Trong phần này đề tài thực nghiệm hàn điện xỉ cỏc mẫu hàn sau
3.4.1. Hàn điện xỉ dạng tấm phẳng
Mẫu 1(Phụ lục 3): Hàn thộp tấm dầy 60mm
Chuẩn bị vật hàn và đồ gỏ
Hàn cỏc tấm cụng nghệ theo bản vẽ, gỏ chắc chắn vào đồ gỏ
Tớnh toỏn chếđộ hàn
Khi hàn mẫu trờn, với chiều dầy 60mm ta chọn phương ỏn hàn1dõy do vậy n = 1
Ih = A + B.s = 250 + 3.6 x 60 (A) [2]
Ih = 466 A
2. Tớnh toỏn tốc độ cấp dõy theo cụng thức:
Vdõy = I h: (1.6-2.2) = 466: 2.2 (m/h) [3]
Vdõy = 233 m/ h
3. Tớnh toỏn điện ỏp hàn theo cụng thức:
Uh = 12 + [125 + s/(0.075 x n)] ẵ (V) [4]
Uh = 42.5V
4. Lựa chọn khe hở ghộp mối hàn: b = 22 ± 2 mm [5] chọn: b = 24 mm.
5. Tớnh toỏn tốc độ hàn theo cụng thức:
Vh = (n x αh x Ih ) / (γ x b x s x ks) (m/h) [6]
Vh = 1,18 m/h
6. Tớnh toỏn chiều sõu bể xỉ theo cụng thức:
hxỉ = Ih x (0,0000375 x Ih – 0,0025) + 30 (mm) [7]
hxỉ = 37 mm
Tiến hành hàn thực nghiệm
- Ốp cỏc tấm làm mỏt vào hai bờn mộp hàn, tăng lực ộp vừa đủ, dựng
đất sột trỏt vào cỏc mộp của tấm ốp và vật hàn để bảo đảm khụng bị chẩy xỉ và kim loại lỏng
- Đưa dõy hàn xuống cỏch đỏy tỳi cụng nghệ 5mm, giải lớp phoi sắt
chạm với dõy hàn, cho tiếp lớp thuốc hàn lờn trờn dầy 40-50mm
- Kiểm tra nước làm mỏt, điều chỉnh cỏc thụng số cụng nghệ theo tớnh toỏn, kiểm tra cỏc điều kiện an toàn
- Bật mỏy hàn bắt đầu hàn theo cỏc bước nờu trong quy trỡnh cụng nghệ
Chỳ ý khi hàn
- Chiều dầy vật hàn 60mm do đú khụng cần dao động
- Hiệu chỉnh lại tốc độ hàn cho phự hợp, khụng để tràn xỉ lỏng (tốc độ hàn chậm), khụng để chiều cao bể xỉ quỏ ớt
- Nếu cú hiện tượng chẩy xỉ và kim loại lỏng cần khắc phục bằng cỏch trỏt đất sột vào chỗ rũ, bổ xung thờm thuốc hàn để đảm bảo chiều cao bể xỉ.
- Khụng để cỏc tấm làm mỏt bị kẹt khụng trượt được theo đầu hàn
Mẫu hàn 2 (phụ lục 3) hàn điện xỉ thộp tấm dầy 190 mm
Chuẩn bị vật hàn và đồ gỏ
Hàn cỏc tấm cụng nghệ theo bản vẽ, gỏ chắc chắn vào đồ gỏ
Tớnh toỏn chếđộ hàn
Khi hàn chi tiết trờn, với chiều dầy 190mm ta chọn phương ỏn hàn 2 dõy do vậy n = 2
1. Tớnh khoảng cỏch giữa cỏc dõy
Để mối hàn ngấu đều khoảng cỏch giữa cỏc dõy hàn chọn theo cụng thức
L đ =
n S+∆1−2∆2
= ( 190 + 18 – 10 )/ 2 (mm) [1] L đ = 99 mm
2. Tớnh toỏn dũng điện hàn theo cụng thức:
Ih = A + B.s/n = 250 + 3.6 x 190 / 2 (A) [2]
Ih = 592 A
3. Tớnh toỏn tốc độ cấp dõy theo cụng thức:
Vdõy = I h: (1.6-2.2) = 592: 2.2 (m/h) [3]
Vdõy = 269 m/ h
4. Tớnh toỏn điện ỏp hàn theo cụng thức:
Uh = 12 + [125 + s/(0.075 x n)] ẵ (V) [4]
Uh = 48V
6. Tớnh toỏn tốc độ hàn theo cụng thức:
Vh = (n x αh x Ih ) / (γ x b x s x ks) (m/h) [6]
Vh = 0,72 m/h
7. Tớnh toỏn chiều sõu bể xỉ theo cụng thức:
hxỉ = Ih x (0,0000375 x Ih – 0,0025) + 30 (mm) [7] hxỉ = 42 mm Tiến hành hàn thực nghiệm Như mẫ 1 Chỳ ý khi hàn - Như mẫu 1
- Khi xỉ bắt đầu chẩy lỏng cho đầu hàn dao động đảm bảo cỏc khoảng cỏch ∆1 và ∆ 2 để cho mối hàn ngấu hết toàn bộ tiết dện hàn
- Chỳ ý khụng để đầu hàn chạm vào vật hàn
3.4.2. Hàn điện xỉ dạng trục
Mẫu hàn 3 (phụ lục 3) hàn điện xỉ thộp trục đường kớnh250 mm
Hàn thộp trục với đường kớnh 250mm cỏc bước thực hiện tương tự như trờn, với đường kớnh này chọn phương ỏn hàn hai dõy, cỏc chế độ cụng nghệ như mẫu 2.
