Hiện nay, ở bất kì nơi đâu b ạn cũng có thể bắt gặt các vật dụng, đồ vật hay chính nơi bạn đang đứng, đang ở được tạo ra nhờ các mối hàn. Công nghệ hàn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống thực tiễn của chúng ta. Bằng các phương pháp hàn người ta có thể chế tạo được những kết cấu phức tạp từ những chi tiết đơn giản, giảm thời gian chế tạo, độ bền, độ kín mối hàn cao, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao. Có nhiều phương pháp hàn khác nhau, ở đây em tập trung vào phương pháp hàn vảy. Hàn vảy là gì? Đặc điểm của phương pháp này là gì? Công nghệ hàn vảy như thế nào? Dưới đây sẽ tập trung làm rõ những nội dung này. B.NỘI DUNG CHÍNH I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÀN 1. Khái niệm Hàn là phương pháp công nghệ nối các chi tiết máy bằng kim loại hoặc phi kim loại với nhau bằng cách nung nóng chỗ nối đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo). Sau đó kim loại lỏng hóa rắn hoặc kim loại dẻo thông qua có lực ép, chỗ nối tạo thành mối liên kết bền vững gọi là mối hàn. 2 . Đặc điểm Phương pháp hàn ngày càng được phát triển và sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế vì chúng có đặc điểm sau: - Tiết kiệm nhiều kim loại, so với các phương pháp nối khác như tán rivê, ghép bulông tiết kiệm từ 10 - 25% khối lượng kim loại, hoặc so với đúc thì hàn tiết kiệm 50%. - Hàn có thể nối những kim loại có tính chất khác nhau. Ví dụ, kim loại đen với kim loại đen, kim loại với vật liệu phi kim loại,… - Tạo được các chi tiết máy, các kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn. - Độ bền mối hàn cao, mối hàn kín. - Tuy nhiên hàn có nhược điểm: sau khi hàn vẫn tồn tại ứng suất dư, vật hàn dễ biến dạng (cong vênh). 3.Phân loại các phương pháp hàn Căn cứ theo trạng thái kim loại mối hàn khi tiến hành nung nóng, người ta chia các phương pháp hàn thành hai nhóm sau: - Hàn nóng chảy là chỗ hàn và que hàn bổ sung được nung đến trạng thái nóng chảy. Đối với phương pháp hàn nóng chảy yêu cầu nguồn nhiệt có công suất đủ lớn (ngọn lửa ôxy - acetylen, hồ quang điện, ngọn lửa plasma…) đảm bảo nung nóng cục bộ phần kim loại ở mép hàn của vật liệu cơ bản và que hàn (vật liệu bổ sung) tới nhiệt độ chảy. - Hàn áp lực nếu chỗ nối của các chi tiết được nung nóng đến trạng thái dẻo thì phải dùng ngoại lực ép lại. Sau khi ép thì mới có khả năng tạo nên mối hàn bền vững. Đối với hàn áp lực: phạm vi nguồn nhiệt tác động để hàn rất lớn. Bằng nguồn nhiệt này, ở một số phương pháp hàn, kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt độ bắt đầu nóng chảy (như hàn điểm, hàn đường). Ở một số phương pháp khác, kim loại cơ bản chỉ đạt đến trạng thái dẻo (như hàn tiếp xúc điện trở hoặc công nghệ hàn khuếch tán) kim loại hoàn toàn không chảy, nhưng tất cả đều có sự liên kết hàn xảy ra là do khuếch tán ở trạng thái rắn có sự tác dụng của nhiệt và áp lực.
