Mác điện cực Đ ng
kính Độ bền u n Độ bền kéo Tiêu chuẩn
áp d ng
AWS E6013 3,2 mm 48 psi 331Mpa 60psi 414Mpa AWS A5.1
68
AWS ENiFe-Cl 3,2 mm 43-63psi 296-434Mpa 58-84psi 400-579Mpa AWS A5.15
AWS ER70S-6 3,2 mm 58psi 400Mpa 70psi 480Mpa AWS A5.18
AWS ER70S-6 2,4 mm 58psi 400Mpa 70psi 480Mpa AWS A5.18
AWS ER70S-6 1 mm 58psi 400 Mpa 70psi 480Mpa AWS A5.18
4.2. Ph ngăphápăt o khuy t t t
4.2.1. T o khuy t t t n t
Vết n t có thểđ ợc chế t o bằng cách:
4.2.1.1. T o v t n t bằng ngo i l c
Hàn một đo n hàn có chiều dài và chiều rộng bằng khuyết tật n t nh mong
mu n. Sau đó, tác d ng một ngo i lực làm gãy m i hàn, công việc còn l i là ghép m i hàn l i và hàn chồng bên trên vết n t. Ph ơng pháp này có thểđ ợc thực hiện trên m i hàn giáp m i, hàn góc hoặc m i hàn ng h .
uăđi m là dễ thực hiện, không cần đầu t thiết bị hay đòi h i kỹ thuật ng i thợ cao.
Khuy tă đi m là không kh ng chế đ ợc vị trí c a vết n t và không thể ng d ng cho s n xuất hàng lo t.
a) Vết nứt trên mối hàn góc b) Vết trên mối hàn giáp mối
Hình 4.4: Hình nh vết n t d ng bẻ gưy
4.2.1.2. Cho kim lo i ph vƠoăvũngăhƠn
Cho vào vũng hàn đang nóng ch y một đo n đồng có đ ng kính bằng đ ng
kính điện cực hàn và sau khi nguội sẽ t o nên vết n t. Vết n t d ng này có d ng hình
sao và không xác định đ ợc hình d ng vết n t.
uăđi m c a ph ơng pháp này là có thể thực hiện trên mọi m i ghép, có tỉ lệ
thành công cao, vết n t cho ph n ng với ph ơng pháp kiểm tra NDT t ơng tự vết n t trong tự nhiên.
Khuy tăđi m ph ơng pháp là không thể kh ng chế đ ợc hình d ng, h ớng và chiều dài vết n t.
69
a) M i hàn bị n t từđồng b) Vết n t trên màng hình siêu âm
Hình 4.5: Kết qu vết n t t o ra từ việc thêm đo n đồng vào m i hàn
4.2.1.3. S d ng k t h pă2ăđi n c c hàn
Vết n t cũng có thể xuất hiện khi kết hợp hai lo i điện cực hàn (kim lo i tiêu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
hao) có độ bền chênh lệch lớn. Sự co ngót c a hai lo i điện cực sẽ t o ra vết n t khi m i hàn đông đặc l i.
uăđi m c a ph ơng pháp là vết n t t ơng tự nh vết n t trong tự nhiên, có thể kh ng chếđ ợc kích th ớc vết n t.
Khuy tăđi mđòi h i tay nghềng i thợ cao, chỉ thực hiện trên một s m i ghép h n chế. Ngoài ra, để thực hiện cần có một qui trình hàn phù hợp.
4.2.1.4. S d ngăđi n c căhƠnăcóăhƠmăl ng cac-bon cao
Có thể t o vết n t bằng cách sử d ng điện cực có hàm l ợng các bon cao. Sau hàn, do tính giòn nên m i hàn dễ t o thành vết n t.
uăđi m c a ph ơng pháp là có thể thực hiện trên nhiều m i ghép, chi phí đầu
t cho s n xuất thấp, có kh năng ng d ng s n xuất hàng lo t, dễ thực hiện, không đòi
h i tay nghề ng i thợ cao, vết n t cho ph n ng với các ph ơng pháp NDT t ơng tự
vết n t tự nhiên.
Khuy tăđi m dễ xuất hiện các khuyết tật không mong mu n kèm theo. Với hàm
l ợng cacbon quá cao sẽ làm xuất hiện các khuyết tật khác nh : rỗ khí, ngậm xỉ vv... các khuyết tật này sẽ gây nh h ng đến việc kiểm tra khuyết tật m i hàn bằng NDT.
70
Hình 4.6: Vết n t hình thành khi hàn điện cực bằng gang
4.2.2. Khuy t t t ng m x
Khuyết tật ngậm xỉ có thểđ ợc chế t o bằng cách:
4.2.2.1. C y x bằng tay
Sử d ng ph ơng pháp gia công cơ khí t o một h c hoặc rãnh, cho xỉ hàn vào và tiến hành hàn che xỉ hàn l i.
uăđi m là dễ thực hiện, có thể ng d ng s n xuất tự động, không đòi h i tay nghềng i thợ cao, có thể sử d ng với nhiều ph ơng pháp hàn và nhiều lo i m i ghép hàn khác nhau.
Khuy tăđi m là khó phân biệt khuyết tật này với khuyết tật thiếu ngấu khi kiểm tra bằng siêu âm và ch p X quang, chi phí đầu t cao.
Hình 4.7: Phay rưnh t o hóc ch a xỉ
4.2.2.2. C y x bằngăcáchănghiêngăđi n c c
Khi hàn tính chọn góc độ nghiêng điện cực sao cho khi hàn xong t o thành h c bẩy xỉ giữa đ ng hàn và xỉhàn đ ợc điều khiển rơi vào h c để t o h c bẫy xỉ (ch a xỉ).
uăđi m là dễ thực hiện, có thể sử d ng với nhiều ph ơng pháp hàn và nhiều lo i m i ghép hàn khác nhau, khuyết tật cho ph n ng với các ph ơng pháp kiểm tra
NDT t ơng tựnh khuyết tật tự nhiên.
Khuy tă đi m là khi khuyết tật nằm giữa đ ng hàn thì khó phân biệt với khuyết tật thiếu ngấu giữa các lớp hàn khi kiểm tra siêu âm với chùm sóng âm từh ớng vật hàn đến khuyết tật. Ngoài ra, yêu cầu ng i hàn có trình độ tay nghề phù hợp.
71
Hình 4.8: T o h c ch a xỉ bằng kỹ thuật điều chỉnh góc nghiên điện cực
4.2.3. T o khuy t t t rỗ khí
Khuyết tật rỗ khí có thểđ ợc chế t o bằng cách:
4.2.3.1. Đi u ch nhăl uăl ng khí b o v (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Không sử d ng khí b o vệ (GMAW) hoặc gi m l u l ợng khí b o vệ (GTAW)
khi hàn để t o rỗ khí cho đo n hàn cần t o khuyết tât.
uă đi m là dễ thực hiện với các ph ơng pháp hàn có sử d ng khí b o vệ. Khuyết tật t ơng tự nh khuyết tật tự nhiên, dễ chế t o khuyết tật, không đòi h i tay nghề ng i thợ, có thể ng d ng s n xuất hàn lo t, có thể sử d ng cho nhiều lo i m i ghép khác nhau.
Khuy tăđi m là khuyết tật có thể gây nh h ng đến lớp hàn tiếp theo, rỗ khí có
kích th ớc lớn có thể gây h ng điện cực.
Hình 4.9: Rỗ khí do thiếu khí b o vệ [9]
4.2.3.2. S d ngăđi n c c m hoặcăh ăh ng
Hàn một đo n hàn có kích th ớc bằng kích th ớc khuyết tật mong mu n với
điện cực bị ẩm ớt hoặc điện cực bị h h ng để t o rỗ khí .
uăđi m là khuyết tật t ơng tự nh khuyết tật tự nhiên, có thể ng d ng s n xuất hàng lo t, có thể sử d ng nhiều lo i m i ghép khác nhau.
Khuy tăđi m là khó t o khuyết tật, đòi h i tay nghề ng i thợ cao, khó t o độ ẩm ớt hoặc h h ng c a điện cực đ t yêu cầu để t o khuyết tật.
72
4.2.3.3. S d ngăđi n c căcóăđ hút m cao
Sử d ng điện cực có độ hút ẩm cao ch a qua sấy khô hàn với kỹ thuật hồ quang
gián đo n để t o khuyết tật rỗ khí.
uăđi m là dễ thực hiện, không đòi h i tay nghề ng i thợ, có thể ng d ng s n xuất hàn lo t, có thể sử d ng nhiều lo i m i ghép khác nhau, khuyết tật t ơng tự nh khuyết tật tự nhiên.
Khuy tăđi m là có thể xuất hiện các khuyết tật thiếu ngấu hoặc ngậm xỉ trong khuyết tật rỗ khí cần chế t o.
Hình 4.10: Rỗ khí với kỹ thuật hàn hồ quang gián đo n
4.2.4. T o khuy t t t thi u ng u c nh
Thiếu ngấu c nh có thểđ ợc t o ra bằng cách:
4.2.4.1. S d ng t m kim lo i che c nh
Sử d ng một tấm kim lo i m ng che c nh m i ghép cần t o khuyết tật, ngăn
không cho kim lo i từ m i hàn ngấu vào c nh mép vát. Do đó, sau hàn giữa kim lo i hàn và vật liệu hàn không có liên kết sẽ hình thành nên kho ng không t o thành khuyết tật thiếu ngấu c nh.
uăđi m là không cần đầu t thiết bị, khuyết tật cho ph n ng với các ph ơng
pháp kiểm tra NDT t ơng tự khuyết tật tự nhiên.
Khuy tăđi m là khó thực hiện, đòi h i tay nghề ng i thợ cao, khó kh ng chế đ ợc vị trí c a khuyết tật và không thể ng d ng cho s n xuất hàng lo t.
73
Hình 4.11: Sử d ng tắm kim lo i chèn t o khuyết tật [9]
4.2.4.2. Nghiêngăđi n c c
Nghiêng góc độđiện cực không cho hồ quang hàn làm nóng ch y c nh mép vát cần t o khuyết tật, xếp chồng các lớp hàn lên nhau t o chiều cao khuyết tật. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.12: Nghiêng điện cực t o khuyết tật
uăđi m là dễ thực hiện, khuyết tật có thể chế t o với nhiều lo i kỹ thuật hàn khác nhau, không cần đầu t thiết bị hay đòi h i kỹ thuật ng i thợ cao, có thể thực hiện trên nhiều lo i m i ghép, có thể ng d ng s n xuất tựđộng khi sử d ng các đồ gá phù hợp.
Khuy tăđi m là khó kh ng chế chiều rộng khuyết tật.
4.3. Đ xu t quy trình hàn ch t o chi ti t m u có khuy t t t. 4.3.1. Quy trình hàn ch t o chi ti t m u có khuy t t t n t.
Ph ơng pháp t o khuyết tật bằng cách ―sử d ng điện cực có hàm l ợng cac-bon
cao‖ cho khuyết tật rất gi ng khuyết tật tựnhiên và đơn gi n trong việc chế t o. Vì vậy
đề tài đề xuất ph ơng pháp chế t o khuyết tật bằng cách ―sử d ng điện cực có hàm
l ợng cac-bon cao‖ gồm 3 b ớc nh sau:
B că1:ăL aăch năv tăli u:ă
Vật liệu cơ b n: vật liệu cơ b n đ ợc lựa chọn theo m c 3.2.6 và m c 4.1 Vật liệu tiêu hao: vật liệu tiêu hao đ ợc lựa chọn theo m c 3.2.6 và m c 4.1
B c 2: Thi t k m i ghép
M i ghép đ ợc thiết kế theo tiêu m c 3.2.3, 3.2.5 và m c 4.1, M i ghép thuộc d ng m i ghép ngấu hoàn toàn. Chuẩn bị m i ghép nh sau:
74
Với: T chiều dày vật hàn; R khe h đáy
f bề mặt chân; α góc vát
Hình 4.13: thiết kế m i ghép V đơn
B c 3: T o khuy t t t
Khuyết tật n t đ ợc chế t o bằng ph ơng pháp ―sử d ng điện cực có hàm l ợng cac-bon cao‖đ ợc thực hiện nh sau:
Hàn lớp 1: Lớp 1 là lớp ch a vết n t đ ợc tiến hành hàn nh sau: Sau khi hàn đính phôi hàn ta sử d ng que hàn gang ENiFe-Cl theo AWSA5.15 hàn một đo n có
kích th ớc bằng chiều dài khuyết tật mong mu n t i vị trí đư định, khi m i hàn đông đặc l i vết n t sẽ xuất hiện giữa m i hàn, sử d ng ph ơng pháp hàn GTAW và que hàn
ph E70S-6 hàn chồng lên m i hàn gang bị n t, sao cho vũng hàn nóng ch y ngấu ra phía sau m i hàn, que hàn ph đ ợc đắp h n chếvào vũng hàn, sau khi m i hàn đông đặc l i m i hàn tiếp t c bị n t nh ng vết n t có xu h ớng thẳng đều hơn, tùy theo yêu
cầu chiều cao vết n t ta có thể hàn lặp l i s lớp hàn sao cho đ t chiều cao mong mu n. Tuy nhiên nếu hàn nhiều lớp trên vết n t sẽ làm gi m l ợng các bon trên m i hàn, kết qu sẽ làm gi m kh năng xuất hiện vết n t, lúc này ta có thể sử d ng que hàn gang làm que ph khi hàn GTAW đắp thêm vào m i hàn nhằm tăng l ợng các bon trong m i hàn
để làm xuất hiện vết n t hình 4.14.
Sau khi hàn xong m i hàn bị n t ta tiến hành hàn hoàn chỉnh lớp 1 bằng GTAW, xử lý m i n i giữa m i hàn thông th ng và m i hàn bị n t để kh ng chế
chiều dài vết n t mong mu n. Mài làm s ch m i hàn chuẩn bị cho lớp hàn tiếp theo. Hàn lớp 2: Lớp 2 đ ợc tiến hành hàn t i vị trí không có vết n t bằng ph ơng
pháp GTAW hoặc SMAW. T i vị trí vết n t lớp th 2 có thể đ ợc hàn bằng một hoặc
hai đ ng hàn GTAW nh hình 4.14, đ ng hàn này sẽ kh ng chế không cho vết n t
nh h ng đến lớp n.
Hàn lớp n: Lớp n đ ợc hàn bằng ph ơng pháp hàn SMAW với yêu cầu: ph ơng
pháp hàn không gây nh h ng đến kích th ớc c a khuyết tật, không để l i bất kỳ dấu hiệu ngo i quan nào có thể cho biết vị trí khuyết tật bên d ới chi tiết. Lớp n có thểđ ợc hàn bằng một hay nhiều lớp là ph thuộc vào chiều dày còn l i c a vật hàn hình 4.14. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
75
Hàn lớp n+1: Lớp n+1 đ ợc hàn bằng ph ơng pháp hàn SMAW với yêu cầu:
ph ơng pháp hàn không gây nh h ng đến kích th ớc c a khuyết tật, không để l i bất kỳ dấu hiệu ngo i quan nào có thể cho biết vị trí khuyết tật bên d ới chi tiết hình 4.14.
