HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI
II. Phương pháp hàn điện hồ quang tay
1. Khái niệm:
Hàn điện hồ quang là phương pháp phổ biến nhất hiện nay để ghép không tháo rời các chi tiết lại với nhau, nguồn nhiệt dùng hàn là hồ quang điện.
Hồ quang là hiện tượng chuyển động không ngừng của dòng điện tử trong môi trường đ• được ion hoá giữa hai điện cực, nơi mà tạo ra nhiều nhiệt lượng và tia sáng. Hàn
điện hồ quang là dùng nhiệt lượng đó đốt cho vật hàn nóng chảy.
Hồ quang tập trung trên một điểm của vật hàn, nhiệt lượng tương đối tập trung, vật hàn dễ nóng chảy, trong khoảnh khắc nhiệt năng không truyền ra rộng nên sự biến
hình của vật hàn không trầm trọng như hàn hơi.
2. Các phương pháp hàn điện hồ quang tay:
Có hai phương pháp hàn điện hồ quang tuỳ theo loại điện cực được dùng là phương pháp hàn bằng điện cực không chảy (than, grafit hoặc vônfram) và phương
pháp hàn bằng điện cực kim loại chảy.
_ Phương pháp hàn bằng điện cực không chảy thì điện cực thường dùng là điện cực than. Hàn được tiến hành bằng dòng điện một chiều, điện cực không chảy nối với âm
cực còn vật hàn thì nối với dương cực của máy phát điện.
_ Hồ quang điện khi hàn kim loại có thể là hồ quang trực tiếp hay gián tiếp. Hồ quang trực tiếp cháy giữa điện cực và vật hàn, hồ quang gián tiếp cháy giữa hai điện cực than và để gần chi tiết được hàn, kim loại được đốt nóng dưới tác động gián tiếp của
hồ quang.
Môi trường có tác dung xấu tới chất lượng mối hàn. Để ngăn chặn tác dụng xấu đó người ta dùng nhiều phương pháp bảo vệ mối hàn khác nhau. Có 3 loại hồ quang hàn
là hồ quang kín, hồ quang được bảo vệ và hồ quang hở.
_ Hồ quang kín được tạo ra ở trong nước hay trong chất trợ dung nhằm bảo vệ kim loại khỏi bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh tác động tới.
_ Trong thực tế người ta dùng hồ quang điện được bảo vệ khỏi tác động của môi trường xung quanh bằng xỉ hoặc bằng khí.
_Đối với những sản phẩm không quan trọng người ta thường dùng hồ quang hở.
3. Thiết bị và dụng cụ để hàn điện hồ quang tay:
Khi hàn hồ quang có thể dùng dòng điện một chiều, ưu điểm của nó là hồ quang có tính ổn định cao, có thể đổi cực để chỉnh mức độ đốt nóng vật hàn.
Tuy nhiên trong thực tế người ta thường dùng hàn hồ quang với dòng điện xoay chiều. Ưu điểm của nó là thiết bị rẻ hơn, nhỏ, nhẹ, cơ động hơn, vận hành cũng đơn giản hơn, hiệu suất cao hơn và tiêu hao điện năng ít hơn so với thiết bị dòng điện một
chiều.
Dụng cụ để hàn điện hồ quang: mặt nạ bảo vệ da và mắt khỏi tác dụng có hại của tia tử ngoại (hại da) và tia hồng ngoại (hại mắt) của hồ quang đồng thời chắn các tia lửa
từ que hàn và vật hàn bắn ra, thiết bị thông gió, dụng cụ gá lắp....
4. Điện cực và que hàn để hàn điện hồ quang:
Điện cực dùng để hàn hồ quang chia thành hai loại:
_ Điện cực không chảy: gồm có điện cực than, điện cực grafit (chỉ dùng khi hàn với dòng điện một chiều); điện cực vônfram (dùng khi hàn với dòng điện xoay chiều).
_ Điện cực chảy: còn gọi là que hàn điện tuỳ theo công dụng của nó và thành phần hoá học của kim loại được hàn có thể chế tạo bằng các vật liệu khác nhau như thép, gang, đồng, nhôm... Que hàn điện thường dùng có hai loại: que hàn không thuốc và
que hàn có thuốc bọc.
