be tìm ra phương pháp bảo vệ vùng hàn khỏi tác dụng của không khí xung quanh bằng cách đắp lên cực kim loại một lớp thuốc hàn. Sau chiến tranh thế giới lần II, các phương pháp hàn trong môi trường có khí bảo vệ cũng được nghiên cứu và đưa vào sản xuất. Năm 1949, quá trình hàn điện xỉ được các nhà bác học Liên Xô phát hiện, nghiên cứu và đưa vào sản xuất những năm 1950. Cuối những năm 1950, hàn bằng chùm tia điện tử xuất hiện, tạo điều kiện hàn kết cấu kim loại đòi hỏi chất lượng rất cao, đặc biệt trong ngành hàng không vũ trụ. Những năm gần đây, hàng loạt phương pháp hàn mới ra đời như hàn bằng tia điện tử, hàn lạnh, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm,hàn Plasma… và cho đến hiện nay có hơn 130 phương pháp hàn khác nhau. Ở Việt Nam, hàn cũng có từ rất lâu (1954) nhưng vẫn không phát triển được. Nhiều công trình đồ sộ đã mọc lên (từ những năm 1957) sử dụng nhiều đến hàn như lò cao khu gang thép Thái Nguyên, nhà công nghiệp, tàu thủy, nồi hơi…Tuy vậy, việc nghiên cứu, áp dụng các phương pháp hàn tiên tiến còn gặp nhiều khó khăn và chưa đủ điều kiện để phát triển. 1.1 Khái niệm Hàn là quá trình nối cứng các phần của chi tiết máy kim loại với nhau bằng cách nung nóng chỗ cần hàn đến trạng thái nóng chảy (khi hàn hồ quang, hàn nhiệt, hàn điện xỉ) hoặc đến trạng thái dẻo (khi hàn ma sát, hàn áp lực), sau đó kim loại đông đặc hoặc dùng áp lực để ép chúng lại với nhau tạo thành mối hàn. Hình 1: Hàn kim loại Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 4 1.2 Đặc điểm - Hàn có thể nối được các kim loại có thành phần và kết cấu khác nhau lại với nhau. - Mối hàn có độ bền cao, chi tiết hàn dùng trong tải trọng tĩnh rất tốt. - Tiết kiệm kim loại, giảm được thời gian chế tạo và hạ giá thành kết cấu. - Thiết bị hàn tương đối đơn giản, dễ chế tạo. - Tuy vậy, do nung nóng nhanh và cũng nguội nhanh trong quá trình hàn nên ứng suất bị tập trung dễ gây biến dạng, cong vênh, có khi dẫn đến phá hủy tạo thành các vết nứt. - Nếu có bọt khí xâm nhập vào kim loại nóng chảy thì mối hàn sẽ không có chất lượng tốt. 1.3 Phân loại Dựa vào trạng thái kim loại mối hàn và cơ chế tạo thành mối hàn, người ta chia ra hai loại hàn là hàn nóng chảy và hàn áp lực 1.3.1 Hàn nóng chảy Kim loại nóng chảy tạo thành vũng hàn, hòa tan giữa kim loại vật hàn tại mối hàn và kim loại que hàn ở trạng thái nóng chảy, sau khi nguội kết tinh thành mối hàn. 1.3.2 Hàn áp lực Kim loại chỗ cần hàn được nung nóng đến trạng thái dẻo hoặc gần đến trạng thái nóng chảy sau đó dùng lực ép các phần tử kim loại lại với nhau, chúng khuếch tán vào nhau tạo thành mối hàn. Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 5 Hình 2: Phân loại các phương pháp hàn nóng chảy Hình 3: Phân loại các phương pháp hàn áp lực Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 6 1.4 Phạm vi ứng dụng Hàn là một trong những phương pháp công nghệ hiện đại để tạo kết cấu máy, kết cấu xây dựng và các kết cấu khác. Sử dụng phương pháp hàn để chế tạo các bệ máy, khung, thân máy, thân hộp giảm tốc, bánh răng, bánh đai, bánh đà, giàn, cột, dầm, nồi hơi, bồn, bể chứa, đường ống, thân tàu, phà, cầu, giàn khoan… 1.5 Quá trình luyện kim và tổ chức mối hàn - Quá trình luyện kim: Trong quá trình hàn nóng chảy, mép kim loại vật hàn và kim loại phụ (que hàn) nóng chảy và tạo ra vũng hàn chung cho cả hai chi tiết hàn. Hình 4 : Quá trình luyện kim - Vũng hàn và chuyển động của kim loại lỏng: Phần 1 của vũng hàn xảy ra quá trình nấu chảy kim loại cơ bản và kim loại phụ. Phần 2 diễn ra quá trình hình thành kết tinh mối hàn. - Cơ tính cơ bản của mối hàn cao hơn cơ tính của kim loại cơ bản. - Vùng ảnh hưởng nhiệt độ có cơ tính kém hơn kim loại cơ bản và mối hàn, là vùng hay tập trung ứng suất, dễ bị phá hỏng. - Tổ chức kim loại mối hàn: Hình 5: Sự kết tinh của mối hàn Trong vùng mối hàn, kim loại nóng chảy hoàn toàn, khi nguội có tổ chức tương tự tổ chức thỏi đúc, thành phần và tổ chức khác với kim loại que hàn và vật hàn. 1.6 Tính hàn của kim loại và hợp kim Khái niệm Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 7 Tính hàn của kim loại và hợp kim là khả năng của kim loại và hợp kim cho phép hình thành mối hàn bằng các công nghệ hàn thích hợp để mối hàn đạt được các tính chất cần thiết, đảm bảo độ tin cậy của liên kết hàn. Phân loại Căn cứ vào tính hàn, các loại vật liệu của kết cấu hàn hiện nay có thể phân thành 4 nhóm. - Nhóm 1: vật liệu có tính hàn tốt - Nhóm 2: vật liệu có tính hàn trung bình - Nhóm 3: vật liệu có tính hàn kém - Nhóm 4: vật liệu không có tính hàn 2. HÀN HỒ QUANG ĐIỆN BẰNG TAY 2.1 Khái niệm Hàn hồ quang điện là phương pháp dùng nhiệt lượng của hồ quang điện làm nóng chảy kim loại chỗ cần hàn và que hàn để tạo thành mối hàn. Trong quá trình hàn, hồ quang phải được duy trì ổn định. 2.2 Đặc điểm - Hàn được hầu hết các loại thép cacbon và thép hợp kim. - Hàn được các chi tiết có kích thước khác nhau, mức độ phức tạp khác nhau ở các vị trí khác nhau. - Có thể hàn được trong môi trường có khí bảo vệ, hàn dưới nước, hàn trong chân không. - Trang thiết bị hàn đơn giản, dễ chế tạo. - Năng suất hàn thấp, chất lượng mối hàn không cao. 2.3 Vật liệu hàn - Thép không hợp kim hoặc hợp kim yếu, chứa dưới 0.25% Cacbon - Thép không gỉ và thép chịu nhiệt - Gang - Hợp kim của Niken - Hợp kim đồng 2.4 Phân loại · Phân loại theo cách nối dây: - Nối dây trực tiếp: cả que hàn và vật hàn được nối trực tiếp với hai điện cực của nguồn (Nguồn có thể là xoay chiều AC hay một chiều DC ) - Nối dây gián tiếp: que hàn nối với nguồn điện còn vật hàn không nối với nguồn điện Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 8 - Nối hỗn hợp trực tiếp và gián tiếp: dùng nguồn điện 3 pha (tạo ra ba cột hồ quang hàn vật dày) Hình 6: Phân loại hàn theo cách nối dây Hình 7: Nối dây ở phía sơ cấp · Phân loại theo dòng điện: - Hàn bằng dòng điện xoay chiều: thiết bị gọn nhẹ sử dụng đơn giản, vận hành dễ, giá thành rẻ nhưng hồ quang không ổn định nên chất lượng mối hàn không cao. Hình 8: Hàn bằng dòng xoay chiều Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 9 - Hàn bằng dòng điện một chiều: tạo hồ quang ổn định nên chất lượng mối hàn cao nhưng thiết bị đắt tiền, cồng kềnh, sử dụng phức tạp, khó bảo quản. Hình 9: Hàn bằng dòng một chiều Tùy theo từng trường hợp mà ta có cách nối thuận hay nối nghịch Cách đấu thuận: - cực dương đấu với vật hàn. - cực âm đấu với que hàn. Hình 10: Cách đấu dây thuận Cách đấu nghịch: - cực dương nối với que hàn. - cực âm đấu với vật hàn. Que hàn chảy rất nhanh, vật hàn chảy ít, dùng hàn kim loại mỏng, kim loại màu. Hình 11: Cách đấu dây nghịch 2.5 Hồ quang hàn Hồ quang hàn là sự phóng điện ổn định qua môi trường khí đã được ion hóa giữa hai điện cực của nguồn điện. Cực âm gọi là katod, cực dương là anod. Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 10 2.5.1 Cách gây hồ quang hàn - Phương pháp mồi hồ quang mổ thẳng - Phương pháp mồi hồ quang ma sát Hình12 : Cách mồi hồ quang hàn 2.5.2 Hiện tượng thổi lệch hồ quang Khi trục của cột hồ quang tạo ra một góc với trục của que hàn làm cho nguồn nhiệt khó tập trung vào vũng hàn do từ lực của dòng điện hàn gây ra nên chất lượng mối hàn thấp. Hiện tượng này xảy ra khi hàn hồ quang bằng dòng điện một chiều. Biện pháp khắc phục: - Nghiêng điện cực (que hàn) về phía cột hồ quang bị thổi lệch. - Dùng tấm kim loại ferit chắn về phía hồ quang bị thổi lệch. - Thay đổi tiếp điểm đấu trên vật hàn. - Dây mat phải đặt cố định càng gần hồ quang càng tốt - Tăng số điểm tiếp xúc để tăng dòng điện chạy qua - Hàn bước - Hàn bằng dòng điện xoay chiều - Bọc cáp nối mat trên chi tiết cần hàn Hình 13 : Hiện tượng hồ quang bị lệch 2.6 Thiết bị và dụng cụ hàn hồ quang bằng tay 2.6.1 Yêu cầu đối với dòng điện và điện áp hàn - Dòng xoay chiều: (220V hay 380V) * V 0 = 60 ÷ 80V (lúc không tải) * V h = 25 ÷ 45V (lúc hàn) - Dòng điện một chiều [...]... cho kim loại chảy xuống phía dưới phần không hàn Upload by http://www.povn.info 23 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Hình 25 : Vát mép trước khi hàn Hình 26: Các kiểu chuẩn bị mép hàn - Hàn đính Hình 27: Thứ tự hàn đính để đảm bảo vị trí tương đối của chi tiết hàn - Hàn Upload by http://www.povn.info 24 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay. .. hàn Upload by http://www.povn.info 28 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Hình 35: Các khuyết tật sau quá trình hàn 3 Ứng dụng cơ bản của hàn hồ quang bằng tay 3.1 Trong công nghiệp Upload by http://www.povn.info 29 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay · Hóa dầu · Công nghiệp hạt nhân và hàn không · Chế tạo cơ khí, đóng tàu, đường sắt · Giàn... que hàn Đối với các sản phẩm hàn tiêu chuẩn EN thay thế cho các tiêu chuẩn quốc gia NF, BS và DIN Ví dụ: n Que hàn thép không hợp kim SAFER NF59 hoặc SAFDRY 59 Upload by http://www.povn.info 19 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Upload by http://www.povn.info Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay 20 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay 2.6.5 Các thiết bị phụ - Chọn kẹp que hàn, ... Công Nghệ Kim Loại Upload by http://www.povn.info Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay 17 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Hình 20: Ảnh hưởng của chiều dày vỏ bọc que hàn Đường kính que hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn như sau: · Hàn giáp mối Dq = S + 1 (mm) 2 Trong đó: Dq: đường kính que hàn (mm) Dq = 1 ÷ 5 mm S: chiều dày vật cần hàn (mm) · Hàn góc, mối hàn chữ... ngành công nghiệp đều ứng dụng công nghệ hàn hồ quang bằng tay vào việc chế tạo, thay thế, sửa chữa các chi tiết Upload by http://www.povn.info 31 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Văn Dần – Giáo trình Công Nghệ Kim Loại – Khoa Cơ Khí – Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM – Năm 2009 [2] Tài liệu tổng hợp từ mạng internet – Nguyễn Văn Bảo –. .. cực dùng trong hàn hồ quang bằng tay là loại điện cực nóng chảy có lớp thuốc bọc, được gọi là que hàn Que hàn có hai phần: phần lõi phía trong và phần thuốc bọc phía ngoài Upload by http://www.povn.info 14 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Hình 19: Que hàn nóng chảy a) Lõi que hàn bằng kim loại phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Phải đảm bảo kim loại mối hàn có cơ tính... pháp hoàn thành mối hàn Hình 29: Các kiểu hàn hồ quang bằng tay 2.7.2 Vị trí mối hàn - Hàn xấp: mối hàn nằm trong các mặt phẳng ứng với góc từ 0 ÷ 600 - Hàn đứng: mối hàn nằm trong mặt phẳng phân bố từ 60 ÷ 1200 - Hàn trần: mối hàn nằm trong mặt phẳng phân bố từ 120 ÷1800 Upload by http://www.povn.info 25 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Hình 30: Các vị trí mối hàn trong... Máy hàn hồ quang dòng một chiều - Động cơ máy phát tạo ra dòng điện một chiều - Bộ phận chỉnh lưu có các điot chỉnh lưu - Máy phát điện một chiều kiểu các cực từ lắp rời dùng để hàn, gồm bốn cực từ Upload by http://www.povn.info 13 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Hình 18 : Máy hàn hồ quang dòng một chiều 2.6.3 Que hàn nóng chảy Hàn hồ quang bằng tay là phương pháp hàn. .. Các loại mối hàn - Mối hàn giáp mối (a/): S < 4 mm: không cần vát mép S > 4 mm: vát mép để làm tăng độ ngấu của kim loại que hàn nóng chảy - Mối hàn gấp mép (b/) - Mối hàn chồng (c/) - Mối hàn có tấm đệm (d/) - Mối hàn góc (đ/) - Mối hàn chữ T (e/) - Mối hàn mặt đầu (g/) - Mối hàn viền mép (h/) - Mối hàn chốt (i/) Upload by http://www.povn.info 26 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang. .. trong hồ quang - Hệ số sử dụng Upload by http://www.povn.info 12 Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay - Điện áp không tải cần sử dụng ở điện cực - Địa điểm làm việc (công trường, phân xưởng) · Máy hàn hồ quang dòng xoay chiều - Máy hàn xoay chiều có bộ tự cảm rời - Máy hàn xoay chiều có bộ tự cảm kết hợp động - Máy hàn xoay chiều có lõi di động Hình 17: Máy hàn hồ quang . hợp kim Khái niệm Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 7 Tính hàn của kim loại và hợp kim là khả năng của kim loại và hợp kim. Hình 1: Hàn kim loại Tiểu luận Công Nghệ Kim Loại Công Nghệ Hàn – Hàn Hồ Quang Bằng Tay Upload by http://www.povn.info 4 1.2 Đặc điểm - Hàn có thể nối được các kim loại có thành phần. Vật liệu hàn 7 2.4 Phân loại 7 2.5 Hồ quang hàn 9 2.6 Thiết bị và dụng cụ hàn hồ quang bằng tay 10 2.7 Công nghệ hàn hồ quang bằng tay 23 3. ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA HÀN HỒ QUANG BẰNG TAY 29 3.1