Cong nghe kim loai chuong I+II+III - CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI TỪ KIM LOẠI LỎNG

Chương I CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI TỪ KIM LOẠI LỎNG 1.1 Khái niệm chung Đònh nghóa Đúc trình điền đầy kim loại thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạng kích thước đònh sẵn Sau kim loại đông đặc ta thu sản phẩm tương ứng với lòng khuôn Sản phẩm gọi vật đúc Nếu đem vật đúc gia công gia công cắt gọt gọi phôi đúc Đặc điểm - Mọi vật liệu : gang, thép,hợp kim màu, vật liệu phi kim nấu chảy, đúc - Tạo vật đúc có kết cấu phức tạp - Có khối lượng lớn mà phương pháp giacông phôi khác không thực Nhược điểm: - Do trình kết tinh từ thể lỏng nên vật đúc dễ tồn dạng rỗ co, rỗ khí, nứt, lẫn tạp chất - Khi đúc khuôn cát, độ xác kích thước độ bóng thấp - Tiêu hao phần không nhỏ kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót cho đại lượng khác (lượng dư, độ xiên ) Phân loại phương pháp đúc Phương pháp sản xuất đúc phân loại tuỳ thuộc vào loại khuôn mẫu, phương pháp làm khuôn vv…Tuỳ thuộc vào loại khuôn đúc người ta phân làm hai loại: Đúc khuôn cát Đúc đặc biệt - Đúc khuôn cát: + Khuôn cát loại khuôn đúc lần (chỉ rót lần phá khuôn).vật đúc tạo hình khuôn cát có độ xác thấp độ bóng bề mặt lượng dư gia công lớn.Nhưng khuôn cát tạo vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn + Sơ đồ sản xuất đúc khuôn cát - Đúc đặc biệt: Ngoài khuôn cát , dạng đúc khuôn đúc (kim loại ,vỏ mỏng …) gộp chung đúc đặc biệt Đúc đặc biệt, tính riêng loại cho ta sản phẩm chất lượng cao ,độ xác ,độ bóng cao vật đúc khuôn cát Ngoài phần lớn phương pháp đúc đặc biệt có suất cao nhiên đúc đặc biệt thường vật đúc nhỏ trung bình 1.1.1 Phạm vi áp dụng công nghệ nguyên công công nghệ a Phạm vi áp dụng công nghệ * Trong sản xuất đúc, vật đúc phân chia thành khối lượng gồm : Nhỏ, trung bình, lớn Vật đúc nhỏ ≤ 100 kg Vật đúc trung bình 100 ÷ 150 kg Vật đúc lớn > 500 kg * Tính chất sản xuất : Đơn : ÷ 50 vật đúc / năm Hàng loạt: : Nhỏ : 50 ÷ 100 vật đúc / năm Vừa : 100 ÷ 1000 vật đúc / năm Lớn : 1000 ÷ 10.000 vật đúc / năm Hàng khối : > 10.000 vật đúc / name Sản xuất : Lỗ Φ ≥ 50 mm → đơn Lỗ Φ ≥ 30 mm → hàng loạt Lỗ Φ ≥ 20 mm → hàng khối b Những nguyên công công nghệ * Khái niệm vật đúc : Vật đúc dạng sản phẩm hình thành từ hợp kim lỏng lòng khuôn Sự hình thành chòu ảnh hưởng lớn kết cấu vật đúc * Yêu cầu kết cấu kim loại - Bảo quản quy trình công nghệ làm khuôn đơn giản, thuận tiện - Để xác đònh vò trí lòng khuôn khuôn đúc để tạo hướng kết tinh nhằm nâng cao chất lượng hợp kim đúc loại bỏ khuyết tật đúc - Bảo đảm cho quy trình công nghệ gia công cắt gọt thuận tiện - Bảo đảm tính vật đúc 1.1.2 Tính đúc kim loại yếu tố ảnh hưởng đến trình đúc a Tính đúc kim loại Tính đúc kim loại khả đúc dễ hay khó kim loại Nó đánh giá tiêu sau đây: - Tính chảy loảng - Tính co kim loại - Tính hoà tan khí - Tính thiên tích * Tính chảy loãng Kim loại có độ chảy loãng cao đúc dễ Tính chảy loãng phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ khuôn, nhiệt độ nhiệt rót thành phần hóa học kim loại Ví dụ đúc khuôn cát tính chảy loãng kim loại cao so với đúc khuôn kim loại khuôn cát có tốc độ dẫn nhiệt thấp - Si, P nguyên tố làm tăng tính chảy loãng kim loại - Mn, S nguyên tố làm giảm tính chảy loãng kim loại * Tính co kim loại - Tính co tăng tính đúc Vì đúc vật đúc dễ bò khuyết tật, lõm co, rỗ co - Thành phần hỗn hợp nguyên tố kim loại - Nhiệt độ rót kim loại * Tính hòa tan khí Kim loại đúc thường hoà tan khí O2, H2 , H2O gây rỗ vật đúc, làm giảm tính *Tính thiên tích Không đồng thành phần hỗn hợp, thường kim loại màu.Gang có tính chảy loãng thép nhiều gang dễ thép b Những yếu tố ảnh hưởng đến trình đúc - Thành phần hoá