4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.2.5.Chống biến dạng và cải thiện tạo dáng mối hàn
Để mối hàn có chất lƣợng, đặc biệt khi các tấm mỏng, cần lắp ghép chính xác mép hàn trƣớc khi hàn. Khi lắp ghép, cần tránh lệch mép hàn so với nhau. Trên bảng 1.4 dƣới đây là độ lệch mép cho phép theo chiều dày liên kết:
Bảng 1.4: Độ lệch mép cho phép theo chiều dày tấm
Chiều dày tấm hàn (mm) Độ lệch mép cho phép (mm)
0,4÷0,5 0,15
0,8÷1,0 0,15
1,2÷1,5 0,30
1,5÷2,0 0,35
2,0÷3,0 0,40
Vì vậy nên hàn trong các đồ gá lắp ghép - hàn. Chúng bảo đảm kẹp chặt các mép hàn xuống tấm đệm (tốt nhất là ngay sát mối hàn). Khi hàn thép dày (1÷6)mm, lực kẹp chặt phải là (195÷295)N/cm. Trong trƣờng hợp không thể kẹp chặt gần mép hàn, cần dùng các đầu hàn đặc biệt có con lăn (hoặc tấm trƣợt) ép cùng chuyển động với mỏ hàn theo đƣờng hàn. Khi hàn các mối hàn vòng, cần dùng các vòng ép hoặc các đai xiết từ ngoài. Các tấm đệm dùng kèm với khí bảo vệ lót đáy có rãnh sâu (0,3÷2,0)mm dọc chân đƣờng hàn và có chiều rộng lớn gấp (5 ÷10) lần chiều dày tấm cần hàn. Các tấm đệm này làm từ đồng nếu dùng cho hàn thép và hợp kim bền nhiệt, bằng thép không gỉ nếu dùng cho hàn titan và kim loại nhẹ.
Một trong những nguyên nhân phá vỡ hình dạng cần thiết của mối hàn là sự biến dạng mép hàn trong khi hàn (biến dạng tức thời), dẫn đến nứt mối hàn. Nếu
xảy ra mất ổn định cục bộ, biến dạng tức thời sẽ đặc biệt lớn, nhất là khi hàn tấm mỏng hơn 1mm. Sau đây là một số biện pháp cải thiện hình dạng mối hàn:
+ Ép mép hàn: Để loại bỏ hiện tƣợng lƣợn sóng tấm trong vùng hàn và để giảm móp khi tấm bị nung cục bộ, cần sử dụng các đồ gá kẹp tuyến tính (a), hoặc phẳng (b) nhƣ ở hình 1.20. Các đồ gá này bao gồm các má ép riêng biệt (làm từ vật liệu không có từ tính). Khoảng cách L giữa các má ép phải là tối thiểu trên bảng 1.5.
Bảng 1.5: Khoảng cách L giữa các má ép
t (mm) 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 ≥ 3,0
L(mm) 3 3 4 5 6 6÷8 8÷10 10÷12 15÷30
+ Biến dạng định hướng:
Ảnh hƣởng của biến dạng tức thời lên tạo dáng mối hàn sẽ giảm khi hàn có uốn định hƣớng (cán mép) nhƣ ở hình dƣới (a,b), hoặc lắp ráp liên kết dƣới góc (7÷10)0 nhƣ hình 1.21. Các biện pháp này đặc biệt có hiệu quả khi hàn các vật liệu có modul đàn hồi thấp (nhôm).
Hình 1.21: Sơ đồ lắp giáp có biến dạng định hướng mép hàn Hình 1.20: Sơ đồ ép mép hàn
+ Hàn liên kết gấp mép cố định:
Các tấm mỏng từ 0,2mm trở xuống thƣờng đƣợc hàn gấp mép. Tuy nhiên việc tạo dáng mối hàn trong trƣờng hợp này có thể bị phá vỡ và chuyển tiếp từ mối hàn vào kim loại cơ bản không đều nhƣ hình 1.22f. Để loại bỏ khe hở, vốn là nguyên nhân gây cháy thủng khi hàn nhƣ hình 1.22a, 1.22b, ngƣời ta nắn thẳng các mép hàn và nén chặt chúng lại với nhau bằng uốn kép nhƣ hình 1.22c. Sau đó dùng một nguồn nhiệt công suất nhỏ để nung chảy mép đã uốn nhƣ hình 1.22d mà hầu nhƣ không gây biến dạng. Sau đó dùng lƣợt hàn thứ hai ở chế độ hàn chính thức để nối 2 tấm với nhau nhƣ hình 1.22e, tạo thành mối hàn có chuyển tiếp đều vào kim loại cơ bản nhƣ hình 1.22f.
Hình 1.22: Sơ đồ hàn liên kết gấp mép cố định + Hàn sử dụng biến dạng liên tục:
Các tấm hàn giáp mối hoặc hàn chồng thƣờng bị biến dạng uốn cục bộ trong mặt phẳng mối hàn theo hƣớng ngƣợc với hƣớng của hồ quang nhƣ hình 1.23. Độ uốn của tấm làm tăng đáng kể độ cứng vững của mép hàn. Khi đó sự mất độ ổn định mang tính định hƣớng, và sự uốn bổ sung mép hàn trong vùng hàn sẽ xảy ra ở phía ngƣợc với phía hồ quang. Hàn có biến dạng liên tục dùng để hàn các kết cấu lớn tấm mỏng. Khi hàn, mỏ hàn cố định và tấm hàn đƣợc đẩy và kéo quanh bề mặt hƣớng. Sơ đồ trên hình 1.23b (kéo) tốt hơn sơ đồ hình 1.23a (đẩy) vì khi hàn ứng suất kéo xuất hiện trong tấm có tác dụng giảm biến dạng dƣ.