Hình 4.14: Kỹ thuật hàn t o khuyết tật n t
4.3.2. Quy trình hàn ch t o chi ti t m u có khuy t t t ng m x .
Do yêu cầu khuyết tật ph i cho ph n ng với các ph ơng pháp NDT t ơng tự
khuyết tật tự nhiên, nên đề tài đề xuất qui trình công nghệ chế t o mẫu chi tiết hàn bị
khuyết tật ngậm xỉ đ ợc chế t o dựa trên ph ơng pháp ―cấy xỉ bằng cách nghiêng điện cực‖ gồm 3 b ớc nh sau:
B că1:ăL aăch năv tăli u:ă
Vật liệu cơ b n: vật liệu cơ b n đ ợc lựa chọn theo m c 3.2.6 và m c 4.1 Vật liệu tiêu hao: vật liệu tiêu hao đ ợc lựa chọn theo m c 3.2.6 và m c 4.1
B c 2: Thi t k m i ghép
M i ghép đ ợc thiết kế theo tiêu m c 3.2.3, 3.2.5 và m c 4.1, M i ghép thuộc d ng m i ghép ngấu hoàn toàn. Chuẩn bị m i ghép nh sau:
Với: T chiều dày vật hàn; R khe h đáy
f bề mặt chân; α góc vát
Hình 4.15: thiết kế m i ghép V đơn
B c 3: T o khuy t t t
Khuyết tật ngậm xỉ có thể đ ợc thực hiện bằng kỹ thuật t o h c bẫy xỉ t i một vị đư định tr ớc. Kỹ thuật này đ ợc thực hiện bằng cách điều chỉnh góc độ que hàn và
76
thay đổi s lớp m i hàn kết hợp với việc c ý không làm s ch xỉ t i h c xỉ. Kỹ thuật t o khuyết tật ngậm xỉđ ợc đề nghị nh sau:
Hàn đính t i 3 vị trí c a ng bằng hàn khí b o vệ với điện cực không nóng ch y (GTAW) và mài m i hàn đính phù hợp.
Hàn lớp lót 1: Lớp 1 hình 4.16 có thểđ ợc hàn bằng ph ơng pháp hàn GTAW
hoặc SMAW, với các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn ASME IX. Sau khi hàn xong có thể tiến hành mài làm s ch m i hàn chuẩn bị cho hàn lớp tiếp theo.
Hàn lớp n và lớp n+1: Lớp n đ ợc hàn bằng ph ơng pháp SMAW, s lớp hàn lớp này ph thuộc vào chiều cao khuyết tật, mỗi lớp có thể tùy vào kích th ớc khuyết tật có thể hàn một đ ng hoặc nhiều đ ng xem hình 4.16. Ph ơng pháp đ ợc thực hiện bằng cách điều chỉnh góc độ que hàn sao cho hồ quang hàn chỉ làm nóng ch y vật hàn, gõ xỉ làm s ch m i hàn nh ng không làm s ch phần xỉ hàn trong h c. Các lớp tiếp theo đ ợc thực hiện t ơng tự, kết qu sẽ t o đ ợc một h c với xỉ đ ợc nh t bên trong. Nếu mu n khuyết tật ngậm xỉ nằm giữa m i hàn ta có thể tiến hành
t ơng tự nh trên để t o h c bẫy xỉ giữa m i hàn. Lớp n+1 đóng giai trò quyết định
đến chiều cao khuyết tật và dễ dàng kh ng chế phần xỉ nằm bên trong h c bẫy xỉ t o
điều kiện thuận lợi khi hàn lớp n+2 hình 4.16.
Hàn lớp ph (n+2): Lớp ph n+2 đ ợc hàn bằng ph ơng pháp SMAW với yêu cầu: ph ơng pháp hàn không gây nh h ng đến kích th ớc c a khuyết tật, không để