học - Nhiệt độ rót - Vật đúc thành mỏng → rót kim loại nhiệt độ cao - Công nghệ khuôn - Tốc độ nguội - Thành phần vật liệu nấu 1.2 Công nghệ đúc 1.2.1 Cấu tạo khuôn đúc nguyên tắc để chế tạo chúng a Cấu tạo khuôn đúc * Bộ mẫu gồm: - Mẫu để tạo lòng khuôn - Mẫu hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót - Tấm mẫu để làm khuôn * Yêu cầu vật liệu làm mẫu hộp lõi - Yêu cầu vật liệu : + Bền, không thấm nước, không co giãn + Có độ bóng, độ xác cao + Làm khuôn nhiều lần + Dễ gia công - Vật liệu làm mẫu hộp lõi + Gỗ + Kim loại: Hợp kim nhôm đúc ( Hợp kim Silumin), gang, thép, đồng + Nhựa + Thạch cao ( CaSO4.2H2O ) + Xi măng * Phương pháp đúc mẫu , hộp lõi : Dùng mẫu gỗ kim loại(mẫu gốc) để làm khuôn đúc mẫu kim loại Kích thước mẫu gốc : Lượng dư gia công = lượng dư gia công mẫu kim loại + lượng dư gia công vật đúc Độ co mẫu gốc = độ co kim loại mẫu + độ co vật đúc * Phương pháp gia công khí • p dụng cho sản xuất hàng khối , hàng loạt lớn • Gia công cắt gọt, nguội…từng phần lắp ráp phay CNC b.Những nguyên tắc để chêt tạo khuôn * Dựa vào công nghệ làm khuôn : Rút mẫu dễ dàng, đònh vò lõi lắp ráp khuôn - Chọn mặt có diện tích lớn nhất, dễ làm khuôn lấy mẫu - Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng tránh mặt cong, mặt bậc + Số lượng mặt phân khuôn phải nhất.Để đảm bảo độ xác lắp ráp, công nghệ làm khuôn đơn giản + Nên chọn mặt phân khuôn đảm bảo chất lượng vật đúc cao nhất, bề mặt yêu cầu chất lượng độ bóng, độ xác cao Nên đểû khuôn thành bên Không nên để phía dễ bọt khí, rỗ khí,lõm co - Những vật đúc có lõi, nên bố trí cho vò trí lõi thẳng đứng.Để đònh vò lõi xác, tránh tác dụng lực kim loại lỏng làm biến dạng thân lõi, dễ kiểm tra lắp ráp - Chọn mặt phân khuôn cho lòng khuôn nông nhất, để dễ rút mẫu dễ sữa khuôn, dòng chảy kim loại vào khuôn êm hơn, làm hư khuôn * Những kết cấu lòng khuôn phân bố khuôn khuôn nên chọn lòng khuôn nông hơn, dễ làm khuôn , dễ lắp ráp khuôn.Nên hình bên ta nên chọn phương án * Dựa vào độ xác lòng khuôn Độ xác vật đúc phụ thuộc vào độ xác lòng khuôn.Do phải: - Lòng khuôn tốt phân bố vào hòm khuôn Để tránh sai số lắp ráp khuôn Ví dụ: - Những vật đúc có nhiều tiết diện khác nhau, yêu cầu độ đồng tâm cao, người ta dùng thêm miếng đất phụ để đặt toàn vật đúc hòm khuôn - Miếng đất phụ làm thay đổi phần hình dạng mẫu để tạo tiết diện lớn mặt phân khuôn 1.2.1.1 Chế tạo mẫu lõi mẫu a Làm khuôn tay * Làm khuôn xưởng Để đúc vật đúc lớn thiếu hòm khuôn có kích thước lớn thay khuôn xưởng 1-Sỏi than cốc để thông khí; 2-Các ống thông khí để thoát khí cho khuôn dưới;3- Hỗn hợp làm khuôn ;4- Khuôn tiện ;5- Chốt nêm để đònh vò khuôn khuôn dưới;6- Rãnh dẫn.;7- Cốc rót;8- Đậu * Làm khuôn xén: Để làm khuôn hai hòm khuôn mẫu nguyên thành khối phải xén bớt phần khuôn cát cản trở việc rút mẫu khuôn tạo phù lại khuôn Do vậy, mặt phân khuôn thường bậc cong * Làm khuôn mẫu có miếng tời Các miếng tời gắn với đinh ghim, sau rút sau mẫu lấy theo phương ngang cá mặt phân khuôn mặt bậc cong b Làm khuôn máy Sản xuất hàng loạt, vật đúc đơn giản, kích thước nhỏ trung bình Đầm chặt hỗn hợp rút mẫu * Làm khuôn máy ép: có hai loại - Máy ép từ xuống - Máy ép từ lên Nguyên lý làm việc máy ép làm khuôn 1.Bàn máy; 2.Mẫu; 3.Hòm khuôn (độ cao H); 4.Hòm khuôn phụ(độ cao H); 5.Xà ngang; 6.Chày ép; 7.Van khí ; 8.Pittông; 9.Xilanh Máy ép từ xuống Máy ép từ lên - Xà ngang gắn với chày ép quay đến vò trí làm việc Bàn máy gắn chặt với mẫu Hòm khuôn 3, khuôn phụ tất gắn pittông Khí nén vào van 7, đẩy toàn pitông bàn máy Chuyển động lên chày ép lún sâu đến mặt khuôn trình ép dừng lại, khí nén thoát toàn phần rên hạ xuống với pittông Thời gian ép từ 9÷15 giây/ khuôn Để khắc phục tượng độ đầm chặt gần mẫu nhỏ, xa mẫu lớn dùng phương pháp ép từ lên hình sơ đồ máy ép làm khuôn - Mẫu vừa tạo lồng khuôn, vừa làm nhiệm vụ chày ép phận chày ép -Làm khuôn máy dằn (1 cung) -Làm khuôn cách phun cát c Các phương pháp làm lõi :Bằng tay - Hộp lõi nguyên (lõi đơn giản ) - Hộp lõi hai (ghép đối xứng) - Hộp lõi lắp ghép( lõi có miếng rời , lõi phức tạp) 1.2.1.2 Công nghệ chế tạo khuôn cát a Vật liệu làm khuôn lõi * Yêu cầu: - Độ bền : Cát hạt nhỏ,hàm lượng chất sét cộng chất dính kết cao.