SỬA CHỮA PHỤC HỒI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN

Hàn được các loại chi tiết với các kích thước vàkhối lượng khác nhau  Hàn trong các môi trường bảo vệ dưới lớp thuốc hay CO2MAG, Ar, HeMIG...; TIG.. Dùng dây hàn và thuốc hàn thường như

Chương 5 : SỬA CHỮA PHỤC HỒI BẰNG

5.2 Phân loại các phương pháp hàn

Dựa vào trạng thái nhiệt độ kim loại vùng mốihàn , người ta phân loại hàn ra các nhóm chính sauđây :

Nhóm các phương pháp hàn nóng chảy

Nhóm các phương pháp hàn áp lực

Hàn vảy, dán kim loại

Hiện nay có khoảng trên 100 phương pháp hàn

5.3 Sơ đồ phân loại các phương pháp hàn

Hàn áp lực

Hàn trong các môi trường đặc biệt

5.4 Đặc điểm (ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM) chung của một số phương pháp hàn phục hồi

Vật liệu

Kích thước

Khối lượng/

Các Phương pháp hàn

1 Hàn các lọai vật liệu khác nhau

2 Hàn được các loại chi tiết với các kích thước vàkhối lượng khác nhau

 Hàn trong các môi trường bảo vệ

(dưới lớp thuốc hay CO2(MAG), Ar, He(MIG) ); TIG

 Phương pháp hàn khác để hàn phục hồi như(bảng phân loại trên)

Ưu điểm

 Hàn kín,

 Chịu áp lực,

 Nhanh, giá thành thiết bị rẻ,

 Công nghệ đơn giản, năng suất cao và chấtlượng đảm bảo

Hình 5 - 5 Tổ chức kim loại vùng mối hàn

4 Hàm lượng các bon và nguyên tố hợp kim càngcao thì càng khó hàn

5 Các vật liệu khác nhau phải có công nghệ phùhợp

O C

%C

5.6 KHÁI NIỆM VỀ HÀN ĐẮP KIM LOẠI

2 Dùng dây hàn bột, dải kim loại với thuốc hànthường

3 Dùng dây hàn thường với thuốc hàn hợp kim

4 Dùng dây hàn và thuốc hàn thường nhưng chothêm vật liệu hợp kim trong quá trình hàn

Thép

30 -

Tuỳ theo loại vật liệu mà ta chọn các nhóm vậtliệu và công nghệ hàn cho thích hợp.

Một số đặc tính của các loại nhóm thép

(theo bảng 5-1)

Độ chịu mài mòn tương đối  là tỷ số khối lượngmẫu chuẩn bị mất mát trên khối lượng kim loại bị màimòn của mẫu thử từ kim loại đắp

Sơ đồ biểu diễn độ mài mòn tương đối của các nhómvật liệu hàn đắp (xem hình 5-6)

5.8 TÍNH HÀN CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

TRANG 115

 Tính hàn của kim loại là khả năng cho phépnối liền các chi tiết thoả mãn độ bền và cácyêu cầu khác

+%Mo/4+ %Ni /15 + %Cu/13 + %P/2

Trong đó, 2 thành phần Cu và P chỉ có tính toán khi

 Thép có tính hàn thoả mãn ,

tức là khi hàn có thể đạt được chất lượng mối hàncao nhưng phải tuân theo một số quy trình côngnghệ phụ (ví dụ: nung nóng sơ bộ, nhiệt luyện )

 Thép có tính hàn hạn chế ,

cần có thêm các quá trình công nghệ phụ như nungnóng sơ bộ ,

sử dụng thuốc hàn đặc biệt,

nhiệt luyện sau khi hàn

Chất lượng mối hàn bình thường

+ % Mo/13

2 3

7 8

9

10 11

Máy hàn tự động dưới lớp thuốc

- Hình – a Đầu hàn LT 7 - SAW – DC 400

- Hình – b Đầu hàn LN 25 – Điện cưc chảy với dây lõi thuốc

Bộ điều khiển

Thanh dẫn hướng

Hình vẽ bộ đầu hàn

4 Bộ điều khiển

Bao gồm các bộ phận Đồng hồ kỹ thuật để đo tốc độ xe hàn (m/min), Vôlt, ampe kế , chiết áp kế để điều chỉnh tốc độ nạp dây và tốc độ xe , bộ điều chỉnh dây lên xuống, các công tắc điều khiển chế độ hàn

Hình vẽ: bộ điều khiển

Thuốc hàn nóng chảy

Vai trò chủ yếu của thuốc hàn trong hàn đắp tự động là

Làm màng cách ly học của vũng hàn khỏi tácdụng của không khí, ổn định hồ quang,

Điều chỉnh thành phần hoá học của lớp hàn đắp

KIM DẪN HƯỚNG

BÁNH XE

RULÔ DÂY HÀN

Yêu cầu đối với thuốc hàn :

các khuyết tật như rỗ khí, ngậm xỉ, nứt vùng mối hàn.

