CÔNG NGHỆ HÀN KIM LOẠI NHẸ VÀ HỢP KIM CỦA CHÚNG

8 CÔNG NGHỆ HÀN KIM LOẠI NHẸ VÀ HỢP KIM CỦA CHÚNG 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.2 Công nghệ hàn hợp kim manhê HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại 8.1.2 Tính hàn nhơm hợp kim nhôm 8.1.3 Vật liệu hàn nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại • Nhẹ, chống ăn mịn khơng khí, nước, dầu, nhiều hóa chất Ỉ nhơm dùng rộng rãi cơng nghiệp dân dụng • Khối lượng riêng nhôm khoảng phần ba thép hay đồng • Khả chống ăn mịn nhôm xuất phát từ lớp oxit nhôm bền vững bề mặt HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhơm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại • Tính dẫn điện dẫn nhiệt nhôm cao gấp bốn lần thép Dùng nhiều thiết bị điện thay cho đồng • Nhơm khơng có từ tính Hệ số dãn nở nhiệt gấp hai lần thép • Nhơm có độ bền khơng cao có tính dẻo tốt, đặc biệt nhiệt độ âm • Có thể tăng độ bền nhơm thơng qua hợp kim hóa, biến dạng trạng thái nguội, nhiệt luyện kết hợp biện pháp HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại Hợp kim nhôm: hợp kim đúc (2) hợp kim biến dạng (1) • Kết cấu hàn chủ yếu chế tạo từ hợp kim biến dạng: tấm, profile, ống, v.v • Hợp kim biến dạng (1) chia thành nhóm nhiệt luyện (4) nhóm khơng thể nhiệt luyện (3) 1: Hợp kim biến dạng 2: Hợp kim đúc 3: Hợp kim biến dạng bền hóa nhiệt luyện 4: Hợp kim biến dạng bền hóa nhiệt luyện HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại Al Cu 2xxx Cu Al Cu Mg 2xxx Mg Al Mg Si 6xxx Zn Al Zn Mg 7xxx Al Nhiệt luyện đợc: Cu; Zn-Cu: tăng độ bền sau nhiệt luyện Tăng độ bền trớc nhiệt luyện không đáng kÓ Al Zn Mg Cu 7xxx Mn Al Mg 5xxx Al Mn 3xxx Si Al Si 4xxx Kh«ng nhiƯt lun đợc: Mg: tăng độ bền Si: không tăng độ bền ®óc 99,xx% HK9 - 2005-2006Al NgơAlLê1xxx Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi Nguyªn chÊt6 8.1 Cơng nghệ hàn nhơm hợp kim nhơm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại • Hợp kim nhôm nhiệt luyện được: – Chứa Si, Mn, Mg Tăng độ bền thơng qua hình thành dung dịch rắn pha phân tán Mg có hiệu nhất, hợp kim Al – Mg có độ bền cao cả, trạng thái ủ – Mọi hợp kim nhơm thuộc nhóm biến cứng bị biến dạng trạng thái nguội (nhưng tính dẻo bị giảm) Sau ủ, chúng trở lại tính ban đầu Khi qua biến cứng nguội sau hàn, độ bền vùng ảnh hưởng nhiệt giảm xuống mức hợp kim sau ủ – Nhôm, hợp kim Al – Mg, Al – Mn dễ hàn TIG, MIG (riêng Al –Si cần sử dụng quy trình đặc biệt tính dẻo HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, giảm) ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.1 Đặc điểm, tính chất ứng dụng kim loại • Hợp kim nhơm nhiệt luyện được: – Chứa Cu, Mg, Zn Si dạng đơn kết hợp (Al-Mg-Cu, Al-Zn-Mg, Al-Si-Mg) – Ở trạng thái ủ, độ bền phụ thuộc vào thành phần hóa học tương tự với hợp kim nhiệt luyện – Khả hòa tan dung dịch rắn bốn nguyên tố nói trên, đơn lẻ kết hợp, tăng theo gia tăng nhiệt độ Do hợp kim đưọc nhiệt luyện theo hình thức ủ đồng hóa tổ chức, tơi sau hóa già tự nhiên nhân tạo – Sau trước hóa già, cịn tăng độ bền thông qua biến dạng trạng thái nguội – Al – Mg – Si hợp kim dễ hàn Nhiều hợp kim thuộc nhóm Al – Zn có tính hàn kém, có thêm Mg, số hàn Hợp kim Al – Cu địi hỏi có quy trình hàn đặc biệt liên kết hàn có tính dẻo HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Cơng nghệ hàn nhơm hợp kim nhơm 8.1.2 Tính hàn nhôm hợp kim nhôm Vấn đề Al2O3: – Nhiệt độ nóng chảy Al: 660 oC; Al2O3: 2050 oC – Khối lượng riêng Al: 2,7 g/cm3; Al2O3: 3,6 g/cm3 – Khi hàn hình thành màng Al2O3 Do cạnh mối hàn khó nóng chảy, lẫn xỉ hàn – Khử màng Al2O3 biện pháp Cơ học: rũa, cạo, chải bàn chải có sợi thép khơng gỉ Hóa học: thuốc hàn, tạo thành chất dễ bay hơi: thuốc 50% KCl + 15% NaCl + 35% Na3AlF2 cho phản ứng Al2O3 + 6KCl Ỉ 2AlCl3 ↑ + 3K2O Dung dịch axit kiềm Hồ quang: hiệu ứng bắn phá catot hồ quang Tại nhiệt độ cao, độ bền giảm nhanh, làm nhôm bị sụt hàn Độ chảy lỗng cao, nhơm dễ chảy khỏi chân mối hàn Nhơm khơng đổi màu hàn, khó khống chế kích thước vũng hàn HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhơm hợp kim nhơm 8.1.2 Tính hàn nhơm hợp kim nhơm • • • • Hệ số dãn nở nhiệt cao, module đàn hồi thấp, nhôm dễ bị biến dạng hàn Hydro nguồn gây rỗ khí chủ yếu hàn nhơm Cần khử chất chứa hydro bề mặt vật hàn Nhôm dẫn nhiệt tốt, phải dùng nguồn nhiệt có cơng suất cao nguồn xung Kim loại mối hàn dễ nứt cấu trúc hạt hình cột thơ tinh có nhiệt độ nóng chảy thấp tinh giới, co ngót (7%) kết tinh HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 10 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.3 Vật liệu hàn nhơm • Que hàn nhơm hợp kim nhôm để hàn hồ quang tay chế tạo kết cấu chịu tải đơn giản sửa chữa Tiêu chuẩn AWS A5.3 phân loại que hàn: Ký hiệu Thành phần [%] G/H bền [MPa] Dùng cho E 1100 (Si + Fe) 0,95; Cu 0,05; Zn 0,1 90 Nhôm kỹ thuật E 3003 Si 0,95;Fe 0,7; Cu 100 0,05÷0,20; Zn 0,1; Mn 1÷1,5 E 4043 Si 4,5÷6,0; Fe 0,8; Cu 0,3; Zn 0,1 100 Hợp kim 1100 3003 Các hợp kim 6xxx, 5xxx (2,5% Mg); hợp kim đúc Al – Si; 1100; 1350; 3003 • Sấy que hàn đến 175÷200 oC để khử nước Tp = 150÷200 oC HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 11 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm Ký hiệu 8.1.3 Vật liệu hàn nhôm Ký hiệu dây hàn (dây hàn phụ): Tiêu chuẩn AWS A5.10 – 1980: • ER: dây hàn dùng cho hàn khí, hàn plasma, hàn TIG, MIG • R: dây hàn dùng cho trình hàn nêu trên, trừ hàn MIG HK9 - 2005-2006 Thành phần [%] ER 1100 99,0 Al ER 2319 6,3 Cu; (V + Zr) có kiểm sốt; Al cịn lại ER 4043 5,3 Si; Al lại ER 4047 12 Si; Al lại ER 4145 10 Si; Cu; Al lại ER 5183 0,8 Mn; 4,9 Mg; Al lại ER 5356 0,1 Mn; Mg; Al lại ER 5554 0,8 Mn; 5,1 Mg; Al lại ER 5654 3,5 Mg; Mn khơng đáng kể; Al cịn lại R 242 Cu; 1,5 Mg; Ni; Al lại R 295 4,5 Cu; Al lại R 355 Si; 1,2 Cu; 0,5 Mg; Al lại R 356 Si; 0,3 Mg; Al cịn lại Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 12 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhơm 8.1.3 Vật liệu hàn nhơm • • • Chọn vật liệu hàn: thành công hàn nhôm chọn vật liệu hàn Chọn vật liệu hàn khơng thích hợp gây nứt kim loại mối hàn kim loại mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt có tính dẻo độ bền thấp nhiệt độ tăng (hiện tượng gây sụt mối hàn) Để giảm xu hướng nứt tinh thể vùng ảnh hưởng nhiệt, nên dùng vật liệu hàn có nhiệt độ nóng chảy thấp kim loại bản, tức có hàm lượng nguyên tố hợp kim cao HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 13 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm Độ nhạy cảm nứt 8.1.3 Vật liệu hàn nhôm Al HK9 - 2005-2006 Tỷ lệ % nguyên tố hợp kim Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 14 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhơm hợp kim nhơm • Trước hàn: làm lớp dầu mỡ bảo quản Tẩy aceton dung môi khác khoảng rộng 100÷150 mm từ mép Lớp oxit bên lớp dầu mỡ tẩy khoảng rộng 25÷30 mm phương pháp học (giấy ráp, bàn chải thép không gỉ có đường kính sợi < 0,15 mm) • Có thể dùng hóa chất để khử oxit (tẩm thực 0,5÷1 phút) dung dịch lít nước: 50 g NaOH, 45 g NaF Sau xối nước (1÷2 phút) trung hịa dung dịch axit nitric 30÷35% (với hợp kim AlMn) dung dịch axit khác (sổ tay hàn) Sau xối lại nước sấy khơ khụng khớ núng 80ữ90 oC ã Sau lm sch bề mặt, chi tiết phải hàn vịng 3÷4 tiếng đồng hồ HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 15 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Với dây hàn, làm sau: • • Rửa dung dịch khử dầu mỡ; tẩm thực dung dịch 15% NaOH 60÷70 oC; rửa nước, sấy khơ, khử khí 350 oC 5÷10 tiếng đồng hồ chân khơng 10÷3 mm Hg (0,13 Pa) Cũng thay chân khơng nung khơng khí 300oC 10÷30 phút HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 16 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhơm hợp kim nhơm • • Hàn hồ quang tay: Chủ yếu cho hàn kết cấu chịu tải trọng nhỏ từ nhôm kỹ thuật hợp kim nhôm loại Al-Mn, Al-Mg với hàm lượng Mg 5%, hợp kim đúc Al-Si Dòng chiều cực nghịch Trước hàn cần nung nóng sơ (250÷300 oC với chiều dày trung bình, 400 oC với chiều dày lớn), cho phép hàn ngấu với cường độ dòng hàn trung bình Khi hàn kết cấu lớn, thường nung nóng sơ phần HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 17 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn hồ quang tay: • Liên kết hàn thơng dụng nhất: giáp mối • Liên kết chồng chữ T: nên tránh xỉ hàn chảy vào khe, khó loại bỏ (bằng cách rửa) sau hàn, dễ gây ăn mịn kết cấu • Chiều dày tối thiểu hàn hồ quang tay: mm Khi chiều dày < 20 mm, không cần vát mép Mối hàn thường có khe đáy ≤ 0,5÷1 mm Hàn lót thép • Với chiều dày > 20 mm, vát mép với góc 70÷90 o, chiều cao khơng vát mép 3÷5 mm khe đáy 1,5÷2 mm HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 18 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhơm • • • • • Hàn hồ quang tay: Hàn nhơm nhanh gấp 2÷3 lần hàn thép Vỏ bọc que hàn: điện trở lớn; hồ quang tắt, miệng vũng hàn đầu que hàn hình thành lớp xỉ cứng, khó gây lại hồ quang Vì cần hàn liên tục Không dao động ngang Để bảo đảm bắn tóe tối thiểu, jmax = 60 A/mm Liên kết chồng hàn chữ T hàn với chế độ hàn giáp mối có chiều dày hàn từ phía Hàn đính: thực có nung nóng sơ tới 150÷250 oC Cần làm xỉ hàn oxit Sau hàn: rửa xỉ hàn nước nóng bàn chải lơng Để mối hàn có độ bóng bình thường, cần tẩm thực sau hàn dung dịch axit nitric 5÷10% HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 19 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhơm hợp kim nhơm • Hàn hồ quang tay: Chiều dày, mm Que hàn, mm Dịng hàn, A điện áp hàn, V 280÷300 30÷34 300÷320 30÷34 10 6÷7 320÷380 30÷34 12 350÷450 32÷36 14 400÷450 32÷36 16 400÷450 32÷36 18 8÷10 450÷500 32÷36 20 8÷10 500÷550 32÷36 HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 20 10 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhơm • • • Hàn mơi trường khí bảo vệ Phổ biến chế tạo kết cấu hợp kim nhôm quan trọng Các phương pháp hàn – – • hàn tay hàn giới (TIG), hàn tự động bán tự động (MIG) Khí bảo vệ sử dụng Ar (99,98%) He (99,985%); hàn TIG, dùng hỗn hợp hai loại khí HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 21 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn TIG: • Dịng xoay chiều • Điện cực W,đường kính ∅ d = 2÷6 mm, chiều dày t < 12 mm • Khi t < mm, hàn lượt có sử dụng đệm lót thép • Với t = 4÷6 mm, nên hàn từ hai phía, với t = 6÷7 mm trở lên, cần vát mép hàn theo dạng V X • Khi hàn tay, với tmax = 5÷6 mm, điện cực có đường kính từ 1,5÷5 mm HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 22 11 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn TIG: • Dịng điện hàn tối đa I = (60÷65)d Tốc hn 8ữ12 m/h ã Dõy hn ph dd = 1÷5 mm Để bảo vệ hữu hiệu vùng hàn, cần có lượng khí tối ưu (tra bảng) Độ tin cậy q trình hàn cịn phụ thuộc vào đường kính dạng chụp khí mỏ hàn, khoảng cách từ miệng chụp khí đến bề mặt vật hàn v.v Có thể chọn cỡ chụp khí D (đường kính miệng) sau: d [mm] 2÷3 D [mm] 10ữ12 12ữ16 14ữ18 16ữ22 ã t = (0,8ữ2 mm), cn hàn gấp mép HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 23 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhơm hợp kim nhơm • • • Khi hàn tay, góc nghiêng điện cực dây hàn phụ 90o Điện cực W không dao động ngang Chiều dài hồ quang tối đa 1,5÷2,5 mm Khoảng nhơ đầu điện cực khỏi miệng vịi phun chụp khí 1÷1,5 mm hàn giáp mối 4÷8 mm hàn mối hàn góc (liên kết góc liên kết chữ T) HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 24 12 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhơm hợp kim nhơm • • Kích thước vũng hàn giữ mức tối thiểu Với t< 10 mm, hàn từ trái sang phải, cho phép giảm mức độ nung nóng kim loại • Tốc độ hàn phải tương ứng với chế độ hàn mức độ tiêu thụ khí bảo vệ Lưu lượng khí q lớn Ỉ dịng xốy Ỉ khơng khí bị hút vào vùng cần bảo vệ Lưu lượng khí tốc độ hàn lớn giảm hiệu bảo vệ vùng hàn • Tùy theo mức độ tiêu thụ, áp lực khí Ar điều chnh khong 0,1ữ0,5 at (0,01ữ0,05 MPa) ã Ar c đưa vào vùng hàn 3÷5 s trước 5÷7 s sau có hồ quang (thơng qua van điện từ) HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 25 ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhơm • • Hàn TIG giói: dây hàn có kích thước lớn so với hàn tay Có thể hàn lượt hàn từ phía Hàn thường thực với điện cực vị trí thẳng đứng, dây hàn phụ cấu cấp dây đưa vào cho đầu tựa vào mép vũng hàn Khi chiều dày lớn mm, cần thực vát mép sau: 20 – 30 o o 20o – 30o R ,5 R 6,5 15 - 20 > 20 30o – 40o < 15 HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 26 13 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn MIG: • Hiệu cao t ≥ • Dòng chiều cực nghịch (bắn phá catod màng Al2O3 bắng ion dương) • So với hàn TIG, tính mối hàn thấp điện cực bị nung nóng q mức (ví dụ với hợp kim Al-Mg, độ bền kim loại mối hàn giảm 15%) Tuy nhiên có ưu điểm khử tạp chất (oxit nhơm) tốt, có suất cao • Dây hàn ∅ d = 1,2÷1,5 mm Với dây có lớn hơn, q trình hàn ổn định dịng điện hàn có cường độ cao 130÷140 A, cho phép hàn hàn lượt có chiều dày 4÷5 mm Khi hàn tư hàn ngang hàn trần, cần giảm cng dũng in hn 10ữ15% ã Khong cỏch t miệng chụp khí đến bề mặt vật hàn 5÷15 mm •HK9 - 2005-2006 Ar hỗn hợp Ar HeCNKL, (cho hàn dày) 27 Ngơ+ Lê30÷70% Thơng, B/m Hàn ĐHBK Hanoi 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhơm Hàn MIG: • • • • Chế độ hàn tiêu biểu: hầu hết hợp kim nhôm hàn chế độ dịch chyển tia có dịng bình thường dịng xung Mật độ dịng điện hàn 80÷480 A/mm2 Các ưu điểm dịch chuyển tia ngấu tốt; hồ quang cứng, hẹp ổn định dễ hàn tư hàn khác nhau, hàn mối hàn góc nhỏ chiều dày lớn Dịng xung dạng tia dùng cho chiều dày 0,75÷3 mm cho hàn mỏng lên dày HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 28 14 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhơm Hàn tự động lớp thuốc hàn: • Chế tạo kết cấu kiểu thùng chứa (xitec), nồi hơi, v.v từ nhơm kỹ thuật hợp kim Al-Mn có chiều dày 10÷30 mm HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 29 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn tự động lớp thuốc hàn: • • • Thuốc hàn dẫn điện, gồm hỗn hợp loại muối nguyên tố halogen với Na, K, Ba, Ca cryolit (3NaF.AlF3) ví dụ AH-A1: KCl 50, NaCl 20, Cryolit 30 Chiều sâu ngấu lớn (gấp 2÷3 lần so với hàn thép) Vì khơng cần nung nóng sơ trước hàn Có thể sử dụng điện cực Khi hàn điện cực, thường tiến hành hàn đệm thép để tạo dáng mối hàn tính chảy lỗng cao nhơm Hàn thường tiến hành từ phía HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 30 15 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn tự động lớp thuốc hàn: • • • • • Hàn điện cực (điện cực kép), tăng đưọc kích thước vũng hàn thời gian lưu kim loại trạng thái nóng chảy, giảm tượng rỗ khí Dịng chiều cực nghịch nguồn điện hàn có đặc tuyến thoải cứng Để bảo đảm tạo dáng tốt mối hàn dễ loại bỏ xỉ sau hàn, chiều cao lớp thuốc hàn khống chế chặt Xỉ hàn phải phủ kín mối hàn thành lớp mỏng Cần sử dụng công nghệ để bắt đầu kết thúc mối hàn Xe hàn chuyên dụng: có hộp chứa thuốc hàn kèm theo phận tạo liều thuốc, cấu cấp dây kiểu kéo, đầu dẫn dây đặc biệt phận hút khói hàn Cơ tính mối hàn tốt HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 31 8.1 Công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm 8.1.4 Công nghệ kỹ thuật hàn nhôm hợp kim nhôm Hàn tự động lớp thuốc hàn: • • • Hàn lớp thuốc: hồ quang kín, sử dụng mật độ dịng điện hàn cao, có chiều sâu ngấu lớn, khơng cần vát mép Khi hàn sử dụng điện cực kép với dòng điện hàn chiều cực nghịch dòng xoay chiều Thuốc hàn tiêu biểu: NaCl (17), KCl (43), Cryolit (36), SiO2 (4) NaCl (15), KCl (38), Cryolit (43), SiO2 (1), CaF2 (3) HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 32 16 8.2 Công nghệ hàn hợp kim manhê 8.2.1 Đặc điểm tính chất kim loại 8.2.2 Tính hàn hợp kim manhê 8.2.3 Cơng nghệ kỹ thuật hợp kim manhê HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 33 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.1 Đặc điểm tính chất kim loại – Mg khơng có chuyển biến thù hình trạng thái rắn Tnc = 649 oC – Mạng tinh thể lục giác xếp chặt (tỷ lệ c/a = 1,624) Do nhiệt độ thấp, tính dẻo Mg khơng cao – Tại vùng nhiệt độ bình thường nhiệt độ thấp, biến dạng trượt Mg xảy theo mặt phẳng Nung đến 200÷300 oC, xuất thêm hai mặt phẳng trượt mặt phẳng song tinh, làm cho tính dẻo ma nhê tăng – Tính hàn Mg xuất phát từ dẻo thấp – Tính gia cơng tốt; tính đúc tính khơng cao ảnh hưởng đến khả sử dụng Mg nguyên chất làm kim loại kết cấu HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 34 17 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.1 Đặc điểm tính chất kim loại – Mg bền vững trong: dung dịch kiềm, hợp chất fluo, cồn, dầu hỏa, xăng mỡ công nghiệp – Với nhiều kim loại, Mg tạo hợp kim có tính khả chống ăn mịn cao Mg nguyên chất Hợp kim Mg: chống dao động cao 100 lần so với hợp kim nhôm 20 lần cao thép không gỉ – Với khối lượng riêng nhỏ, mạnh hợp kim Mg để làm vật liệu kết cấu hàn – Các hợp kim nhẹ từ Mg: vật liệu chế tạo ngành hàng không, đường sắt vận tải tơ Ngồi hợp kim Mg đúc áp lực: khí cụ quang học xác HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 35 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.1 Đặc điểm tính chất kim loại • • • • • Các nguyên tố hợp kim chủ yếu Mn, Al, Zn, Zr, Ce Độ bền hợp kim Mg với (1,3÷2,5%) Mn: σB = 206÷225 MPa; σT = 88÷108 MPa; δ = 10% Hợp kim Mg với Al, Zn, Mn (7÷9 % Al, < 1,5% Zn, < 0,8% Mn) có tính σB = 255÷294 MPa; σT = 137÷147 MPa; δ = 5÷8% Các cán trạng thái ủ Ngồi ra, cịn có hợp kim đúc Hàn Mg sử dụng sửa chữa khuyết tật vật đúc Các sản phẩm có xu hướng bị rỗ khí, nứt nóng rỗ co ngót hàn Hợp kim Mg bị oxi hóa mạnh khơng khí Lớp oxit bề mặt không bền vững thường làm trước hàn phương pháp học (30 mm bên mép hàn) Sau hàn, phải tiến hành bảo vệ bề mặt lớp màng bảo vệ axit cromic (mà trước hàn loại bỏ) HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 36 18 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.2 Tính hàn hợp kim manhê Màng oxit MgO (nóng chảy 2500 oC) cản trở q trình hàn Để loại bỏ màng này, phải dùng thuốc hàn hiệu ứng bắn phá catod (điện cực W, khí trơ, dịng xoay chiều) – Xu hướng nứt nóng (nứt kết tinh) hình thành tinh có nhiệt độ nóng chảy thấp (MgCu: 485 oC; MgAl: 436 oC; MgNi: 508 oC (Mg nóng chảy 680 oC) Do đó, phần đầu phần cuối mối hàn cần thực bên ngồi mối hàn (sử dụng dẫn) – Trình tự hàn: sau hàn xong mối hàn dài lớn HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 37 hàn mối ĐHBK hànHanoi ngắn có tiết diện nhỏ – 8.2 Cơng nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.2 Tính hàn hợp kim manhê – Xu hướng hợp kim Mg, đặc biệt hợp kim chứa Mn bị tăng kích thước hạt vùng ảnh hưởng nhiệt Do khơng nung nóng kim loại q mức (các mối hàn khơng nên giao nhau, hàn nhiều lớp nên có thời gian đủ cho kim loại nguội lớp hàn) – Xu hướng hấp thu khí hoạt tính kim loại nóng chảy phát sinh rỗ khí Cần bảo vệ khỏi tác dụng khơng khí – Hệ số dãn nở nhiệt cao Kết cấu hàn dễ bị biến dạng HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 38 ĐHBK Hanoi 19 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.2 Tính hàn hợp kim manhê – Xu hướng nứt ăn mịn ứng suất: • • Hợp kim Mg chứa nhơm dễ bị ăn mịn ứng suất vùng ảnh hưởng nhiệt Khử ứng suất dư sau hàn (250 oC) Hợp kim Mg chứa Zr Th không gặp phải vấn đề HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 39 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Cơng nghệ kỹ thuật hợp kim manhê • Các loại trình hàn: Chủ yếu hàn TIG, MIG • Khí bảo vệ có độ tinh khiết cao: Ar (99,99% 99,98%), He (99,985%) Điện cực W có pha LaO Y2O3 Dịng xoay chiều Dây hàn phụ có thành phần gần giống kim loại có chứa Ce (để bảo đảm tính dẻo kim loại mối hàn) • Với chiều dày mm, hàn khơng cần vát mép; đường kính điện cực de = 2÷3 mm; dịng điện hàn I = (30÷40).de; lưu lượng khớ bo v 7ữ9 l/min ã Vi chiu dy t 3÷6 mm, dạng vát mép dạng chữ V, từ mm trở lên, dạng vát mép chữ X với mặt đáy 1,5÷2 mm HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 40 20 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê t – t – – t – t – HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 41 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê - 0-3 Chuẩn bị liên kết hàn HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 42 21 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê • Làm trước hàn: – Hợp kim Mg thường phủ bảo vệ lớp dầu, bề mặt tẩm thực axit, v.v – Cần làm lớp bảo vệ bề mặt, oxit bẩn bám chỗ mép cần hàn – Dầu, mỡ, v.v.: loại bỏ rửa dung môi hữu hydrocacbon chứa clo Sau tẩm thực Sau dùng chải thép khơng gỉ để làm học • Vật liệu hàn: – Vật liệu kim loại hàn cần có nhiệt độ nóng chảy thấp dải nhiệt độ kết tinh rộng so với kim loại (bảo đảm tính hàn giảm thiểu nguy nứt) HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 43 