Độ bền phụ thuộc độ đầm chặt + Khuôn tươi :σn = 60÷80 k.p.a + Khuôn khô : σk = 80÷200 k.p.a - Độ dẻo : dùng nhiều hàm lương chất sét dính kết tăng hàm lượng H2O + Khuôn tươi : H2O > 5% + Khuôn khô : H2O ≤ 8% - Tính lún (co bóp) : Phải thêm nhiều chất phụ gia(như mùn cưa, bột than, rơm bột ) - Tính thông khí tăng : Cát hạt to, tròn, độ đầm chặt giảm - Tính bền nhiệt : Khả vật liệu nhiệt độ cao mà không bò nóng chảy, dính bám bề mặt vật đúc gây khó khăn cho gia công cắt gọt.Tính bền nhiệt tăng dùng cát có hàm lượng SiO2(thạch anh ) lớn - Độ ẩm: Để làm khuôn, in hình: + Khuôn tươi :4÷5% + Khuôn khô :6÷8% â - Tính bền lâu *.Các loại vật liệu : Thành phần chủ yếu : - Cát: SiO2 (thạch anh) - Độ hạt: Kích thước vật đúc lớn độ hạt lớn Tính thù hình - Đất sét: Cao lanh, Al2O3.2 SiO2 2H2O, - Bentorit : Al2O3.4 SiO2 nH2O - Chất dính kết : + Dùng loại thực vật, khoáng vật + Rỉ mật + Nước bã giấy(kiềm sunfat) Sấy 2000C÷2200C + Nước thuỷ tinh: Na2On SiO2 mH2O + cát ( K2O.n SiO2 mH2O) =======> Hoặc thổi CO2 SiO2 (m-9)H2O - Chất phụ : + Làm tăng tính lún, thông khí cho hỗn hợp + Bột grafit + đất sét + nước → chất sơn khuôn đúc gang, hợp kim đồng + SiO2 + sét + H2O → chất sơn khuôn đúc thép b Công nghệ làm khuôn: * Phương pháp làm khuôn tay Những khuôn đúc có kích thước, độ phức tạp tuỳ ý thường áp dụng cho sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ,vừa *.Phương pháp làm khuôn hai hòm khuôn Cát áo: Là phần hổn hợp trực tiếp tiếp xúc với chất lỏng Cát đệm: Không trực tiếp tiếp xúc với kim loại lỏng nên yêu cầu chất lỏng không cao, thường làm vật liệu cũ trộn thêm với nước 1.2.1.3 Sấy lắp ráp khuôn 1.2.2 Đúc khuôn kim loại a.Khái niệm : Đúc khuôn kim loại rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại b.Đặc điểm: - Khuôn kim loại dùng nhiều lần - Vật đúc có độ xác cao, Cơ tính tốt tổ chức hạt kết tinh nhỏ mòn - Tiết kiệm vật liệu làm khuôn áp dụng cho loại hình sản xuất hàng loạt Vật liệu đúc đơn giản, cấu tạo nhỏ trung bình - Do vật liệu làm khuôn lõi: Kim loại tính lún vật đúc dễ bò nứt, đúc gang dễ bò biến dạng trắng - Do tốc độ dẫn nhiệt thành khuôn cao nên khả điền đầy kim loại vật đúc dễ bò thiếu hụt cao khuôn cát *.Quá trình đúc khuôn kim loại - Làm khuôn lõi( Sau lần đúc) - Sấy khuôn lõi (nhiệt độ sấy 150 ÷ 4500C ) thuộc kim loại đúc - Sơn khuôn lõi : gồm sơn lót dày ÷ mm sơn phủ mặt dầu hôi dầu thực vật - Lắp khuôn rót kim loại vào 10 - Ít biến dạng nhiệt tập chung nhiệt độ cao moat diện tích nhỏ - Có thể điều khiển để cắt thủng cắt không thủng vật liệu Hình 3-36 Hình 3-37 3.4 Hàn hợp kim 3.4.1 Hàn thép, gang 3.4.1 Hàn thép 3.4.2 Hàn gang 60 Kỹ thuật hàn gang kỹ thuật khó phức tạp, khơng phải khơng thể hàn Thơng thường phương pháp hàn dùng để sửa chữa, khơng dùng để Hình 3-38 kết nối chi tiết với Như sửa chữa khn đúc hay sửa lỗi sản phẩm sau đúc sau gia cơng tính dòn hầu hết loai gang Gang có hàm lượng carbon từ 2-4% cứng gấp 10 lần thép * Các khó khăn hàn gang: Thứ nhất, Khả biến dạng dẻo gang thấp Trong biểu đồ thử kéo gang gần khơng có vùng biến dạng chảy rõ rệt Thứ hai, Gang nhạy cảm với nhiệt, nên dễ thay đổi tổ chức q trình hàn q trình nguội sau hàn Do tốc độ nguội gang lớn nên mối hàn vùng kim loại liền kề dễ hình thành tổ chức tơi, tổi chức gang trắng có