Lớp thuốc bọc que hàn điện có loại mỏng khoảng vài phần mười mm dùng để làm tăng tính ổn định của hồ quang, thành phần gồm có đá vôi, fenpat, bột tan, thuỷ tinh
lỏng... dùng để hàn các cấu trúc không quan trọng và mối hàn này có cơ tính kém.
Lớp thuốc bọc loại dày có tính ổn định của hồ quang và tạo quanh hồ quang một lớp khí và xỉ bảo vệ kim loại khỏi bị ôxy hoá và khỏi bị tác dụng của khí nitơ. Thành phần của nó gồm các chất ion hoá, chất tạo xỉ, chất tạo khí ... nâng cao cơ tính của
mối hàn.
Hình 9.1 Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang
a. Hàn hồ quang trực tiếp; b. Hàn hồ quang bằng dòng điện 1 chiều nối thuận;
c. Hàn hồ quang bằng dòng điện 1 chiều nối nghịch; d. Hàn hồ quang gián tiếp;
1. Que hàn; 2. Lõi que hàn; 3. Tấm hàn; 4. Hồ quang; 5. Thuốc bọc;
6. Vùng hàn; 7. Mối hàn; 8. Vỏ xỉ; 9. Kìm hàn; 10. Dây dẫn; 10. Mỏ kẹp
5. Công nghệ hàn hồ quang:
Hàn hồ quang tay năng suất thấp, chất lượng không cao, đòi hỏi có tay nghề cao, nhưng linh động, phù hợp với sản xuất nhỏ, với các kết cấu phức tạp. Có các loại liên
kết hàn thông thường sau: hàn giáp mối, hàn góc, hàn chữ T, hàn chồng.
Hàn hồ quang tự động sẽ nâng cao năng suất và đảm bảo tính đồng nhất về chất lượng mối hàn. Năng suất được nâng cao chủ yếu là do dùng mật độ dòng điện cao và do que hàn chảy liên tục. Hàn hồ quang tự động không mất thời gian thay đổi que hàn như hàn tay. Hàn hồ quang tự động mạnh và làm cho lớp kim loại chảy sâu hơn, vì
thế những mối hàn đòi hỏi chiều dày mối hàn lớp hàn lớn hơn cũng có thể chỉ hàn một lần.
Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ đó là dùng những dòng khí bảo vệ đẩy không khí ra khỏi môi trường hồ quang và giữ cho kim loại nóng chảy không tiếp xúc thẳng với không khí bên ngoài. Các khí bảo vệ thường dùng để hàn là các khí thử ôxy ( hyđrô, cácbon ôxyt, mêtan ... ), các khí trơ (acgôn, hêli ) và khí hoạt tích cacbônic
(CO2).
III. Hàn điện tiếp xúc :
1. Khái niệm :
Phương pháp hàn điện tiếp xúc là một trong những phương pháp hàn tiên tiến không cần phải dùng que hàn hoặc chất trợ dung mà vẫn đảm bảo được mối hàn tốt. Trong
sản xuất hàng loạt và hàng khối hàn tiếp xúc được dùng rất nhiều.
Đặc điểm của hàn điện tiếp xúc là thời gian đốt nóng chỗ hàn rất nhanh, vài phần trăm giây nhờ dùng dòng điện có cường độ rất lớn. Hàn điện tiếp xúc có năng suất cao được dùng nhiều trong các ngành chế tạo ôtô, máy bay... gần đây còn được dùng
nhiều trong xây dựng.
2. Các phương pháp:
Hàn điện tiếp xúc có ba dạng chủ yếu: hàn đối đầu (hàn giáp mối), hàn điểm, hàn đường.
a) Hàn đối đầu:
Được chia thành hàn điện trở (không chảy) và hàn chảy.
_ Trong phương pháp hàn điện trở các đầu chi tiết hàn được tiếp xúc với nhau với một lực ép nhẹ và được đốt nóng bằng dòng điện tới trạng thái dẻo, sau đó ngắt dòng
điện và ép cho hai chi tiết dính lại với nhau thành một khối.
Dùng phương pháp này mối hàn không bị chảy và có thể hàn các chi tiết bằng thép ít cacbon hoặc các kim loại màu có bề mặt đ• được làm sạch trước. Tuy nhiên khi hàn các mặt lớn bằng phương pháp này thì khó được mối hàn tốt vì sự nung nóng chi tiết
không đều trong mặt tiếp xúc, ngoài ra năng suất thì tương đối thấp so với các phương pháp hàn khác.
_ Trong phương pháp hàn chảy các mặt hàn được áp lại gần nhau sao cho trên bề mặt tiếp xúc chỉ có các nhấp nhô bề mặt để khi dòng điện đi qua ở đó sẽ là những cầu điện. Vì mật độ điện lớn mà diện tích tiếp xúc lại nhỏ nên chỗ hàn lập tức bị đốt nóng
chảy. Kim loại bị nóng chảy loang ra xung quanh sau đó dùng một lực lớn ép lại, xỉ bẩn được đẩy ra và vật hàn được gắn chắc lại.
Cường độ dòng điện dùng trong phương pháp hàn này tương đối nhỏ nên giá thành rẻ hơn so với hàn điện trở. Quá trình hàn nhanh hơn hàn điện trở và không cần làm sạch trước các mặt hàn. Chất lượng mối hàn cao, ngoài ra dùng phương pháp này có thể
hàn được những loại thép đặc biệt mà phương pháp hàn điện trở không thực hiện được.
* Phương pháp hàn chảy liên tục được dùng để hàn các thanh ray, ống mỏng, các dụng cụ và đồ dập bằng thép tấm cũng như để hàn các vật liệu khác
nhau. Trường hợp công suất của máy không đủ để hàn chảy liên tục thì dùng * Phương pháp hàn chảy gián đoạn, phương pháp này được tiến hành bằng cách lần
lượt đưa các vật hàn tiếp xúc với nhau, tách chúng rời ra một khoảng nhỏ rồi áp lại gần. Cứ thế vài lần, khi đạt đến độ nóng chảy cần thiết sẽ ép nhanh các chi tiết đó lại
với nhau.
b) Hàn điểm :
Là một dạng hàn phổ biến nhất của hàn điện tiếp xúc, trong đó các chi tiết hàn được ghép gối lên nhau và được hàn không phải trên toàn bộ bề mặt mà trên từng điểm riêng biệt. Các chi tiết được hàn được ép lại với nhau bằng hai điện cực, nung nóng chỗ tiếp xúc của các chi tiết hàn lên và làm chảy một lớp mỏng trên bề mặt kim loại,
còn khu vực gần đó thì nằm ở trạng thái dẻo. Sau đó, tắt điện và ép các điện cực lại để hàn.
Hàn điểm được thực hiện trên máy chuyên dùng, khi hàn công suất phụ thuộc vào chiều dày và vào hình thù của vật hàn và loại kim loại. Muốn hàn tốt cần có một lực ép thích hợp, lực ép phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn và thành phần hoá học của kim loại. Vật liệu dùng làm điện cực phải có tính dẫn điện và tính dẫn nhiệt cao, giữ được độ bền ở nhiệt độ cao. Hàn điểm được sử dụng rộng r•i trong các nghành chế tạo ôtô, xe lửa... chủ yếu cho các loại vật liệu tấm bằng thép ít cacbon, thép hợp kim
thấp, thép không gỉ, các tấm bằng hợp kim đồng và nhôm.
c) Hàn đường:
Hàn đường hay hàn lăn dung để hàn các vật liệu tấm với chiều dày tổng cộng dưới 4mm. Phương pháp hàn này khác với hàn điểm ở chỗ người ta thay các điện cực thanh bằng điện cực hình con lăn. Khi con lăn quay, vật hàn nằm giữa hai con lăn,
nhờ thế mối hàn là một đường rất kín không cho các chất lỏng và chất khí lọt qua được.
Công suất khi hàn được tuỳ theo loại kim loại, chiều dày của nó và tốc độ hàn. Lực ép không cần vượt quá 3000 – 3500 N, vì lực ép lớn sẽ làm con lăn mòn nhiều. Vật liệu của con lăn để hàn đường như điện cực thanh trong hàn điểm. Hàn đường thường
được dùng để hàn các ống dầm, ống, các chi tiết khác bằng thép và kim loại màu cần có mối ghép kín.