BÀI GIẢNG HÀN THÉP. Công nghệ hàn điện nóng chảy

Cơng nghệ hàn điện nóng chảy C H Ư Ơ N G 1: 1.1 1.2 1.3 1.4 HK9 2005-06 K H ÁI NIỆM C H U N G V Ề H À N T H É P P h â n lo i th é p d ù n g c h o c h ế tạ o k ế t cấ u h n Tín h hàn thép N ứ t v đ ộ l n h l ặ n c ủ a liê n k ế t h n th é p T iê u c h í lự a ch ọ n c ô n g n g h ệ v c h ế đ ộ n h i ệ t c h o h n th é p N g ô Lê Th ôn g, B/ m H n C N K L, Đ H B K H a n oi 1 Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 1.1 P H Â N L O Ạ I T H É P D Ù N G C H O C H Ế T Ạ O KẾT CẤU HÀN • T h é p đ ợ c p h â n l o ại th e o n h ữ n g ti ê u c h í n o : – 1.1 1.2 1.3 1.4 Thép Thép Thép Thép C ô n g n g h ệ h n ệ n n ó n g c h ả y N g u y ễ n V ă n T ự 0, N g ô Lê T h ô n g 0 L u ý ảnh hư n g t h a y đ ổ i tr o n g c ô n g n g h ệ l u y ệ n t h é p đ ế n c h ấ t lư ợ n g t h é p P h â n l o ại: t h e o II W , t h e o A I S I, v v cacbon k ế t c ấ u h ợ p k i m th ấ p hợ p kim thấp hợ p kim ca o N g ô Lê Th ô n g, B/ m H n C N K L, Đ H B K Hanoi 2 Cơng nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 1.1 P H Â N L O Ạ I T H É P D Ù N G C H O C H Ế T Ạ O KẾT CẤU HÀN 1 T h é p c a c b o n ( T C V N : T h é p c a c b o n k ế t c ấ u t h ô n g t h n g – M c t h é p v y ê u c ầ u k ỹ t h u ậ t; T C V N 6 : T h é p c a c b o n k ế t c ấ u c h ấ t lư ợ n g t ốt – M c t h é p v y ê u c ầ u k ỹ t h u ậ t) • Đ ị n h n g h ĩ a: • C tí n h c ủ a t h é p p h ụ t h u ộ c v o : • T h é p cacb o n thấ p/c ực thấ p: • T h é p c a c b o n t h ấ p đ ã n h i ệ t lu y ệ n : • T h é p cacb o n – m a n ga n: • T h é p c a c b o n tr u n g bì n h : • T h é p cacb o n cao: • T h é p cacb o n c ực ca o: N g ô Lê Th ôn g, B/ m H n C N K L, Đ H B K H a n oi 3 Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 1 P H Â N L O Ạ I T H É P D Ù N G C H O C H Ế T Ạ O KẾT CẤU HÀN • • 1 T h é p k ết cấ u h ợ p ki m th ấ p (t h é p h ợ p k i m t h ấ p đ ộ b ề n ca o) Đ ị n h n g h ĩa: • T h é p kết c ấ u bề n ăn m ò n k h í q u y ể n: • T h é p cá n c ó kiể m so át ( C R ): • T h é p perlit: • T h é p h ợ p ki m vi lư ợ n g: • T h é p ferit hìn h kim : • T h é p ph a ferit – m a cte n zit: N g ô L ê T h ô n g, B/ m H n C N K L , Đ H B K H a n oi 4 Cơng nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 • • 1.1 PH Â N LO ẠI TH É P DÙ N G C H O C H Ế TẠ O K Ế T CẤ U H À N 1.1.3 Thép hợp kim thấp Định nghĩa: • Thép tơi ram nồng độ cacbon thấp: • Thép độ bền cực cao có nồng độ cacbon trung bình: • Thép chịu nhiệt Cr – Mo/ Cr – Mo – V: • N gô Lê Thông, B/m Hàn CN K L, Đ H B K Hanoi 5 Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 1.1 P H Â N L O Ạ I T H É P D Ù N G C H O C H Ế T Ạ O KẾT CẤU HÀN • • 1 T h é p h ợ p k i m c a o Đ ị n h n g h ĩa: • T h é p k h ô n g gỉ cr o m ( F v M / F - M ) • T h é p k h ô n g gỉ a u ste n it ( A ) • T h é p k h ô n g gỉ d u p le x ( F - A ) • T h é p k h ô n g gỉ bi ế n c ứ n g k ết t ủ a • T h é p m araging: • T h é p a u s te nit m a n g a n : N g ô Lê Th ôn g, B/ m H n C N K L, Đ H B K H a n oi 6 Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 T Í N H H À N C Ủ A T H É P V À C Á C C H Ỉ TIÊ U C Ơ B Ả N C Ủ A TÍN H H À N M ộ t số k h i niệ m c b ả n 2 C h u trìn h n hi ệt h n v tín h c h ất v ù n g ả n h h n g n hi ệt G i ả n đ p h â n h ủ y c ủ a a u st e nit v ù n g ả n h h n g n hi ệt v kim l o i m ối h n N g ô L ê T h ô n g, B/ m H n C N K L , Đ H B K H a n oi 7 Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 1.2.1 M ột số khái niệm c v ề tín h hàn • Đ ị n h ng hĩa A W S : • IS O 1:19 0: • M ố i hàn h lặn, kh n g n ứt C tính thích h ợ p D u y trì tính chất vận hàn h C c tiêu đán h giá tính hà n: … … … (liên qua n đến chế độ n hiệt) … … … (liên qua n đến khả năn g nứt) ……… N g ô L ê T h ô n g, B/ m H n C N K L, Đ H B K H a n oi 8 Cơng nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 2 C h u trì n h n hi ệt h n v tín h c h ất v ù n g ả n h h n g n hiệt • • • Đ ị n h n g h ĩ a ( h ì n h v ẽ m i n h h ọ a ): Ý n g h ĩ a c ủ a v i ệ c tín h t o n : K h i n o c ầ n x c địn h c h u trì n h n h i ệt h n: T h é p (lo ại n o ) : T h ô n g s ố t h ời g ia n n g u ội 0 – 0 o C gì: G i trị tiê u bi ể u c h o t n g l o ại q u trì n h h n: H ợ p kim tita n N g ô L ê T h ô n g, B/ m H n C N K L , Đ H B K H a n oi 9 Cơng nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06 G i ả n đ p h â n h ủ y c ủ a a u s t e n it v ù n g ả n h h n g n h i ệ t v k i m lo i m ố i h n • C c l o i t h é p c ó c h u y ể n b i ế n p h a tr n g t h r ắ n • G i ả n đ p h â n h ủ y c ủ a a u s t e n it (t i k h u v ự c n o c ủ a liê n k ế t h n ) k h i h n c ó ý n g h ĩ a ? • G i ả n đ p h â n h ủ y k h ô n g đ ẳ n g n h i ệt c h o h n (C C T d i a g r a m s ) Ý n g h ĩ a N g ô Lê Th ô n g, B/ m H n C N K L, Đ H B K Hanoi 10 10 5.1 Thành phần, tổ chức kim loại tính chất gang I: Perlit+Cementit; II: Perlit+Graphit; III: Ferit+Graphit III I Chiều dày Ảnh hưởng C Si tốc độ nguội đến tổ chức gang (mẫu đúc) II Ảnh hưởng C Si đến tổ chức gang (mẫu đúc), t = 50 mm 6 5.1 Thành phần, tổ chức kim loại tính chất gang • Thành phần hóa học trung bình tiêu biểu gang thường dùng chế tạo máy: 3÷3,5% C; 1,5÷2,5% Si; 0,6ữ1,2% Mn; 0,2ữ0,6% P; 0,05ữ0,15% S ã cng ca gang thường vào khoảng 200HB • Độ bền gang phụ thuộc vào: 1.Pha (P F, v.v.), 2.Lượng, phân bố hình dạng grafit 3.Vật đúc thành mỏng (ống…): GX12-28 4.Chi tiết máy (xi lanh, máy cắt gọt…): GX21-40 5.Chi tiết máy chịu tảI trọng cao (bánh răng…) GX24-44 7 5.2 Tính hàn gang 1.Khả biến dạng dẻo thấp gang 2.Xu hướng hình thành tổ chức tơi cứng giịn hàn 3.Sự xuất gang trắng vùng ảnh hưởng nhiệt 4.Khó hàn gang tư khác hàn sấp 5.Xu hướng rỗ mối hàn 6.Tính đa dạng sản phẩm gang 8 5.2 Tính hàn gang Ảnh hưởng nhiệt hàn đến tổ chức kim loại hàn gang g e d b a a: F+C (F+G) b: F+A+C (F+A+G) d: A+C (A+G) e: A+L+C (A+L+G) f: L+A g: L+C (L+G) (L: liquidus; C: cementit) 9 5.3 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ hàn gang •Khắc phục xuất tổ chức tổ chức biến trắng (gang trắng) •Khắc phục vấn đề liên quan đến tính dẻo thấp khả dễ nứt gang có ứng suất vượt độ bền 10 10 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang Về mặt phương pháp thực hiện, bước cần tiến hành là: 1.Xác định kim loại 1.Phân biệt gang thép đúc 2.Chọn cơng nghệ hàn thích hợp cho trường hợp 1.Sửa chữa vật đúc gang 2.Yêu cầu độ bền mối hàn 3.Yêu cầu tính kín nước mối hàn 4.Khả gia công mối hàn sau hàn 11 11 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang Phân biệt gang thép đúc Gang đúc 1.Vết đục bề mặt lồi lõm, phoi vụn 2.Hình dạng thường phức tạp, chiều dày thay đổi 3.Mềm 4.Khi mài: tia lửa bắn dày màu đỏ đến vàng rơm, 500÷600 mm, tỏa nhánh rộng 5.Vết nứt: có màu đục, sờ tay vào có vết chì (graphit) Thép đúc 1.Vết đục bề mặt sáng bóng, phoi liền 2.Hình dạng đơn giản, chiều dày đồng 3.Cứng 4.Khi mài: tia lửa bắn dài hơn, ngắt quãng, không tỏa nhánh rộng 5.Vết nứt: lấp lánh ánh kim Phân tích kim tương thành phần hóa học: xác tốn 12 12 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang Sửa chữa vật đúc gang: • Màu mối hàn phải giống kim loại • Độ bền: Các chi tiết chịu lực cao (khung máy…) cần độ bền tương đương kim loại bản, chi phí hàn cao (hàn nóng, hàn vảy) • Độ kín nước: Có thể hàn khơng địi hỏi cao tính (giảI pháp hàn nguội, chi phí thấp • Gia cơng sau hàn: Các chi tiết xác (lỗ xu pap, bánh răng…) địi hỏi độ cứng định để gia công sau hàn chống mài mòn vận hành 13 13 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang Các cơng nghệ cho hàn gang: •Hàn khí (hàn nóng, nguội, nửa nguội) •Hàn hồ quang tay (nóng, nguội) •Hàn vảy đắp Hàn nóng: Nung nóng sơ 600÷650 oC, giữ khoảng nhiệt độ suốt q trình hàn Hàn nguội: Sử dụng công suất tối thiểu nguồn nhiệt hàn Khống chế nhiệt độ vật hàn trình hàn Nung nóng sơ điều bắt buộc hàn nóng Cịn hàn nguội, số trường hợp tiến hành nung nóng sơ lên đến nhiệt độ 300÷400 oC (cịn gọi hàn nửa nguội), ví dụ với vết nứt có hình dạng phức tạp mối hàn có chiều dày lớn Trong hai trường hợp, địi hỏi phải có phương pháp nung thích hợp 14 14 5.4 Phương pháp kỹ thuật hn gang Hn núng: ã Nung núng s b 600ữ650 oC, giữ khoảng nhiệt độ suốt q trình hàn Tốc độ nung 120 oC/h • Làm nguội chậm sau hàn (120 oC/h/25 mm chiều dày) lò vỏ bọc cách nhiệt Nên dùng khn grafit để giúp tạo dáng mối hàn • Que hàn thường loại có lõi gang Đường kính que hàn 14÷16 mm Vỏ bọc que hàn có chiều dày tối đa mm phải bảo đảm hồ quang cháy đều, đủ bù lại lượng nguyên tố bị oxi hóa hàn chứa lượng lớn ngun tố grafit hóa • Trước hàn, que hàn sấy ủ 200÷250 oC Dũng in hn I = (60ữ100)d ã Phi chng núng tốt cho thợ hàn phải hàn thật nhanh • Phương pháp hàn nóng ngày sử dụng, mặc chất lượng mối hàn tương đương với kim loại dễ 15 gia công sau hàn 15 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang Hàn nguội • Năng lượng đường nhỏ để hạn chế đến mức tối thiểu hình thành tổ chức tổ chức biến trắng Không nung nóng sơ Đường hàn dài 2…3 cm sau nguội xuống 50 oC hàn tiếp) Các loại que hàn phổ biến sau cho hàn nguội gang: • Que hàn có lõi Ni Thành phần max 0,15% C; max 0,75% Si; max 0,50% Mn; max 0,01% S; max 0,5% Fe; max 0,50% Cu; > 98% Ni Grafit vỏ bọc, đường kính: mm; 2,5 mm; mm Chủ yếu để hàn gang xám • Que hàn có lõi hợp kim Ni – Fe Thành phần max 0,25% C; max 0,50% Si; max 1,00% Mn; max 0,0025% S; 37% Fe; 0,50% Cu; 52÷60% Ni Grafit vỏ bọc, đường kính: mm; 2,5 mm; mm Cho mối hàn có tính cao loại trên, chủ yếu để hàn gang cầu Vùng ảnh hưởng nhiệt: troostit, sorbit, ledeburit phân tán; độ cứng kim loại mối hàn HB 170÷200, vùng ảnh hng nhit HB 180ữ240 ã Que hn cú lừi l hợp kim monel Thành phần 67÷69% Ni; 27÷29% Cu; 2,5% Fe; 0,2% Si; 0,2% Mg Cho mơi trường ăn mịn 16 16 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang •Vấn đề nung nóng sơ bộ: Nung nóng sơ hàn nửa nguội liên quan đến tính gang (độ dẻo không xuất ứng suất, để ngăn tổ chức biến trắng hay tổ chức tơi Khơng cần phải nung nóng sơ mối hàn có khả co dãn tự hàn nguội hàn đắp (ví dụ lên bề mặt bánh răng) Thực chất nung nóng sơ tạo biến dạng ngược với biến dạng hàn Có thể nung nóng sơ cục (các vật hàn có hình dạng đơn giản) tồn phần (với chi tiết có độ cứng vững cao hình dạng phức tạp) 17 17 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang • Trường hợp sửa chữa vết nứt có nung nóng sơ bộ: Vết nứt Nứt nan hoa Vết nứt Nứt vành Vết nứt Nứt moay 18 18 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang • Trường hợp sửa chữa vết nứt phõn nhánh: • Chỗ vết nứt kết thúc: khoan lỗ đường kính ~ 20ữ25 mm ã Hn t phn cui ca vt nt Tại sao? 19 19 5.4 Phương pháp kỹ thuật hàn gang • Trường hợp sửa chữa vết nứt có xét tới tải trọng vận hành Nung sơ 350 oC I I II II III III 1’ 2’ 1 I: Phân bố ứng suất hàn II: Phân bố ứng suất tải trọng III: Phân bố ứng suất tổng hợp 1’ 2’ 20 20