Theo chức năng sử dụng người ta chia ra :

Thuốc cho hàn thép các bon và hợp kim thấp

Thuốc hàn thép hợp kim

Thuốc hàn hợp kim màu

Theo thành phần các chất người ta chia ra :

Loại có SiO2 cao ( 40 - 50 % SiO2 )

Loại SiO2 thấp ( < 35 % SiO2)

Loại không có SiO2

Loại không chứa oxy

Xỷ có tính bazơ : CaO, MgO, FeO

Xỷ có tính axit TiO2, SiO2

5.10 Đặc điểm ( Ưu và nhược điểm)

của hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc.

So với hàn tay, hàn đắp tự động có nhiều

ưu điểm:

 Trong hàn đắp tự động có thể hợp kim hoá kim loạihàn đắp tới 30%, do đó cơ tính của lớp đắp được cảithiện và tăng tính chống mòn của chi tiết sau khikhôi phục Chất lượng mối hàn cao; cơ tính tốt

 Năng suất hàn đắp tự động tăng lên rõ rệt

vì hàn dưới lớp thuốc nên cho phép hàn vớidòng điện cao nên tốc độ hàn lớn;

Do: ít hao tốn kim loại, hệ số hàn đắp cao ,tiết kiệm được kim loại que hàn

Hệ số mất mát nhiệt thấp do thuốc hàn khôngdẫn nhiệt và dẫn điện,

 Điện năng và kim loại đắp giảm

 Việc hợp kim hoá trong hàn đắp tự động rẻ hơn sovới hàn tay

 Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ do thể tích nóngchảy(Vh) nhỏ

 Hàn đắp tự động dưới lớp thuốc dùng để phục hồicác mặt phẳng, mặt trụ các chi tiết lớn, như rãnh lăncủa cầu xích, gờ bánh tỳ và bánh dẫn, cổ trụckhuỷu…

 Điều kiện lao động tốt do hồ quang kín

 Cho phép cơ khí hoá và tự động hoá quá trình hàn.

Nhược điểm :

Hàn đắp tự động dưới lớp thuốc có một số nhược điểm:

 Chiều sâu ngấu lớn và việc trộn lẫn kim loại

cơ bản và vật liệu bổ sung trong nhiều trườnghợp khó nhận được lớp đắp có độ chịu mòncao

 Vì hồ quang hàn bị che kín bởi lớp thuốc nênkhó điều chỉnh nó trong quá trình hàn và khihàn những chi tiết phức tạp đòi hỏi thợ hànphải có tay nghề cao

 Hầu như lúc nào cũng phải gõ xỉ, việc nàytương đối khó khăn khi hàn đắp những chitiết nhỏ; khi đó việc giữ được lớp thuốc cóchiều dày cần thiết trên chi tiết hàn đắp cũngrất khó Nhược điểm này hạn chế khả năngphục hồi những chi tiết có đường kính nhỏhơn 50 mm

 Mặt khác do giá thành thuốc hàn cao, tiêu thụlớn (thông thường bằng 1,3-1,4 lần trọnglượng kim loại lớp hàn), do đó làm tăng gíathành sản phẩm phục hồi

 Khó thực hiện các mối hàn có hình dạng vàquỹ đạo hàn phức tạp

Khi hợp kim hoá lớp đắp bằng dây hàn, cường độ

dòng điện có ảnh hưởng rõ rệt đến thành phần hoá học

mối hàn (bảng 5-4)

Bảng 5-4 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện

đối với thành phần hóa học của kim loại hàn đắp

9,811,312,4

1,501,882,4

0,710,830,98

Điện áp càng cao thì thuốc hàn càng chảy nhiều

và quá trình hợp kim hoá càng mạnh (bảng 5-5)

Bảng 5-5 Ảnh hưởng của cường độ và điện áp đến

thành phần hóa học lớp đắp (thành phần thuốc

hàn : 65%AH- 348A + 25% Fe_Cr)

