- Bộ phận điềukhiển và thiết lập chế độ hàn gồm cỏc thụng số sau.
4.4.Xỏc định cỏc kớch thước cơ bản khi hàn FCAW
4. Chế độ hàn
4.4.Xỏc định cỏc kớch thước cơ bản khi hàn FCAW
Vỡ khi hàn tự động và bỏn tự động cho phộp sử dụng chế độ hàn cao, nờn ảnh hưởng của nú đến hỡnh dạng kớch thước cơ bản của mối hàn bao gồm: Chiều sõu của phần kim loại cơ bản núng chảy (gọi tắt là chiều sõu chảy hay chiều sõu ngấu "h"), chiều rộng mối hàn "b" và chiều cao mối hàn "c*". Cỏc kớch thước cơ bản này, đặc biệt là chiều sõu chảy ảnh hưởng khỏ lớn đến chất lượng của mối hàn. Do đú, việc xỏc định cỏc kớch thước cơ bản đảm nhận được chất lượng mối hàn thoả món yờu cầu kỹ thuật là một điều rất cần thiết.
Để đỏnh giỏ mức độ ảnh hưởng của cỏc kớch thước cơ bản đến chất lượng của mối hàn, trong kỹ thuật hàn người ta thường dựng hai hệ số: hệ số ngấu n và hệ số hỡnh dạng mối hàn m-h, trong đú: n = (0,8 4) h b (5-1) m-h = (7 10) c b (5-2) ở đõy:
b,c và h - Chiều rộng, chiều cao và chiều sõu chảy của mối hàn.
Trước hết ta liờn kết hàn giỏp mối khụng vỏt mộp khụng cú khe hở hàn và được hàn và được hàn cả hai phớa (Hỡnh 17.25)
* Chỳng tụi qui ước gọi tắt chiều cao phần lồi của mối hàn là chiều cao của mối hàn c , cũn nhiều chiều cao tớnh từ điểm xa nhất nằm trờn đẳng nhiệt núng chảy đến đỉnh của mối hàn là chiều cao toàn bộ mối hàn h.
Hỡnh 17.25
Điều kiện đảm bảo hàn ngấu toàn bộ chiều dày khi hàn liờn kết giỏp mối khụng vỏt mộp.
Điều kiện cơ bản để nhận được kim loại cơ bản núng chảy toàn bộ chiều dày là:
h1 +h2 = S + K (5-3) Trong đú:
h1và h2- Chiều sõu chảy ở phớa thứ nhất và phớa thứ hai. S - Chiều dày của chi tiết hàn.
K - Phần giao nhau của mối hàn.
Để đơn giản việc tớnh toỏn (tất nhiờn vẫn bảo đảm độ chớnh xỏc yờu cầu) chiều sõu chảy của mối hàn cú thể tớnh theo cụng thức sau:
h = A n d q (5-4) ở đõy:
qđ - Năng lượng đường n: Hệ số ngấu
A - Hằng số
Thực nghiệm cho thấy rằng, đối với thộp ớt cacbon và thộp hợp kim thấp, khi hàn dưới lớp thuốc bằng dõy hàn thep ớt cacbon, hằng số A trong cụng thức (5-4) cú thể lấy bằng 0,0156, do đú:
h = 0,0156 n qd
(5-5)
Đối thộp it cacbon và thộp hợp kim thấp hàn trong mụi trường khớ cacbụnic (CO2) bằng dõy thộp ớt cacbon hay ớt thộp hợp kim thấp thỡ hằng số A = 0,0156, do đú: h = 0,0165 n d q (5-6) A = 0,0156 khi qd = cal/cm và h = mm.
Hệ số ngấu n phụ thuộc vào cường độ dũng điện hàn, điện ỏp hàn và đường kớnh dõy hàn, cú thể xỏc định bằng đồ thị hay tớnh toỏn. Khi hàn bằng dũng điện xoay chiều trị số n cú thể xỏc định trờn hỡnh 17.26
a b
Hỡnh 17.26
Sự phụ thuộc của n vào cường độ dũng điện hàn (dũng xoay chiều) . a) Đường kớnh dõy hàn d = 2 mm
b) Đường kớnh dõy hàn d = 5 mm.
Qua nhiều năm nghiờn cứu, người ta đó tỡm được mối quan hệ giữa hệ số n và cỏc thụng số cơ bản của chế độhàn như sau:
n = k (19 - 0,01 Ih)Ġ (5-7) Trong đú:
k - Hệ số, phụ thuộc vào loại dũng điện và cực hàn Ih - Cường độ dũng điện hàn (A)
Uh - Điện ỏp hàn (V)
d - Đường kớnh dõy hàn (mm)
Khi hàn bằng dũng điện xoay chiều , k = 1 cũn khi hàn bằng dũng điện một chiều, khi phụ thuộc vào mật độ dũng diện j và cực hàn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trường hợp j < 120 A/mm2., hàn bằng cực nghịch: k = 0,367 j0,1925 (5-8)
và hàn bằng cực thuận:
k =Ġ (5-9)
Trường hợp j < 120 A/mm2. hàn bằng cực nghịch k = 0,02 hàn bằng cực thuận k= 1,12.
Biết được hệ số ngấu n và chiều sõu chảy h, ta xỏc định được chiều rộng mối hàn.
b = n . h (5-10)
Để xỏc định chiều cao của mối hàn, trước hết cần biết diện tớch tiết diện ngang của kim loại đắp. Từ cụng thức (4-10) ta cú:
h h d d V . 36000 I . F (5-11)
Trong cụng thức, hệ số đắp đ cú thể xỏc định theo đồ thị (hỡnh 17.27) hay bằng phương phỏp tớnh toỏn như sau:
Do sự mất mỏt kim loại đắp khi hàn tự động và bỏn tự động dưới lớp thuốc rất ớt (thực tế tớnh toỏn cú thể bỏ qua)
Hỡnh 17.27
Sự phụ thuộc của hệ số đắp đ vào chế độ hàn. a) Dũng điện một chiều cực nghịch
b) Dũng điện xoay chiều
c) Dũng điện một chiều - cực thuận 2 - Đường kớnh dõy hàn (mm)
Nờn cú thể coi hệ số đắp bằng hệ số chảy và được xỏc định theo cụng thức sau:
đ = ch = Och (5-12)
ở đõy:
ch - Hệ số chảy (g/A.h)
Och - Thành phần hệ số chảy do tỏc dụng của hồ quang hàn (g/A.h)
Khi hàn bằng dũng điện một chiều cực nghịch, Och = 11,6 . 0,4 (g/A.h); cũn khi hàn bằng dũng điện một chiều cực thuận.
Och= 6,3Ġ (5-13)
Khi hàn bằng dũng điện xoay chiều:
Och= 7Ġ (5-14)
Trị sốch trong cụng thức (5-12) được tớnh như sau:
ch = 3600 h d 1 I . q Q (5-15) ở đõy:
Qj - Lượng nhiệt cần thiết để làm núng chảy dõy hàn do dũng điện chạy qua sinh ra (cal).
qđ - Lượng nhiệt cần thiết để làm núng 1 gam dõy hàn, đối với thộp itcacbon và thộp hợp kim thấp qđ (cal/g)
Đại lượng Qj được tớnh theo cụng thức: Qj = 0,1884 0 1 0 ch 1 P ' a 2 P T T 2 a a V d Trong đú: j - Mật độ dũng điện hàn (A/cm2)
0- Điện trở riờng của dõy hàn ở 0C, đối với dõy hàn thộp it cac bon và thộp hợp kim thấp. 0= 14.10-6(cm)
d - Đường kớnh dõy hàn (cm) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Hệ số nhiệt độ của dõy hàn, đối với thộp it cacbon và thộp hợpkim thấp
0,00830C
1 - Tầm với của dũng điện cực (cm)
Tch - Nhiệt độ chảy của kim loại dõy hàn (0 C) To - Nhiệt độ ban đầu của dõy hàn (0
C) ao- Hệ số dẫn nhiệt độ (cm2/s). a = c (5-17) a- Hệ số dẫn nhiệt (cal/cm.s.0 C)
C - Nhiệt dung (cal/g0C), đối với thộp itcacbon và thộp hợp kim thấp; C = 0,15 cal/g.0C.
