3. Cấu trúc của luận văn
1.2.1 Phƣơng pháp hàn
a. Lịch sử phát triển ngành hàn
- Thời kỳ đồ đồng, đồ sắt, loài ngƣời đã biết hàn kim loại.
- Năm 1802, nhà bác học ngƣời Nga Pêtơrốp đã tìm ra hiện tƣợng hồ quang điện.
- Năm 1882, Kỹ sƣ Bênađớt đã sử dụng hồ quan điện cực than để hàn kim loại.
- Năm 1886, Tômsơn đã tìm ra phƣơng pháp hàn tiếp xúc giáp mối và đƣợc áp dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp vào năm 1903.
- Năm 1887, Bênađớt đã tìm ra phƣơng pháp hàn điểm.
- Năm 1907, kỹ sƣ Kenbe ngƣời Thụy Điển đã sử dụng điện cực có thuốc bọc (que hàn) để hàn kim loại.
- Cuối những năm 1930, đầu những năm 1940 viện sĩ E.O.Patôn ( Liên Xô cũ) tìm ra phƣơng pháp hàn dƣới lớp thuốc, phƣơng pháp hàn tự động, bán tự động.
- Cuối năm 1940, tìm ra phƣơng pháp hàn trong môi trƣờng khí bảo vệ, đó là các khí Heli, Argon ở Mỹ và Cacbonic ở Liên Xô.
- Năm 1949 B.O.Paton (Kiev, Liên Xô) tìm ra phƣơng pháp hàn điện xỉ.
Những năm tiếp theo, hàng loạt các phƣơng pháp hàn mới đƣợc ra đời nhƣ: Hàn bằng tia điện tử, hàn siêu âm, hàn ma sát,… và hiện nay trên thế giới có khoảng 120 phƣơng pháp hàn khác nhau.
Các phƣơng pháp hàn càng ngày càng hoàn thiện và phát triển hơn. Hàn đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và đặc biệt là ngành hàng không vũ trụ. Có thể nói: Hàn là phƣơng pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại.
Ở nƣớc ta, sau cách mạng tháng 8/1945 và đặc biệt sau khi hòa bình năm 1954, dƣới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà nƣớc ngành hàn đã đƣợc quan tâm và thực sự
27
phát triển nhất là trong thời kỳ đổi mới. Hiện nay, với đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật hàn và công nhần lành nghề ngày càng đông đảo cùng sự hợp tác khoa học với các nƣớc trên thế giới, chúng ta tin chắc rằng ngành hàn ở Việt Nam ngày càng phát triển và đƣợc ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất.
b. Bản chất, đặc điểm và ứng dụng của hàn kim loại
Bản chất:
Hàn là quá trình công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) lại với nhau thành một khối bền vững không tháo rời bằng cách dùng nguồn nhiệt để nung nóng vị trí cần nối đến trạng thái hàn (trạng thái lỏng hoặc dẻo) sau đó kim loại lỏng tự kết tinh (trạng thái lỏng) hoặc dùng thêm ngoại lực ép chúng dính lại với nhau (trạng thái dẻo) để tạo thành mối hàn.
Đặc điểm:
- Liên kết hàn là liên kết cứng, không tháo dời ra đƣợc;
- Tiết kiệm vật liệu: Với cùng khả năng làm việc, so với liên kết bằng bulong, đinh tán,… hàn tiết kiệm từ 10-20% khối lƣợng vật liệu; so vớiđúc hàn tiết kiệm 50% vật liệu;
- Hàn cho phép chế tạo đƣợc các kết cấu phức tạp (siêu trƣờng, siêu trọng) từ những vật liệu cùng loại, khác loại có tính chất khác nhau để phù hợp với các điều kiện môi trƣờng làm việc khác nhau;
- Hàn tạo ra các liên kết có độ bền, độ kín cao đápứng nhu cầu làm việc của các kết cấu quan trọng nhƣ: Vỏ tàu, nồi hơi, thiết bị chịu áp lực,…
- Hàn có tính năng động và năng suất cao so với các công nghệ gia công khác. Do vậy dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất;
- Mức độ đầu tƣ cho quá trình sản xuất thấp. Tuy nhiên quá trình hàn vật liệu chịu tác động của nguồn nhiệt có công suất lớn, tập trung và thời gian hàn thƣờng ngắn vì vậy liên kết hàn thƣờng có các nhƣợc điểm sau:
o Tổ chức và tính chất của kim loại tại vùng hàn và khu vực lân cận có thể bị thay đổi (đặc biệt là những vật liệu khó hàn) do vậy làm giảm
28
khả năng chịu lực của kết cấu. Đặc biệt là các chi tiết làm việc dƣới tác động của tải trọng động, tải trọng biến đổi theo chu kỳ;
o Trong kết cầu hàn thƣờng tồn tại trạng thái ứng suất và biến dạng dƣ, do vậy ảnh hƣởng đáng kể đến hình dáng, kích thƣớc, tính thẩm mỹ và khả năng làm việc của kết cấu.
Ứng dụng:
Mặc dù có các nhƣợc điểm trên nhƣng với tính kinh tế kỹ thuật cao, công nghệ hàn ngày càng đƣợc quan tâm, phát triển và ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp của nền kinh tế quốc dân.