- Phương pháp phân tắch tổ chức tế
1.Hồ quang hàn 2 Vũng hàn
Trong quá trình hàn, ựầu hàn có thể thực hiện dao ựộng ngang (lắc) hoặc không. Tùy theo ựường kắnh dây hàn, biên ựộ dao ựộng ngang W = 12mm ọ 16mm.
- Tốc ựộ hàn:
điều chỉnh và ựặt tốc ựộ hàn phù hợp sao cho hồ quang ựược duy trì ổn ựịnh trong suốt quá trình hàn.
+ Khi tốc ựộ hàn lớn, chiều sâu ngấu và lượng kim loại ựắp sẽ giảm. Chất lượng mối hàn ựắp không ựảm bảọ
+ Khi tốc ựộ hàn nhỏ, hồ quang sẽ không ổn ựịnh, ựộ ngấu kém và có hiện tượng tràn mép mối hàn.
- Bước hàn:
Bước hàn là khoảng cách dịch chuyển ựầu hàn ựể thực hiện các ựường hàn liên tiếp nhaụ Bước hàn sẽ phụ thuộc vào chiều rộng mối hàn ựắp (Uh, Ih, Vh). Bề mặt hàn ựắp sẽ ựảm bảo khi mối hàn tiếp theo chồng lên ựược 1/3 bề rộng mối hàn trước. Vì vậy, bước hàn thường ựược ựiều chỉnh và ựạt bằng 2/3 chiều rộng mối hàn ựắp.
- Số lớp hàn:
Số lớp hàn phụ thuộc vào yêu cầu kắch thước của chi tiết hàn ựắp. Có thể hàn một lớp hoặc nhiều lớp. Tuy nhiên, từ lớp hàn thứ hai trở ựi, có thể ựiều chỉnh tăng dòng ựiện hàn (Ih) nhằm tăng chiều sâu ngấu và tăng năng suất ựắp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 51 - điện áp hồ quang hàn:
điện áp hồ quang có ảnh hưởng lớn ựến bản chất của quá trình hàn. Khi tăng ựiện áp hồ quang, thời gian hồ quang cháy và thời gian cả chu kỳ tăng, trong khi ựó, tần số ựoản mạch giảm, ựường kắnh giọt kim loại ựầu mút ựiện cực và thời gian tồn tại của nó tăng, sự ôxy hóa và sự bắn tóe tăng. Khi tăng ựiện áp hồ quang thì bề mặt mối hàn ựược cải thiện một ắt. Ở ựiện áp cao, quá trình ựặc trưng cho sự dịch chuyển kim loại dạng cầụ
Lựa chọn ựiện áp hồ quang hàn cần phải phù hợp với cường ựộ dòng ựiện hàn và ựường kắnh dây hàn..
Quan hệ tối ưu giữa Ih và Uh như hình 3-10.
Hình 3-10: điện áp tối ưu khi hàn trong khắ bảo vệ với các dây hàn có ựường kắnh khác nhau
- Dòng ựiện hàn:
Khi cường ựộ dòng ựiện hàn tăng, thời gian cháy và cả chu kỳ rút ngắn, tần số ngắn mạch tăng, hồ quang ăn sâu vào vũng hàn, sợ bắn tóe và chiều dài hồ quang giảm. Khi dòng hàn quá nhỏ, sự tạo quá trình hàn hết sức khó khăn và sự ổn ựịnh của quá trình hàn sẽ ảnh hưởng ngược lạị
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 52
3.2. Nghiên cứu biện pháp xử lý nhiệt khi hàn plasma bột 3.2.1. Cơ sở lý thuyết tắnh toán chế ựộ gia nhiệt 3.2.1. Cơ sở lý thuyết tắnh toán chế ựộ gia nhiệt
để thực hiện công nghệ xử lý nhiệt cho các chi tiết hàn, việc quan trọng ựầu tiên là cần xác ựịnh và tắnh toán chế ựộ gia nhiệt hợp lý và ựảm bảo cho chi tiết.
Ngoài ra các thông số công nghệ của chế ựộ hàn ựều cần ựược xem xét và ựánh giá ựể hiệu chỉnh chế ựộ như:
- điện áp hàn. - Dòng ựiện hàn. - Tốc ựộ cấp bột. - Tốc ựộ hàn. - Hình dạng mối hàn ựắp. - Loại vật liệu hàn: bột, khắ, . . .
