công nghệ hàn và quy trình công nghệ hàn ứng dụng cho việc lắp ráp ô tô hiện đại. dành cho sinh viên đại học và học viên muốn nghiên cứu sâu thêm về Công nghệ hàn và quy trình công nghệ hàn hiện nay. Cũng qua đó, mỗi chúng ta nên tìm hiểu sâu thêm về những loại công nghệ hàn, thông qua bằng những tài liệu sách báo hay những thông tin từ các phương tiện thông tin, hay tham khảo một số cơ sở xưởng cơ khí… nhằm trang bị cho mỗi bạn sinh viên chúng ta một lượng kiến thức cần thiết nhằm trang bị hành trang để phục vụ cho công việc trong tương lai sau này.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
CÔNG NGHỆ HÀN ỨNG DỤNG CHO VIỆC
LẮP RÁP Ô TÔ HIỆN ĐẠI
ĐẶNG DUY NAM NGUYỄN MINH TRƯỜNG
(Chủ biên)
Trang 2Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Phần II NỘI DUNG
II.1 TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HÀN HIỆN NAY
II.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN CHO CÔNG NGHỆ LẮP RÁP Ô TÔ HIỆN NAY
12II.2.1 Lập quy trình công nghệ hàn
Trang 3Phần I ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghệ hàn hiện nay đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam vì tính ưu việt và nhữnglợi thế của nó đem lại trong khi không một công nghệ lắp ráp nào khác thay thế được được.Việt Nam cũng như trên Thế giới, nhu cầu về nhân lực nghề hàn đang ở mức rất cao Theothống kê của Tổng cục Dạy nghề (Bộ Lao động thương binh xã hội), với trình độ tay nghề ởmức cao đẳng, học viên học nghề hàn chiếm vị trí “quán quân” về tỷ lệ có việc làm sau đàotạo, đạt 92,5%
Với công nghệ hàn hiện nay cho phép người sử dụng thi công được những công trình hoặcsản phẩm có yêu cầu khắt khe và phức tạm nhất Không thể nói hết được tầm quan trọng củacông nghệ hàn, trong quá trình phát triển của xã hội hiện nay, đặc biệt với việc lắp ráp ô tôhiện đại ngày nay bỡi tính đơn giản và hiệu quả cao mà nó mang lại
Hôm nay, thông qua quyễn sách này, chúng tôi với những hiểu biết còn nhiều nông cạnnhưng với việc cố gắng tìm tòi hết sức của mình sẽ giới thiệu để chúng ta biết thêm về côngnghệ hàn hiện nay để chia sẻ được phần nào tính hiệu quả và sự quan trọng của nó để ứngdụng cho việc lắp ráp ô tô hiện đại
Nha Trang 5/2016
Phần II NỘI DUNG
Trang 4II.1 TỔNG QUAN MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP HÀN HIỆN NAY
1 Hàn điện hồ quang kim loại bằng tay (arc welding)
a) Định nghĩa:
Là phương pháp hàn nóng chảy mà nguồn nhiệt là hồ quang điện chạy giữa hai điện cực Sựcháy và duy trì hồ quang ổn định trong quá trình hàn là do sự điều khiển của người thợ
b) Đặc điểm
- Hàn được mối hàn ở nhiều vị trí khác nhau
- Hàn được trên các chi tiết đơn giản, phức tạp, to, nhỏ khác nhau
- Hàn trong các môi trường khí bảo vệ, hàn dưới nước, hàn chân không
- Thiết bị hàn và trang bị gá,gắp đơn giản, dễ chế tạo
- Năng suất hàn thấp, chất lượng mối hàn không cao, phụ thuộc vào tay nghề công nhân
c) Phân loại
c.1) Phân loại theo điện cực:
- Điện cực không nóng chảy: đối với vật hàn mỏng thì không cần que hàn phụ,đối với vật hàndày cần có thêm kim loại nóng chảy tại vũng hàn bằng que hàn phụ
- Điện cực nóng chảy: kim loại mối hàn do que hàn nóng chảy và một phần do vật hàn Quehàn vừa một phần duy trì hồ quang, vừa bổ sung kim loại cho mối hàn
c.2) Phân loại theo cách nối dây
- Theo cách nối: nối dây trực tiếp, nối dây gián tiếp
c.3) Phân loại theo dòng điện
- Dòng điện xoay chiều: chiều thiết bị gọn nhẹ, sử dụng đơn giản, vận hành dễ, giá thành rẻnhưng hồ quang không ổn định nên chất lượng mối hàn không cao, nối điện tùy ý
- Dòng điện một chiều: tạo hồ quang dễ và ổn định nên chất lượng mối hàn cao nhưng thiết
bị đắt tiền, cồng kềnh, sử tiền cồng kềnh sử dụng phức tạp, khó bảo quản tạp khó quản
d) Ưu điểm
+ Là phương pháp có thiết bị đơn giản, rẻ tiền và cơ động nhất
+ Kim loại được bảo vệ bằng các tính chất của thuốc bọc nên không cần khí phụ trợ
+ Phương pháp này phù hợp với hầu hết các kim loại cơ bản
+ Có thể thực hiện trong một không gian hẹp
e) Nhược điểm
Trang 5+ Nhược điểm cơ bản của phương pháp là khả năng bảo vệ của thuốc hàn hạn chế khi cường
độ dòng hàn tăng, chu kỳ hoạt động và tốc độ đắp thấp, do vậy phương pháp này ít hiệu quảkhi hàn sản phẩm có yêu cầu tốc độ đắp cao
+ Chất lượng mối hàn không cao
+ Ảnh hưởng nhiều tới sức khoẻ của người công nhân
f) Phạm vi áp dụng.