λ- Khối lượng riờng của kim loại dõy hàn (g/cm3) γ- Hệ số ac j . 24 , 0 2 0 (5-18)
Vd - Tốc độ dịch chuyển giả định của dõy hàn khi tầm với 1 = 0.
d h ch ' d G 3600 I . V (5-19) Gđ - Khối lượng 1 cm dõy hàn (g/cm)
P1 và P2 - Hai hệ số, được tớnh theo cụng thức: P1,2 = d'22 ' d a 4 V a 2 V (5-20)
Khi hàn trong mụi trường khớ bảo vệ, do lượng kim loại đắp mất mỏt tương đối nhiều, nờn hệ số đắp nhỏ hơn hệsố chảy và được tớnh theo cụng thức:
đ = ch (1ữ0) (5-21) = 1 - ch d G G (5-22) Trong cụng thức (5-21) và (5-22) - Hệ số tổn thất
Gđ - Khối lượng kim loại đắp
Gch - Khối lượng kim loại dõy hàn núng chảy
Trường hợp hàn trong mụi trường khớ cacbonớc bằng dõy hàn thộp itcacbon và thộp kim loại thấp, hệ số tổn thất phụ thuộc vào mật độ dũng điện hàn. Với mật độ
dũng điện hàn j = 60 ( 320 A/mm2, hệ số cú thể tớnh theo cụng thức
= 4,72 +17,6 . 10-2 j - 4,48 . 10-4j2 (5-24)
Khi hàn đắp hay hàn cỏc liờn kết giỏp mối khụng vỏt mộp, khụng cú khe hở hàn, điện tớch tiết diện ngang phần lồi của mối hàn F1được tớnh như sau:
F1= Fđ = b.c.0 (5-24)
Trong đú:
b và c - Chiều rộng và chiều cao của mối hàn 0 - Hệ số chiều cao mối hàn.
Hàn tự động và bỏn tự động dưới lớp thuốc cũng như trong mụi trường khớ CO2, hệ số 0 thay đổi trong một phạm vi nhỏ, cú thể lấy 0 = 0,73, do đú ta cú:
c = b 73 , 0 Fd (5-25)
Quỏ trỡnh nghiờn cứu cho thấy rằng, chiều sõu chảy và chiều cao của mối hàn nhận được khi hàn cỏc liờn kết cú vỏt mộp và cú khe hở hàn đều khỏc với trường hợp hàn cỏc liờn kết hàn chỉ ảnh hưởng chủ yếu đến tỷ số giữa phần kim loại cơ bản núng chảy và kim loại đắp của mối hàn mà thụi, cũn chu vi chảy (chu vi giới hạn bởi đường đẳng nhiệt núng chảy và chiều cao toàn bộ mối hàn hầu như khụng thay đổi hỡnh 23. Do đú khi tớnh toỏn chỳng ta cú thể xem như:
H = h + a = const (5-26)
Khi biết chiều cao toàn bộ mối hàn H, cú thể xỏc định được chiều sõu đối với trường hợphàn cỏc liờn kết ta cú vỏt mộp và cú khe hở hàn như sau:
h = H - c
Hỡnh 17.28
Ảnh hưởng của kiểu liờn kết hàn, khe hở hàn và sự vỏt mộp đến tiết diện ngang của mối hàn.
ở đõy: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
h- Chiều sõư chảy của liờn kết hàn cú vỏt và cú khe hở hàn c - Chiều cao củamối hàn (hỡnh 17.28)
Hỡnh 17.29
Sơ đồ để tớnh chiều cao của mối hàn khi hàn liờn kết cú vỏt mộp và cú khe hở hàn.
Từ hỡnh 24 ta cú thể xỏc định chiều cao của mối hàn C theo cụng thức sau:
C =Ġ (5-28)
Trong đú:
Fđ - Diện tớch tiết diện ngang của kim loại đắp (mm2.) f - Chiều sõu vỏt mộp (mm)
t - Gúc vỏt mộp (độ) a - Khe hở hàn (mm)
b - Chiều rộng của mối hàn (mm)