Để có cái nhìn trực quan về vấn đề này, chúng ta có thể xem hình 2-19 dạng định tính dưới đây:
Hình 2-19: Sự hình thành và phát triển biến dạng góc khi hàn giáp mối [20]
Hình 2-19 thể hiện ba giai đoạn cơ bản hình thành biến dạng góc:
Giai đoạn 1: ngay sau khi nguồn nhiệt hàn đi qua.
Giai đoạn 2: sau khi gradient nhiệt độ giảm dần.
Giai đoạn 3: sau khi nguội hoàn toàn.
Giai đoạn 1 được đặc trưng bởi sự dịch chuyển không đồng đều theo cả hai hướng chiều dày và chiều ngang. Các phần tử ở bề mặt trên của tấm dịch chuyển vào đường tâm hàn mạnh hơn so với các phần tử ở mặt sau của tấm. Đây là nguyên nhân làm thay đổi hình chữ nhật ban đầu thành hình thang. Trong giai đoạn 2, hình thang vừa xuất hiện lại dần chuyển
thành hình chữ nhật nhưng độ rộng đã thay đổi (trừ vị trí gần đường tâm mối hàn). Khi điều
này xảy ra, các mặt của tấm bị uốn cong quanh vị trí đường tâm mối hàn, tạo ra biến dạng góc . Cuối cùng, giai đoạn 3, nhiệt độ lúc này được cân bằng theo phương ngang, khi đó tấm có
độ co ngang ∆ . Lúc này, các hình chữ nhật đã quay trở lại hình dạng ban đầu ngoại trừ vùng
biến dạng dẻo tương ứng với vùng kim loại dẻo (vùng 1).
Các ứng xử của biến dạng góc trong suốt quá trình hình thành mối hàn giáp mối được thể hiện như hình 2-20 dưới đây, đồng thời cũng nêu ra quy luật thay đổi của biến dạng góc trong quá trình hàn giáp mối tấm.
T r a n g 49 | 118
Hình 2-20: Ứng xử của biến dạng góc khi hàn giáp mối tấm [20]
Giai đoạn đầu của quá trình nung nóng, phần kim loại ngay dưới nguồn nhiệt bị giãn nở mạnh, trong khi các vùng khác còn chưa giãn nở hoặc giãn nở rất nhỏ. Điều này dẫn đến hiện tượng các mép ngoài của tấm có xu hướng võng xuống. Nhưng vùng giãn nở không thể giãn nở tự do mãi, chúng bị khống chế bởi các vùng chưa giãn nở, gây ra hiện tượng biến dạng dẻo vùng kim loại bị nung nóng.
Hình 2-21: Mối quan hệ giữa chiều dày tấm và biến dạng góc [21]
Hình 2-21 cho thấy biến dạng góc là hàm phụ thuộc của chiều dày tấm và nhiệt đầu
vào (hay tổng nhiệt đầu vào trên một đơn vị chiều dài mối hàn ). Với chiều dày tấm nhỏ,
biến dạng góc hầu như không đáng kể vì trường nhiệt độ có tính đồng nhất cao suốt theo
T r a n g 50 | 118
với càng nhỏ. Do đó, khi hàn giáp mối tấm mỏng, chúng ta phải chọn chế độ hàn sao cho
cao nhất vừa đảm bảo về mặt hình học mối hàn, vừa đảm bảo cho biến dạng góc ở mức nhỏ nhất.