+ Được sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực gia công chế tạo kết cấu thép, chế tạo thiết bị
2 Hàn TIG (Tungsten Inert-Gas arc welding)
a) Định nghĩa hàn TIG
Hàn TIG (Tungsten inert gas) hay hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trườngkhí trơ (Gas tungsten arc welding -GTAW) là quá trình hàn nóng chảy, trong đó nguồn nhiệtđiện cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vũng hàn
b) Nguyên lý hoạt động
Trong hàn tig kim loại được hợp nhất với nhau bằng cách nung nóng chúng bằng một dòngđiện được thiết lập giữa điện cực vonfram và phôi Các kim loại nóng chảy, điện cựcvonfram và vùng hàn được bảo vệ khỏi bầu khí quyển (không khí xung quanh nó) bằng mộtdòng khí trơ qua mỏ hàn
c) Đặc điểm hàn điểm:
Một số ưu điểm đáng chú ý:
+ Tạo mối hàn có chất lượng cao đối với hầu hết kim loại và hợp kim
+ Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn
+ Hồ quang và vũng hàn có thể quan sát được trong khi hàn
+ Không có kim loại bắn tóe
+ Có thể hàn ở mọi vị trí trong không gian
+ Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng của liên kết hàn
Trang 6d) Ưu điểm của hàn TIG:
+ Có thể hàn được kim loại mỏng hoặc dày do thông số hàn có phạm vi điều chỉnh rộng (từvài Ampe đến vài trăm ampe)
+ Hàn được các kim loại và hợp kim có chất lượng cao
+ Mối hàn sạch đẹp, không lẫn xỉ và văng tóe
+ Kiểm soát được độ ngấu và hình dạng vũng hàn dễ dàng
+ Có thể sử dụng hoặc không sử dụng que đắp để tạo nên mối hàn
e) Nhược điểm của hàn TIG:
+ Năng suất thấp
+ Đòi hỏi thợ hàn có tay nghề cao hơn
+ Giá thành tương đối cao do năng suất thấp, thiết bị và nguyên liệu lại đắt tiền
+ Thường được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, trong sản xuất xe đạp
+ Sử dụng hàn các tấm mỏng, ống thành mỏng trong ngành công nghiệp xe đạp.+ Thường được sử dụng trong quá trình phục chế sửa chữa các chi tiết bị hỏng, đặc biệt làcác chi tiết làm bằng nhôm và magie
3) Hàn MIG (Metal Inert-Gas welding)
Trang 7c) Đặc điểm
- Kim loại nóng chảy và hồ quang được bảo vệ bằng lớp khí trơ, argon, heli, hoặc hỗn hợpargon-heli
- Không cần kim loại điền đầy do điện cực cung cấp hồ quang đồng thời là kim loại điền đầy
- Phương pháp hàn MIG được dùng cho hầu hết các loại kim loại
- Hàn MIG dễ cơ khí hóa tự động hóa dẫn đến tăng chất lượng, năng suất hàn
d) Ưu điểm:
- Có tốc độ hàn nhanh, liên tục, tiết kiệm vật liệu hàn
- Chất lượng mối hàn loại này cao hơn loại máy hàn đũa thông thường: phẳng, bóng, khôngthấy mối hàn, đặc biệt tiêu thụ rất ít điện năng
- Hàn được hầu hết các kim loại
- Dễ tự động hóa
- Mối hàn dài có thể được thực hiện mà không bị ngắt quãng
- Yêu cầu kỹ năng hàn thấp
e) Nhược điểm:
Không thích hợp cho hàn ngoài trời, bởi vì sự chuyển động của không khí xung quanh có thểlàm ảnh hưởng tới khí bảo vệ và mối hàn, nên sử dụng trong trong ngành xây dựng khá hạnchế
f) Phạm vi ứng dụng:
nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu thông thường, mà còn có thể hàn các loạithép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim đặc biệt, các hợp kim nhôm,magiê, niken, đồng, các hợp kim có ái lực hóa học mạnh với oxi
- Phương pháp hàn này có thể sử dụng được ở mọi vị trí trong không gian
Trang 8Chiều dày vật hàn từ 0,4 4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép, từ 1,6 10mm thì hàn một lớp có vát mép, còn từ 3,2 - 25mm thì hàn nhiều lớp.