độ cứng, giòn cao ( lên tới 800HB) dễ gây nứt mối hàn Thứ 3: Các sản phẩm gang đa dạng mặt thành phần hóa học, tổ chức nên hàn khó xác định xác chế độ hàn chế độ gia cơng nhiệt Thứ tư: Ở thể lỏng gang có tính chảy lỗng cao Gang khó hàn tư khác hàn sấp * Khi hàn gang, cần phải tn thủ vấn đề sau: - Loại quy trình hàn áp dụng: Quy trình nguội: Hàn đoạn ngắn từ 2-3 cm sau để nguội chạm vào mối hàn hàn tiếp Trình tự hàn nên áp dụng theo kiểu phân đoạn nghịch hàn đối xứng Quy trình nóng: Nung nóng vượt lên nhiệt độ chun biến pha 600-650 0C đồng thời liên tục giữ nhiệt q trình hàn Sau hàn cần làm nguội chậm vật hàn (120 0C/s) lò cách bọc vỏ cách nhiệt(khó thực với kết cấu lớn) Mẹo bổ sung cho quy trình hàn nóng nung gang cần hàn đến khí thấy có màu cà chua chín (mẹo dùng gỗ thơng khơ gạt lên chỗ vừa nung thấy có tàn than bay ok) - Vật liệu hàn: 61 Lựa chọn vật liệu hàn gang đúng: Thơng thường vật liệu hàn gang cần có độ dẻo cao, nên thành phần Nikel cao, lên đến 90% Nên chọn que hàn chế độ hàn hợp lý, loại que hàn thường dùng que hàn đồng, que hàn innox Hàn tốt sử dụng que hàn hợp kim niken đồng dùng lủa bon hố để bù đắp lượng bon gang bị cháy Đối với bề mặt gang bị nứt tiến hành hàn que hàn đặc biệt Loại que hàn: Eutectic 240 (Que hàn nối đắp cho loại gang) Nguồn hàn: AC/DC+ Thành phần: Ni Fe Mn C Độ bền kéo:55 000 psi (380 MPa) - Một số kỹ thuật, kinh nghiệm hàn gang: Do gang cứng dòn, nên ứng suất dư gang lớn, vết nứt tiếp tục phát triển q trình sử dụng đặc biệt q trình hàn Vì thế, để tránh vết nứt tiếp tục xé, người ta thường khoan chặn đầu vết nứt trước hàn Bước Hình 3-39 dùng trình tự hàn từ chỗ bắt đầu nhánh nứt cho tứi chỗ chúng gặp Sau cùng, tiến hành hàn vị trí lỗ khoan 62 Với chi tiết lớn, ta sang phanh (tức tạo rãnh chữ V giống kiểu hàn thép) sau gia cơng lỗ ren tùy ý lỗ ren 6, 8, 10…và cố gắng nhiều tốt nên xếp theo dãy đến ta bắt bu lơng vào cắt (nhớ để thừa tới 10 mm để chút ta hàn lên nó) Nhờ có thêm đầu thừa bulong nhơ lên ăn vào chi tiết q trình hàn thuận lời nhiều kết cấu tốt (do lúc ta hàn lên gang thép mà thép dễ hàn) Khi hàn gang phải thưc mơi trường cách ly với gió khơng q trình nung hàn xảy tượng tách, nứt thêm Với chi tiết có độ cứng vững cao tiến hành nung nóng cục (phần gạch chéo) thay nung nóng tồn Mục đích nung nóng sơ tạo điều kiện cho kim loại mối hàn vùng kim loại liền kề có tốc độ nung làm nguội đồng đều, tránh tựng nứt ứng suất nhiệt Hình 3-40 3.4.2 Hàn nhôm, đồng 3.4.2.1 Hàn nhôm Bằng cách thực hành, người bắt đầu nắm qui trình từ lúc gây hồ quang đến lúc kết thúc hồ quang, nắm cách giữ mỏ hàn kim loại phụ góc thích hợp a Điện cực Điện cực Vonfram dung cho hàn nhơm hợp kim nhơm Magie loại có đầu hình tròn lại có đầu nhon dung cho hàn thép Cacbon thép khơng gỉ.Khi chọnđúng loại điện cực, tiến hành lắp điện cực vào mỏ hàn, ý để đầu điện cực thò khoảng 3,2mm b Mồi hồ quang Khi dung dòng AC dòng DC có bổ sung cao tần, hồ quang tạo mà khơng cần tiếp xúc điện cực vật hàn, sinh điện áp cao tần Giống nhưtrong hàn Hồ quang tay, hồ quang tự hình thành trước đạt chiều dài hồ quang theo u cầu Hồ quang mồi gần điểm bắt đầu đường hàn xuất vũng kim loại nóng 63 chảy nóng sáng có kích thước nhấtđịnh, bắt đầu dịch chuyển mỏ hàn hết đường hàn Khi hàn dòng DC khơng có bổ sung cao tần, để gây hồ quang ta phải cham điện cực vào vật hàn Trong trường hợp nên sử dụng điện cực loại vonfram-thori.Để hạn chế hư hại mồi hồ quang, đặc biệt hàn nhơm ta phải mồi hồquang khối mồi làm đồng c Chiều dại hồ quang Khi hàn TIG, cho hầu hết kim loại, chiều dài hồ quang thích hợp 1,5 lầnđường kính điện cực Chiều dài hồ quang ngắn, mối hàn hẹp chiều sâu ngấu lớn nhiệt hồ quang tập trung Khi chiều dài hồ quang tăng,độ tập trung nhiệt giảm dẫn tới chiều sâu ngấu giảm d Ngắt hồ quang Trước ngắt hồ quang, phải tăng tốc độ hàn để tránh vết nứt lõm cuối đường hàn Nhiều người hay áp dụng phương pháp gây lại hồ quang sau vừa ngắt đểlàm nóng chảy kim loại phụ lấp đầy vết lõm e Góc nghiêng mỏ hàn Với mối hàn giáp mối, góc nghiêng khoảng 90 độ Tuy nhiên thường nên để mỏ hàn nghiêng góc 600 so với phương ngang theo chiều dịch chuyển độ nghiêng thành kim loại phụ nhỏ 200 theo phương ngang Với liên kết chồng chữ T, góc nghiêng mỏ hàn thích hợp 450 bềmặt (tức đặt đường phân giác góc vng (và nghiêng từ 50 đến 150 phía hướng hàn Khi vật hàn có chiều dày khơng nhau, điểm đặt mỏ hàn lệch chút phía dày để giúp cho mức độ nóng chảy cân f Qui trình hàn * Người hàn nên sử dụng điện cực zirconi-vonfram có đường kính 2,4mm ; lưu lượng khí bảo vệ 15cfh cường độ dòng điện 165A * Đầu tiên đặt mỏ hàn nhơm, điện cực sẵn sang dịch chuyển vào vùng nóng chảy nghiêng góc khoảng 200 so với mặt nằm ngang * Để điền kim loại phụ vào mối hàn, trước hết phải tạo vũng kim loại nóng chảy điểm bắt đầu mối hàn đến đạt độ ngấu thích hợp Tiếp theo dịch chuyển hồ quang phía sau vũng hàn Khi hồ quang rời đi, bắt đầu nhúng đầu kim loại phụ vào vũng kim loại nóng chảy Trong suốt tồn q trình hàn, khơng dung hồ quang làm nóng chảy trực tiếp kim loại phụ hình thành cục kim loại phía trước vũng hàn phép làm nóng chảy kim loại phụ cách nhúng vào vũng lim loại nóng chảy, kim loại nóng chảy đủ để tạo mối hànđẹp 64 Khi mối hàn đạt kích thước u cầu, rut que hàn ra, dịch chuyển mỏ hàn phía trước làm nóng chảy phần kim loại kế bên dọc theo đường hàn Lặp lại tồn qui trình hàn hết chiều dài đường hàn Khi két thúcđường hàn, ngắt hồ quang tắt thiết bị nêu mục trước.Phải tiến hành hàn đường hàn cách thục trước bắt đầu chuyển sang hàn mối nối 3.4.2.2 Hàn đồng 3.4.3 Hàn hợp kim đặc biệt 3.4.3.1 Hàn thép khơng gỉ Hàn TIG thép khơng gỉ dễ so với magie nhơm, phần đổi màu kim loại thời gian hàn Vì tốc độ truyền nhiệt nhơm lớn nên đòi hỏi nhiều nhiệt tốc độ hàn chậm so với thép khơng gỉ Khả sử dụng nguồn nhiệt cơng suất thấp dễ điều khiển hàn thép khơng gỉ giúp cho người thợ dễ dàng đạt chất lượng hàn cao Điểm bắt đầu đường hàn thép khơng gỉ cần nhiệt nhơm khơng có chuyển màu thay đổi nhiệt độ thép khơng gỉ lại tạo điều kiện dễ dàng cho người thợ nhờ khả chuyển màu nhiệt độ tăng cao Nếu khơng thấy rõ vân đường hàn xung quanh mối hàn xuất màu đỏ tía sẫm, điều có nghĩa sử dụng q nhiều nhiệt Qua thí nghiệm, người thợ nắm bắt cách điều chỉnh nhiệt tốc độ hàn thong qua thay đổi màu sắc a Máy hàn Khơng giống hàn nhơm magie sử dụng nguồn phân cực nghịchđể tẩy bỏ lớp oxit bề mặt, hàn TIG thép khơng gỉ thường sử dụng nguồn phân cực thuận có bổ sung cao tần để gây hồ quang b Khí bảo vệ Hàn TIG thép khơng gỉ thường sử dụng Argon làm khí bảo vệ.Khi hàn chiều dày lớn sử dụng hỗn hợp 25% Argon + 75% Heli để đạtđược độ thấu tốt c Điện cực Nên sử dụng loại điện cực có 2% Thori Các đường kính từ1.4mm-4,8mm sử dụng để hàn chiều dày tới 1,27mm Điện cực mài nhọn đầu trước lắp vào mỏ han d Kim loại phụ Nên sử dụng kim loại phụ loại với lim loại Nói chung muốn có mối hàn tốt nên sử dụng nhỏ để nung chảy cần nhiệt Các lớn chiếm nhiều nhiệt hồ quang nên nói chung khó sử dụng người bắt đầu 65 e Tư liên kết hàn Hàn TIG thép khơng gỉ hàn tư thế, nhiên nên giảm cường độ dòng điện khoảng 10%÷20% hàn leo, hàn ngang hàn ngửa để dễ kiểm sốt dòng kim loại lỏng Tức hàn tốt tư hàn sấp với cường độ dòng điện 100A hàn tư khác phải giảm dòngđiện xuống từ 80÷90A điều chỉnh khoảng đạt chất lượng mối hàn tốt Thép khơng gỉ có chiều dày 1,6mm khơng cần vát mép, 6,4mm phải vát mép chữ V đơn Có thể hàn lien kết góc lien kết chồng với chiều dày từ 1,6mm-12,7mm Khi hàn chiều dày mỏng nữa, phải sử dụng thật nhiệt thời gian hàn tăng lên nhiều Sử dụng nhiệt khơng tạo mối hàn bền mà dễ kiểm sốt biến dạng sử dụng đồ gá thích hợp Khác với thép cácbon loại thép hợp kim thấp khác, thép khơng gỉ cần phải kẹp chặt hàn để hạn chế biến dạng Các mối hàn góc thường kẹp vào phía sau đồng, tấmđồng se giúp làm giảm cháy thủng, vấn đề khó khắc phục người hàn Ra nhiệt phía sau đồng lên khoảng 3160 C giúp cho người thưc hành đạt độ thấu ngấu tơt Nói chung kỹ thuật hàn thép khơng gỉ tương tự kỹ thuật hàn loại kim loại khác 3.4.3.2 Các loại thép có tỷ lệ C nhỏ 0.35% Ta thực Hàn bình thường mà khơng quan tâm đến phương pháp đặc biệt Tuy nhiên thép có độ C cao 0.35% lại phải dựa theo tỷ lệ C, tỷ lệ hợp kim khác có thép để lựa chọn loại vật liệu hàn thích hợp * Nung sơ cần thiết q trình hàn: Khi hàn thép carbon cao , hợp kim , nung sơ làm châm tốc độ nguội mối hàn ngăn chặn việc hình thành cấu trúc luyện kim bất lợi cho tính thép vùng ảnh hưởng nhiệt Nung sơ làm giãm chênh lệch nhiệt độ khu vực xung quanh vùng hàn , làm giãm ứng suất nhiệt tác động lên mối hàn Nhiệt độ nung sơ cần xác định theo tính chất loại thép Nung q cao gây lãng phí biến dạng kết cấu , nung q thấp khơng cải thiện tính hàn mong muốn Ngòai phải ý đến việc giữ nhiệt lớp hàn để bảo đảm tính hàn cải thiện triệt để Nung sơ giúp cho q trình hydro khỏi vùng hàn tăng cường , kết nguy nứt hydro cải thiện đáng kể Chú ý: Cần tham khảo hướng dẫn nhà cung cấp thép hàn 66 Cần tn thủ đầy đủ quy trình kỹ thuật hàn thép có hàm lượng C cao Đối với thép dụng cụ tơi cần hạn chế tối đa hàn, việc hàn thực để sửa chữa tạm thời * Một cơng thức tính nung sơ bạn tham khảo: Nhiệt độ nung = 350 * bậc (C.E – 0.25 ) C.E = CC + CT CT= CC * 0.005 * T T độ dày hàn CC= %C + %Mn/6 + %Ni+%Cu/15 + %Cr+%Mo+%V/5 3.5 Một số phương pháp hàn đặc biệt khác 3.5.1 Hàn tiếp xúc, hàn điểm, hàn vẩy 3.5.1.1 Hàn tiếp xúc a Thực chất Cho dòng điện có cường độ lớn chạy qua chi tiết hàn, chỗ tiếp xúc có điện trở lớn bò nung nóng kim loại vật hàn đến trạng thái hàn (chảy lỏng dẻo) nhờ tác dụng lực học, vật hàn dính lại với Theo đònh luật Jun – Lenxơ cho dòng điện qua vật dẫn sinh nhiệt lượng Q: Q = 0,24RI2t Nhiệt lượng lớn sinh bề mặt tiếp xúc nung nóng chúng đến trạng thái hàn, sau dùng lực ép để tạo điều kiện cho việc khuếch tán nguyên tử, làm cho vật hàn nối với b Đặc điểm: Hàn điện tiếp xúc có đặc điểm sau: - Chất lượng sản phẩm cao - Có thể hàn kết cấu phức tạp, mối hàn vò trí không gian khác nhau, hàn chi tiết có tiết diện nhỏ - Dễ dàng khí hóa tự động hóa trình công nghệ - Năng suất cao dùng nhiều chế tạo xe hơi, máy kéo, máy bay, chế tạo dụng cụ đo cắt, - Tiết kiệm nguyên vật liệu lượng Vì hàn điện tiếp xúc sử dụng 67 rộng rãi ngành chế tạo máy, giao thông, công nghiệp tiêu dùng… c Phân loại - Hàn đối đầu (butt welding): - Hàn điểm (spot welding): Hình 3-41 Hình 3-42 - Hàn đường (seam welding): Hình 3-43 d.Máy hàn điện tiếp xúc giáp mối: Theo công suất máy hàn có: - Máy có công suất nhỏ (1,5 ÷ 8)KVA: Dùng để hàn nối loại dây thép đường kính (0,2÷6)mm - Máy có công suất lớn 160 KVA: 68 Có thể hàn thép có tiết diện 4000mm2 với lực ép P=160000KN 3.5.1.2 Hàn điểm a Thực chất Hàn điểm phương pháp hàn điện tiếp xúc, mối hàn không thực liên tục toàn chiều dài hàn mà điểm riêng biệt gọi điểm hàn Hàn điểm gồm hàn điểm, hàn điểm lần, hàn nhiều điểm hàn điểm điện cực giả b Đặc điểm: Hàn điểm có đặc điểm sau: - Cho mối hàn bền, đẹp không bảo đảm độ kín - Năng suất hàn cao, dễ khí hóa tự động hóa trình sản xuất - Có thể hàn kết cấu khác kết cấu phức tạp c Thiết bò hàn điểm - Máy hàn điểm thực ép khí nén dùng để hàn thép C thấp có S =(0.2 ÷2)mm - Máy hàn điểm có công suất 85 KVA, với lực ép 16000N để hàn thép hợp kim có S =(0.3 ÷2.5 )mm 3.5.1.3 Hàn vẩy Hình 3-44 a Thực chất Là phương pháp nối chi tiết lại với nhờ kim loại hợp kim trung gian gọi vẩy hàn.Trong trình hàn phải nung nóng vật hàn đến nhiệt độ tương đương nhiệt độ chảy vẩy hàn, vẩy hàn bò chảy kim loại vật hàn không chảy (cơ tính kém), kim loại vật hàn khuếch tán thẩm thấu vào vật hàn tạo thành mối hàn b Đặc điểm: Trong sản xuất, hàn vẩy có đặc điểm sau đây: - Hàn vẩy tiến hành lò có khí bảo vệ, hàn chân không lò muối, không yêu cầu thuốc hàn - Tính kinh tế cao, bảo đảm bề mặt mối hàn phẳng, đẹp - Sau hàn vẩy không cần gia công khí.Chi tiết hàn vẩy ứng suất cục hàn phương pháp hàn khác - Trong sản xuất hàng khối chi tiết hàn có chất lượng giống 69 - Hàn vẩy chế tạo sản phẩm mà phương pháp hàn khác không thực - Không yêu cầu trình độ công nhân cao - Phương pháp hàn vẩy nâng cao suất lao động, đặc biệt sản xuất hàng khối, sản phẩm hàn nhiều mối lúc c Công dụng: Công dụng hàn vẩy: Hàn vẩy phương pháp hàn đơn giản sử dụng rộng rãi ngành kỹ thuật điện, radio, hàn dụng cụ cắt kim loại, dụng cụ nhiệt, dụng cụ gia đình… d Vẩy hàn * Phân loại - Dựa vào nhiệt độ nóng chảy vẩy hàn mà chia thành hai nhóm sau: + Nhóm vẩy hàn dễ nóng chảy(vẩy hàn mềm): Nhiệt độ nóng chảy chúng 450 Dùng để hàn sản phẩm làm việc nhiêt độ thấp, chòu lực nhỏ có để nối cách đơn mà Vẩy hàn mềm bao gồm thiếc hàn nguyên liệu đặc biệt + Nhóm vẩy hàn khó nóng chảy(vẩy hàn cứng): Nhiệt độ chúng 450C Vẩy hàn có độ cứng có tính tương đối cao thường dùng để hàn vật hàn làm việc nhiẹât độ tương đối cao chòu tải trọng tương đối lớn Loại vẩûy hàn thường dùng đồng thau, bạc, nguyên liệu hàn bền nóng, nhôm, Niken… * Yêu cầu: Vẩy hàn cần đáp ứng yêu cầu chủ yếu sau đây: - Vẩy hàn nóng chảy cần phải có khả khuếch tán tốt vào kim loại vật hàn dễ bám vào bề mặt mối nối - Nhiệt độ nóng chảy vẩy hàn thấp nhiệt độ nóng chảy kim loại vật hàn - Trong trạng thái nóng chảy, vẩy hàn cần có tính chảy loãng cao để điền đầy toàn mối hàn - Hệ số truyền nhiệt vẩy hàn kim loại vật hàn cần phải gần - Vẩy hàn cần phải bảo đảm tính dẻo độ bền cần thiết mối hàn, không bò dòn nóng dòn nguội - Bảo đảm giá thành rẻ, đơn giản dễ chế tạo 70 e Thuốc hàn vẩy - Thuốc hàn vẩy có nhiệm vụ làm lớp oxit chất bẩn khác vẩy hàn kim loại vật hàn - Tạo khả tốt cho kim loại vẩy hàn thẩm thấu vào kim loại vật hàn, giảm sức căng bề mặt kim loại nóng chảy f Công nghệ hàn vẩy * Chọn vẩy hàn: Khi chọn mối hàn cho hàn vẩy cần phải vào điều kiện kỹ thuật mối hàn điều kiện làm việc vật hàn Căn vào mà chọn loại vẩy hàn thích hợp thỏa mãn yêu cầu đề * Chế độ hàn vẩy: Chọn chế độ hàn vẩy chủ yếu nhiệt độ hàn, thời gian nung nóng tốc độ nung nóng - Nhiệt độ hàn phải đại lượng xác đònh, thường lớn nhiệt độ nóng chảy vẩy hàn - Thời gian nung nóng phụ thuộc vào kích thước vật hàn, khe hở vật hàn thành phần kim loại vật hàn vẩy hàn - Tốc độ nung nóng phụ thuộc vào kích thước vật hàn, độ dẫn nhiệt kim loại vật hàn yêu cầu kỹ thuật hàn * Các phương pháp nung nóng: Sau có kết cấu mối hàn tốt vẩy hàn thích hợp, nung nóng không tốt chất lượng mối hàn Nếu vật hàn vẩy hàn nung nóng đồng tất phía.Nung nóng mỏ hàn điện, mỏ hàn khí, mỏ hàn xì, máy hàn điện tiếp xúc… * Kết cấu mối hàn vẩy: Độ bền mối hàn phụ thuộc vào tiết diện chỗ nối vẩy hàn điều chỉnh chi tiết liên kết với Hàn vẩy ứng dụng mối hàn chồng mép, hàn giáp mối, hàn góc, gấp mép, chồng mép với mặt cắt xiên 3.5.2 Khuyết tật mối hàn phương pháp kiểm tra đánh giá 3.5.2.1 Khuyết tật mối hàn a Nứt: - Là khuyết tật nghiêm trọng mối hàn 71 - Căn vào vò trí sinh 1.Nứt ngoài; 2.Nứt trong; Nứt khu vực nứt, chia làm chòu ảnh hưởng sức nóng hai loại nứt:nứt Hình 3-45 nứt ngoài.Vết nứt sinh khu vực chòu ảnh hưởng