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê Nung nóng sơ bộ: – Nhu cầu nung nóng sơ liên quan chủ yếu đến độ cứng vững liên kết hàn – Nhiệt độ nung nóng sơ tối đa khơng vượt q nhiệt độ nhiệt luyện hịa tan dung dịch rắn để tránh suy giảm tính – Các vật đúc loại nhiệt luyện hịa tan dung dịch rắn loại hoàn tan dung dịch rắn kết hợp với hóa già: nung nóng sơ lị hàn 44 HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi sau đưa khỏi lị 22 8.2 Cơng nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê Hàn TIG: Thích hợp cho hàn mỏng Khống chế lượng đường dễ so với hàn MIG Khí bảo vệ: Ar, He, Ar + He Chiều dày, mm Loại kiên kết Số đường hàn Dòng hàn, A ∅ điện cực ∅ dây hàn W, mm phụ, mm A 35 1,5 2,5 1,5 A 50 2,5 2,5 A 75 2,5 2,5 2,5 A 100 2,5 2,5 3,0 A 125 2,5 3,0 A: liên kết giáp mối khơng vát mép, khơng có khe đáy Khí bảo vệ: Ar He cần dịng nhỏ từ 20÷30 A HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 45 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê Hàn TIG: Chiều dày, mm Loại kiên kết Số đường hàn Dòng hàn, A ∅ điện cực ∅ dây hàn W, mm phụ, mm 5,0 A 160 3,0 3,0 6,0 B 175 4,0 3,0 9,5 B 175 4,0 4,0 9,5 C 200 5,0 3,0 12,5 B 175 4,0 4,0 12,5 C 250 5,0 3,0 A: liên kết giáp mối không vát mép, khơng có khe đáy; B: liên kết giáp mối vát mép chữ V, mặt đáy 1,5 mm, khơng có khe đáy; C: liên kết giáp mối vát chữ X, mặt đáy 2,5 mm, khơng có khe đáy; Khí bảo vệ: Ar He làm giảm dịng từ 20÷30 A HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 46 23 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê Hàn TIG: • Ngăn màng MgO xuất phía sau mép hàn, cần nung chảy toàn mép hàn sử dụng đệm lót làm từ kim loại có tính dẫn nhiệt (thép khơng gỉ) để bảo vệ từ phía sau mối hàn • Do đó, liên kết giáp mối tốt liên kết kiểu khác • HK9 - 2005-2006 Ngơ Lê Thơng, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi Chiều dài hồ quang giữ mức tối thiểu 47 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê Hàn MIG: • Tốc độ hàn lớn so với hàn điện cực W từ 2÷3 lần (giảm biến dạng) • Khí bảo vệ: Ar Hỗn hợp Ar + He để tăng chiều sâu chảy • Dịch chuyển ngắn mạch, tia xung, tia Trong dải cường độ chuyển tiếp dịch chuyển ngắn mạch dịch chuyển tia, không dùng xung, hồ quang không ổn định, dẫn đến dịch chuyển giọt lớn, khơng thích hợp cho hàn Mg • Dải điện áp thích hợp cho dịch chuyển ngắn mạch: 13÷16 V; cho dịch chuyển xung tia: 17÷23 V, cho dịch chuyển tia: 24÷28 V HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 48 24 8.2 Công nghệ hàn hợp kim ma nhê 8.2.3 Công nghệ kỹ thuật hợp kim manhê Hàn MIG: – Dịch chuyển ngắn mạch: hàn mỏng – Dịch chuyển tia: hàn dày – Dịch chuyển xung tia: cho có chiều dày trung bình Chiều dày tấm, mm ∅ dây hàn, mm Ngắn mạch Xung tia Tia 1,0 0,75÷1,5 1,5÷2,25 4,0÷6,25 1,2 1,00÷1,75 1,75÷3,00 5,0÷6,25 1,6 1,5÷2,25 2,5÷6,25 5,0÷7,5 2,4 2,25÷5,00 5,0÷8,0 > 7,5 HK9 - 2005-2006 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 49 25