Cỏc khỏc biệt khi hàn thộp trụ
- Thay đổi biờn độ dao động của đầu hàn theo chiều dài dõy cung của tiết diện vật hàn, ở giữa (đường kớnh) biờn độ dao động là lớn nhất, giảm biờn độ dao động ở đầu và cuối mối hàn.
- Khi hàn mối hàn trụ cỏc tấm ốp làm mỏt được đứng yờn khụng dịch chuyển theo đầu hàn
- Khi bắt đầu và kết thỳc mối hàn được hàn bằng một điện cực, khi chiều dẩy mối hàn đủ lớn mới hàn điện cực thứ hai
3.5. Kết luận
Chương này đó phõn tớch cỏc đặc điểm của đồ gỏ hàn điện xỉ núi chung và đồ gỏ hàn điện xỉ cho chi tiết dạng tấm phẳng và chi tiết dạng trụ. Tuy nhiờn mỗi một chi tiết khỏc nhau cần cú một đồ gỏ riờng phự cho cỏc tiết đú do vậy tựy thuộc vào chi tiết cần phục hồi hoạc chế tạo mà thiết kế đồ gỏ cho phự hợp, đảm bảo được cỏc yờu cầu kỹ thuật và cụng nghệ hàn điện xỉ cho chi tiết đú. Phần hai của chương cũng đề cập đến tớnh toỏn cỏc thụng số hàn điện xỉ và hàn thực nghiệm mội số mẫu hàn cụ thể cho dạng tấm phẳng và dạng trụ, từ đú cú đưa ra được cỏc điểm khỏc biệt khi hàn dạng tấm phẳng và hàn dạng trụ và cỏc chỳ ý khi thực hiện hàn điện xỉ
CHƯƠNG 4: QUY TRèNH XỬ Lí NHIỆT TRONG HÀN ĐIỆN XỈ 4.1. Cơ sở tớnh toỏn chế độ gia nhiệt
Để thực hiện công nghệ xử lý nhiệt cho các kết cấu hàn, việc quan trọng đầu tiên là cần xác định và tính toán chế độ gia nhiệt hợp lý và đảm bảo cho kết cấu.
Ngoài ra các thông số công nghệ của chế độ hàn nh−: - Điện áp hàn.
- Dòng điện hàn. - Tốc độ cấp dây. - Tốc độ hàn.
- Hình dạng mối nối.
- Loại vật liệu hàn: dây, khí, trợ dung hàn . . .đều cần đ−ợc xem xét và đánh giá để hiệu chỉnh chế độ.
4.1.1. Xử lý nhiệt tr−ớc khi hàn.
Nhiệt độ nung nóng chi tiết tr−ớc khi hàn đ−ợc xác định trên cơ sở hàm l−ợng cac-bon t−ơng đ−ơng 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) nh− sau [2, 6 ]:
[ C ]tđ = %C + %Mn/6 + %Cr/5 + %V/5 + %Mo/5 + %Ni/15 + %Cu/15 (4.1) Trong công thức này, hàm l−ợng cacbon t−ơng đ−ơng đ−ợc xác định cùng với các ảnh h−ởng của các nguyên tố hợp kim có trong thành phần kim loại mối hàn và trong kim loại cơ bản, hàm l−ợng cacbon t−ơng đ−ơng này có ảnh h−ởng quyết định đến chất l−ợng mối hàn của kết cấu.
Sau đó ta xác định hàm l−ợng 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 ]tđ (4.2) trong đó S - là chiều dày của chi tiết tính bằng mm, với các chi tiết đặc tròn xoay, S là bán kính của chi tiết.
Khi đã có hàm l−ợng cacbon tổng của chi tiết, đã tính đến hiệu ứng chiều dày, nhiệt độ gia nhiệt tr−ớc khi hàn của chi tiết đ−ợc tính nh− sau:
T°C = 350 x { [C ]Σ - 0,25 } 1/2 (4.3) Thực hiện chế độ gia nhiệt này đảm bảo cho chi tiết có một tr−ờng nhiệt độ hợp lý chống lại các biến đổi cấu trúc xâm hại đến chất l−ợng kết cấu và khắc phục biến dạng do co ngót không đều tạo nên ứng suất d− lớn và cong vênh chi tiết trong quá trình hàn.