điện, A

Điện áphồ

quang,V

Thành phần hóa họclớp đắp, %

2

5

300625

223040304050

5,228,0112,484,459,1216,20

1,281,782,080,781,353,02

1,211,431,820,500,952,30

Hợp kim hoá của lớp đắp bằng thuốc hàn gốm

có nhiều ưu điểm so với hợp kim hoá bằng dây :

dùng các nguyên tố hợp kim sẵn hơn,

công nghệ sản xuất thuốc lại đơn giản,

dễ thực hiện;

khi hàn đắp không cần dùng dây hợp kim đắttiền mà chỉ dùng các dây cacbon sẵn có và rẻtiền

5.11.Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

Chuẩn bị vật hàn ( tương tự hàn hồ quang tay )

Các loại mối hàn :

 Hàn một phía

 Hàn 2 phía

 Hàn có tấm lót thép hay tấm lót bằng đồng.

 Hàn có đệm thuốc

 Hàn theo quỹ đạo thẳng và cong

Tính toán và chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc

Xuất phát từ điều kiện

Gía trị (+ 1) Khi hàn giáp mối

dh dh d

KL.V  V

t L

F t

L

dh dh h

dh

h d

dh F

V F

V Đơn vị tính :

Vdh - Vận tốc dây hàn cm/s

Fđ - Diện tích cần đắp cm2

Fdh - Diện tích tiết diện dây hàn cm2

dh - Khối lượng riêng dây hàn g/cm3

KL - Khối lượng riêng KL vật hàn g/cm3

Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và đường kính điện cực.

Hình 5 -16 Ảnh huởng của chế độ hàn đến kích thước

và hình dạng mối hàn

U h , V

50 40

Ảnh hưởng của điện áp hồ quang.

Ảnh hưởng của tốc độ hàn.

Ảnh hưởng của góc nghiêng điện cực và vật hàn.

Kỹ thuật hàn đắp tự động mặt phẳng dưới lớp thuốc nóng chảy

2

6 5 4

3 2 1

10 9

8

Hình 5-22 Cơ cấu giữ thuốc hàn dùng cho việc hàn đắp hình trụ dài: 1-phễu; 2 tẩu hàn; 3 dây hàn; 4 ống dẫn thuốclớp thuốc hàn; 6 xỉ; 7 mối hàn đắp.

Hình 5 - 23 Cơ cấu giữ thuốc hàn dùng cho việc hàn đắp trục khuỷu:

1 dây hàn; 2.tẩu hàn; 3 thùng chứa thuốc; 4 ống mềm

5 thanh gá; 6.thanh chống; 7 ống dẫn thuốc (đồng)

8 thuốc hàn; 9 xỉ; 10 cổ trục khuỷu.

Cường độ dòng điện hàn và đường kính dây hànđược chọn tuỳ theo đường kính khi chi tiết hàn đắp vàchiều dày chi tiết tại vị trí hàn Đối với những chi tiếthình trụ có thể xác định gần đúng cường độ dòng điệntheo đồ thị (h 5-25 ) Phần gạch chéo là giới hạn của

6 3 1

2 5 4

17 16 15 7 8 9 10 11 12 13 14

6 5 4

3 2

1 8

7

cường độ dòng điện hàn đắp cho các chi tiết có đườngkính khác nhau trong đó mối hàn được hình thành tốtnhất

Bước tiến hàn đắp phụ thuộc vào đường kính dâyhàn và cường độ dòng điện hàn, thường từ 3,5 đến 9mm/vg Số lớp đắp phụ thuộc vào độ mòn của chi tiết

và lượng

Hình 5-26 Thứ tự thực hiện các đường hàn khi hàn đắp hình côn hoặc lòng máng.

Hình 5-27 Hàn đắp thành đứng ở vị trí ngang đối với trục quay:

1 cơ cấu giữ thuốc; 2 dây hàn; 3 thuốc hàn

4 thanh đứng; 5 bể hàn; 6 kim loại lớp đắp

7 dây amiăng; 8 tẩu hàn

5.11 Một số hình ảnh về ứng dụng hàn tự động :

Hình 5 - 31 a/ Hàn ống dẫn ngoài trời; b/ Hàn ống trong xưởng

Hình 5-32

a/ Hàn theo quỹ đạo tròn

b/ Hàn nhiều mối hàn cùng lúc theo quỹ đạo thẳng

9 8

7 6

5

3 2

1 R2 R1 Đ

C

5.12 HÀN ĐẮP BẰNG HỒ QUANG PLASMA

Hình 5-38 Sơ đồ đầu hàn plasma:

1 tác dụng thẳng b) tác dụng xiên c) micro plasma.vật hàn; 2 miệng làm nguội; 3 miệng bảo vệ khí; 4- nguồn điện; 5 buồng tạo khí plasma; 6 điện cực; 7 miệng điều tiêu.

