hàn kim loại công nghệ vật liệu kim loại

quá trình xảy ra khi hàn,cấu tạo mối hàn,các vật liệu hàn,các kĩ thuật hàn khác nhau dùng trong thực tiến của môn công nghệ vật liệu kim loại.đại học bách khoa hà nội.chuyên ngành luyện kim.tài liệu chỉ là phần tham khảo.các bạn phải đọc thêm sách để tìm hiểu kĩ hơn

MSE 441 Hàn kim loại • 8.1 Gi i thi u • 8.2 Hàn nóng ch y = welding • 8.3 Hàn • 8.4 Hàn thi c ng HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.1 Introduction Ngày sẩn phẩm kết cấu lắp ghép nối nhiều chi tiết với Lắp ghép có nhiều ưu điểm: kết hợp dùng nhiều loại vật liệu cách hợp lý, sử dụng chi tiết tiêu chuẩn để lắp lẫn; đỡ tốn chế tạo đồ gá trang thiết bị; hiệu kinh tế tổng hợp cao Vấn đề chỗ dùng kỹ thuật nối ghép cách sau: phương pháp cơ, phương pháp nhiệt hay dán dính HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LẮP GHÉP • • • • a) bolting (Then, chốt) b) riveting (Đinh tán) c) stapling (Rập); d to f) snap fasteners (khuy bấm) • Asembling by fasteners is difficult to automate, encouraging replacement by welding or adhesives (dính) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.2 Hàn Introduction • Hàn công nghệ nối kim loại áp suất, nhiệt, lửa hồ quang điện Năng lượng hàn làm nóng chảy vật hàn kim loại hàn Kim loại đông đặc tạo thành mối hàn HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 • Hàn nóng chảy khác với hàn đồng hàn thiếc Hàn đồng hàn thiếc, có kim loại hàn (thuốc hàn) nóng chảy liên kết vật hai vật hàn lại với mà vật hàn không nóng chảy • Solid state welding and fusion welding/hàn bán dẫn nóng chảy: Heat source: electric arc, thermal, resistance, friction Atmosphere: plasma, inert gas, liquid + flux • Khi hàn, nhiệt độ vũng hàn nâng lên cao nhanh, lại làm nguội nhanh kim loại xung quanh mối hàn, tức xảy tượng kim loại vùng hàn Bởi kim loại bị biến cứng Mặt khác, có chênh lệch nhiệt độ xung quanh mối hàn, làm xuất ứng suất dư vùng hàn làm cho kim loại hàn thay đổi tính chất, chủ yếu độ cứng mối hàn HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 Cấu tạo mối hàn: - Vùng nóng chảy - Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 CGHAZ: Coarse grain region FGHAZ: Fine grain region ICHAZ: Intercritical region HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.2 Các phương pháp hàn 8.2.0 Hàn hồ quang điện HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 Cân nhiệt hàn hồ quang • Lượng nhiệt cần làm nóng chảy đơn vị thể tích kim loại: Um=k.Tm2 (J/mm3) K=3.33x10-6 for Kelvin scale Tm: nhiệt độ nóng chảy, oK • Năng lượng cần mối hàn: HW = f1f2H (J) Where: f1; f2- Hệ số truyền nhiệt hệ số nóng chảy H : Tổng lượng trình hàn (J) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 • Năng lượng cấp vào cần thiết cho mối hàn: HW= Um.V V: Thể tích kim loại nóng chảy, mm3 • Năng lượng cần cho mối hàn: HW = f1f2H = Um.V (J) RHW = f1f2RH = Um.RWV RHW = Tốc độ cung cấp lượng cho mối hàn.W RH = Tốc độ cấp lượng nguồn hàn, W RWV= Tốc độ thể tích mối hàn; mm3/s HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 • + Ngọn lửa bình thường: m = 1, – 1, Ngọn lửa gồm vùng rõ rệt, vùng nhân hình búp đa màu tr ắng, nhi ệt độ thấp, dùng để hàn đượ c Tiếp theo vùng công tác màu xanh lam Vùng có nhiệt độ cao nh ất, s ản phẩm cháy gồm khí CO H2, hay g ọi vùng hoàn nguyên có phản ứng cháy: C2H2 + O2 = CO + H2 + Q Vùng vùng cháy hoàn toàn, đuôi ng ọn lửa, màu nâu sẫm, nhiệt độ thấp, không dùng để hàn đượ c • + Ngọn lửa oxi hoá: m > 1, Đây lửa thừa oxy, dùng hàn đồng hợp kim đồng • + Ngọn lửa cacbon hoá: m < 1, Loại