4.1.2. Xử lý nhiệt trong quá trình hàn.
Trong quá trình hàn, việc giữ một chế độ nhiệt hợp lý giữa các đ−ờng hàn là rất cần thiết, phụ thuộc vào kích th−ớc và hình dạnh của kết cấu hàn. Biến dạng và ứng suất d− trong giai đoạn này có tác động lớn hơn cả vì l−ợng nhiệt đ−ợc cung cấp bởi quá trình hàn đ−ợc phân bổ nhiều tại đây.
Tuỳ theo hàm l−ợng cacbon t−ơng đ−ơng của vật liệu chi tiết mà ta chỉ định nhiệt độ giữa các lớp hàn [ 8 ]: - Ctd ≤ 0.45% Không khống chế - Ctd = 0.45% - 0.60% nhiệt độ từ 50 đến 205OC - Ctd ≥ 0.60% nhiệt độ từ 205 đến 371OC
Đ−ơng l−ợng nhiệt cấp vào chi tiết từ nguồn hàn đ−ợc xác định: E . I . 60
J = --- (4.4) V . 100 V . 100
trong đó:
J - đ−ơng l−ợng nhiệt, kJ/m E - điện áp hồ quang, Volt I - dòng điện hàn, Amper V - tốc độ hàn, m/phút
4.1.3. Xử lý nhiệt sau khi hàn.
Xử lý nhiệt sau khi hàn cũng là một công đoạn rất quan trọng để khắc phục ứng suất d− của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản, đồng thời còn có tác dụng ổn định tổ chức kim loại mối hàn, giảm ảnh h−ởng của việc biến đổi cấu trúc pha trung gian, giảm độ cứng bề mặt chi tiết, tăng tính dẻo và độ dai va đập cho kim loại mối hàn
Yếu tố quan trọng đầu tiên là nhiệt độ nung nóng chi tiết.
Thực chất quá trình này là sự phân bổ lại tr−ờng ứng suất trong chi tiết hàn. Khi đó thành phần biến dạng đàn hồi trong vật liệu và trong mối nối chuyển hoá gần nh− hoàn toàn hoặc hoàn toàn sang trạng thái chảy trong khi giá trị toàn phần của biến dạng là không đổi ứng với giá trị của tr−ờng ứng suất d−.
Khi nung nóng, các vùng vật liệu có giá trị ứng suất d−ơng đ−ợc giãn ra, còn các vùng với giá trị ứng suất âm lại càng co lại. Điều này dẫn đến giảm tr−ờng ứng suất d− trong vật liệu vì trạng thái ban đầu của ứng suất d− dãn dài gây nên do biến dạng chảy co, còn trạng thái ban đầu của ứng suất d− co gây nên do biến dạng chảy dãn dài.
Ngoài ra còn có các ảnh h−ởng khác của thời gian diễn ra quá trình phân bổ lại ứng suất d− trong chi tiết.
Khi bị nung nóng hoặc làm nguội quá nhanh kết cấu, th−ờng xảy ra hiện t−ợng tăng hoặc hạ thấp nhiệt độ đột ngột, dẫn đến tạo nên tr−ờng ứng suất do nhiệt quá lớn và ảnh h−ởng đến chất l−ợng của chi tiết kết cấu.
Trong các tiêu chuẩn quy phạm của Đức B1.TRD201 (DIN) có đề ra các chế độ công nghệ sau đây cho xử lý nhiệt
a. Xác định sự cần thiết để ram cao chi tiết khử ứng suất hàn:
- Hàm l−ợng các nguyên tố v−ợt 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 đồng thời tổng hàm l−ợng các nguyên tố v−ợt quá: Cr + Ni ≥ 0.30%
Mn + Mo + V ≥ 1.60%
c. Nhiệt độ nung nóng khi ram cao phụ thuộc vào độ 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 l−ợng crom 0.5 đến 2.25% và molybden d−ới 1% trong khoảng 677 - 704OC, một số thép hợp kim cao nh− E410, E502 và E505 nhiệt độ là 843 - 871OC, thép E430 ở nhiệt độ 760 - 788OC.
d. Thời gian giữ nhiệt đ−ợc quy định là 2 phút cho 1 mm chiều dày chi tiết và ít nhất là trên 30 phút.
e. Chế độ làm nguội chậm ở trong lò, với vật liệu cách nhiệt và vòng cảm ứng hoặc ở môi tr−ờng không khí yên tĩnh th−ờng đ−ợc kéo dài với thời gian ít nhất là gấp đôi so với thời gian nung nóng gia nhiệt ban đầu.