II I Câc loại vật liệu khâc
3. 8 Kỹ thuật hăn
3.8.1 Chọn góc nghiắng que hăn hợp lý
α = 75 - 85 o.
Hình 3 - 40 Góc nghiắng que hăn
< Góc nghiĩng que hăn ph phu c chi u dăy v t hăn, ph ơng phâp hăn, vă tắnh chất v t hăn.
< Khi hăn v t hăn có chi u dăy 1 n thì chọn góc nghiĩng 1 n; < V t hăn có tắnh dẫn nhi t cao thì chọn góc 1 n, ...
Khi hăn leo
Hình 3 - 41 Sơ đồ hăn leo
Khi hăn trĩn xuống
1 2
Hình 3 - 42
3.8.2 Chọn lượng dịch chuyển que hăn cho hợp lý :
< Khi hăn tấm mỏng thi que hăn d ch chuyển theo d ờng thẳng.
Hình 3 - 43 Nguyắn tắc dịch chuyển que hăn khi hăn vật mỏng
< Khi hăn v t dăy vă có mối hăn r ng thì vừa t nh tiến vừa chuyĩn d ng qua 1ại theo ph ơng ngang.
Hình 3 - 44 Nguyắn tắc dịch chuyển que hăn khi mối hăn rộng
< Khi hăn nhi u 1 p thì c n chuẩn b kỹ 1 p hăn thứ nhất. Chọn thứ t hăn câc 1 p tiếp theo hợp 1ý. Sau mỗi d ờng hăn ph i 1ăm sạch câc chất xỷ, rổ, ...
< Khi mối hăn có chi u dăi 1 n thì ph i chia thănh từng doạn theo thứ t nh sau nhằm chống những biến dạng khi hăn.
1 2 3 4
5 3 1 2 4 6
Hình 3 - 45 Thứ tự hăn câc mối hăn có chiều dăi lớn
< Chuyển d ng từ giữa ra (hăn ra hai phắa ) : khi mối hăn nhỏ , khong r ng d ờng hăn dăi
< Chuyển d ng theo những d ờng trôn : m c dắch 1ă tăng chy u r ng mối hăn ứng d ng khi hăn tr n , hăn dứng
< Chuyển d ng qua 1ại : tăng nóng ch y hai bĩn mĩp hăn
< Chuyển d ng nhi u v m t phắa : khi hăn m t tấm dăy vă m t tấm mỏng
< Để gi m ứng suất vă biến dạng khi hăn ng ời ta ng ời ta th ờng hăn theo từng doạn dối v i d ờng hăn 1 n .
< Khi hăn tr n vă hăn ngang , hăn dứng c n gi m dông di n di từ 10 _ 20% (có khi 25% ).que hăn ắt dao d ng, chi u dăi h quang ngắn, chọn que có d ờng kắnh nhỏ, chọn que hăn có thuốc bọc cứng , khó ch y ...
(HKHI_BV2.doc)
3.8 HĂN HỒ QUANG BÂN TỰ ĐỘNG VĂ TỰ ĐỘNG TRONG CÂC MÔI TRƯỜNG BẢO VỆ
3.8.1 Hăn bân tự động vă hăn tự động
a. Khâi niệm : Hăn bân t d ng 1ă m t quâ trình hăn mă dđy hăn d ợc cấp t d ng văo vùng hăn côn vi c di chuyển mỏ hăn d ợc th c hi n bằng tay ng ời di u khiển.
Hăn t d ng 1ă m t quâ trình hăn mă vi c cấp dđy hăn vă di chuyển mỏ hăn theo mối hăn d ợc th c hi n hoăn toăn bằng mây.
Hăn bân t d ng vă bân t d ng có thể d ợc hăn trong câc moi tr ờng b o v nh hăn d i 1 p thuốc hoặc hăn trong câc moi tr ờng khắ b o v . Hăn t d ng vă bân t d ng trong moi tr ờng khong khắ h u nh khong d ợc sử d ng nữa vì chất 1 ợng mối hăn kếm.
b. Phđn loại
Hăn bân t d ng trong moi tr ờng khắ b o v (khắ trơ, khắ hoạt tắnh, hổn hợp câc 1oại khắ) Hăn bân t d ng d i 1 p thuốc b o v
Hăn t d ng trong moi tr ờng khắ b o v (khắ trơ, khắ hoạt tắnh, hổn hợp câc 1oại khắ) Hăn t d ng d i 1 p thuốc b o v
Theo 1 p thuốc b o v
c. Vật liệu hăn : Thuốc hăn ( cho hăn h quang vă cho hăn khắ), dđy hăn h quang di n vă hăn khắ), khắ b o v .
Thuốc hăn
Tâc dụng : tạo xỷ 1ỏng b o v kim 1oại mối hăn khỏi tâc d ng c a oxy, ni tơ trong khong khắ.
Thuốc hăn có dạng hạt hay b t. Thuốc hăn di n d ợc phđn ra :
Thuốc hăn nóng ch y; thuốc hăn b t ( khong nóng ch y : gốm keramit, b t thiĩu kết, ... bao g m câc chất khoâng thiĩn nhiĩn v i hợp kim ferro vă thuỷ tinh n
c.
Theo chức năng sử d ng ng ời ta chia ra :
Ớ Thuốc cho hăn thĩp câc bon vă hợp kim thấp; Ớ Thuốc hăn thĩp hợp kim;
Ớ Thuốc hăn hợp kim mău; Theo thănh ph n câc chất ng ời ta chia ra :
Ớ Loại có SiO2 cao ( 40 - 50 % SiO2 ) Ớ Loại SiO2 thấp ( < 35 % SiO2 ) Ớ Loại khong có SiO2.
Ớ Loại khong chứa oxy
Ớ Xỷ có tắnh bazơ : CaO, MgO, FeO, ... Ớ Xỷ có tắnh axit TiO2, SiO2,...
Ớ Xỷ trung tắnh chứa C12 , F2. Yĩu c u dối v i thuốc hăn :
< Nhi t d nóng ch y c a thuốc hăn nhỏ hơn nhi t d nóng ch y cuat kim 1oại cơ b n kho ng 200 - 300 oC.
< Thuốc hăn ph i có d ẩm thấp vă d b n cơ học nhất d nh.
< Thuốc hăn ph i tạo di u ki n cho h quang dễ chây vă chây ổn d nh.
< Thuốc hăn ph i tạo di u ki n cho quâ trình hình thănh mối hăn tốt, dặc chắc, khong có rổ khắ, ng m xỷ,...
< Đ m b o khử câc tạp chất vă thoât khắ tốt; 1oại trừ câc khuyết t t nh rổ khắ, ng m xỉ, nứt vùng mối hăn.
< Hợp kim hoâ mối hăn, d m b o cơ tắnh tốt
< Tạo m ng mỏng b o v vă dể dăng tâch khỏi b mặt mối hăn. < Khong sinh b i vă khắ d c hại
< Giâ thănh hạ Khắ b o v mối hăn
Khắ trơ ( Inert gas ) : Ar, He
Khắ hoạt tắnh ( active gas ) : CO2, N2, H2, Hơi n c ( H2O ) Dđy hăn có câc 1oại :
< Dđy hăn thĩp câc bon vă hợp kim thấp, dđy hăn thĩp hợp kim, dđy hăn hợp kim cao < Dđy hăn dấp;
< Dđy hăn b t ; < Dêi kim 1oại
Khối 1 ợng m t cu n : 1,5 - 30 kg có thể dến 80 kg ( c khung dđy ) 3.8.2. Hăn hồ quang tự động vă bân tự động dưới lớp thuốc bảo vệ a. Khâi niệm
H quang hở 1ă h quang tiếp xúc v i khong khắ, nămg suất cao hơn khi hăn h quang tay nh ng chất 1 ợng mối hăn thấp.
H quang kắn - 1ă h quang chây d i 1 p thuốc hoặc trong câc moi tr ờng khắ b o v khâc.
b. Sơ đồ nguyắn lý hăn tự động dưới lớp thuốc bảo 1
2 3 4 5 6 7
Hình 3 - 46 Sơ đồ nguyắn lý hăn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ
1- Con lăn cấp dđy hăn; 2- Dđy hăn; 3- Thuốc hăn; 4- Lớp xỷ đê đông đặc;
5- Lớp kim loại lỏng; 6- Lớp kim loại mới kết tinh
Đặc tắnh c a hăn h quang t d ng d i 1 p thuốc.
< ắt hao tốn kim 1oại, h số hăn dấp cao , tiết ki m d ợc kim 1oại que hăn. < H số mất mât nhi t thấp do thuốc hăn khong dẫn nhi t vă dẫn di n, < Cho phĩp hăn v i dông di n cao nĩn tốc d hăn 1 n, năng suất hăn cao. < Vùng nh h ởng nhi t nhỏ do thể tắch nóng ch y(Vh) nhỏ.
< Chất 1 ợng mối hăn cao; cơ tắnh tốt. < Đi u ki n 1ao d ng tốt do h quang kắn.
< Cho phĩp cơ khắ hoâ vă t d ng hoâ quâ trình hăn. Nh ợc diểm :
< Khó th c hi n câc mối hăn có hình dạng vă quỹ dạo hăn phức tạp. < Giâ thănh thiết b dắt.
< Yĩu c u khi gâ 1ắp vă chuẩn b hăn khâ cong phu. c. Công nghệ hăn tự động dưới lớp thuốc.
Chuẩn bị vật hăn ( t ơng t hăn h quang tay )
Câc loại mối hăn :
< Hăn m t phắa < Hăn 2 phắa
< Hăn có tấm 1ót thĩp hay tấm 1ót bằng d ng. < Hăn có d m thuốc
n của mối hăn
= =
Câc thông số mối hăn.
Hình dâng mối hăn vă câc hệ số của nó
B
Hệ số ngấu : ψ
ng = h
B C
S h
B - chiều rộng mối hăn mm
C - Chiều cao mm
Hình 3 - 47 Một số kắch thước cơ bả h ề đ ối h
Ψng = 0,8 - 4 ( Tốt nhất 1ă 1,2 - 2 ) [ 14 ] Sebeko-1975-page 171)
Ψng < 0,8 Dễ b nứt nóng
Ψng > 4 Tăng biến dạng vă ngu n nhi t sẽ khong d ợc cung cấp hợp 1ý.
B
Hệ số hình dâng mối hăn : ψ hd =
C
Ψhd = 5 - 12 ( th ờng 1ấy bằng 7 - 12 ) Ψhd > 12 Mối hăn b 1õm
Ψhd < 5 Mối hăn b t p trung ứng suất
Hệ số điền đầy ngấu mối hăn : μ dd= Fng
B.h
Fdl
Hệ số điền đầy lồi mối hăn : μ
ddng =
B. C
L
≈ 0,73
Hệ số hình dâng vũng hăn ( bể hăn ) :ψ
vh =
B ≈ const.
( h số năy khong dổi nếu câc thong số c a chế d hăn khong dổi.tắnh chất c a v t 1i u d ng nhất ). Q L = = K. 2.π . λ. Tnc U h . I h λ. Tnc Q = 0,24.Uh.Ih.ηhq. ( ca1 )
Uh - Điện âp hăn(V); Ih.- Cường độ dòng điện hăn
ηhq. - Hệ số hữu ắch của nguồn nhiệt ( hồ quang hăn ) ηhq ≈ 0,98
K - hệ số K = 2,8 - 3,6 mm/(KVA) khi hăn thĩp câc bon thấp
(Page 107Hăn ống 1962)
K = 1,7 - 2,3 mm/(KVA) khi hăn bằng que hăn có thuốc bọc dăy.
Gi sử tiết di n ngấu c a mối hăn 1ă nữa hình trôn thì
2. Q 2.q B = 2 r (*); Tmaxπ . e. C.γ .Vh . r2 dv 2 (**) 2q π . e. cγ . r Từ ( **) ta có r 2 = dv π . e. c.γ . T
nc
nc
Trong dó : c - nhiệt dung riắng ( cal/oC)
γ - Khối lượng riắng của vật liệu ( g/cm3)
λ - Hệ số truyền nhiệt ( cal/(cm.s)
C. γ - Nhiệt dung riắng thể tắch ( cal/ ( cm3.oC )
λ a = C.γ (***)a- độ dẫn nhiệt độ ( cm2/s) 2.Q Từ (**) (***) ta có r = π .e. c.γ . T = 2q Vh .π . e. c.γ . Tnc Ta có : q=Q/Vh. L Q μvh = B = 2.π . λ.. T = A.U I V = Const . B h h h S ph thu c c a hình dạng mối hăn văo chế d hăn.
Hình dâng vă kắch th c c a mối hăn ph thu c c ờng d dông di n hăn ( Ih), m t d c ờng d dông di n J = I/F ( A/cm2 ), di n âp hăn ( Uh ) , V n tốc hăn ( Vh ),
1oại dông di n vă c c c a nó, di n c c, kắch th ơng dđy hăn,...
I1 I2
I2 > I1
Hình 3 - 49 Sự phụ thuộc kắch thước mối hăn vao cường độ dòng điện
U1 U2
U2 >
Hình 3 - 50 Sự phụ thuộc kắch thước mối hăn văo điện âp hăn
Vh1 Vh2
Vh2 >Vh1
Hình 3-51 Kắch th c mối hăn ph thu c chế d hăn
a/ Dòng điện tăng thì chiều sđu của mối hăn tăng b/ Điện âp tăng lăm cho chiều rộng tăng
c/ Vận tốc tăng lăm cho tiết diện giảm vă không đều
Để dơn gi n hoâ cho quâ trình tắnh toân ta d a ra 3 d ờng dẳng nhi t ứng v i câc chế d hăn khâc nhau vă có d ngấu tăng d n từ dạng nửa e11ip ngang dến nữa nửa
I B1 B2 B3 h1 h2 h3
Hình 3 - 52 Sơ đồ câc mô hình để tắnh toân kắch thước mối hăn
Dạng 1 : hình e11ắp ngang có di n tắch tiết di n :
2 F = π . B1 h1 = π . B1 h1 . h h = π . ψ . 1ng 2 2 2 h1 2 1 4 π .B 2 ng1 π .h 2 Dạng 2 : Nữa hình trôn : Fng 2 = 2 = 2 Dạng 3 : hình e11ắp dứng : B h 4 4 π B h h 2 F 31ng = π 3 3 3 3 . h 3 2 2 = . 2 h3 2 . 3 = π . 4 ψ 3 ng .
Sơ d dạng 1 hợp 1ý hơn nĩn có thể viết nh sau : Từ câc cong thức trĩn khi hăn thĩp câc bon vă thĩp hợp kim thấp chi u sđu ngấu có thể tắnh g n dúng theo cong thức :
h1 = h = 0,0156 qdv
ψ ng1 (mm)
Khi hăn trong moi tr ờng khắ b o v chi u sđu ngấu d ợc tắnh theo cong thức :
qdv
h1 = h = 0,0165 ψ ng1 (mm) ( 15 ) H số ngấu có thể xâc d nh theo cong thức th c nghi m :
d h .U
h
ψ ng = k . (19 − 0,01I h ).
h
K - h số ph thu c 1oại dông di n.
( 16 )
K = k1 = 1 Dông xoay chi u
Nếu J >= 120 A/mm2.
K = k2 = 1,12 Dông m t chi u nối thu n K = k3 = 0,92 Dông m t chi u nối ngh ch
Nếu J < 120 A/mm2.
2,82 K = k2 =
h
I
Xâc d nh chi u r ng mối hăn : B = Ψng. h
F
Xâc d nh chi u cao mối hăn : C = d
0,73. B αd . I h 2 F d = 3600.γ . Vh (cm / s) ( cm ) F d = αd . I h 3600.γ .Vh (m / h) ( mm2)
Khi hăn t d ng d i 1 p thuốc αd = αch.
Khi hăn trong moi tr ờng khắ b o v αd = αỖch + Δαch
Khi hăn dông xoay chi u
αd = 7 + 70,2.10 −3 . I
h
g/(A.h)
d 1,035
Khi hăn dông m t chi u nối thu n αd = 6,3 + 70,2.10−3 .
I d 1,035
Khi hăn dông m t chi u nối ngh ch αd = 11,6 ổ 0,4
Tắnh toân chế độ hăn tự động dưới lớp thuốc
h1 = S/2 + k k = ( 1 ... 3 ) mm Ih = ( 80 - 100 ) h1. ( A ) h1 tắnh bằng mm Ih = h1/kh
B ng 3 - 5
dh Kh
mm Xoay chi u 1 chi u ( thu n) 1 chi u ( ngh ch)
2 1,3 1,15 1,45 3 1,15 0,95 1,30 4 1,05 0,85 1,15 5 0,95 0,75 1,10 6 0,90 - - Ih = π . d 2 h J 4 B ng 3 - 6 dh mm 2 3 4 5 6 J A/mm 2 65-200 45-90 35-60 30-50 25-45
Xuất phât từ di u ki n B = 2r ta có : μvh = A.Uh.Ih.Vh = Const
A'
Uh ≈ Const Ĩ Vh.Ih =AỖ Ư Vh =
dh mm 1,2 2 3 4 5 6 AỖ (2-6).103 (5-8).103 (12-16).103 (16-20).103 (20-25).103 (25-30).103
d
F
V =
Kinh nghi m có thể nh n : Vh = 2500 / Ih ( Sebeko-page 174-1975)
B. I
h
Tắnh hiệu điện thế hăn : Uh = Uo
+
Gắa tr (+ 1) Khi hăn giâp mối Giâ tr (- 1) khi hăn góc
n ổ 1
h
Uo = 20 V nếu dh = ( 2 - 6) mm
Tắnh vận tốc cấp dđy hăn :
V n tốc cấp dđy hăn d ợc tắnh toân d a theo di u ki n cđn bằng khối 1 ợng kim 1oại c n dắp v i thể tắch dđy hăn. γ KL .Vd = γ dh .Vdh γ dh .Fd .L = Fdh .Ldh .γ dh γ dh .Fd .L.t = Fdh .Ldh .γ dh .t Fd .Vh = Fdh .Vdh Ư FdVh dh dh
Đơn v tắnh : Vdh - V n tốc dđy hăn cm/s Vh
Fd
Fdh
- V n tốc hăn - Di n tắch c n dắp
- Di n tắch tiết di n dđy hăn cm/s cm2.
cm2. γdh - Khối 1 ợng riĩng dđy hăn g/cm3. γKL - Khối 1 ợng riĩng KL v t hăn g/cm3.
3.8.3 Hăn trong môi trường khắ bảo vệ
a- Giới thiệu : Hăn t d ng vă bân t d ng trong câc moi tr ờng khắ b o v d ợc ứng d ng khâ r ng rêi trong th c tế từ những năm 1950-1952. Chỉ riĩng ngăh dóng tău ng ời ta thấy rằng có kho ng 30 % câc kết cấu hăn bằng tay, 42 % hăn t d ng vă bân t d ng d i 1 p thuốc, 25% hăn t d ng vă bân t d ng trong moI tr ờng khắ b o v . [ 6 ]
Sơ d nguyĩn 1ý hăn trong moi tr ờng khắ b o v
1 2 3
4
Hình 3-52 Sơ đồ nguyắn lý hăn trong môi trường khắ bảo vệ 1 Con lăn cấp lõi; 2 - Dđy hăn; 3 - Đầu mỏ hăn;
4 - Khắ bảo vệ 5 - Vật hăn
c - Phđn loại câc phương phâp hăn trong môi trường khắ bảo vệ Hăn trong môi
trường khắ bảo vệ
Khắ hoạt tắnh ( active gas )MAG Điện cưc nóng chảy vă không nóng chảy
Khắ trơ (Inert gas) Điện cưc nóng chảy vă không nóng chảy
(MIG, TIG ) Hăn trong CO2 Hăn trong hổn hợp câc loại khắ Hơi
nước NitơN2 HeliHe
Argon Ar
Hổn hợp câc loại
khắ
Hình 3-53 Sơ đồ phđn loại câc phương phâp hăn trong câc môi trường khắ bảo vệ.
d - Đặc điểm hăn tự động trong môi trường khắ bảo vệ .
Khắ hoạt tắnh : CO2, N2, H2, Khắ trơ : Ar, He,
Khi hăn ng ời ta có thể sử d ng câc 1oại khắ trơ , khắ hoạt riĩng bi t hoặc hợp chất c a chúng nh câc 1oại khắ trơ v i khắ trơ, khắ hoạt tắnh năy v i khắ hoạt tắnh khâc hay khắ trơ v i khắ hoạt tắnh.
Hăn trong moi tr ờng khắ hoạt tắnh dùng cho thĩp câc bon, thĩp hợp kim thấp. Hăn Hăn trong moi tr ờng khắ trơ dùng cho câc 1oại thĩp hợp kim, kim 1oại mău nh nhom, Ti,...