Công nghệ hàn: Liên kết hàn và hàn hồ quang plasma

Các dạng liên kết hàn 1. Liên kết hàn giáp mối

+ Chuẩn bị bề mặt phụ thuộc chiều dầy S của tấm, cấp chính xác hình học cần thiết và tầm quan trọng của kết cấu. - Định vị các tấm hàn dùng tấm thép dầy có độ cứng vững lớn khoảng cách các tấm kẹp theo chiều dài mối hàn 500÷800mm.

Kỹ thuật hàn

Vi trong giai đoạn này chiều rộng hàn tăng liên tục ( đến khi đạt toàn bộ chiều dầy cần hàn). - Đầu hàn ngừng chuyển động nên trên, khi bề mặt trên má trượt đạt vị trí cao hơn đường kính nằm ngang vật hàn khoảng 50÷60mm, chế độ hàn chuyển sang giai đoạn 2 thực hiện phần giữa mối hàn. b)Giai đoạn thực hiện phần giữa mối hàn. Sau khi hàn hết 1/3 chiều dài đường hàn phần đầu mối hàn đã thực hiện ở giai đoạn đầu sẽ được cắt theo biên dạng cần thiết (có sử dụng dưỡng đo) bằng phương pháp cắt bằng oxi – khí cháy, sau đps làm sạch bẳng phương pháp cơ học để loại bỏ khuyết tật. c) Giai đoạn kết thúc mối hàn.

Hồ quang plasma

- Một trong các nhược điểm của hàn hồ quang Plasma là với các thông số vòi phun (dc ,lc ) cố định thì Ih ≤ Ith để tránh xẩy ra hiện tượng hồ quang kép (hồ quang bắc cầu), khi mà ngoài hồ quang làm việc giữa điện cực và vật hàn, còn có thêm một hồ quang giữa vòi phun và vật hàn, làm tăng mức độ tải nhiết của vòi phun tác động đến tuổi thọ vòi phun. Trong đó, I (A) cường độ dòng điện hàn Uz(V) điện áp trong kênh vòi phun Ly (mm) khoảng lùi của điện cực QPL (l/phút) lưu lượng khí tạo plasma. +Đường kính cột hồ quang tăng khi tăng khoảng cách từ đầu điện cực, tức là khi hồ quang có dạng côn. Khi đó có thể tăng cường độ Ith với điều kiện dc = const, thông qua giảm chiều dài kênh vòi phun từ phia mặt ngoài của nó. Có thể đạt kết quả tương tự khi khoảng lùi điện cực Ly giảm, và giữ Lc = const. Khi giảm chiều dài vòi phun có thể cho phép giảm đường kình lỗ vòi phun và tăng mức độ tập trung nhiệt truyền vào kim loại cơ bản. + Công thức thực nghiệm tính toán đường kính hồ quang plasma ở ngoài vòi phun:. + Công thức thực nghiêm tính đường kính cột hồ quang plasma theo cường độ dòng điện hàn:. Các loại hồ quang plasma Phân biệt 3 loại hồ quang plasma:. a)Micro plasma (0,1÷15A): So với hồ quang điện cực nóng chẩy trong khí bảo vệ ở dải Ih thấp thì chiều dài hồ quang Micro plasma dài hơn, hồ quang ổn định ở dòng thấp tạo tia plasma “ Hình chiếc bút chì”.Thích hợp hàn tấm chiều dày nhỏ ( đến 0,1 mm ),dây, lưới mỏng. b) Plasma dòng trung bình (15÷100A): Tượng tự hồ quang điện cực nóng chảy bình thường.

Thiết bị hàn hồ quang plasma

+Đường kính cột hồ quang tăng khi tăng khoảng cách từ đầu điện cực, tức là khi hồ quang có dạng côn. Khi đó có thể tăng cường độ Ith với điều kiện dc = const, thông qua giảm chiều dài kênh vòi phun từ phia mặt ngoài của nó. Có thể đạt kết quả tương tự khi khoảng lùi điện cực Ly giảm, và giữ Lc = const. Khi giảm chiều dài vòi phun có thể cho phép giảm đường kình lỗ vòi phun và tăng mức độ tập trung nhiệt truyền vào kim loại cơ bản. + Công thức thực nghiệm tính toán đường kính hồ quang plasma ở ngoài vòi phun:. + Công thức thực nghiêm tính đường kính cột hồ quang plasma theo cường độ dòng điện hàn:. Các loại hồ quang plasma Phân biệt 3 loại hồ quang plasma:. a)Micro plasma (0,1÷15A): So với hồ quang điện cực nóng chẩy trong khí bảo vệ ở dải Ih thấp thì chiều dài hồ quang Micro plasma dài hơn, hồ quang ổn định ở dòng thấp tạo tia plasma “ Hình chiếc bút chì”.Thích hợp hàn tấm chiều dày nhỏ ( đến 0,1 mm ),dây, lưới mỏng. b) Plasma dòng trung bình (15÷100A): Tượng tự hồ quang điện cực nóng chảy bình thường. - Hàn plasma lỗ khóa ở cường độ cao, dc, lưu lượng khí tạo plasma và được chọn để tạo hồ quang mức độ nén cao, lưu lượng khí tạo plasma mang tính quyết định việc tạo ra hồ quang có khả năng xuyên mạnh và trong việc ngăn xói mòn vòi phun.

Vật liệu và công nghệ hàn

- So với hàn hồ quang điện bằng điện cực không nóng chẩy trong môi trường khí bảo vệ, sử thay đổi chiều dài hồ quang không ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn (cho phép mức thay đổi chiều dài hồ quang gấp 10 lần so với hàn bằng điện cực không nóng chảy trong khí bảo vệ). Do đó, kim loại nóng chẩy trong vũng hàn khác nhau về chiều cao (H.a) là sơ đồ tiết diện dọc và ngang của vũng hàn khia hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chẩy trong môi trường khí bảo vệ, (H.b) là sơ đồ vũng hàn khi hàn hồ quang Plasma.

Một số kết luận

• Sử dụng Ar đồng thời làm khí tạo plasma và khí bảo vệ hồ quang nén có tiết diện nhỏ cho phép hàn được các mối hàn hẹp. • Khí tạo plasma Ar kết hợp với khí bảo vệ (Ar+5%H2) làm tăng Uhq;tăng chiều rộng mối hàn và Vh tăng.

Khái niệm và đặc điểm

- Hàn kết cấu chịu tải trọng trung bình và dụng cụ cần gắn hợp kim cứng chi tiết được đốt nóng đến 600. Là vật liệu cần thiết để làm sạch mối hàn và thúc đẩy quá trình hòa tan và khuếch tán của vẩy hàn, tùy theo loại vẩy hàn sử dụng các thuốc hàn khác nhau.

Công nghệ hàn vẩy

+ Hàn ống: dùng ống lót tạo ra mối hàn chồng; ống lót có thể đặt phía trong hoặc phía ngoài + Tất cả các kiểu mối hàn là tùy thuộc vào công dụng của kết cấu hàn, song chọn kiểu mối hàn nào là phải tính đến khả năng làm việc của kết cấu (như độ kín, độ bền, độ dẫn nhiệt, tính mài mòn..). - Phải đảm bảo khe hở hai chi tiết để vẩy hàn chui vào hết phần định hàn ( khe hở không quá lớn hoặc quá nhỏ). - Lắp ráp để hàn là khâu quan trọng quyết định năng suất và chất lượng mối hàn 3.3.5 Chế độ hàn vẩy. + Chế độ hàn vẩy bao gồm các thông số chủ yếu - Nhiệt độ hàn và điều kiện nung nóng. - Tốc độ nung nóng. - Thời gian giữ nhiệt và điều kiện nguội sau khi hàn. + Nhiệt độ hàn: nhiệt độ nhỏ nhất khi hàn vẩy là nhiệt độ làm vẩy hàn nóng chảy để vẩy hàn điền đầy mối hàn. - Thường nhiệt độ hàn chọn lớn hơn nhiệt độ chảy vẩy hàn khoảng 30 50. + Tốc độ nung nóng: phụ thuộc tính dẫn nhiệt và chiều dày vật hàn, tính dẫn nhiệt kém và chiều dày vật hàn lớn thì tốc độ nung chậm và ngược lại. + Thời gian giữ nhiệt: thời gian giữ nhiệt khi hàn vẩy tùy thuộc vào phương pháp hàn và các tính chất của vật liệu hàn. - Chế độ làm nguội sau khi hàn phải đúng để ngăn ngừa oxi hóa và ngăn ngừa sự phá hủy mối hàn, khi vẩy hàn còn ở trạng thái trung gian rắn, lỏng chưa đông đặc hoàn toàn. - tốc độ nguội phải chậm để chống nứt, cong vênh và đủ thời gian hình thành tổ chức mong muốn của mối hàn. Các phương pháp hàn vẩy a) Hàn vẩy trong lò:. Có thể tiến hành trong lò có môi trường khác nhau. + Ưu điểm: nung nóng đều song kim loại cơ bản bị ôxy hóa mạnh trong quá trình hàn. - Hàn vẩy trong lò khí nhân tạo ưu điêm nhất vì không bị oxi hóa khi hàn và khi làm nguội -chất lượng mối hàn cao, năng suất lớn. - Thiết bị phức tạp tiêu tốn điện năng + Hàn vẩy trong lò chân không. Dùng hàn các kim loại và hợp kim khó hàn có ái lực mạnh với khí ở môi trường. - Hàn trong lò chân không thường không phải dùng thuốc, mối hàn sạch, độ bền và tính chống mòn cao. - Giá thành cao, chỉ dùng hàn các kết cấu quan trọng. b) Hàn vẩy bằng điện trở. - Cho dòng điện chậy qua chi tiết hàn để nung nóng kim loại cơ bản và nóng chảy vẩy hàn - Vẩy hàn dùng tấm mỏng đặt vào mối hàn trước khi kẹp và cho dòng điện chạy qua. - Ưu điểm: Năng suất cao quan sát được quá trình hàn, chất lượng mối hàn tốt song khó kẹp với kết cấu phức tạp. c) Hàn vẩy bằng phương pháp nhúng. - Nhúng chi tiết chìm trong lò muối, vẩy hàn sẽ nóng chảy nhanh hơn so với hàn trong lò khác. - Có thể nhúng toàn bộ kết cấu hay chỉ nhúng riêng mối hàn cần hàn. - Có thể hàn trong hai lò nhúng. Lò 1 đạt nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tôi chuyển sang lò thứ 2 đạt nhiệt độ hàn. Sau khi hàn phải rửa sạch dung dịch muối bám lên kết cấu - Ưu điểm: khống chế nhiệt độ chính xác không xảy ra thoát C d)Hàn vẩy bằng ngọn lửa hàn khí.

Tính toán chi phí vật hàn và chi phí mối hàn

Ngoìa ra còn phải đưa vào tính toán chi phícả các số liệu về mức lương thợ hàn (chi phí lao động) và chi phí vật liệu hàn bao gồm thuốc hàn, khí bảo vệ và các vật tư khác được sử dụng để làm ra mối hàn. - Chi phí chung gồm mọi khoản thuế đánh vào nhà xưởng, bất động sản, thiết bị (bao gồm máy hàn, thiết bị nâng chuyển và các thiết bị khác mà không thể gán trực tiếp cho một hoặc các vật hàn cụ thể).

Hiệu suất kinh tế trong sản xuất

Sai lệch nhỏ so với kích thước quy định trong chuẩn bị mép hàn hoặc trong lắp ghép cho hàn cũng dẫn đến sự gia tăng đáng kể thể tích kim loại mối hàn cần thiết cho liên kết. Sai lệch nhỏ trong lắp ghép so với kích thước quy định cũng làm tăng đáng kể tiết diện mối hàn, ví dụ: tăng khe hở đáy từ 0,5 lên 1,5mm trong liên kết giáp mối có góc vát 600 với S.

Công nghệ hàn kim loại và hợp kim 1. Tính hàn của kim loại và hợp kim

Đó là thép cacbon cao thép hợp kim đặc biệt (thép chịu nhiệt, chịu mài mòn, thép chống xỉ). b.Đánh giá tính hàn của thép:. .Mục đích đánh giá tính hàn là xác định các chỉ tiêu sau : + Có tính hàn hay không?. + Có khả năng nứt nóng, nứt nguội không?. + Nhiệt độ nung nóng sơ bộ là bao nhiêu?. Các thông số xác định thông thường :. 1) Hàm lượng cacbon tương đương(CE). Nếu trong thép có chứa các nguyên tố hợp kim mà hàm lượng của chúng lớn hơn giới hạn quy định gọi là thép hợp kim, thép này có cơ tính cao hơn thép cacbon và có các tính chất lý hóa đặc biệt mà thép cacbon không có (tinh bền nhiệt, tính chịu mài mòn, chịu ăn mon….) thép này chiếm tỷ lệ không lớn khoảng 10 – 15% tổng sản lượng thép song là vật liệu quan trọng của nhiều nghành công nghiệp.

Công nghệ hàn thép các bon

Hàn thép hợp kim

Ngoài việc dùng các biện pháp nêu trên và chọn các thông số của chế độ hàn hợp lý thì còn phải xác định các thông số khác của chế độ hàn để đảm bảo không tạo thành tổ chức tôi ở vùng ảnh hưởng nhiệt (vnguội< vtới hạn : tốc độ nhỏ nhất để kim loại trở thành tổ chức tôi). 2)Công nghệ hàn thép cacbon cao. Nếu hạt austenit càng cứng (thô, to) thì quá trình chuyển biến càng chậm. Dùng giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của austenit ta có thể tính được tốc độ nguội để loại trừ tổ chức tôi ở vùng ảnh hưởng nhiệt :. Tm nhiệt độ kém ổn định của austenit khi chuyển biến đẳng nhiệt. tmin thời gian nhỏ nhất để austenit chuyển biến đẳng nhiệt hoàn toàn khi nguội liên tục. Nếu thời gian nung kim loại ở nhiệt độ trên AC3 lâu thì hạt austenit sẽ lớn và tính ổn định sẽ tăng. Thép chứa ít nguyên tố tạo thành cácbit sẽ làm tăng tính ổn định của austenit, các thép chứa các nguyên tố được hợp kim hóa, các nguyên tố tạo thành cácbit thì ngược lại. Trong quá trình hàn cần tính toán tốc độ nguội không được nhanh quá hoặc chậm quá để đảm bảo vùng ảnh hưởng nhiệt không bị tôi mạnh và không xảy ra sự tăng kích thước hạt vùng ảnh hưởng nhiệt. Hàn thép hợp kim cao 1) Hàn thép Crôm.

Hàn gang

Hàn bằng ngọn lửa khí dùng thuốc hàn (bôrăc không ngậm nước) để chuyển các ôxit khú núng chảy thành cỏc chất dễ chảy. Lừi que hàn cú thể bằng thộp cỏcbon thấp hoặc gang, sau khi hàn phải làm nguội với tốc độ nguội chậm trong cát hoặc bột than. *Một số hình ảnh hàn sửa chữa vật đúc bằng gang. Phương pháp hàn nóng gang trong lò nung. Chuẩn bị trước khi hàn nóng gang. Lò nung chuyên dụng để hàn nóng gang. Biện pháp tạo khuôn phòng tránh gang chảy ra ngoài khi hàn. Vật đúc bằng gang sau khi đã được hàn đắp khuyết tật. Hàn nóng gang trong lò bằng ngọn lửa hàn khí 2) Hàn nguội và bán nguội gang. Trường hợp hàn đắp các vết nứt, trước khi hàn nên tiến hành khoan chặn hai đầu để tránh vết nứt phát triển khi hàn, tiến hành hàn theo trình tự sao cho qúa trình phân bố ứng suất hàn có lợi trong quá trình chi tiết làm việc.

Hàn đồng và hợp kim đồng 1. Đặc điểm tính hàn

Hàn gang chủ yếu dùng sửa chữa các khuyết tật của vật đúc, các chi tiết máy bị nứt trong quá trình làm việc. Để đảm bảo chất lượng mối hàn đáp ứng yêu cầu làm việc của chi tiết, quá trình hàn nên nung nóng sơ bộ nhằm giảm tốc độ nguội xuống. Trường hợp hàn đắp các vết nứt, trước khi hàn nên tiến hành khoan chặn hai đầu để tránh vết nứt phát triển khi hàn, tiến hành hàn theo trình tự sao cho qúa trình phân bố ứng suất hàn có lợi trong quá trình chi tiết làm việc. Hàn đồng và hợp kim đồng. Tạo thành có nhiệt độ nóng chảy 270oC, ôxit chì nóng chảy ở nhiệt độ 326oC. + Để phá vỡ lớp ôxýt Al khó chảy khi hàn đồng thanh Al dùng thuốc hàn thành phần gồm:. hợp chất Florua và Clorua của kim loại kiềm .v.v…. Khi hàn đồng thau kẽm dễ bay hơi do tạo thành ôxýt kẽm, hơi ôxýt kẽm là chất đọc hại cho nên khi hàn phải chú ý thông gió tốt. d) Đồng có hệ số giãn dài tương đối lớn ( lớn hơn 1,5 lần so với thép) nên khi hàn dễ gây nên hiện tượng biến dạng lớn, nứt làm giảm cơ tính của liên kết hàn. Vì vậy khi hàn cần chú ý việc kẹp chặt chi tiết để không cản trở sự giãn nở và sự co của liên kết. e) Ở trạng thái lỏng đồng hoà tan nhiều khí nhất là H2 và O2. + Trong vũng hàn hiđrô nguyên tử hoàn nguyên đồng từ oxyt:. Do đồng nguội nhanh H2 và hơi nước không kịp thoát ra hết khỏi vũng hàn dễ gây nên hiện tượng rỗ và nứt. + Khắc phục: cần phải sấy khô điện cực, thuốc hàn cũng như khí bảo vệ trước khi hàn cẩn thận. + Ngoài ra CO cũng có khả năng hoàn nguyên Cu. CO2 không hoà tan vào đồng khi nguội không kịp thoát ra ngoài gây nên hiện tượng rỗ khí. + Đồng có ái lực yếu với Nitơ cho nên khi hàn đồng và hợp kim đồng có thể dùng Nitơ làm khí bảo vệ. f) Độ chảy loãng cao của Cu và hợp kim đồng gây khó khăn rất lớn cho trường hợp hàn đứng và hàn trần vì vậy khi hàn ở Những vị trí này cần phải dùng que hàn có thuốc bọc dầy, hàn với chế độ hàn thấp, hồ quang ngắn. Hàn đồng và hợp kim đồng bằng phương pháp hàn điện nóng chảy. Đồng và hợp kim đồng có thể hàn bằng tất cả các phương pháp hàn điện nóng chảy. Song hiện nay dùng phổ biến nhất là các phương pháp sau: hàn hồ quang tay bằng điện cực không nóng chảy và nóng chảy, hàn tự động hay bán tự động dưới lớp thuốc hoặc trong môi trường khí bảo vệ. 1) Hàn hồ quang tay bằng điện cực than hay grafit:. - Nung nóng sơ bộ chi tiết lên 300°C bằng lò nung hay ngọn lửa hàn khí. - Kích thước các phần tử mép hàn phụ thuộc chiều dày chi tiết hàn. - Que hàn phụ bằng kim loại có tiết diện chữ nhật hoặc tròn bằng đồng nhãn hiệu Mo, M1, M2, hoặc đồng thanh. 2) Hàn hồ quang tay bằng điện cực nóng chảy. + Chuẩn bị liên kết hàn giống như hàn bằng điện cực không nóng chảy. - Hàn bằng điện cực trên đảm bảo nhận được mối hàn có độ bền tốt, song mối hàn được hợp kim hoá do đó làm giảm tính dẫn điện của mối hàn xuống thấp hơn với kim loại cơ bản 20 ÷ 25 %. 3) Hàn tự động dưới lớp thuốc. Có thể sử dụng dòng DC đấu nghịch với khí bảo vệ Ar hoặc Ar + He trong hàn các liên kết ghép nối để đạt được độ ngấu sâu và tốc độ hàn nhanh (tuỳ thuộc vào yêu cầu hàn cụ thể). Việc nung nóng sơ bộ trước khi hàn phụ thuộc vào chiều dầy vật hàn. - Hàn đồng thanh silic có thể sử dụng que hàn là hợp kim đồng thanh silic mang nhãn hiệu ERCuSi-A. Công việc hàn có thể sử dụng với dòng DC, khí bảo vệ là Ar hoặc Ar + He. Cũng có thể hàn với dòng AC khi dùng khí bảo vệ là Ar. * Bảng so sánh sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn trong ký hiệu vật liệu Cu-Ni 90/10 dùng làm vật liệu chế tạo ống. Tiêu chuẩn DIN/EN ASTM ISO. Ký hiệu vật liệu CuNi10Fe1Mn CuNi10Fe1Mn. 5) Hàn đồng và hợp kim đồng bằng ngọn lửa hàn khí.