Hình 5-42 Sơ đồ hàn đắp bằng vật liệu bột:

1 dây dẫn; 2 chi tiết; 3.miệng phun ngoài 4-miệng phun anốt; 5 khí taọ plasma 6-catôt -vônfram; 7 thùng tiếp liệu, 8- khí tải; 9 khí bảo vệ

R1và R2- biến trở; C- cuộn cản; Đ- nguồn điện.

5.13 Hàn rung

Hình 5-43 Sơ đồ nguyên lý hàn rung

1 Nguồn điện; 2 - Chi tiét; 3 - Buồng cung cấp dung dịch làm mát

4 - Dây kim loại; 5 - Cơ cấu tạo rung

5-14 Hàn đắp bằng phương pháp hàn điện xỷ

Hình 5-44 Sơ đồ nguyên lý hàn điện xỷ

1 - Kim loại cơ bản 2 - Lớp kim loại đắp,

Hình 5-42 Hình ảnh máy hàn điện xỷ bằng 3 dây hàn.

3.8.3 Hàn trong môi trường khí bảo vệ

a-Giới thiệu :

Hàn tự động và bán tự động trong các môi trườngkhí bảo vệ được ứng dụng khá rộng rãi trong thực tế từnhững năm 1950-1952.

Ngành đóng tàu có khoảng 30 % các kết cấuhàn bằng tay,

trong môi trường khí bảo vệ

1 Con lăn cấp lõi;2 - Dây hàn; 3 - Đầu mỏ hàn;

4 - Khí bảo vệ 5 - Vật hàn

1 2 3 4

5

c - Phân loại các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ

Hình 3-53 Sơ đồ phân loại các phương pháp hàn trong các môi trường khí bảo vệ.

d - Đặc điểm hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ

Khí hoạt tính : CO2, N2, H2,

Khí trơ : Ar, He,

Hàn trong môi trường

ArgonAr

HeliHe

Nitơ

N2

Hàntronghổnhợpkhí

hổnhợpcácloại khí

Hàn

trong

CO2

Khi hàn người ta có thể sử dụng :

Các loại khí trơ ,

Khí hoạt tính riêng biệt hoặc

Hợp chất của chúng như

Các loại khí trơ với khí trơ,

Khí hoạt tính này với khí hoạt tính khác

Khí trơ với khí hoạt tính

Hàn trong môi trường khí hoạt tính dùng chothép các bon, thép hợp kim thấp

Hàn trong môi trường khí trơ dùng cho các loạithép hợp kim, kim loại màu như nhôm, Ti,

Nitơ dùng cho hàn hợp kim đồng

1.Nguồn điện có thể là 1 chiều nối nghịch (cực dươngnối với dây hàn), nối thuận (cực âm nối với quehàn), xoay chiều Hồ quang trực tiếp và hồ quanggián tiếp Có thể sử dụng hồ quang 3 pha Hồ quang

3 pha thường dùng dòng xoay chiều

2.Có thể dùng điện cực không nóng chảy (Thanh,grafit, vônphram -W), thường dùng nhất là điện cựcvônfram nối trực tiếp , dòng một chiều nối thuận(cực âm nối với que hàn, cực dương nối với vật hàn);còn khi hàn dây hàn thì nối nghịch (cực dương nốivới dây hàn)

3.Có thể dùng điện cực nóng chảy (dây hàn nóngchảy) Khi hàn dòng một chiều bằng day hàn nóng

chảy thường được nối nghịch ( cực dương nối vớidây hàn, cực âm nối với vật hàn).

4.Tốc độ cấp dây có thể ổn định và có thể thay đổi tuỳtheo điện áp

5.Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ rất đanăng Có thể hàn ở bất kỳ vị trí nào trong không gian; đảm bảo cơ khí hoá, tự động hoá quá trình hàn; chất lượng mối hàn được nâng cao;

6.Hàn trong môi trường khí được ứng dụng nhiềutrong ngành đóng tàu

e - Hàn trong môi trường khí CO 2

1 CO2 thường dùng : loại 1 (99,5%CO2) Loại 2(99%), Loại thực phẩm (98,5%)

2 CO2 thường dùng ở trạng thái lỏng và cho vào bình

có dung tích 40 lít và có khối lượng khoảng 25 kg

3 Trong ngành đóng tàu thường dùng dòng một chiềunối nghịch (P.7 Golochenko)

4 Cho vào dây hàn một số chất (kim loại kiềm, kiềmthổ) sẽ làm tăng tính ổn định cho hồ quang hàn vàcho phép hàn có sự dịch chuyển dây hàn nóng chảytheo dòng nên làm giảm sự bắn toé Dòng xoaychiều thường làm cho hồ quang không ổn định vàtăng bắn toé

5 Chính vì thế mà hiện nay khi hàn điện cực nóngchảy trong môi trường khí CO2 thường dùng dòngmột chiều nối nghịch

6 Dây hàn có các loại theo tiêu chuẩn :

0,3 ; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 mm (trang 25- 1962)

Dây hàn nhỏ d = 0,5 - 1,2 mm

Dây hàn lớn d = 1,2 - 3,0 mm

Kích thước giọt kim loại lỏng khi hàn có ngắnmạch ( dgiọt > 1,5 dh ) khi không ngắn mạch là (dgiọt > 0,8 dh ) và khi chảy thành dòng là ( d giọt <0,8 dh )

7 Đặc tính dịch chuyển kim loại lỏng vào vũng hànphụ thuộc : loại khí bảo vệ; chế độ hàn (cực nguồnđiện, dòng điện hàn Ih, Hiệu điện thế hàn : Uh, Vậntốc hàn : Vh, Đường kính dây hàn : dh, Lượng khítiêu hao :Qh và chiều dài của lõi dây hàn tính từ đầumút của đầu mỏ hàn : Ld.)

8 Hàn trong CO2 có thể dùng dòng một chiều nốinghịch, nối thuận hay hàn bằng dòng một chiều

Trong thực tế khi hàn trong CO2 thường dùng

dòng một chiều nối nghịch (cực dương nối với

mỏ hàn, cực âm nối với vật hàn) Vì khi nối

nghịch hồ quang sẽ cháy ổn định, tạo nên mốihàn có hình dáng hợp lý và đảm bảo các tínhchất cần thiết của mối hàn

Khi hàn với điện cực nối thuận hồ quang sẽcháy kém ổn định hơn và có xu hướng tạo rổkhí và giảm sự ngấu vào kim loại cơ bản

Khi hàn dòng xoay chiều sẽ làm cho hồ quangcháy kém ổn định và lượng bắn toé nhiều

Để điều chỉnh dịch chuyển kim loại lỏng có thể

sử dụng dòng điện xung tần số 50 - 100Hz

9 Từ những phân tích trên hiện nay người ta thường

sử dụng dòng một chiều nối nghịch ( cực dương ởque hàn, cực âm ở vật hàn) để hàn trong CO2 Dònghàn phụ thuộc S, dh và J mật độ dồng điện hàn Thường nhận J = 60 - 150 A/mm2

10 Chất lượng mối hàn có thể thoả mản được ngay cảkhi hàn dưới nước

11 Hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2 cho phép tựđộng hoá dể dàng

Tác dụng của CO 2

1.Bảo vệ kim loại mối hàn khỏi tác dụng của khôngkhí , ni tơ và oxy xung quanh vùng hồ quang hàn

2CO2  2 CO + O2 => khó bảo vệkhỏi tác dụng của oxy

CO2 + [Fe]  [FeO] + CO

[FeO] + [ C ]  [ Fe ] + CO

Khí CO không hoà tan vào kim loại nóng chảy mà

sẽ bay hơi, vì thế dể dàng sinh ra rổ khí trong mối hàn

Các biện pháp chống CO :

1 Cho vào vùng mối hàn các chất khử oxy hoá CO

: Si, Mn

2 Chất lượng bảo vệ phụ thuộc “độ cứng “của dòng

khí bảo vệ mà được đặc trưng bởi lượng khí tiêuhao

Ví dụ : Lượng khí tiêu hao Q = 900 lít/giờ

Để giảm bắn toé có thể sử dụng hàn trong môitrường hổn hợp các loại khí :

95-99% Ar + 5-1 %O 2 ; 75%Ar + 20% CO 2 + 5% O 2 ; 60-80 % CO 2 + 20% O 2

(Trang 9 Máy hàn TĐ+BTĐ)2.Nhược điểm của khí bảo vệ CO2 là kim loại mối hàn

bị oxy hoá Cho nên chất lượng mối hàn phụ thuộc

lượng nguyên tố chất khử như Mn, Si trong thànhphần các nguyên tố của dây hàn.

Lượng Mn >= 0,9 % so với 0,35 % Mn khi hàn

Lực tác dụng của gió có ảnh hưởng lớn đến quátrình hàn và được xác định theo công thức: D V g