3.2.2. Xử lý nhiệt trước khi hàn
Nhiệt ựộ nung nóng chi tiết trước khi hàn ựược xác ựịnh trên cơ sở hàm lượng cac-bon tương ựương của kim loại nền theo công thức thực nghiệm của Viện Hàn Paton (Liên Xô), Viện Hàn Cộng hoà Pháp và Viện Hàn thế giới (IIW) như sau:
[ C ]tự = %C + %Mn/6 + %Cr/5 + %V/5 + %Mo/5 + %Ni/15 + %Cu/15 (1) Trong công thức này, hàm lượng cacbon tương ựương ựược xác ựịnh cùng với các ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim có trong thành phần kim loại mối hàn và trong kim loại cơ bản, hàm lượng cacbon tương ựương này có ảnh hưởng quyết ựịnh ựến chất lượng mối hàn của kết cấụ
Sau ựó ta xác ựịnh hàm lượng cacbon tổng của kết cấu, nghĩa là có bổ sung thêm hiệu ứng chiều dày chi tiết bằng công thức:
[ C ]Σ = ( 1 + 0,005 x S ) x [ C ]tự ( 2 ) Trong ựó S - là chiều dày của chi tiết tắnh bằng mm, với các chi tiết ựặc tròn xoay, S là bán kắnh của chi tiết.
Khi ựã có hàm lượng cacbon tổng của chi tiết, ựã tắnh ựến hiệu ứng chiều dày, nhiệt ựộ gia nhiệt trước khi hàn của chi tiết ựược tắnh như sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 53 Thực hiện chế ựộ gia nhiệt này ựảm bảo cho chi tiết có một trường nhiệt ựộ hợp lý chống lại các biến ựổi cấu trúc xâm hại ựến chất lượng kết cấu và khắc phục biến dạng do co ngót không ựều tạo nên ứng suất dư lớn và cong vênh chi tiết trong quá trình hàn.
3.2.3. Xử lý nhiệt trong quá trình hàn
Trong quá trình hàn, việc giữ một chế ựộ nhiệt hợp lý giữa các ựường hàn là rất cần thiết, phụ thuộc vào kắch thước và hình dạnh của kết cấu hàn. Biến dạng và ứng suất dư trong giai ựoạn này có tác ựộng lớn hơn cả vì lượng nhiệt ựược cung cấp bởi quá trình hàn ựược phân bổ nhiều tại ựâỵ
Tuỳ theo hàm lượng cacbon tương ựương của vật liệu chi tiết mà ta chỉ ựịnh nhiệt ựộ giữa các lớp hàn:
- Ctd ≤ 0,45% : không khống chế
- Ctd = 0,45% - 0,60% : nhiệt ựộ từ 50 ựến 205OC - Ctd ≥ 0,60% : nhiệt ựộ từ 205 ựến 371OC
đương lượng nhiệt cấp vào chi tiết từ nguồn hàn ựược xác ựịnh: E . I . 60
J = --- V . 100 V . 100 trong ựó:
J - ựương lượng nhiệt, kJ/m E - ựiện áp hồ quang, Volt I - dòng ựiện hàn, Amper V - tốc ựộ hàn, m/phút
Ngoài ra, khi hàn hồ quang tay, hệ số hữu ắch của nhiệt hồ quang ựược tắnh 75 - 80%, còn khi hàn tự ựộng dưới lớp trợ dung là 90 - 100%.
3.2.4. Xử lý nhiệt sau khi hàn
Xử lý nhiệt sau khi hàn cũng là một công ựoạn rất quan trọng ựể khắc phục ứng suất dư của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản, ựồng thời còn có tác dụng ổn ựịnh tổ chức kim loại mối hàn, giảm ảnh hưởng của việc biến ựổi cấu trúc pha trung gian, giảm ựộ cứng bề mặt chi tiết, tăng tắnh dẻo và ựộ dai va ựập cho kim loại mối hàn
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 54 Yếu tố quan trọng ựầu tiên là nhiệt ựộ nung nóng chi tiết.
Thực chất quá trình này là sự phân bổ lại trường ứng suất trong chi tiết hàn. Khi ựó thành phần biến dạng ựàn hồi trong vật liệu và trong mối nối chuyển hoá gần như hoàn toàn hoặc hoàn toàn sang trạng thái chảy trong khi giá trị toàn phần của biến dạng là không ựổi ứng với giá trị của trường ứng suất dư.