nhiệt đầu mối hàn b Lỗ hơi: Vì có nhiều thể hòa kim loại mỏng chảy, thể không thoát trước lúc vùng nóng chảy 1.Lỗ tập trung; 2.Lỗ bề mặt; nguội, tạo thành lỗ Lỗ đơn c Lẫn xỉ hàn: Hình 3-46 Lẫn xỉ hàn lẫn tạp chất kẹp mối hàn, tạp chất tồn mối hàn, nằm mặt mối hàn Lẫn xỉ hàn thường sinh mối hàn vuông góc đầu nối có khe hở nhỏ d Hàn chưa thấu: Hàn chưa thấu khuyết tật nghiêm trọng mối hàn dẫn đến nứt, làm hỏng cấu kiện.Hàn chưa thấu có khả sinh góc mối hàn mép đầu nối e Khuyết cạnh: - Ở chỗ giao kim loại vật hàn với mối hàn có hình rãnh dọc, rãnh gọi khuyết cạnh - Nguyên nhân: + Dòng điện hàn lớn, hồ quang dài + Góc độ que hàn cách đưa que hàn không xác f Đóng cục: Trên mép hàn có kim loại thừa không trộn với kim loại vật hàn gọi đóng cục 3.5.2.2 Các phương pháp kiểm tra mối hàn: a Kiểm tra phá hỏng: Là kiểm tra tính, xác đònh cường độ cực đại đầu nối mối hàn, tính dẻo tính dai cao hay thấp b Kiểm tra không phá hỏng: 72 Kiểm tra mặt dầu lửa, áp lực nước, khí nén, tia X, tia γ … 3.5.3 Một số phương pháp hàn phủ kim loại để phục hồi bề mặt chi tiết(hàn đắp) 3.5.3.1 Khái niệm hàn đắp ưu điểm *Hàn đắp trình đem phủ lên bề mặt chi tiết moat lớp kim loại phương pháp hàn… * Hàn đắp sử dụng để chế tạo chi tiết Dùng hàn đắp để tạo nên lớp bimetal với tính chất đặc biệt tạo lớp kim loại có khả chòu mài moon, tăng ma sát…Hàn đắp để phục hồi chi tiết bò mài mòn qua thời gian làm việc cổ trục khuỷu, bánh xe lửa,…Sử dụng hàn đắp để phục hồi chi tiết máy phương pháp rẻ tiền mà khả làm việc chi tiết không thua chi tiết Vật liệu hàn đắp thép cacbon, thép chòu mài mòn, thép có tính chất đặc biệt chòu nhiệt, độ cứng cao, bền nhiệt, chòu axit, … Thành phần kim loại lớp đắp phụ thuộc thành phần kim loại đắp nên tùy theo loại vật liệu mà ta chọn nhóm vật liệu công nghệ hàn cho thích hợp 3.5.3.2 Hàn đắp số chi tiết điển hình * Hàn trục thép rèn trục đúc từ thép C45, C50, C55 số thép hợp kim 50Cr2, 60CrMn, 50CrNi, …Thường hàn đắp nhiều lần sau thời hạn sử dụng * Hàn trục cán rỗng: thường sử dụng day hàn bột, chiều sâu mối hàn khoảng 5mm * Hàn đắp trục cán thép đònh hình với hai mục đích phục hồi kích thước tăng thời gian làm việc khả chòu mài mòn Nếu phục hồi kích thước dùng vật liệu hàn thường, loại vật liệu với trục, cần tăng độ chòu mài mòn thời gian làm việc cần dùng dây hàn đắp hợp kim Chế độ hàn chọn sau: nung nóng đến 25-1500C để tránh trục bò nứt, có loại vật liệu cần nung nóng đến 350-4000C Sauk hi hàn xong thường phải tiến hành ram nhiệt độ 520-5400C làm nguội lò để khử ứng suất 73 * Hàn đắp cánh tuốc bin: vật liệu làm cánh tuôcbin làm từ vật liệu thép hợp kim thấp nên sử dụng day hàn hàn lớp thuốc bảo vệ * Hàn đắp trục tầu có đường kính khoảng 200mm cần nung nhiệt độ 200-3000C 3.5.3.3 Một số phương pháp hàn đắp * Hàn đắp môi trường khí bảo vệ Ứng dụng để hàn chi tiết phức tạp, cần tạo lớp vỏ bề mặt lớp đắp…Dây hàn cần cho thêm chất khử oxy Si, Ti, CO khí hoạt tính Nhược điểm phương pháp bắn tóe lớn Để giảm bắn tóe cần hàn với chiều dài hồ quang nhỏ, kim loại dòch chuyển theo dòng tạo nên ngắn mạch * Hàn đắp ma sát * Hàn đắp điện cực không nóng chảy 74 ... loãng kim loại * Tính co kim loại - Tính co tăng tính đúc Vì đúc vật đúc dễ bò khuyết tật, lõm co, rỗ co - Thành phần hỗn hợp nguyên tố kim loại - Nhiệt độ rót kim loại * Tính hòa tan khí Kim loại... trượt đầu ép; Bệ đỡ (bàn máy) Má phanh; 10 Trục khuỷu 2.3 Rèn, dập kim loại hợp kim 2.3.1 Rèn kim loại hợp kim - Rèn: Là biến dạng kim loại dạng khối tác dụng lực động hay lực tónh có tính chu kỳ... kim loại Tính đúc kim loại khả đúc dễ hay khó kim loại Nó đánh giá tiêu sau đây: - Tính chảy loảng - Tính co kim loại - Tính hoà tan khí - Tính thiên tích * Tính chảy loãng Kim loại có độ chảy