Hàn đồng và hợp kim đồng bằng phương phỏp hàn điện núng chảy

. Hàn điểm hồ quan g( mối hàn lỗ ) Liờn kết hàn nhỏ hoặc chi tiết nhỏ

3) Hàn trong mụi trường khớ bảo vệ.

5.5.2. Hàn đồng và hợp kim đồng bằng phương phỏp hàn điện núng chảy

Đồng và hợp kim đồng cú thể hàn bằng tất cả cỏc phương phỏp hàn điện núng chảy. Song hiện nay dựng phổ biến nhất là cỏc phương phỏp sau: hàn hồ quang tay bằng điện cực khụng núng chảy và núng chảy, hàn tự động hay bỏn tự động dưới lớp thuốc hoặc trong mụi trường khớ bảo vệ.

- Trước khi hàn cần làm sạch bề mặt và hai mộp hàn ( rộng 30mm về mỗi phớa cỏc chất bẩn…)

- Nung núng sơ bộ chi tiết lờn 300°C bằng lũ nung hay ngọn lửa hàn khớ. - Kớch thước cỏc phần tử mộp hàn phụ thuộc chiều dày chi tiết hàn.

- Cỏc chi tiết cú chiều dày nhỏ hơn hoặc bằng 4mm khụng cần vỏt cạnh, cỏc chi tiết cú chiều dày > 4mm vỏt cạnh với gúc vỏt α = 70° ữ 90°.

- Lắp ghộp chi tiết đảm bảo khe hở đều và nhỏ (≤ 0,5 mm) - Điện cực than hay Grafit cú d = 4 ữ 20 mm.

- Que hàn phụ bằng kim loại cú tiết diện chữ nhật hoặc trũn bằng đồng nhĩn hiệu Mo, M1, M2, hoặc đồng thanh. Tiết diện que hàn phụ khụng < 20 ữ 25mm để giảm sự ụxy hoỏ.

- Thuốc hàn bảo vệ : 95% Na2B4O7 + 5% Mg.

- Dũng hàn: Dũng 1 chiều cực thuận, chiều dài hồ quang khụng ngắn quỏ 5 ữ 6 mm. - Chế độ hàn Uh ≥ 40V; Ih = (45 ữ 50)d; Vh ≥ 0,25 m/phỳt.

- Hàn ở vị trớ hàn sấp sau khi hàn nờn rốn mối hàn ở nhiệt độ 500°C – 800°C rồi làm nguội nhanh trong nước trỏnh sự tập trung của Cu2O ở tinh giới.

2) Hàn hồ quang tay bằng điện cực núng chảy

+ Chuẩn bị liờn kết hàn giống như hàn bằng điện cực khụng núng chảy. + Dựng que hàn cú nhĩn hiệu 3T và ϑΛ – 1

- Que 3T lừi đồng thanh silic mangan (bpKM 3-1) ngồi bọc lớp thuốc dày 0,4 mm về mỗi phớa. - Thành phần thuốc bọc % gồm: Quặng Mn………..17,5 Fluụrit ………..32,0 Grafit- bạc ……….. 16,0 Ferosilic (75%)……….32,0 Bột Al ………2,5

- Que ϑΛ– 1: Lừi đồng kỹ thuật M1, M2, ngồi bọc lớp thuốc dày 0,4 mm về mỗi phớa - Thành phần thuốc bọc % gồm cú:

Fluụrit ………..10 Penspat ………..12

Feromangan………50 Ferosilic (75%)………8 Nước thuỷ tinh……….20

- Thường dựng loại que cú d = 4 ữ 6 mm, hàn khụng cú dao động ngang. - Hàn tiến hành bằng dũng một chiều cực ngịch Ih = (50 ữ 60)d.

- Hàn bằng điện cực trờn đảm bảo nhận được mối hàn cú độ bền tốt, song mối hàn được hợp kim hoỏ do đú làm giảm tớnh dẫn điện của mối hàn xuống thấp hơn với kim loại cơ bản 20 ữ 25 %.

- Sau khi hàn nờn rốn mối hàn ở nhiệt độ 500 ữ 800o C rồi làm nguội nhanh trong nước.

3) Hàn tự động dưới lớp thuốc

- Hàn tự động dưới lớp thuốc cú thể tiến hành bằng điện cực khụng núng chẩy hay điện cực núng chẩy.

- Hàn bằng dũng một chiều cực ngịch.

+ Hàn bằng điện cực núng chảy cú thể tiến hành dưới lớp thuốc O C - 45 hay AN -348A. - Dõy hàn đồng kỹ thuật (M1, M2) hay đồng thanh (bpKM 3 – 1; bpOC 4 – 3…).

- Hàn đồng thau sử dụng thuốc hàn cú nhĩn hiệu AHΦ - 5; MAT– 5 và dõy hàn đồng kỹ thuật.

- Chế độ hàn tự động hoặc bỏn tự động dưới lớp thuốc Cu, hợp kim đồng chọn theo bảng sau: S (mm) Liờn kết hàn chuẩn bị d (mm) n Ih (A) Uh (V) Vh (m/h) 2 – 6 Khụng vỏt mộp 1,2 – 4 1 140 – 340 30 – 35 25 8 Vỏt mộp chữ V 3 2 360 – 410 35 – 38 20 10 Vỏt mộp chữ V 3 2 470 – 560 35 – 38 20 12 Vỏt mộp chữ V 3 2 510 – 600 35 – 40 20 15 Vỏt mộp chữ V 4 2 570 – 680 35 – 40 20

4) Hàn trong mụi trường khớ bảo vệ

+ Là phương phỏp hàn bảo đảm nhận được mối hàn cú chất lượng tốt và hiện nay được sử dụng phổ biến vỡ trong mối hàn cú chứa lượng tạp chất rất nhỏ.

+ Chuẩn bị liờn kết hàn phụ thuộc vào chiều dày của chi tiết. S ≤ 5 mm khụng cần vỏt cạnh.

S > 12mm vỏt cạnh chữ X.

- Gúc vỏt α = 70° ữ 90° khi hàn bằng điện cực khụng núng chảy, cũn α = 60° ữ 70° khi hàn bằng điện cực núng chảy.

Hỡnh 5-11. Mối hàn đồng thanh nhận được bằng phương phỏp hàn MIG

+ Lắp ghộp chi tiết hàn cú thể dựng đồ gỏ hay hàn đớnh trước. Để đảm bảo hỡnh dạng và kớch thước phớa sau cú thể hàn trờn tấm đệm grafit hay bằng đồng.

+ Nhiệt độ nung núng sơ bộ trước khi hàn phụ thuộc vào chiều dày của chi tiết: S ≤ 5 mm, nhiệt độ nung 350°C; S > 5 mm nung núng lờn nhiệt độ 600°C ữ 800°C.

+ Trước khi hàn làm sạch mộp hàn và dõy hàn cẩn thận.

+ Hàn cú thể thực hiện bằng điện cực núng chảy và khụng núng chảy W.

+ Khớ bảo vệ: Dựng khớ trơ (Ar, He hay N2) cỏc khớ này khụng tỏc dụng và khụng hồ tan vào trong kim loại. Cú thể dựng hỗn hợp khớ (70 ữ 80)% Ar + (20 ữ 30)% N2.

+ Để dễ gõy hồ quang và hồ quang chỏy ổn định điện cực W được hợp kim hoỏ bằng Lantan, Ytri.

+ Đường kớnh điện cực ≤ 6 mm.

+ Kim loại phụ, điện cực núng chảy thường là đồng hoặc hợp kim đồng thành phần giống như kim loại cơ bản.

+ Dũng điện hàn: điện cực khụng núng chảy dựng dũng điện xoay chiều hay một chiều cực thuận. Điện cực núng chảy thực hiện bằng dũng 1 chiều cực nghịch.

+ Đường kớnh điện cực W, dõy hàn chọn theo bảng:

S (mm) 1 – 1,5 2 – 3 4 – 6 7 – 10 11 – 16 16

d (W) mm 1,6 – 2 3 – 4 4 – 5 4 – 5 5 – 6 6

d (mm)

+ Hàn bằng điện cực W thỡ Ih chọn theo đường kớnh điện cực, loại dũng điện và khớ bảo vệ. + Hàn trong mụi trường N2 hay hỗn hợp khớ N2 và H2 thỡ Ih giảm 10 ữ 15% và Uh tăng 15 ữ 20% so với hàn trong mụi trường khớ bảo vệ Ar.

+ Khi hàn bằng điện cực núng chảy trong mụi trường khớ trơ thường tiến hành bằng phương phỏp hàn bỏn tự động với dõy hàn cú d = 1,2 mm.

Nếu d = 1 mm thỡ Ih = (150 ữ 200) A.

Nếu d = 2 mm thỡ Ih = (300 ữ 450) A; Uh = (22 ữ 26) V.

+ Với đồng thau và đồng thanh tốt nhất hàn bằng điện cực W vỡ hàn bằng điện cực núng chảy thỡ Zn và Sn sẽ bị bay hơi nhiều hơn.

- Do nguồn nhiệt sử dụng để hàn đồng cú cụng suất lớn nờn độ bền của vựng ảnh hưởng nhiệt bị giảm đỏng kể. Trong quỏ trỡnh hàn phải tỡm mọi cỏch khử ụxy, nếu khụng sẽ tạo rỗ bọt và làm cho đồng bị giũn hoỏ (do tạo thành cựng tinh Cu – Cu2O).

Hỡn 5-12. Sự tạo thành cựng tinh Cu - Cu2O

- Để nhận được mối hàn cú chất lượng theo yờu cầu, khi hàn núng chảy đồng cần tũn theo cỏc quy tắc sau :

+ Làm sạch mộp hàn về mỗi phớa ớt nhất 50mm để trỏnh tạo rỗ khớ trong mối hàn.

+ Vỡ đồng cú độ dẫn nhiệt cao nờn thường phải hơ núng trước, hàn với trị số dũng điện cao hoặc hàn đồng thời cả hai phớa.

+ Nguy cơ biến dạng cong vờnh lớn khi hàn nờn cần cú quy trỡnh gỏ lắp cẩn thận. + Sử dụng que hàn cú chất khử ụxy.

- Khi hàn đồng cần phải bảo vệ mắt và khuụn mặt chống lại tia cực tớm và nhiệt, cú biện phỏp bảo vệ hụ hấp khi hàn đồng thau.

- Cỏc vật liệu hợp kim đồng thớch hợp hàn với phơưng phỏp hàn TIG/MIG là : đồng được khử ụxy, hợp kim Cu – Al – Sn, Cu – Ni và Cu – Sn.

* Hàn đồng và hợp kim đồng bằng phương phỏp hàn TIG

Cỏc nguyờn tố hợp kim chớnh trong hợp kim đồng ảnh hưởng tới tớnh hàn là kẽm, thiếc, niken và nhụm.

Quy trỡnh hàn TIG thớch hợp cho hàn vật liệu đồng cú chiều dầy tới 16mm. Khi hàn mối hàn giỏp mối bằng dũng điện một chiều cực õm ở vị trớ hàn bằng, trị số dũng điện cú thể chọn theo bảng sau : Chiều dầy tụn (mm) Dạng ghộp nối Số lớp hàn Đường kớnh điện cực (mm) Cường độ dũng điện hàn (A) 1,5 II 1 1,6 90...100 3,0 II 1 3,2 150...200 5 V 2 4,0 180...200 16 V 4....5 4,0 400...475

Khi hàn vật cú chiều dầy 1,6mm cú thể dựng lút đỏy bằng kim loại, sử dụng khớ bảo vệ Ar hoặc khớ trộn Ar + He. Khi hàn với khớ trộn Ar + He sẽ đạt được chiều sõu ngấu tốt hơn và đạt được tốc độ hàn cao so với dựng khớ bảo vệ Ar ở cựng một trị số dũng hàn. Hàn với khớ trộn 75%He + 25% Ar sẽ kết hợp được cỏc ưu điểm của khớ He (độ ngấu tốt, tốc độ hàn cao), đồng thời cả ưu điểm của khớ Ar (gõy hồ quang dễ dàng, hồ quang chỏy ổn định hơn).

Hỡnh 5-13. Hàn và nung núng đồng cựng một lỳc từ hai phớa bằng hàn TIG

- Hàn TiG hợp kim Cu-Al (đồng thanh nhụm) sử dụng que hàn mang nhĩn hiệu ERCuAl-A2 (theo tiờu chuẩn ANSI/AWS 5.7). Dũng điện xoay chiều được sử dụng kết hợp với khớ bảo vệ Ar sẽ cú tỏc dụng làm sạch cỏc lớp ụxit trờn bề mặt vũng hàn trong suốt quỏ trỡnh hàn. Cú thể sử dụng dũng DC đấu nghịch với khớ bảo vệ Ar hoặc Ar + He trong hàn cỏc liờn kết ghộp nối để đạt được độ ngấu sõu và tốc độ hàn nhanh (tuỳ thuộc vào yờu cầu hàn cụ thể). Việc nung núng sơ bộ trước khi hàn phụ thuộc vào chiều dầy vật hàn.

- Hàn đồng thanh silic cú thể sử dụng que hàn là hợp kim đồng thanh silic mang nhĩn hiệu ERCuSi-A. Cụng việc hàn cú thể sử dụng với dũng DC, khớ bảo vệ là Ar hoặc Ar + He. Cũng cú thể hàn với dũng AC khi dựng khớ bảo vệ là Ar.

* Bảng so sỏnh sự khỏc nhau giữa cỏc tiờu chuẩn trong ký hiệu vật liệu Cu-Ni 90/10 dựng làm vật liệu chế tạo ống

Tiờu chuẩn DIN/EN ASTM ISO

Ký hiệu vật liệu CuNi10Fe1Mn CuNi10Fe1Mn

Mú số vật liệu 2.0872/CW352H UNS C70600 Hàm lượng cỏc nguyờn tố hợp kim (%)

Ni 9.0-11.0 9.0-11.0 9.0-11.0

Fe 1.0-2.0 1.0-1.8 1.0-2.0

Mn 0.5-1.0 1.0 0.5-1.0

Ti 0.03 - 0.03

Pb 0.02 0.02 0.02 P 0.02 0.2 0.02 S 0.05 0.02 0.02 Zn 0.05 0.5 0.5 Co 0.1 - 0.05 Cỏc tạp chất khỏc 0.2 - 0.1 5) Hàn đồng và hợp kim đồng bằng ngọn lửa hàn khớ

Hàn khớ chỉ thớch hợp với đồng thau, với cỏc hợp kim đồng khỏc khi hàn phải cú điều kiện.

Trước khi hàn phải làm sạch mộp hàn về mối phớa 50mm. Chuẩn bị liờn kết hàn chỳ ý đến chiều dầy vật liệu. Với chiều dầy vật liệu S = (1,5 ữ 2)mm tiến hành gấp mộp;

S = 3mm khụng cần vỏt mộp, S = (4 ữ 10)mm vỏt mộp 450; S > 10 vỏt mộp 900.

Để quỏ trỡnh hỡnh thành mối hàn được dễ dàng nờn dựng tấm lút đỏy mối hàn khi hàn vật mỏng hoặc lớp lút mối hàn nhiều lớp (hỡnh vẽ).

Hỡnh 5-14. Một số dạng liờn kết hàn đồng giỏp mối

Hàn đồng nguyờn chất dựng ngọn lửa bỡnh thường, cụng suất ngọn lửa chọn như sau : W = (190 ữ 225).S (l/h)

Nếu vật hàn được nung núng sơ bộ thỡ :

W = (125 ữ 150).S (l/h)

Trong đú S là chiều dầy vật hàn (mm), cụng suất ngọn lửa tớnh bằng lượng khớ C2H2

tiờu thụ trong một giờ.

Chọn que hàn cú thành phần tương tự như vật hàn nhưng phải chứa chất khử ụxy như P, Si. Thuốc hàn dựng loại bụzắc Na2B4O7 hoặc axitboric H3BO3.

Hàn đồng thau chỉnh ngọn lửa hơi thừa ụxy để tạo nờn lớp ụxit kẽm trờn bề mặt vũng hàn ngăn cản sự bốc hơi của kẽm.

Cụng suất ngọn lửa: W = (100 ữ 150)S (l/h).

Que hàn dựng loại cú thành phần khử ụxy như Al, Si, Ni, Mn, Ag…. Thuốc hàn dựng loại bụzắc Na2B4O7 hoặc axitboric H3BO3.

Hàn đồng thanh chỉnh ngọn lửa bỡnh thường, với đồng thanh nhụm trước khi hàn nờn nung núng sơ bộ vật hàn lờn 350 – 4500C. Cụng suất ngọn lửa chọn như sau :

Khi khụng nung núng sơ bộ W = (125 ữ175).S (l/h) Khi nung núng sơ bộ W = (100 ữ150).S (l/h)

Thuốc hàn đồng thanh thiếc hoặc đồng thanh Silic dựng bụrăc, khi hàn đồng thanh nhụm dựng thuốc hàn cú thành phần : 45%KCl + 20%BaCl + 20%NaCl + 15%NaF ; hàn đồng thanh Niken biến dạng dựng thuốc hàn cú thành phần : Na2B4O7, H3BO3, NaCl.

Hỡnh 5-15. Hàn đồng bằng ngọn lửa hàn khớ