- Được dùng phổ biến trong hàn tự động và bán tự động
c) Đặc điểm:
- Mật độ dòng khoảng 100~150 A/mm2 và lực ép khoảng 25 N/mm2
- Năng suất cao, dùng nhiều trong chế tạo xe hơi, máy kéo, máy bay, chế
tạo dụng cụ đo, cắt,…
d) Phần loại:
Có 3 loại chính: hàn đối đầu (Butt welding), Hàn điểm (Spot welding), Hàn đường (Seamwelding)
d.1) Hàn đối đầu (Butt welding)
- Phương pháp hàn giáp mối được chia thành hai phương pháp hàn điện trở (không chảy) vàphương pháp hàn chảy
- Phương pháp hàn điện trở: Các đầu chi tiết hàn được tiếp xúc với nhau, với một lực ép nhẹ
và được nung nóng bằng dòng điện đi qua chỗ tiếp xúc và kim loại tại đây đạt tới một trạngthái dẻo, sau đó ngắt dòng điện và ép cho hai chi tiết dính lại với nhau thành một khối (Hình11.14 - a - A)
Trang 9- Phương pháp hàn này dùng để hàn thép ít cacbon và kim loại màu có bề mặt phẳng và đượclàm sạch trước, diện tích bề mặt không quá 1000mm2
- Khi hàn các mặt lớn bằng phương pháp hàn này thì khó có mối hàn tốt vì sự nung nóng chitiết không đều trên bề mặt tiếp xúc quá lớn
Nhược điểm: năng suất tương đối thấp so với phương pháp hàn khác.
- Phương pháp hàn chảy: Các mặt chi tiết hàn (thường không bằng phẳng), được áp lại gần
nhau, khi đó trên bề mặt tiếp xúc chỉ có các nhấp nhô bề mặt tiếp xúc Do vậy, khi cho dòngđiện chạy qua, ở đó sẽ có mặt mật độ điện trở lớn mà diện tích tiếp xúc lại nhỏ nên chỗ hànlập tức bị đốt nóng chảy Kim loại nóng chảy sẽ loang ra, tạo nên những điểm tiếp xúc nhỏkhác (do tác dụng của lực ép ở đầu tác động) và để dòng điện lại chạy qua kim loại đượcnóng chảy và chảy tản ra xung quanh Cứ như thế diện tích nóng chảy sẽ to dần và trong thờigian ngắn trên khắp bề mặt tiếp xúc mối hàn sẽ có một lớp kim loại lỏng mỏng bao phủ, sau
đó dùng một lực ép lớn ép lại
Trang 10(Hình 11.14 - a - B)
- Cường độ dòng điện dùng trong phương pháp hàn này tương đối nhỏ nên giá thành rẻ hơn
so với hàn điện trở
- Quá trình hàn cũng nhanh hơn hàn điện trở và không cần phải làm sạch trước các mặt hàn
mà chất lượng mối hàn vẫn cao
- Ngoài ra, phương pháp hàn này còn có thể hàn được những loại thép đặc biệt trong khiphương pháp hàn điện trở không thực hiện được
- Phương pháp hàn chảy liên tục được dùng để hàn các thanh ray, ống mỏng, các dụng cụ và
đồ dập bằng thép tấm cũng như để hàn các loại vật liệu khác nhau
Ví dụ: Hàn thép với đồng…, trong trường hợp công suất của máy không đủ để hàn chảy liêntục thì dùng phương pháp hàn chảy gián đọan
- Phương pháp này được tiến hành bằng cách lần lượt đưa các vật hàn tiếp xúc với nhau, sau
đó tách chúng rời nhau một khỏang nhỏ rồi lại áp lại gần mỗi làm như vậy, hồ quang hìnhthành Cứ vậy độ vài lần cho tới khi đạt tới độ nóng chảy cần thiết sẽ ép nhanh các chi tiết đólại với nhau, phần kim loại chảy bị đẩy ra ngoài tạo ra ba via
Trang 12+ Hàn các tấm thép có chiều dày lên tới 0.125 inch
+ Có thể sử dụng cho rất nhiều loại vật liệu, kể cả kết hợp nhiều vật liệu khác nhau
+ Tốc độ nhanh, phù hợp để tự động hóa và dễ đưa vào các dây chuyền năng suất cao cùngvới các bước sản xuất khác
+ Bằng việc điều khiển các giá trị dòng điện, thời gian hàn và áp lực của điện cực bằng máytính, các mối hàn chất luợng tốt có thể được tạo ra với tốc độ sản xuất cao, chi phí lao độngthấp, không đòi hỏi nhân công lành nghề
Ưu điểm:
- Tạo được liên kết hàn kín
- Có thể hàn được các chi tiết mỏng đến rất mỏng
- Năng suất cao
- Không cần thêm kim loại phụ và khí bảo vệ
- Các thiết bị có khả năng tự động hóa cao
- Không yêu cầu cao đối với người vận hành
- Có thể hàn các kim loại khác loại
- Độ tin cậy cao
- Khả năng gây biến dạng (cong vênh) thấp hơn so với các phương pháp khác
Nhược điểm:
- Giá thành đầu tư cho một thiết bị hàn điểm và các đồ gá lắp đi kèm lớn
- Nhân viên sửa chữa bảo dưỡng thiết bị hàn và điều khiển yêu cầu phải có trình độ
- Đối với một số vật liệu thì có yêu cầu đặc biệt về chuẩn bị bề mặt vật hàn
- Không hàn được các chi tiết có chiều dày lớn
- Kết cấu máy lớn, cồng kềnh
Ứng dụng:
- Liên kết cố định 2 vật liệu kim loại lại với nhau ở vị trí phức tạp mà công nghệ hàn kháckhông giải quyết được
- Cho những mối hàn đồng nhất và độ chuẩn xác cao
- Sản xuất, sửa chữa ô tô: thân, vỏ xe bị lõm hay biến dạng do tai nạn cần được phục hồi lại
- Các công trình công cộng: hàn bu lông hay đinh vít, tán rivet…
- Các sản phẩm kết cấu cao như: thép không gỉ và một số kim loại màu…
Trang 13d.3) Hàn đường (Seam welding)
Đặc điểm:
- Hàn đường hay hàn lăn dùng để hàn các loại vật liệu tấm với chiều dày tổng cộng dưới4mm Phương pháp hàn này khác với hàn điểm ở chỗ người ta thay các điện cực thanh bằngcác điện cực con lăn
- Khi con lăn quay, vật hàn nằm giữa hai con lăn, nhờ thế mối hàn là một đường rất kínkhông cho các chất lỏng và chất khí lọt qua được Công suất khi hàn đường tùy thuộc vàokim loại, chiều dày của nó và tốc độ hàn Lực ép không cần vượt quá 3000 - 5000N vì lực éplớn sẽ làm cho con lăn nhanh mòn Vật liệu của con lăn hàn đường như điện cực thanh tronghàn điểm
Hàn đường được dùng để hàn các điểm, ống, bình chứa và chi tiết khác cần có mối ghép kín,được làm bằng thép hoặc hợp kim màu
- Với ô tô: hàn đường giúp kết nối những mảng kim loại hay hợp kim góp phần sữa chữa chếtạo các chi tiết phức tạp
Ưu điểm: Hàn lăn cho phép tốc độ hàn cao để được thu được so với nhiều các kỹ thuật
khác, nhưng có thể được giới hạn bởi hình dạng thành phần và truy cập bánh xe
Hạn chế: Chiều dày vật hàn.
Phạm vi áp dụng: Trong các ngành công nghiệp :chế tạo ô tô,thiết bị lạnh,hàng tiêu dùng.
5 Hàn khí (Gas welding)
Trang 14a) Định nghĩa: Hàn khí là một trong những phương pháp hàn hóa học trong đó dùng nhiệt
lượng phản ứng cháy của khí đốt trong oxy, để nung chảy các sản phần kim loại được hàn vàque hàn bổ sung để tạo thành mối hàn
b) Đặc điểm
+ Có thể hàn nhiều kim loại hoặc hợp kim
+ Hàn được các chi tiết mỏng và có nhiệt độ nóng chảy thấp
+ Thiết bị đơn giản và rẻ tiền
+ Năng suất thấp, hàn bi nung nóng nên nhiều công vênh
- Hàn khí dùng nhiều khi hàn các vật hàn có chiều dày nhỏ, chế tạo và sửa chữa các chi tiếtmỏng, sửa chữa các chi tiết đúc bằng gang, đồng thanh, nhôm, magiê, hàn nối các ống cóđường kính nhỏ và trung bình Hàn các chi tiết bằng kim loại màu, hàn vảy kim loại, hàn đắphợp kim cứng v.v
- Que hàn là kim loại đồng chất với vật liệu hàn
- Dùng hàn:
Ngọn lửa hàn phụ thuộc tỉ lệ khí cháy
+ Các đường ống dẫn
+ Kết cấu bằng thép và sản phẩm có thành mỏng
+ Sữa chữa các chi tiết gang
+ Các chi tiết phi kim loại
+ Khoảng chiều dày chi tiết 1 ~ 6mm
Dùng nhiệt sinh ra trong phản ứng cháy của khí đốt trong oxy để nung
c) Phạm vi ứng dụng:
Quy trình công nghệ hàn cho công nghệ lắp ráp ô tô hiện nay
Trang 15II.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN CHO CÔNG NGHỆ LẮP RÁP Ô TÔ HIỆN NAY
II.2.1 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN
Trang 162 Bôi dung dịch chống gỉ
a Thổi sạch các hạt mài
Trang 17b Nhúng giẻ mềm vào dung dịch lau dầu mỡ
c Lau bề mặt bằng giẻ để làm sạch dầu
d Lau lại bề mặt bằng giẻ khô để làm sạch dầu trước khi bề mặt tự khô đi
e Bôi một lớp dung dịch chống gỉ hàn bấm lên bề mặt kim loại
Trang 183 Định vị tấm thép
Đặt hai tấm thép vào nhau và cố định chúng bằng kìm chết
Chú ý: Trong quá trình sửa chữa thân xe, vị trí của các tấm được xác định bằng cách đo kíchthước tấm thép so với xe và kiểm tra sự lắp ráp của chúng so vớicác tấm khác
Trang 204.2 Điều chỉnh đầu điện cực:
Hai đầu điện cực phải đặt đối diện nhau trên cùng một đường thẳng khi ép các tấm thép vàonhau
Đầu điện cực phải phẳng và sạch để đạt được độ bền mối hàn tốt
Kiểm tra tình trạng đầu điện cực
Nếu tình trạng không tốt , mài
Giũa bề mặt của điện cực cho phẳng để chúng tiếp xúc chặt với nhau
Trang 215.3) Kiểm tra tình trạng hàn (1) Hàn các tấm thép mẫu cócùng vật liệu và có cùng độ
dày giống như thép sắp hàn (2) Xoắn các tấm thép mẫu để
bẻ gãy chúng tại mối hàn
Trang 226.1) Góc:
Góc của đầu điện cực so với bề mặt thép phải là 90 độ
Mối hàn được gắn vào một trong hai tấm thép Mối hàn tách ra trên hai tấmthép
Trang 23Không tốt
6.2) Các yếu tố khi hàn bấm liên tục
1) Bước hàn: Bước hàn phải được duy trì với khoảng cách nhất định
(2) Mép hàn: Mép hàn phải được giữ ở khoảng cách nhất định
Trang 246.3) Làm mát các điện cực:
Hàn bấm nối các tấm thép với nhau bằng cách sử dụng nhiệt tạo ra do điện trở giữa các tấmthép
Nhiệt được truyền và tích tụ trong các đầu điện cực và tay đòn sau một vài lần hàn liên tục
Làm mát chậm dần đầu điện cực bằng khí nén hay nước
7 Kiểm tra chất lượng
7.1) Kiểm tra hình dạng
7.2) Kiểm tra phá huỷ
(a) Quan sát hình dạng của mối hàn (b) Dự đoán mức độ liên kết của mối hàn