Chương 3 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
3.1.3. Cơ chế hình thành ứng suất và biến dạng trong mối hàn
Quá trình hàn kim loại bị ựốt nĩng ựến nhiệt ựộ nhất ựịnh, thường là nhiệt ựộ nĩng chảy và nguội ựi. Quá trình nguội, các tinh thể kim loại chuyển từ trạng thái lỏng (nĩng chảy) sang thể rắn tức là kết tinh tạo thành mối hàn. Trong quá trình ựĩ, kim loại trải qua hai trạng thái: giãn nở và co ngĩt. Nhưng cả hai ựều bị khống chế khơng thể giãn nở tự do hay co ngĩt tự do. Trong lịng mối hàn xuất hiện lực nén và
lực kéo. Tức là xuất hiện nội lực và tạo thành ứng suất dư.
Thực nghiệm 1:
Cố ựịnh hai ựầu thanh kim loại dài 1 rộng b, dầy s rồi ựốt nĩng thanh kim loại lên ựến nhiệt ựộ T. Hiện tượng gì xảy ra trong thanh kim loại ?
Vì khơng ựược giãn nở tự do, trong lịng thanh kim loại xuất hiện lực nén P từ hai ựầu thanh theo phương dọc theo trục của thanh với chiều ngược nhau. Lực nén này là nội lực và chắnh nĩ làm phát sinh ứng suất nén trong lịng thanh kim loại bị ựất nĩng và cố ựịnh khống chế hai ựầu.
Thực nghiệm 2:
đốt nĩng thanh kim loại dài 1, rộng b, chiều dầy s ựến nhiệt ựộ T rồi cố ựịnh hai ựầu thanh kim loại, và ựể nĩ nguội ựi. Hiện tượng gì xảy ra trong thanh kim loại ? Trong thanh kim loại xuất hiện lực kéo P theo phương trùng với ựường tâm dọc trục của thanh kim loại và theo chiều ngược nhau về hai phắa. Lực kéo P này gây nên ứng suất kéo trong thanh kim loại bị khống chế hai ựầu ựang nguội ựi.
Nếu ựược tự do thì thanh kim loại bị ựốt nĩng ựến nhiệt ựộ T thanh kim loại sẽ giãn nở một ựoạn ∆l, ựược tắnh theo cơng thức: ∆l = α. T. l
Trong ựĩ: α - hệ số giãn nở nhiệt của kim loại (l/0c); T - nhiệt ựộ bị ựốt nĩng của thanh kim loại (0c);
l - chiều dài thanh kim loại (mm).
Quá trình hàn, kim loại mối hàn cũng bị ựốt nĩng nâng lên ựến nhiệt ựộ nĩng chảy một cách khơng ựồng nhất, rồi nguội ựi khơng ựều ở những vị in khác nhau trên chi tiết hàn.
Xét hiện tượng thì trạng thái diễn biến nhiệt ựộ và nhưng ựộng thái ứng suất trong kim loại chi tiết hàn cũng tương tự như hiện tượng xảy ra trong hai thực nghiệm nĩi trên.