lửa dùng để hàn gang thép cacbon cao HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.2.7 Resistance welding • Hàn điện trể dùng cho tấố m , kim loại Nhiệt tạo điện trể ơể chốễtiểố p xúc Thờ i gian hàn ngắố n, điện áp thấố p, cườ ng độ dòng cao, có thêm lự c ép sau xung điện làm kim loại dính Hàn thép Hàn nhôm cấồ n cườ ng độ dòng điện cao, nên cự c bị mòn nhanh HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 Nguyên lý: Các chi tiết hàn ghép chồng lên nhau, dùng điện cực nung nóng điểm hàn, dùng lực ép chặt hàn lại với theo điểm Hai điện cực bố trí hai phía hình 7.8 bố trí phía Nếu hai cực nằm phía lần hàn hàn điểm Cực hàn chế tạo vật liệu dẫn điện , chịu nhiệt, có độ bền cao phải có phận làm nguội điện cực HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 • Stainless steels The chrome-nickel steel alloys (austenitic) have very high electric resistance and are readily joined by resistance spot welding Abig attention is rapid cooling through critical range, 800 to 14000C The rapid quench associated resistance spot welding is ideal for reducing the possibility of chromium carbide precipitation at the grain boundaries, The longer the weldment is held at the critical temperatures, the greater the possibility of carbide precipitation HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 Aluminum and aluminum alloys Resistance spot welding machines: 20 KVA is necessary to make sound welds on most aluminum materials and other high currents and exact pressures in order to provide the heat necessary to melt the aluminum and produce a sound weld HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.2.8 Friction stir welding • Cylindrical or planar geometry • HAZ, Thermomechanically affected zone (TMAZ), Stir Nugget (SN) • A section through a friction stir weld made in an Al-Si casting alloy • Optical micrographs showing the microstructure in (a) the base metal; (b) heat-affected zone; (c) the thermomechanically affected zone, where considerable refinement of the silicon has occurred • Allow welding of dissimilar materials (Al alloys, Al-Cu, Steels,…) • Suitable for industrial, large scale operations HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.3 Brazing • No melting of base metal, filler melts at T > 800˚F – Requires good wetting of base metal by filler – Versatile: dissimilar materials, complex geometry, thin sections but less strength • Torch brazing, furnace brazing, dip brazing (Figs 8.31-32) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 8.4 Soldering • No melting of base metal, filler melts at T < 800˚F – Low T → good dimensional stability, small structures (electronic devices) • Solder materials: low TM, stable in air, conductive, low toxicity, low cost – Combination of Sn, Pb, Bi, In, Cd, Ga, Ag – Solderability ranking: excellent (Sn, Pb, Au, Ag, Cu) to Good (bronze, brass) to Fair (Ni base, carbon HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY MSE 441 • Soldering is similar to brazing and can be defined as a joining process in which a filler metal with melting point (liquidus) not exceeding 450oC is melted and distributed by capillary (ông ố dân, ễ mao dân) ễ action between the faying surfaces of the metal parts being jointed As in brazing, no melting of the base metals occurs, but the filler metal wets and combines with the base metal to form a metallurgical bond Details of soldering are similar to those of brazing , and many of the heating methods are the same HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY