Nung nóng sơ bộ trước khi hàn

4. Xây dựng mô hình và hàn thực nghiệm

4.3.1. Nung nóng sơ bộ trước khi hàn

Nung nóng sơ ộ là qu tr nh gia nhi t ho hi tiết trƣớ khi hàn ến một nhi t ộ nh t ịnh. Nung nóng sơ ộ trƣớ khi hàn nhằm mụ í h làm gi m sự h nh l h nhi t ộ, gi m t ộ nguội, hạn hế hi n tƣ ng nứt. Thiết ị ị gia nhi t ó thể là l nung, m t, i n trở,...

Khi hàn thép C45 ằng qu tr nh hàn truyền th ng nhƣ SMAW, GTAW, GMAW, FCAW,...trƣớ khi hàn thƣờng ph i nung nóng sơ ộ vật hàn ể hạn hế hi n tƣ ng nứt ó thể x y. Nguy n nh n là o khi hàn, sự thay ổi nhi t ộ qu nhanh g y ra hi n tƣ ng gi n nở và o ngót vật li u không ng ều. Sự thay ổi tổ hứ , tính h t vật li u ột ngột o t ụng ủa nhi t h quang là nguy n nh n ẫn ến hi n tƣ ng nứt. C vết nứt tế vi hay thô ại ều g y ra sự không li n tụ trong li n kết kim loại m i hàn. Khi hịu t i, vết nứt sẽ ph t triển làm gi m hi u su t làm vi và tuổi thọ ủa hi tiết.

H s gi n nở nhi t ủa vật li u ó nh hƣởng r t lớn ến qu tr nh hàn. Do t ụng ủa ngu n nhi t h quang plasma, vật li u ị gi n nở khi nung nóng. Nhƣng ngay sau ó, nó ị o ngót lại khi kết tinh và khi nguội. Nếu t ộ nguội lớn sẽ làm tăng t ộ o ngót ủa vật li u. Đ y là nguy n nh n g y ra hi n tƣ ng nứt tế vi tại vùng kim loại ó li n kết yếu, vùng ó hạt thô, vùng ó ứng su t lớn. Nếu mứ ộ o ngót ủa kim loại m i hàn và kim loại ơ n là tƣơng ƣơng nhau th ó thể tr nh ƣ hi n tƣ ng nứt khi kim loại vũng hàn kết tinh. Chính v vậy, nung nóng sơ ộ ho vật hàn trƣớ khi hàn là gi i ph p ể gi m sự tăng nhi t ột ngột khi hàn và gi m t ộ nguội sau khi hàn. Nó giúp ngăn ngừa hi n tƣ ng nứt khi kim loại m i hàn kết tinh [50].

Với thép on trung nh, thép on ao, thép h p kim,.. thƣờng ph i nung nóng sơ ộ trƣớ khi hàn [3]. Nhi t ộ nung nóng sơ ộ thƣờng nằm trong kho ng 200°C-

Ngô Hữu Mạnh 66 300°C. Với thép ó hàm lƣ ng C on từ 0.45-0.8%, nhi t nung nóng sơ ộ (gia nhi t) trƣớ khi hàn thƣờng ƣ họn trong kho ng 200-3500

C [29].

Th o tài li u [6, 3], nhi t nung nóng sơ ộ ƣ x ịnh qua ông thứ sau:

TP 350 CE 0,25 (4.6)

Trong ó: Tp là nhi t nung nóng sơ ộ

CE là hàm lƣ ng C on tƣơng ƣơng

Th o tài li u [20], hàm lƣ ng C on tƣơng ƣơng (CE) ƣ x ịnh th o ông thứ sau: 15 5 6 Cu Ni V Mo Cr Si Mn C CE         (4.7) Th o tài li u [38], ông thứ x ịnh hàm lƣ ng C on tƣơng ƣơng tr n ƣ p ụng i với thép ó hàm lƣ ng on %C >0,18.

Căn ứ vào thành ph n hóa họ ủa thép on C45, hoàn toàn ó thể x ịnh ƣ hàm lƣ ng C on tƣơng ƣơng qua ông thứ (4.7).

0,53 6 17 , 0 5 , 0 42 , 0 min 45     C E C (4.8) 0,7 6 37 , 0 8 , 0 5 , 0 max 45     C E C (4.9)

Thay gi trị ủa CE ƣ x ịnh từ ông thứ (4.8) và (4.9) vào ông thứ (4.6), x ịnh ƣ nhi t nung nóng sơ ộ ho thép C45 nhƣ sau.

TP C 0C min 45 350 0,530,25 185,2  (4.10) TP C 0C max 45 350 0,70,25234,8  (4.11)

Nhƣ vậy, th o tính to n khi hàn thép C45 ằng phƣơng ph p hàn truyền th ng, nhi t nung nóng sơ ộ ho thép C45 nằm trong kho ng 185,2-234,80C. Chọn nhi t nung nóng sơ ộ là 2000C. Vi ph i nung nóng sơ ộ trƣớ khi hàn sẽ làm tăng thời gian hế tạo, ti u hao nhiều vật li u và gia tăng hi phí.

Khi hàn thép C45 ằng qu tr nh hàn PTA với ột h p kim Eutroloy 16606 và h p kim ột M, ông su t nhi t h quang plasma lớn hơn, h quang plasma tập trung hơn, t ộ hàn ao, năng lƣ ng ƣờng th p, vùng nh hƣởng nhi t nh , hiều s u ng u ủa m i hàn nh hơn so với phƣơng ph p hàn truyền th ng. M t kh , vật li u hàn ở ạng ột h p kim n n thời gian nóng h y ngắn và kết tinh r t nhanh. M i hàn hủ yếu ƣ tạo ởi ột h p kim. Điều này làm gi m ng kể sự tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn. Qu tr nh hàn, hỉ ó một lớp m ng (một lƣ ng nh ) kim loại nền tr n ề m t vật hàn ị nóng h y và tham gia vào m i hàn. V vậy, nó hạn hế ƣ sự tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn. Điều này ng nghĩa với vi hạn hế ƣ khuyết tật hàn nhƣ nứt, rỗ, x p ủa kim loại m i hàn. Đ y là ƣu iểm lớn ủa ông ngh hàn PTA và là yếu t quan trọng giúp t gi h nh thành tƣởng không nung nóng sơ ộ vật hàn là thép C45 trƣớ khi hàn ằng qu tr nh hàn PTA. Kết qu thự nghi m thu ƣ từ tƣởng này là tƣơng i kh quan. Độ s u ng u ủa m i hàn r t nh , không th y xu t hi n hi n tƣ ng nứt, t h lớp, rỗ khí, x p trong kim loại m i hàn và vùng nh hƣởng nhi t. Kim loại m i hàn ó u trú ổn ịnh, ộ ứng ạt ƣ th o y u u. C kết qu thu ƣ này sẽ ƣ t gi ph n tí h, nh gi ụ thể trong Chƣơng 5.

Ngô Hữu Mạnh 67 H nh 4.20. M i hàn sau khi hàn PTA với ột h p kim M2

Khi hàn thép C45, nếu không ph i nung nóng sơ ộ trƣớ khi hàn sẽ tiết ki m ƣ vật li u, thời gian và hi phí s n xu t. Ở y, t gi mới hỉ nghi n ứu và thự nghi m hàn PTA với h p kim ột nền F ho thép C45 ạng t m không nung nóng sơ ộ trƣớ khi hàn. Kí h thƣớ ủa t m thép C45 ƣ giới hạn là 100x50x12mm. V vậy, kết qu nghi n ứu này hỉ p ụng trong trƣờng h p ụ thể n u tr n. C n với thép on trung nh kh , t m nền ó kí h thƣớ hơn, h nh ạng và kết u kh nhau th t gi hƣa nghi n ứu, thự nghi m và nh gi .