Kích cỡ điện cực (đường kính điện cực): ảnh hướng đến cấu hình của
mối hàn. Điện cực lớn đòi hởi cường độ dòng điện tối thiểu lớn hơn so với điện cực nhỏ với những đặc điểm chuyển kim loại vào mối hàn như nhau, cường độ dịng điện lớn hơn sẽ làm cho điện cực nóng chảy nhanh hơn và vũng hàn nóng hơn. Cường độ dòng điện lớn cũng tạo ra tốc độ điền đầy cao hơn và chiều sâu mối hàn lớn hơn. Tuy đường kính nhỏ hơn và cường độ dịng điện thấp hơn.
2.6. Ứng suất và biến dạng trong quá trình hàn:
2.6.1. Lý thuyết ứng suất và biến dạng hàn và ý nghĩa của nó:
- Khi hàn: các phần tử của kết cấu hàn bị nung nóng khơng đồng đều tới nhiệt độ cao Þ gây nên ứng suất và biến dạng.
- Tuỳ theo mức độ truyền nhiệt và cân bằng nhiệt độ, xảy ra sự thay đổi ứng suất và biến dạng một cách liên tục tại các điểm khác nhau của các chi tiết được hàn (nói cách khác: sự thay đổi của các trường ứng suất và biến dạng). Vấn đề biến dạng do ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình chế tạo kết cấu và chất lượng của nó. Trong nhiều trường hợp, ta phải khử nó (loại bỏ) thơng qua nhiều biện pháp như:
- Có qui trình cơng nghệ lắp ghép và hàn đúng - Chọn chế độ hàn hợp lý
- Tạo biến dạng ngược sơ bộ, v.v.
- Như vậy mới có thể khống chế được biến dạng trong phạm vi cho phép. - Sự biến đổi hình dạng và kích thước của vật trong nhiều trường hợp có ảnh hởng tiêu cực đến chất lượng sử dụng chúng. Ví dụ các kết cấu dạng trụ bị cong cịn làm xuất hiện thêm ứng suất uốn bổ sung.
29
- Vì vậy vấn đề là phải xác định được biến dạng, ảnh hưởng của nó tới khả năng làm việc của kết cấu, đa ra được các biện pháp tăng độ chính xác khi hàn chế tạo chúng. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với các khâu thiết kế và chế tạo kết cấu hàn.
- Vấn đề ứng suất và biến dạng hàn đã được nghiên cứu cách đây 70 năm. - Ngày nay lý thuyết ứng suất và biến dạng hàn là một nhánh ứng dụng của lý thuyết ứng suất nhiệt.
- Tất cả kim loại đều giản nở khi bị đốt nóng và co lại khi nguội đi. Mức dãn nở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng và hệ số dãn nở nhiệt của kim loại. Khi đốt nóng thanh kim loại đến nhiệt độ nhất định, sau đó ngừng đối nóng và để thanh kim loại nguội tự nhiên xuống nhiệt độ mơi trường thì thanh kim loại sẽ trở về với kích thước và hình dạng ban đầu. Khơng có sự thay đổi kích thước và hình dạng. Nhưng nếu trong q trình bị đốt nóng hay nguội đi. thanh kim loại bị khống chế bởi một lực nào đó thì ngay lập tức xuất hiện ứng suất trong thanh kim loại. gây nên biến dạng dẻo, thay đổi kích thước, hình dạng của nó.
- Trong q trình hàn xảy ra hiện tượng thay đổi cấu trúc kèm theo sự thay đổi thể tích kim loại mối hàn, dẫn đến hình thành ứng śt trong (cịn gọi là ứng suất dư). Tuy nhiên đối với kim loại thuộc nhóm thép các bon thấp thì ứng śt trong có giá trị không lớn, không đáng quan tâm. nhưng đối với thép hợp kim thì ứng suất trong xuất hiện trong quá trình hàn rất đáng xem xét.
2.6.2. Cơ chế hình thành ứng suất và biến dạng trong mối hàn:
Q trình hàn. kim loại bị đốt nóng đến nhiệt độ nhất định, thường là nhiệt độ nóng chảy và nguội đi. Q trình nguội, các tinh thể kim loại chuyển từ trạng thái lỏng (nóng chảy) sang thể rắn tức là kết tinh tạo thành mối hàn. Trong q trình đó, kim loại trải qua hai trạng thái : dán nở và co ngót. Nhưng cả hai đều bị khống chế không thể dán nở tự do hay co ngót tự do. Trong lịng mối hàn x́t hiện lực nén và lực kéo. Tức là xuất hiện nội lực và tạo thành ứng suất dư.
30
Thí nghiệm 1:
Nung nóng thanh kim loại có chiều dài ban đầu 200mm, một đầu được ngàm cố định, đầu còn lại tự do
Khi nung nóng đến 4000c vật giãn ra 1 mm.
Sau đó để nguội về nhiệt độ thường vật thể trở về hình dạng và kích thước ban đầu