II I Các loại vỊt liệu khác
4. 6 Cắt kim loại bằng khí
Cºt kim loưi b±ng khẽ lĂ sỳ Ơđt chŸy kim loưi b±ng díng oxy cºt Ờ tưo nƠn cŸc õxyd , dừỉi tŸc dũng cða Ÿp suất díng oxy cºt cŸc õxyd nĂy bÙ thụi Ơi vĂ tưo thĂnh rănh cºt.
4.6.1 Ph¿n loưi cŸc phừỡng phŸp cºt:
B±ng tay Ư Theo Ơừĩng th²ng,
cong , theo Ơừỡng bất
kỹ
Ư Cºt tŸch rĩi
Cºt KL b±ng khẽ B±ng mŸy Ư theo Ơừĩng th²ng,
theo mÂu Ư Cºt bỊ mằt Ư B±ng tay Ư Khoan, khoĨt,
lĂm sưch bỊ
mằt;
B±ng mŸy bĂo , găt,tiẻn,
2/ Sỡ Ơờ quŸ trệnh cºt kim loưi b±ng khẽ O2 C2H2 2 1 3
Hình 4-20 Sơ đơ nguyên lý quá trình cắt kim loại bằng ngụn lữa hàn khí
1- VỊt cắt 2- Đèu mõ cắt 3 - Dòng ôxy cắt
CŸc giai Ơoưn cºt kim loưi b±ng khẽ:
• Giai Ơoưn mưt nung kim loưi ƠƯn nhiẻt Ơư chŸy;
• Cho díng õ xy cºt Ơi vĂo , quŸ trệnh õ xy hoŸ xăy ra mănh liẻt vĂ tưo nƠn lỉp văy sºt.
• Dừỉi tŸc dũng cða Ÿp suất díng õ xy cºt 5 ... 14 at cŸc săn phÂm chŸy ( cŸc õxyd ) bÙ thụi Ơi vĂ tưo nƠn rănh cºt.
3- ŠiỊu kiẻn Ờ cºt kim loưi b±ng khẽ
• Nhiẻt Ơư nĩng chăy cða kim loưi vºt hĂn phăi lỉn hỡn nhiẻt Ơư chŸy cða kim loưi Ợ;
• Nhiẻt Ơư nĩng chăy cða kim loưi phăi nhị hỡn nhiẻt Ơư nĩng chăy cða õ xid kim loưi Ợ nƯu khõng thệ tưo thĂnh õ xid khĩ chăy, khõng cĩ Ơư chăy loăng, căn trớ sỳ chŸy vĂ sỳ cºt;
• ‹xid kim loưi phăi cĩ tẽnh chăy loăng cao Ờ dè dĂng bÙ thụi Ơi vĂ tưo thĂnhrănh cºt.
• Nhiẻt lừỡng sinh ra khi kim loưi chŸy trong díng õxy cºt phăi Ơð Ờ duy trệ quŸ trệnh chŸy liƠn tũc;
vẽ dũ :
1/3 -/- do phăn ửng õ xy hoŸ kim loưi
Khi cºt vºt cĩ S = 30mm thệ 1/3 nguờn nhiẻt sinh ra do ngăn lựa khẽ 2/3 -/- do phăn ửng õ xy hoŸ kim loưi
S = 100 mm 10% -/- do ngăn lựa;
90% -/- do phăn ửng õ xy hoŸ
Sỳ ph¿n bđ nhiẻt nhừ sau:
23 % nung nĩng xý; 36 % tụn thất nhiẻt;
41 % nung nĩng kim loưi cỡ băn
• CĂn hưn chƯ mưt sđ chất g¿y căn trớ quŸ trệnh cºt ( vẽ dũ nhừ tưo ra nhựng õ xyd khĩ chăy, sẻt, dè nửt, ...(CŸc bon, Cr tưo nƠn Cr2O3,Si tưo nƠn SiO2 khĩ chăy,...)
Vẽ dũ khi :
C > 0.3 % mĨp cºt dè bÙ tõi, Ơư cửng tâng, cĩ thè bÙ nửt nƯu khõng nung nĩng sỡ bư trừỉc khẽ cºt. Khi C > 0.7 % thệ quŸ trệnh cºt rất khĩ khân.
Mn <= 6 % khõng ănh hừớng ƠƯn quŸ trệnh cºt; Si <= 4 % -/-
Cr > 6% cĂn sứ dũng thuđc cºt;
Ni < 35% nƯu C , 0.5% thệ cºt dè dĂng;
• Hưn chƯ mưt sđ chất tâng tẽnh tõi cða thĨp ( Mo, W, ...)
Nhừ vºy chì cĩ thĨp cŸc bon lĂ ƠÂm băo cŸc ƠiỊu kiẻn trƠn nƠn dè cºt nhất. Šđi vỉi thĨp hỡp kim,thĨp cŸc bon cao,thĨp crõm, gang, nhõm, Ơờng,... trừỉc khi cºt cĂn phăi nung nĩng hoằc dùng thuđc Ờ cºt Ơừỡc dè dĂng.
Nhiẻt Ơư chŸy cða mưt sđ chất:
Fe 1155 oC ThĨp 0.90 %C 1320 oC
ThĨp Ct3 1350 oC ThĨp 0.25 %C 1210 oC
Băng 4-5 Nhiẻt Ơư nĩng chăy cða mưt sđ chất
Kim loưi Tnc Oxid Kim loai Tnc
Al 658 Al2O3 2050 V 1750 V2O3 V2O4 V2O5 1970 1637 658 W 3370 WO2 WO3 1277 1473
Fe 1533 FeO Fe3O4 Fe2O3 1370 1527 1565 Co 1490 CoO 1810 Si 1414 SiO2 1710 Mn 1250 MnO Mn3O4 1785 1560 Cu 1080 Cu2O CuO 1230 1336 Mo 2622 MoO3 795 Ni 1452 NiO 1990 Cr 1550 Cr2O3 990 Ti 1727 TiO2 775 Mg 680 MgO 2800 4 - ThiƯt bÙ cºt kim loưi b±ng khẽ:
ThiƯt bÙ cºt kim loưi b±ng khẽ củng giđng nhừ hĂn khẽ, chì thay mị hĂn b±ng mị cºt mĂ thõi. Sỡ Ơờ cấu tưo mị cºt cĩ thè mõ tă trên hình 4-14
YƠu cĂu Ơđi vỉi mị cºt
• Šăm băo cºt Ơừỡc tất că cŸc hừỉng;
• Phăi cĩ tý lẻ thẽch hỡp giựa kẽch thừỉc lụ hụn hỡp nung nĩng vĂ díng õ xy cºt;
• Mị cºt phăi cĩ khoăng cŸch thẽch hỡp ƠƯn tay cĂm Ờ Ơăm băo an toĂn khi lĂm viẻc
• Cĩ thè ƠiỊu chình Ơừỡc díng õ xy cºt vĂ cõng suất ngăn lựa ; 5 - Cõng nghẻ cºt kim loưi b±ng khẽ
QuŸ trệnh cºt kim loưi b±ng khẽ vĂ chất lừỡng cºt phũ thuưc vĂo cŸc yƯu tđ sau Ơ¿y: Kh¿u chuÂn bÙ bỊ mằt vºt cºt; Šư tinh khiƯt cða õ xy; Cõng suất ngăn lựa ( lừỡng khẽ õ xy tiƠu hao cho quŸ trệnh cºt); KƯt cấu mị cºt; Nhiẻt Ơư nung nĩng sỡ bư; Khoăng cŸch tữ mị cºt ƠƯn bỊ mằt vºt cºt;
a. ChuÂn bÙ bỊ mằt vºt cºt
• LĂm sưch chất bÂn,dĂu mớ, gì, oxid,... b±ngcŸch dùng ngăn lựa nung nĩng Ờ lĂm sưch.
• NƯu thĨp Ơơ tõi thệ phăi nhiẻt luyẻn trừỉc khi cºt( ram : nung ƠƯn 600 oC sau Ợ lĂm nguưi Ờ giăm ửng suất bƠn trong) nƯu khõng nhiẻt luyẻn thệ ửng suất khi tõi cưng vỉi ửng suất khi cºt s lĂm cho KL bÙ nửt.
• Šđi vỉi thĨp hỡp kim hoằc cŸc bon cao cĂn nung nĩng sỡ bư vỉi nhiẻt Ơư Ơừỡc tẽnh theo cõng thửc :
T nnsb= 500. CtƠ ( 1 + k.S ) - 0.45 (oC) Trong Ợ : T nnsb - nhiẻt Ơư nung nờng sỡ bư
CtƠ - lừỡng cŸc bon từỡng Ơừỡng; S - ChiỊu dĂy vºt cºt mm;
k - hẻ sđ tẽnh ƠƯn ănh hừớng chiỊu dĂy cða vºt cºt; k = 0.0002
C tƠ <= 0.45 -khõng cĂn nung nĩng C tƠ > 0.45 cĂn nung nĩng
CtƠ = %C + 0.155(%Cr +%Mo) + 0.11(%Mn +%V) + 0.11%Si
+0.45(%Ni +%Cu)
b- Lừỡng khẽ tiƠu hao cĩ thè tham khăo theo băng sau
Bảng 4 - 6
S mm 3-5 5-25 25-50 50-100 100-200 200-300
Q m3 /h 3 6 10 15 26 40
Lừỡng khẽ tiƠu hao phũ thuưc chiỊu dĂy cºt, trưng thŸi bỊ mằt vºt cºt, Ơư tinh khiƯt cða díng õ xy.
c- Khoăng cŸch tữ mị cºt ƠƯn vºt cºt h
h L
Hình 4 - 21 Sơ đơ biểu diển khoảng cách từ đèu mõ cắt đến vỊt cắt (h)
Khi cºt vºt cĩ chiỊ dĂy bĨ :
h = (L + 3) mm; ( tưi vùng nĂy cĩ nhiẻt Ơư cao max) L - chiỊu dĂi nh¿n ngăn lựa;
Khi cºt thĨp dĂy Ờ trŸnh sỳ quŸ nhiẻt vĂ sỳ bºn toĨ cða kim loưi lịng vĂo ƠĂu mị cºt ; khoăng cŸch h cĂn phăi lỉn hỡn
d - Tđc Ơư cºt :
- Cĩ ănh hừớng nhiỊu ƠƯn chất lừỡng mđi cºt;
- Tđc Ơư cºt phăi từỡng ửng vỉi chiỊu dĂy vºt cºt (tđc Ơư õ xy hoŸ kim loưi theo tđc Ơư chŸy cða kim loưi).
- Khi cºt b±ng tay khĩ xŸc ƠÙnh vºn tđc cºt vệ tđc Ơư khõng ụn ƠÙnh; - khi cºt b±ng mŸy vºn tđc cºt Vc Ơừỡc tẽnh theo cõng thửc :
Vc = 16.6/ t mm/s
Vc = 1000/ t mm/phợt
t = 1.25 + 0.025 S
Thĩi gian cºt mưt mĨt vºt cºt tẽnh b±ng phợt, S- chiỊu dĂy vºt cºt tẽnh b±ng mm)
6 Kỵ thuºt cºt kim loưi b±ng khẽ
a - Nung nĩng & lĂm sưch vºt cºt b±ng ngăn lừa hĂn. b - Chăn gĩc nghiƠng mị cºt khi bºt ƠĂu quŸ trệnh
• Khi cºt vºt dĂy ta phăi cºt dĂn cho ƠƯn khi cºt thðng
• Khi cºt vºt theo Ơừĩng trín trƠn tấm thĨp cĂn Ơưt hoằc khoan lơ trừỉc Ờ tao nƠn rănh cºt .
• Khi cºt vºt cĩ tiƯt diẻn trín thệ phăi thay Ơụi hừỉng cºt nhừ hệnh v 4-20
H-4-22 Kỹ thuỊt cắt vỊt tròn
2 1
7 - Hiẻn từỡng trè cða quŸ trệnh cºt .
Khi cºt kim loưi b±ng khẽ do sỳ truyỊn nhiẻt khõng Ơờng ƠỊu nƠn tưo thĂnh rơnh cºt khõng ƠỊu tữ mằt trƠn ƠƯn mằt phẽa dừỉi cða tấm kim loưi . Šư sai lẻch theo hừỉng cºt Ợ găi lĂ sỳ trè cða quŸ trệnh cºt.
6 - Mưt sđ chợ ỷ khi cºt kim loưi b±ng khẽ
• Khi cºt kim loưi cĩ S < 2.5 mm mĨp cºt thừĩng dè bÙ chăy nƠn khoăng cŸch tữ vºt cºt ƠƯn mị cºt phăi lỉn hỡn;
• Khi cºt kim loưi cĩ chiỊu dĂy lỉn Ÿp suất díng õ xy cºt phăi lỉn 12 ... 14 at phăi nung nĩng sỡ bư tữ 250 - 300 oC hoằc 300 - 500 oC;
• Khi cºt thĨp cĩ chiỊu dĂy S < 30 mm mị cºt nen nghiƠng mưt gĩc 20 ... 30 Ơư so vỉi phừỡng th²ng dửng;
Ch−ơng 5 Hàn điện tiếp xúc
5.1 Quá trình hình thành mỉi hàn khi hàn áp lực 5.1.1. CÍu tạo bề mƯt kim loại
Để hai hay nhiều chi tiết liến kế lại với nhau thì cèn áp lực lớn để ép cho khoảng cách giữa cac kim loại bằng mĩt thông sỉ mạng, cờ nghĩa là đủ để tạo nên mỉi liên kết giữa các nguyển tử của kim loại này liên kết với nguyên tử của kim loại kia nhớ lực hút và lực đảy giữa chúng. Song trong thực tế điều này thực hiện rÍt khờ vì cÍu tạo bề mƯt kim loại rÍt phức tạp, gơ ghề, không phẳng, thêm vào đờ cờ nhiều chÍt bỈn
2 3
1
Hình 5-1 Sơ đơ cÍu trúc bề mƯt kim loại
1. Bề mƯt thô; 2. Bề mƯt tế vi (micro); 3. Bề mƯt siêu nhõ (Ultramicro)
Lớp oxyd kim loại
Lớp không khí bị kim loại hÍp thụ Lớp hơi n−ớc bị kim loại hút vào
Lớp nguyên tử ị dạng tự do ch−a cân bằng
Lớp bị kim loại bị biến dạng
5.1.2 Quá trình hình thành mỉi liên kế hàn khi hàn tiếp xúc
Hàn tiếp xúc là mĩt trong các ph−ơng pháp hàn áp lực. Thực chÍt quá
trình hàn tiếp xúc là mĩt quá trình dịch chuyển các phèn tử kim loại này tiến sát vào kim lkoại kia cho đến khi khoảng cách giữa chúng bằng mĩt thông sỉ mạng
a = (3 - 5) x 10 -8 cm. Chúng ta đã biết cÍu trúc của kim loại là cÍu trúc mạng
tinh thể. Khí khoảng cách giữa chúng bằng mĩt thông sỉ mạng thì giữa 2 kim
loại đờ sẽ xuÍt hiến lực tác dụng ty−ịng hư giữa chúng tạo nênb mỉi liến kết
kim loaị bền chắc. Sự hình thành mỉi liên kết này cờ thể mô tả theo 3 giai đoạn sau:
• Giai đoạn 1 : Chi tiết 1 và chi tiết 2 không hoàn toàn tiếp xúc với nhau trên
toàn bĩ bề mƯt mà chỉ xảy ra tyại mĩt sỉ điểm nào đờ.
• Giai đoạn 2 : Khi cờ nguơn nhiêtỵ nung nờng thì các chÍt bỈn bị phá hụ,
đơng thới với lực ép tăng lên sẽ làm tăng tiết diện tiếp xúc; xuÍt hiện những hạt tinh thể chung , hay nời cách khác bắt đèu đã cờ những mỉi liên kết kim loại.
• Giai đoạn 3 : Khi lực ép tăng đạt giá trị nhÍt định thì diẹn tích tiếp xúc tăng
lên gèn bằng 100 %, khi đờ kim loại đạt mỉi liên kết bền chắc.
Hình 5-3 Sơ đơ sự hình thành mỉi liên kết khi hàn tiếp xúc
P2 P1 2
1
a - Giai đoạn 1; b. giai đoạn 2; c. Giai đoạn 3 P2 >P1
5.3 ĐƯc điểm của hàn điện tiếp xúc
1. Hai kim loại luôn tiếp xúc nhau nên bảo vệ không cho không khí bên
ngoài xâm nhạp vào vùng mỉi hanf, vì vỊy chÍt l−ợng mỉi hàn cao.
2. Điện trị tiếp xúc giữa kim loại - kim loại, kim loại - điện cực nhõ (khoảng 0,005 - 0,1 ôm).
3. Thới gian hàn yêu cèu phải nhõ (cị vài giây)
4. Nguơn nhiệt cung cÍp cho vùng hàn đ−ợc tính theo công thức :
(cal)
Q=0 24, I2Rt
I - c−ớng đĩ dòng điện tính bằng A
R - điện trị vùng tiếp xúc (ôm) t - thới gian hàn tính bằng giây
5. Điện áp hàn nhõ Uh = 1 - 5 vôn
6. Công suÍt của máy hàn lớn (đến 1000 KVA
7. Dòng điện hàn lớn cờ thể đến 50.000 đến 100.000 ampe
8. Cờ thể cơ khí hoá và tự đĩng hoá quá trình hàn nên năng suÍt cao
9. Nh−ợc điểm là máy hàn phức tạp và giá thành cao
5.4 Phân loại hàn tiếp xúc
Theo dạng mỉi hàn : Hàn tiếp xúc điểm
Hàn tiếp xúc đ−ớng
Hàn tiếp xúc giáp mỉi
Theo nguơn điện Máy hàn dòng xoay chiều
Máy hàn dòng 1 chiều
Máy hàn dòng điện xung
Máy hàn dòng tèn sỉ cao
Máy hàn dòng tèn sỉ thÍp
Theo điện cực Máy hàn 2 điện cựu
Máy hàn nhiều điện cực
Máy hàn điệnc cực giả
5.5 Hàn tiếp xúc giáp mỉi
Lực ép khi hàn Lực kẹp chƯt P2 P P Lực kẹp chƯt P2
Hình 5-4 Sơ đơ nguyên lý máy hàn tiếp xúc giáp mỉi
Khung trong của máy hàn bao gơm các bĩ phỊn :
• Nguơn điện hàn (1) Hệ thỉng đièu khiển công tắc tơ (2), Công tắc (3)
• Cơ cÍu thay đưi điện áp hàn (4), Máy biến áp hàn (5)
6 - Khung ngoài của máy hàn bao gơm các phèn :
• Cuĩn thứ cÍp;
• Bĩ phỊn tạo lực ép khi hàn
5.6 Các ph−ơng pháp hàn điện tiếp xúc giáp mỉi :
• Hàn điện trị
• Hàn ép - chảy (hàn ép chảy liên tục, hàn ép chảy gián đoạn)
5.6.1 Hàn điện trị
Quá trình hàn đ−ợc thực hiện theo thức tự :
1. ép sơ bĩ cho 2 chi tiết tiếp xúc nhau;
2. Cho dòng điện cờ c−ớng đĩ lớn đi qua bề mƯt tiếp xúc, nhớ cờ dòng
điện mà vùng mỉi hàn đ−ợc nung nờng đến trạng thái dẽo (nhiệt đĩ
nhõ hơn nhiệt đĩ nờng chảy của kim loại cơ bản).
3. Giai đoạn dỊp - tác dụng lực mạnh để 2 chi tiết dính chắc vào nhau. 4. Giữ nguyên trạng thái ép, ngắt điện và làm nguĩi.
Chú ý :
• Do thới gian hàn nhõ th = 0,5 - 10 giây nên tiết diện chi tiết hợp lý vào
khoảng <= 1000 mm2.
• áp lực dỊp khi hàn khoảng 1,5 - 3 KG/mm2 đỉi với thép các bon thÍp
I P tnung I Thới gian hàn Thới gian ép T ép sơ bĩ P T, thới hgian
Hình 5-5 Sơ đơ biểu diển các chu kỳ hàn
5.6.2 Hàn ép chảy liên tục
Quá trình hàn đ−ợc thực hiện theo thứ tự
1. Cho dòng điện đi qua bề mƯt tiếp xúc và nung nờng vùng hàn đến nhiệt đĩ cao (sẽ cờ nờng chảy cục bĩ)
Chú ý : Ph−ơng pháp này không cèn nung nờng kim loại; nờ chỉ phù hợp với các chi tiết cờ tiết diện nhõ
P I I Thới gian hàn P T, thới hgian
Hình 5-6 Sơ đơ biểu diển dòng điện và áp lực khi hàn ép chảy liên tục
5.6.3 Hàn ép chảy gián đoạn
Hình 5-7 Sơ đơ nguyên lý quá trình hàn ép chảy gián đoạn
1 2 3
P
1- Lớp kim loại nờng chảy trên bề mƯt khi kim loại tách xa nhau 2- Lớp kim loại nờng chảy khi kim loại tiếp tục tiếp xúc nhau 3- Lớp kim loại bắn toé
Cờ 3 giai đoạn trong quá trình hàn :
• Giai đoạn nung nờng vỊt hàn
• Giai đoạn nờng chạ đều mĩt lớp trên bề mƯt mỉi hàn
• Giai đoạn dỊp - ép
a. Giai đoạn 1 : 2 chi tiết tiếp xúc nhau, nhớ cờ dòng điện nên chi tiết đ−ợc nung
nờng đến nhiệt đĩ cao thỊm chỉ nờng chảy tại mĩt sỉ điểm trên bề mƯt chi tiết. Sau đờ tách 2 chi tiết ra xa nhau rơi lại cho chúng tiếp xúc nhau. lức này
các chÍt bỈn sẽ bắn toé và bay ra khõi vùng hàn. Quá trình này lỊp đi lƯp lại cho đến khi nung nờng chảy đề bề mƯt vùng mỉi hàn.
b. Giai đoạn 2 : XuÍt hiện mĩt lớp kim loại lõng trên bề mƯt vỊt hàn. Lớp chÍt bỈn này sẽ bị bắn toé và bay đi khõi vùng hàn; tạo điều kiện cho vỊt hàn tiếp xúc tỉt.
c. Giai đoạn 3 : dỊp - ép lúc này nguơn nhiệt tăng lên đĩt ngĩt, lớp kim loại lõng