Trang 1CÔNG NGHỆ HÀN VẢY
A MỞ ĐẦU
Hiện nay, ở bất kì nơi đâu b ạn cũng có thể bắt gặt các vật dụng, đồ vật hay chính nơi bạn đang đứng, đang ở được tạo ra nhờ các mối hàn Công nghệ hàn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống thực tiễn của chúng ta Bằng các phương pháp hàn người ta có thể chế tạo được những kết cấu phức tạp từ những chi tiết đơn giản, giảm thời gian chế tạo,
độ bền, độ kín mối hàn cao, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao Có nhiều phương pháp hàn khác nhau, ở đây em tập trung vào phương pháp hàn vảy
Hàn vảy là gì? Đặc điểm của phương pháp này là gì? Công nghệ hàn vảy như thế nào? Dưới đây sẽ tập trung làm rõ những nội dung này
B NỘI DUNG CHÍNH
I.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÀN
1 Khái niệm
Hàn là phương pháp công nghệ nối các chi tiết máy bằng kim loại hoặc phi kim loại với nhau bằng cách nung nóng chỗ nối đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo) Sau đó kim loại lỏng hóa rắn hoặc kim loại dẻo thông qua
có lực ép, chỗ nối tạo thành mối liên kết bền vững gọi là mối hàn
2 Đặc điểm
Phương pháp hàn ngày càng được phát triển và sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế vì chúng có đặc điểm sau:
- Tiết kiệm nhiều kim loại, so với các phương pháp nối khác như tán rivê, ghép bulông tiết kiệm từ 10 - 25% khối lượng kim loại, hoặc so với đúc thì hàn tiết kiệm 50%
Trang 2- Hàn có thể nối những kim loại có tính chất khác nhau Ví dụ, kim loại đen với kim loại đen, kim loại với vật liệu phi kim loại,…
- Tạo được các chi tiết máy, các kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác không làm được hoặc gặp nhiều khó khăn
- Độ bền mối hàn cao, mối hàn kín
- Tuy nhiên hàn có nhược điểm: sau khi hàn vẫn tồn tại ứng suất
dư, vật hàn dễ biến dạng (cong vênh)
3.Phân loại các phương pháp hàn
Căn cứ theo trạng thái kim loại mối hàn khi tiến hành nung nóng, người ta chia các phương pháp hàn thành hai nhóm sau:
- Hàn nóng chảy là chỗ hàn và que hàn bổ sung được nung đến trạng thái nóng chảy Đối với phương pháp hàn nóng chảy yêu cầu nguồn nhiệt
có công suất đủ lớn (ngọn lửa ôxy - acetylen, hồ quang điện, ngọn lửa plasma…) đảm bảo nung nóng cục bộ phần kim loại ở mép hàn của vật liệu cơ bản và que hàn (vật liệu bổ sung) tới nhiệt độ chảy
- Hàn áp lực nếu chỗ nối của các chi tiết được nung nóng đến trạng thái dẻo thì phải dùng ngoại lực ép lại Sau khi ép thì mới có khả năng tạo nên mối hàn bền vững Đối với hàn áp lực: phạm vi nguồn nhiệt tác động
để hàn rất lớn Bằng nguồn nhiệt này, ở một số phương pháp hàn, kim loại
cơ bản bị nung nóng đến nhiệt độ bắt đầu nóng chảy (như hàn điểm, hàn đường)
Ở một số phương pháp khác, kim loại cơ bản chỉ đạt đến trạng thái dẻo (như hàn tiếp xúc điện trở hoặc công nghệ hàn khuếch tán) kim loại hoàn toàn không chảy, nhưng tất cả đều có sự liên kết hàn xảy ra là do khuếch tán ở trạng thái rắn có sự tác dụng của nhiệt và áp lực
Trang 3Ngoài ra còn có dạng hàn chỉ có tác dụng của áp lực, ở phương pháp này sự liên kết hàn chỉ do tác dụng lực mà hoàn toàn không có nguồn nhiệt cung cấp như hàn nguội