Khi nung nóng, các vùng vật liệu có giá trị ứng suất dương ựược giãn ra, còn các vùng với giá trị ứng suất âm lại càng co lạị điều này dẫn ựến giảm trường ứng suất dư trong vật liệu vì trạng thái ban ựầu của ứng suất dư dãn dài gây nên do biến dạng chảy co, còn trạng thái ban ựầu của ứng suất dư co gây nên do biến dạng chảy dãn dàị
Ngoài ra còn có các ảnh hưởng khác của thời gian diễn ra quá trình phân bổ lại ứng suất dư trong chi tiết.
Khi bị nung nóng hoặc làm nguội quá nhanh kết cấu, thường xảy ra hiện tượng tăng hoặc hạ thấp nhiệt ựộ ựột ngột, dẫn ựến tạo nên trường ứng suất do nhiệt quá lớn và ảnh hưởng ựến chất lượng của chi tiết kết cấụ
Trong các tiêu chuẩn quy phạm của đức B1.TRD201 (DIN) có ựề ra các chế ựộ công nghệ sau ựây cho xử lý nhiệt:
- Xác ựịnh sự cần thiết ựể ram cao chi tiết khử ứng suất hàn:
+Hàm lượng các nguyên tố vượt quá: C = 0,22%, Si = 0,50%, Mn = 1,20%, Cr = 0,30%, Cu = 0,30%, Mo = 0,50%, Ni = 0,30%, V = 0,20%.
+Khi ựồng thời tổng hàm lượng các nguyên tố vượt quá: Cr + Ni ≥ 0,30%
Mn + Mo + V ≥ 1,60%
- Tốc ựộ nung nóng chi tiết không cho phép vượt quá 25OC trong một phút. - Nhiệt ựộ nung nóng khi ram cao phụ thuộc vào ựộ bền nhiệt của vật liệu của chi tiết kết cấu, với thép hợp kim thấp là trong khoảng 600 - 650OC, thép crom- molybden với hàm lượng crom 0,5 ựến 2,25% và molybden dưới 1% trong khoảng 677 - 704OC, một số thép hợp kim cao như E410, E502 và E505 nhiệt ựộ là 843 - 871OC, thép E430 ở nhiệt ựộ 760 - 788OC.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 55 - Thời gian giữ nhiệt ựược quy ựịnh là 2 phút cho 1 mm chiều dày chi tiết và ắt nhất là trên 30 phút.
- Chế ựộ làm nguội chậm ở trong lò, với vật liệu cách nhiệt và vòng cảm ứng hoặc ở môi trường không khắ yên tĩnh thường ựược kéo dài với thời gian ắt nhất là gấp ựôi so với thời gian nung nóng gia nhiệt ban ựầụ
3.2.5. Thiết bị công nghệ xử lý nhiệt
3.2.5.1. Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng bằng khắ ựốt.
Hệ thống thiết bị gồm có các bộ phận sau:
- Bộ phận cấp khắ ôxy gồm các bình khắ và hệ thống van giảm áp, van phân phối khắ, các ựường ống dẫn ựến vòi ựốt.
- Bộ phận cấp khắ cháy cũng với các cấu thành như trên.
- Các mỏ ựốt dạng thẳng thông thường hoặc dạng vòng cung, profile khác cho các chi tiết kết cấu có hình dạng phức tạp.
- Hệ thống can nhiệt ựể kiểm tra chế ựộ nhiệt trong quá trình xử lý. - Vật liệu chịu nhiệt và cách nhiệt cho chi tiết.
3.2.5.2. Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng bằng ựiện trở. Hệ thống thiết bị gồm có các bộ phận sau:
- Bộ nguồn ựiện công suất lớn ựể cấp ựiện cho cụm ựiện trở. - Các thiết bị bảo vệ, ựóng ngắt mạch cho quy trình công nghệ . - Hệ thống ựiện trở tạo nguồn nhiệt nung nóng chi tiết.
- Hệ thống can nhiệt ựể kiểm tra chế ựộ nhiệt trong quá trình xử lý nhiệt chi tiết. - Vật liệu chịu nhiệt và cách nhiệt cho chi tiết.
3.2.5.3. Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng bằng dòng cảm ứng tần số công nghiệp.
Hệ thống thiết bị gồm có các bộ phận sau: