2.3.1 Vị trớ cỏc loại mối hàn và chuẩn bị liờn kết hàn
2.3.1.1. Khỏi niệm
Hàn hồ quang bằng tay là phương phỏp hàn trong đú tất cả cỏc thao tỏc: Gõy hồ quang, dịch chuyển que hàn để duy chỡ hồ quang và đảm bảo chiều sõu, rộng cũng như để hàn hết mối hàn theo chiều dài ... đều do người thợ thực hiện.
Sơ đồ hàn hồ quang tay với que hàn cú lớp thuốc bọc được giới thiệu trờn hỡnh vẽ.
Hỡnh 2-27: Sơ đồ hàn hồ quang tay
Dũng điện một chiều hoặc xoay chiều từ nguồn điện hàn được dẫn đến lừi que hàn (1)và vật hàn (2) để gõy hồ quang và duy trỡ hồ quang. Nhiệt của hồ quang làm núng chảy lừi que hàn, thuốc bọc và một phần kim loại cơ bản. Kim loại núng chảy của lừi que hàn ở dạng nhỏ giọt (3) được chuyển liờn tục vào vũng hàn (4) trộn với kim loại cơ bản núng chảy. Thuốc bọc (5) dưới tỏc dụng của nhiệt hồ quang được phõn li ra tạo thành mụi trường khớ (6) bảo vệ vựng hàn khỏi sự tỏc dụng của khụng khớ tạo thành xỉ núng chảy nổi lờn trờn bề mặt vũng hàn, khụng những bảo vệ vũng hàn mà cũn tham gia quỏ trỡnh luyện kim, khi hàn lớp xỉ lỏng sẽ kết tinh tạo nờn phớa trờn mối hàn (7) một lớp xỉ rắn.
56
Chiều sõu núng chảy của kim loại cơ bản (h) phụ thuộc vào chế độ hàn, chủ yếu là cường độ dũng điện hàn, vị trớ khụng gian của mối hàn, tốc độ hàn, liờn kết hàn. Kớch thước của vũng hàn thường nằm trong giới hạn: h=7mm ; b = 815mm, phần kim loại cơ bản tham gia vào sự hỡnh thành mối hàn chiếm từ 15 35%.
Do tất cả cỏc thao tỏc trong quỏ trỡnh hàn đều do người thợ thực hiện, nờn hàn hồ quang bằng tay cú một số đặc điểm sau:
- Cú thể hàn được cỏc mối hàn ở mọi vị trớ trong khụng gian. - Năng suất lao động thấp do hạn chế bởi cường độ dũng điện hàn.
- Hỡnh dạng và kớch thước của mối hàn khụng đều vỡ tốc độ hàn khụng ổn định luụn luụn thay đổi.
- Thành phần hoỏ học khụng đều ảnh hưởng tớnh chất của mối hàn do phần kim loại cơ bản than gia khụng đều vào sự hỡnh thành mối hàn.
- Chiều rộng của vựng ảnh hưởng nhiệt tương đối lớn vỡ nguồn nhiệt cú nhiệt độ cao và tốc độ hàn lại nhỏ.
- Điều kiện làm việc của người thợ hàn khụng tốt vỡ ảnh hưởng của ỏnh sỏng, nhiệt độ của hồ quang hàn và khúi hàn.
Mặc dự cú nhiều nhược điểm song hàn điện hồ quang bằng tay vẫn là phương phỏp hàn chủ yếu nhất trong cỏc phương phỏp hàn điện núng chảy hiện nay.
2.3. 1.2. Vị trớ cỏc loại mối hàn và sự chuẩn bị cỏc liờn kết hàn.
a. Vị trớ cỏc mối hàn trong khụng gian.
57
Theo vị trớ của mối hàn trong khụng gian, người ta chia ra (xem hỡnh 2-28) - Hàn bằng: Hàn những mối hàn phõn bố trờn cỏc mặt phẳng nằm trong gúc 00 600
- Hàn đứng: Hàn những mối hàn phõn bố trờn cỏc mặt phẳng nằm trong gúc 600 1200
- Hàn ngang: Mối hàn ở gúc 600 1200 cú phương song song với mặt phẳng nằm ngang.
- Hàn trần: Hàn những mối hàn phõn bố trờn cỏc mặt phẳng nằm trong gúc 1200 180 0
Trong tất cả cỏc vị trớ hàn trờn, chỳng ta thấy hàn bằng là vị trớ hàn thuận lợi nhất, mối hàn được hỡnh thành dễ nhất, cũn hàn trần là vị trớ hàn khú nhất nghĩa là mối hàn hỡnh thành khú nhất.
b. Cỏc loại mối hàn và sự chuẩn bị mộp hàn
Khi thiết kế và chế tạo cỏc kết cấu hàn người ta thường dựng cỏc loại liờn kết hàn cơ bản sau đõy:
- Liờn kết hàn giỏp mối: Tuỳ thuộc vào chiều dầy của chi tiết hàn, cú thể
gấp mộp (khi chiều dầy 3mm) hoặc cú thể khụng vỏt mộp hay cú vỏt mộp (khi chiều dầy 4mm) loại này đơn giản, dễ chế tạo, tiết kiệm kim loại .... Do đú được dựng phổ biến.
- Liờn kết hàn chồng: Tuỳ theo yờu cầu kỹ thuật độ bền kết cấu, cú thể
khụng cần dựng tấm đệm hay cú dựng tấm đệm ở một phớa hay hai phớa. Vỡ núi chung loại liờn kết này cú độ bền thấp và tốn nhiều kim loại nờn trong thực tế ớt sử dụng khi thiết kế cỏc kết cấu mới, nú thường được dựng khi sửa chữa kết cấu cũ.
- Liờn kết hàn gúc: Loại này được dựng khỏ rộng rói khi thiết kế cỏc kết
cấu mới. Tuỳ theo chiều dầy của chi tiết hàn, cú thể vỏt mộp hay khụng vỏt mộp.
- Liờn kết chữ T: Do cú độ bền cao, nhất là đối với cỏc kết cấu chịu tải
trọng tĩnh, nờn loại liờn kết này được dựng khỏ phổ biến trong thực tế. Tuỳ thuộc vào chiều dầy của chi tiết cú thể vỏt cạnh hay khụng vỏt cạnh thành đứng.Ngoài cỏc liờn kết hàn cơ bản ở trờn ra, trong thực tế khi hàn cỏc chi tiết mỏng người ta cũn dựng loại liờn kết tỏn đinh (hay cũn gọi là liờn kết hàn kiểu chốt).
58
1 2 3 4 5 6
B 4 5 6 8 10
A 00,5 10,5 20,5
H >1
- Sự chuẩn bị kớch thước mối hàn giỏp mối vỏt cạnh chữ V
S 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 14 16 B 10 12 12 14 16 18 20 22 26 28 30 32 34 b1 8±2 10±2 10±2 12±2 A 1±1 2±1 2±1 H 1010.5 1.5±1 1.5±1 2±1 P 1±0.5 2±1 2±1
- Sự chuẩn bị kớch thước mối hàn giỏp mối vỏt cạnh chữ X
S 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
B 12 14 16 18 20 22 24
59
S 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62
B 26 28 30 32 34 36 38
H 2±1
- Sự chuẩn bị kớch thước mối hàn gấp mộp.
S 1-2
b 2.S
r S
Hỡnh 2-30: Sự chuẩn bị và kớch thước mối hàn chồng
S 1á5 6á30
K > 0,8S
L > 2 (S + S1)
A 0 + 1,5 0 + 2
60 S 4á30 K ≥ 0,5S K1 3á6 L, K, K1 do thiết kế xỏc định
- Sự chuẩn bị và kớch thước mối hàn gúc khụng vỏt cạnh.
S 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
B 16 18 20 22 24 26
b1 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
H 1,5±1 2±1
h1 ~ 5
61
S 23 46 79 1012 1416 1822 2330
K(trị số nhỏ nhất) 2 3 4 5 6 8 10
- Sự chuẩn bị và kớch thước mối hàn gúc chữ T vỏt một cạnh.
S 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
K 6 8 10 12 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34
A ~5 ~5 ~6
K1 3 4 6
62
S 10 12 14 15 16 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
K 6 6 8 8 10 12 14 16 18 22 22 24
2.3. 1.3. Cỏc phương phỏp chuyển động đầu que hàn
Trong quỏ trỡnh hàn thường chuyển động que hàn bao gồm 3 chuyển động cơ bản nhất để hỡnh thành và hoàn thành mối hàn cú chất lượng cao (xem hỡnh 2-33)
- Chuyển động theo hướng dọc trục que hàn (1): Để điều chỉnh chiều dài và duy trỡ hồ quang. Chuyển động này cú tốc độ bằng tốc độ chảy của que hàn.
- Chuyển động dọc theo trục mối hàn (2): Để hàn hết chiều dài mối hàn, chuyển động này cú ảnh hưởng khỏ lớn đến chất lượng mối hàn (xem mục ảnh hưởng của tốc độ hàn)
Hỡnh 2-33: Sơ đồ biểu diễn cỏc chuyển động của que hàn.
- Chuyển động dao động ngang (3): Để đảm bảo chiều rộng của mối hàn khi hàn mối hàn giỏp mối nếu que hàn chỉ cú chuyển động dọc theo trục của mối hàn thỡ chiều rộng của mối hàn chỉ bằng: b=(0.81,5)d
- Chiều rộng đú chỉ phự hợp với trường hợp hàn cỏc liờn kết khụng vỏt mộp, hay hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp. Cũn đối với mối hàn cú vỏt mộp và lớp thứ hai... của mối hàn nhiều lớp thỡ chiều rộng của mối hỏn thường yờu cầu bằng: b= (35)d
Trong hai cụng thức: b chiều rộng mối hàn (mm) d đường kớnh que hàn (mm)
Để đảm bảo chiều rộng này, trong quỏ trỡnh hàn cần phải cú dao động ngang như sau:
63
a) Phương phỏp đưa que hàn hỡnh đường thẳng: Là duy trỡ chiều dài hồ
quang khụng đổi và chuyển động về hướng trước của chiều hàn nhưng khụng dao động ngang
Hỡnh vẽ 2-34: Phương phỏp đưa que hàn hỡnh đường thẳng
Do que hàn khụng dao động, hồ quang tương đối ổn định cho nờn độ sõu núng chảy lớn nhưng chiều rộng của mối hàn hẹp: b= 1,5d(mm) cho nờn ỏp dụng hàn lớp thứ nhất mối hàn nhiều lớp, khi hàn liờn kết khụng vỏt cạnh cú S=35mm hoặc để hàn mối hàn nhiều lớp nhiều đường.
b) Phương phỏp đưa que hàn theo hỡnh đường thẳng đi lại: Đầu que hàn
chuyển động theo hỡnh đường thẳng đi lại theo chiều dọc của mối hàn Hướng hàn
Hỡnh 2-35: Đưa que hàn hỡnh đường thẳng đi lại
Đặc điểm của phương phỏp này là tốc độ hàn nhanh mối hàn hẹp, toả nhiệt cũng nhanh, do đú được sử dụng nhiều để hàn lớp thứ nhất mối hàn nhiều lớp cú khe hở
lớn và mối hàn thộp tấm mỏng.
c) Phương phỏp đưa que hàn theo hỡnh răng cưa: Cho đầu que hàn chuyển
động liờn tiếp theo hỡnh răng cưa hướng về phớa trước và ở hai cạnh mối hàn thỡ ngừng một lỳc để đề phũng khuyết cạnh
Mục đớch là khống chế tớnh lưu động của kim loại chảy và bề rộng mối hàn để cho mối hàn hỡnh thành tương đối tốt.
Hỡnh 2-36: Đưa que hàn hỡnh răng cưa.
Phương phỏp này dễ thao tỏc, cho nờn trong sản xuất được dựng tương đối nhiều nhất là khi hàn những tấm thộp cú chiều dày. Phạm vi ứng dụng hàn bằng, hàn ngửa, hàn đứng, giỏp mối và ke gúc.
d) Phương phỏp dưa que hàn hỡnh bỏn nguyệt: Được dựng tương đối rộng
rói trong sản xuất. Theo cỏch này, cho đầu que hàn chuyển động sang trỏi, phải theo hỡnh bỏn nguyệt theo hướng hàn
64
Hỡnh 2-37: Đưa que hàn theo hỡnh bỏn nguyệt.
Tốc độ chuyển động căn cứ vào vị trớ hỡnh dỏng yờu cầu và cường độ dũng điện của mối hàn để quyết định, đồng thời cũn phải chỳ ý cho ngừng lại ở hai cạch của mối hàn để cạnh của mối hàn cú thể chảy thấu và phũng trỏnh hiện tượng khuyết cạnh.
Phạm vi ứng dụng giống phương phỏp đưa que hàn theo hỡnh răng cưa. Ưu điểm của phương phỏp đưa que theo hỡnh bỏn nguyệt là làm cho kim loại núng chảy được tốt, thời gian giữ nhiệt tương đối dài, làm cho thể hơi dễ thoỏt ra và xỉ nổi lờn trờn bề mặt mối hàn đạt chất lượng tốt.
e) Phương phỏp đưa que hàn hỡnh tam giỏc: Cho que hàn liờn tục chuyển động theo hỡnh tam giỏc và khụng ngừng chuyển động về phớa trước. Căn cứ vào phạm vi ứng dụng khỏc nhau của nú cú thể chia thành hai loại
a
b
Hỡnh 2-38: Cỏch đưa que hàn theo hỡnh tam giỏc. a) Tam giỏc nghiờng
b) Tam giỏc cõn
- Cỏch đưa que hàn theo hỡnh tam giỏc nghiờng thớch hợp ở những mối hàn vỏt cạnh ỏ vị trớ ngang và mối hàn ke gúc ở những vị trớ hàn bằng và hàn ngửa. Ưu điểm: Dựa vào sự chuyển động của que hàn để khống chế được kim loại chảy, làm cho mối hàn hỡnh thành tốt.
- Cỏch đưa que hàn theo hỡnh tam giỏc cõn chỉ thớch hợp khi hàn đứng cú vỏt cạnh và hàn đứng ke gúc. Đặc điểm của nú là một lần cú thể hàn được vật hàn cú chiều dày lớn, mặt cắt mối hàn tương đối dày, trong mối hàn khú sinh ra những khuyết tật như lẫn xỉ, rỗ khớ... nõng cao hiệu suất hàn.
g) Phương phỏp đưa que hàn theo hỡnh trũn: Cho que hàn liờn tục chuyển
động theo hỡnh vũng trũn hoặc vũng trũn lệch và khụng ngừng chuyển động về phớa trước
65
Hỡnh 2-39
- Cỏch đưa que hàn theo hỡnh trũn chỉ thớch hợp khi hàn những vật hàn tương đối dày ở vị trớ hàn bằng.
Ưu điểm: Làm cho kim loại núng chảy cú nhiệt độ cao đảm bảo cho ụxy, nitơ hũa tõn trong vựng núng chảy kịp thoỏt ra đồng thời làm cho xỉ nổi lờn.
- Cỏch đưa que hàn theo hỡnh vũng trũn lệch thớch hợp khi hàn ngang, hàn bằng, hàn ngửa.
Ngoài ra cỏc phương phỏp dao động đầu que hàn trờn thực tế cũn nhiều kiểu dao động khỏc như: Hỡnh số 8, phõn tỏn nhiệt...
2.3.1.4. Bắt đầu, kết thỳc và sự nối liền mối hàn
a. Bắt đầu mối hàn
Là phần bắt đầu hàn, trong trường hợp chung mối hàn ở phần này cao hơn một ớt, bởi vỡ nhiệt độ của vật hàn trước khi hàn hơi thấp. Sau khi mồi hồ quang khụng thể làm cho nhiệt độ của kim loại chỗ bắt đầu hàn lờn cao ngay được, nờn độ núng chảy khụng sõu, làm cho cường độ của mối hàn yếu đi.
Để giảm hiện tượng này sau khi mồi hồ quang phải kộo dài ra một ớt để dự nhiệt vật hàn, sau đú rỳt ngắn chiều dài hồ quang lại cho thớch hợp và tiến hành hàn bỡnh thường.
b. Kết thỳc mối hàn
Nếu khi kết thỳc mối hàn, kộo ngay hồ quang ra thỡ sẽ tạo cho mặt ngoài của mối hàn cú rónh thấp hơn bề mặt vật hàn, những rónh hồ quang quỏ sõu làm cho cường độ chỗ kết thỳc mối hàn giảm và sinh ra ứng suất tập chung và rạn nứt. Cho nờn khi kết thỳc mối hàn sao cho lấp đầy rónh hồ quang, khi đến điểm kết thỳc phải ngừng khụng cho que hàn chuyển động về phớa trước, ngừng lại một ớt rồi từ từ ngắt hồ quang, nhưng khi hàn những vật mỏng thỡ khi kết thỳc phải nhanh chúng mồi hồ quang rồi ngắt hồ quang liờn tục cho đến khi đầy rónh hồ quang mới thụi.
c. Sự nối liền của mối hàn
Khi hàn bằng tay do chiều dài của que hàn bị hạn chế khụng thể hàn liờn tục được. Để đảm bảo mối hàn liờn tục ta phải nối mối hàn trước sao cho chỗ nối khụng cao quỏ hoặc ngắt quóng hay rộng hẹp khụng đều.
66
Đầu nối mối hàn xem hỡnh 2-40. Chia làm 4 loại như sau: - Phần đầu mối hàn sau nối với phần cuối mối hàn trước. - Phần cuối của hai mối hàn nối với nhau.
- Phần cuối của mối hàn sau nối với phần đầu của mối hàn trước. - Phần đầu hai mối hàn nối với nhau.
Hỡnh 2-40: Cỏc kiểu đầu nối mối hàn.
Đối với đầu nối mối hàn kiểu 1 và 4 thỡ cú thể mồi hồ quang ở chỗ chưa hàn của đầu mối hàn hoặc phần cuối của mối hàn (rónh hồ quang).
Sau khi mồi hồ quang, kộo dài hồ quang ra một ớt cho ngừng lại một lỏt ở rónh hồ quang, rồi lập tức rỳt ngắn chiều dài hồ quang lại cho thớch hợp tiếp tục tiến hành hàn (Hỡnh 2-41)
Hỡnh 2-41: Mồi hồ quang ở đầu nối hàn.
Đối với kiểu 2 và 3, phải chỳ ý khi que hàn đến phần đầu hoặc phần cuối của mối hàn phải nõng cao hồ quang lờn một ớt, sau đú tiếp tục hàn một đoạn, cuối cựng lại dần kộo dài hồ quang để nú tự ngắt.
67
Hỡnh 2-42: Tắt hồ quang ở đầu nối mối hàn.
2.3.2 Chế độ hàn
Chế độ hàn là tổ hợp cỏc thụng số cơ bản của quỏ trỡnh hàn đảm bảo nhận được mối hàn cú hỡnh dạng, kớch thước và chất lượng yờu cầu gọi là ''chế độ hàn''. Khi hàn hồ quang bằng tay cỏc thụng số cơ bản là: Đường kớnh que hàn, cường độ dũng điện hàn, điện ỏp hàn, tốc độ hàn, số lớp hàn...