Căn cứ vào dạng năng lượng cung cấp cho quá trình hàn ta có các dạng
sau:
- Hàn điện là phương pháp sử dụng điện năng biến thành nhiệt cung cấp cho quá trình nung nóng Ví dụ: hàn hồ quang, hàn tiếp xúc…
- Hàn hóa học là phương pháp sử dụng hóa năng (các phản ứng hóa học) biến thành nhiệt năng cung cấp cho quá trình hàn Hàn khí, hàn nhiệt nhôm là dạng hàn hóa học
- Hàn cơ học là sử dụng cơ năng biến thành nhiệt để làm dẻo chỗ hàn như hàn ma sát, hàn nguội, hàn nổ…
Người ta còn phân ra dạng hàn đặc biệt Đó là các phương pháp dựa trên những nguyên lý đặc biệt để hàn các kết cấu có yêu cầu cao hoặc với dạng thường dùng Có nhiều dạng hàn đặc biệt như: hàn xỉ điện để hàn nối các vật rất dày, lớn; hàn bằng chùm tia điện tử với nhiệt độ rất cao trong buồng chân không; hàn siêu âm sử dụng các dao động siêu âm với tần số cao, hàm cảm ứng, hàn lazer; hàn nổ
II KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HÀN VẢY
1.Thực chất
Hàn vẩy:Là phương pháp nối các chi tiết lại với nhau nhờ một kim loại hoặc một hợp kim trung gian gọi là vẩy hàn.Trong quá trình hàn phải nung nóng vật hàn đến nhiệt độ tương đương nhiệt độ ế chảy của vẩy hàn, vẩy hàn bị chảy nhưng kim loại vật hàn thì không chảy (cơ tính kém) kim loại vật kém), hàn khuếch tán thẩm thấu vào vật hàn tạo thành mối hàn
Trang 4Hàn vẩy thông thường là phương pháp hàn dị chất nghĩa là độ nóng chảy của kim loại đắp phải nhỏ hơn kim loại hàn và kim loại đắp không cùng tính chất với vật hàn Từ xa xưa do khoa học chưa phát triển người ta
sử dụng lò rèn là chính, vì không thể làm chủ đường hàn với các kim loại mỏng khi hàn trên lò Do đó người xưa dùng thau hàn hay còn gọi là hợp kim của đông với kẽm, sau khi đúc thành thỏi người ta giũa ra lấy mạt để hàn cùng với hàn the Do để mạt thau dưới ánh sáng mặt trời có hình lấp lánh như vẩy cá từ đó từ hàn vẩy thau
Trang 5
2 Đặc điểm
- Hàn vảy có thể tiến hành trong lò có khí bảo vệ, máy hàn trong chân không hoặc trong lò muối, do đó không yêu cầu thuốc hàn
- Với phương pháp hàn này thì chi tiết nhỏ gọn, bề mặt mối hàn phẳng, đẹp
- Tiết kiệm chi phí
- Sau khi hàn vảy không cần gia công cơ khí Chi tiết hàn vảy không có ứng suất cục bộ như hàn bằng các phương pháp hàn khác
- Trong sản xuất hàng khối, tất cả các chi tiết hàn đều có chất lượng giống nhau
- Hàn vảy có thể chế tạo được những sản phẩm mà các phương pháp hàn khác không thực hiện được
- Phương pháp này thì không cần công nhân có trình độ chuyên môn cao
- Phương pháp hàn vảy có thể nâng cao năng suất lao động, đặc biệt là trong sản xuất hàng khối, những sản phẩm hàn nhiều mối hàn cùng một lúc
III VẨY HÀN VÀ THUỐC HÀN
Vảy hàn và thuốc hàn là các yếu tố quan trọng trong hàn vảy, vảy hàn thường là những kim loại hoặc hợp kim có khả năng khuếch tán và liên kết với các kim loại khác
1 Vảy hàn
a, Phân loại
Tùy thuộc vào hình dáng của vật hàn, kim loại của vật hàn mà có nhiều loại vảy hàn Nếu căn cứ vào nhiệt độ nóng chảy của vảy hàn có thể chia ra làm hai nhóm sau:
Trang 6- Vảy hàn mềm: có nhiệt độ thấp hơn 450oC, có độ cứng nhỏ, tính chất cơ học thấp Loại vảy hàn này dùng để hàn các chi tiết chịu lực nhỏ, làm việc trong điều kiện nhiệt độ thấp hoặc có khi chỉ để nối một cách đơn thuần mà thôi Vẩy hàn mềm bao gồm thiếc hàn và nguyên liệu đặc biệt
- Ví dụ, vảy hàn Sn-Pb (thiếc - chì) với 61%Sn và 39%Pb; vảy hàn
Sn - Zn (thiếc - kẽm) để hàn nhôm…
- Vảy hàn cứng có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao (>500oC) thường từ 720 - 900oC Vảy hàn này có độ cứng và độ bền cơ học tương đối cao
Vảy hàn cứng dùng để hàn những vật hàn làm việc ở nhiệt độ tương đối cao và những chi tiết chịu lực lớn Ví dụ trong chế tạo máy, dùng vảy hàn cứng để hàn mảnh hợp kim cứng lên thân dao bằng thép kết cấu … Loại vảy hàn này thường dùng là đồng thau, bạc, nguyên liệu bền nóng, nhôm, niken…
b, Yêu cầu
Vẩy hàn cần đáp ứng những yêu cầu chủ yếu sau đây: Vẩy hàn khi nóng chảy cần phải có khả năng khuếch tán tốt vào kim loại vật hàn và dễ bám chắc vào bề mặt mối nối Nhiệt độ nóng chảy của vẩy hàn thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại vật hàn Trong trạng thái nóng chảy, vẩy hàn cần có tính chảy loãng cao để điền đầy toàn bộ mối hàn
Hệ số truyền nhiệt của vẩy hàn và của kim loại vật hàn cần phải gần như nhau Vẩy hàn cần phải bảo đảm tính dẻo và độ bền cần thiết của mối hàn không bị dòn nóng và nguội hàn Bảo đảm giá thành rẻ, đơn giản và dễ chế tạo
2.Thuốc hàn vảy
Trang 7Thuốc hàn vẩy có nhiệm vụ làm sạch lớp oxit và các chất bẩn khác trong vẩy hàn và kim loại vật hàn Tạo khả năng tốt cho kim loại vẩy hàn thẩm thấu vào kim loại vật hàn, giảm được sức căng bề mặt của kim loại nóng chảy Thuốc hàn là vật liệu hàn cần thiết để làm sạch mối hàn và thúc đẩy quá trình hòa tan và khuếch tán của vảy hàn vào kim loại cơ bản Tùy thuộc loại vảy hàn mà sử dụng thuốc hàn khác nhau
Thuốc hàn gồm các loại:
- Các muối (clorua kẽm), axit phốt phoric…dùng cho vảy hàn mềm
- Borat, clorua kẽm, muối kali dùng cho vảy hàn cứng
Để giảm ứng suất nhiệt xuất hiện trong miếng hợp kim cứng, khi hàn thường dùng miếng đệm bằng thép ít cacbon hoặc hợp kim pecmalôi Việc sử dụng miếng đệm này rất có tác dụng, nhất là khi hàn các hợp kim cứng titan-vonfram và titan-tantan-vofram
Vảy hàn
Thành phần hóa học
Nhiệt
chảy oC
Công dụng
Đồng niken
Cu - 68,7%
Ni - 27,5%
Al - 0,8%
1170 Hàn mảng hợp kim
cứng vào dụng cụ, khi hàn phải đốt nóng đến 900oC Loại này chịu tải trọng lớn
Đồng
điện giải
Cu - 99,9%
Tạp chất 0,1
1083 Hàn mảng hợp kim
cứng vào dụng cụ, khi hàn phải đốt nóng đến 700oC Loại này chịu tải trọng trung bình
Trang 8thau niken
Cu - 68,0%
Zn - 27,0
Ni - 5,0
1000 Như trên
Đồng
thau Л162
Cu - 62,0%
Zn – 38
900 Hàn mảng hợp kim
cứng vào dụng cụ, khi hàn phải đốt nóng đến 600oC Bảng 2 Các loại vảy hàn
Thành phần chất trợ dung Công dụng
Borat – 50
Axit boric – 50
Dùng cho vảy hàn bằng đồng thau
Bảng 3 Các chất trợ dung khi hàn vảy
IV CÔNG NGHỆ HÀN VẢY
1.Chọn vảy hàn
Khi chọn mối hàn cho hàn vẩy cần phải căn cứ vào điều kiện kỹ thuật của mối hàn và điều kiện làm việc của vật hàn Căn cứ vào đó mà chọn loại vẩy hàn thích hợp được thỏa mãn những yêu cầu đề ra
Thường chọn vảy hàn theo theo nguyên tắc nhiệt độ nóng chảy của
vảy hàn thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại vật hàn là 50÷100oC
2.Chế độ hàn vảy
Chọn chế độ hàn vảy gồm các thông số chủ yếu sau:
- Nhiệt độ hàn: thường chọn nhiệt độ hàn lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của vảy hàn khoảng 30 ÷50oC mục đích làm vảy hàn điền đầy tốt vào mối hàn
Trang 9- Tốc độ nung nóng: được xác định bằng tính dẫn nhiệt và độ dày của vật hàn Tốc độ nung chậm khi vật hàn có tính dẫn nhiệt kém và độ dày lớn, ngược lại khi tính dẫn nhiệt tôt và độ dày bé thì tốc độ nung nhanh
- Thời gian giữ nhiệt: thời gian giữ nhiệt khi hàn vảy phụ thuộc vào phương pháp hàn và các tính chất của vật hàn
Chế độ làm nguội: sau hàn phải tính đến chế độ làm nguội để ngăn ngừa sự ôxy hóa và phá hủy mối hàn khi vảy hàn khi vảy hàn chưa đông đặc hoàn toàn Tốc độ nguội cần chậm để tránh biến dạng (nứt, cong, vênh,
…)
3.Các phương pháp hàn vảy
- Hàn vảy trong lò: được tiến hành trong lò với các môi trường khác nhau như khí nhân tạo, chân không…
- Hàn vảy bằng điện trở: vảy hàn ở dạng tấm mỏng đặt vào mối hàn trước khi kẹp và cho dòng điện chạy qua Sử dụng máy hàn điện tiếp xúc như giáp mối, điểm
- Hàn vảy bằng phương pháp nhúng: nhúng vật hàn vao lò mối, vảy hàn sẽ nóng chảy nhanh hơn so với hàn trong các lò khác Sau khi hàn phải rửa sạch dung dịch muối bám trên kết cấu
- Hàn bằng ngọn lửa hàn khí: dùng ngọn lửa hàn ( thường là ôxy-axetylen, ôxy- hơi xăng) để nung nóng vảy hàn Theo phương pháp này, vật hàn bị nung nóng cục bộ mạnh nên dễ bị cong vênh
- Hàn vảy bằng mỏ hàn điện trở (hàn thiếc) : nung nóng mỏ hàn bằng
lò than (mỏ hàn đồng),… để hàn các kết cấu thông thường không yêu cầu chịu lực mà chỉ yêu cầu kín và yêu cầu dẫn điện, ví dụ hàn vảy trong kĩ thuật vô tuyến điện, trong kỹ thuật điện…
4.Kết cấu các mối hàn vẩy
Trang 10Độ bền của mối hàn phụ thuộc vào tiết diện chỗ nối vẩy hàn và sự điều chỉnh giữa các chi tiết liên kết với nhau Hàn vẩy được ứng dụng trong các mối hàn chồng mép hàn giáp mối hàn góc mép, mối, góc, gấp mép, chồng mép với mặt cắt xiên
C.KẾT LUẬN
Hàn vảy là một phương pháp hàn đơn giản được sử dụng rộng rãi trong
các ngành kỹ thuật điện, radio, hàn dụng cụ cắt kim loại, dụng cụ nhiệt, dụng cụ gia đình… Thông qua bài em đã hiểu thêm những nội dung chính
về phương pháp hàn vảy
TÀI LIỆU THAM KHẢO
http://123doc.org/document/56173-cong-nghe-han-chuong-6.htm? page=7
http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0n_v%E1%BA%A3y
http://tailieu.vn/doc/cong-nghe-han-vay-385253.html
http://www.technologymag.net/vi/10/2013/cong-nghe-han-vay/
Đào Quang Kế, Hoàng Đình Hiếu Giáo trình Cơ Khí Đại Cương.
Trang 11MỤC LỤC
A.MỞ ĐẦU
B NỘI DUNG CHÍNH
I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÀN
1 Khái niệm
2.Đặc điểm
3 Phân loại các phương pháp hàn
II KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HÀN VẢY
1 Thực chất
2 Đặc điểm
III VẢY HÀN VÀ THUỐC HÀN
1 Vảy hàn
a Phân loại
b Yêu cầu
Trang 122 Thuốc hàn vảy
IV CÔNG NGHỆ HÀN VẢY
1 Chọn vảy hàn
2 Chế độ hàn vảy
3 Các phương pháp hàn vảy
4 Kết cấu các mối hàn vảy
TÀI LIỆUTHAM KHẢO