Cụng nghệ hàn giỏp mối một phớa là kỹ thuật hàn tiếp cận hàn từ một phớa. Cụng nghệ hàn này thƣờng đƣợc ứng dụng khi hàn cỏc kết cấu cú kớch thƣớc, khối lƣợng lớn, phức tạp và hạn chế xoay lật trong quỏ trỡnh chế tạo nhƣ: Hàn nối cỏc phõn đoạn và tổng đoạn vỏ tàu thủy,... Cụng nghệ hàn một phớa đƣợc thể hiện qua một số đặc điểm sau:
- Điều kiện thực hiện hàn khú khăn do chỉ tiếp cận hàn đƣợc từ một phớa;
- Mối hàn tổng đoạn vỏ tàu thƣờng thực hiện ngoài hiện trƣờng, trong điều kiện thời tiết ẩm ƣớt, giú thổi, nắng,...
- Đũi hỏi kỹ năng tay nghề của ngƣời thợ hàn hoặc kỹ năng của ngƣời vận hành thiết bị cao;
- Chiều dài đƣờng hàn lớn, vị trớ hàn thay đổi theo biờn dạng vỏ thõn tàu;
- Liờn kết hàn giỏp mối một phớa thƣờng vỏt rónh hàn kiểu chữ “V”, “U”, “J” (Single V, single U, single J). Liờn kết hàn gúc thƣờng vỏt rónh hàn nửa chữ “V”, “U”, “J”. Cỏc kiểu rónh hàn, thụng số rónh hàn và mối ghộp phụ thuộc vào chiều dày vật liệu, phƣơng phỏp hàn và vị trớ hàn trong khụng gian,...[44], [45];
- Để đỏp ứng cỏc yờu cầu chất lƣợng, mối hàn một phớa thƣờng đƣợc lút đỏy bằng vật liệu gốm sứ, đệm thuốc, đệm đồng, đệm thộp (khi hàn với cỏc quỏ trỡnh hàn GMAW, FCAW, EGW, SAW,...). Trong một số trƣờng hợp sử dụng cỏc quỏ trỡnh hàn nhƣ SMAW, GTAW, GMAW để hàn lút đỏy [46].
Phần dƣới đõy của luận ỏn sẽ phõn tớch đặc điểm cụng nghệ và phạm vi ứng dụng một số quỏ trỡnh hàn tiờu biểu đang đƣợc sử dụng rộng rói trong đúng tàu nhƣ sau:
Hàn hồ quang trong mụi trƣờng khớ bảo vệ (GMAW) [16] là quỏ trỡnh hàn bỏn tự động, chuyển động cấp dõy hàn đƣợc tự động húa hoàn toàn nhờ nguồn hàn và hệ thống cấp dõy hàn tự động; cũn lại chuyển động của mỏ hàn dọc theo trục mối hàn đƣợc thực hiện bằng tay. Quỏ trỡnh hàn này đó khắc phục đƣợc một số nhƣợc điểm của quỏ trỡnh hàn hồ quang tay nhƣ: cho năng suất hàn cao và chất lƣợng mối hàn ổn định hơn. Tuy nhiờn chất lƣợng mối hàn vẫn cũn phụ thuộc nhiều vào tay nghề ngƣời thợ hàn, điều kiện lao động vẫn chƣa đƣợc cải thiện về bản chất. Quỏ trỡnh hàn này ứng dụng rất mạnh trong cụng nghiệp chế tạo ễ tụ, xe mỏy tới 75% khối lƣợng cụng việc hàn. Tuy nhiờn nú ớt đƣợc sử dụng trong lĩnh vực đúng tàu.
Hàn hồ quang tự động dƣới lớp thuốc (SAW) [16]: Phƣơng phỏp hàn này cho năng suất và chất lƣợng mối hàn rất cao, đặc biệt là cú thể hàn một lần với chiều sõu ngấu lớn. Hạn chế của phƣơng phỏp hàn này là chỉ hàn đƣợc cỏc mối hàn ở vị trớ bằng; khi hàn ở cỏc vị trớ hàn khỏc thỡ kim loại lỏng và thuốc hàn dễ bị rơi xuống do tỏc dụng của trọng lực. Vỡ vậy phƣơng phỏp hàn này chủ yếu ứng dụng trong trƣờng hợp hàn ở vị trớ bằng (cú thể cho một số mối hàn gúc ở vị trớ ngang), khụng thớch hợp hàn ngoài hiện trƣờng vỡ trang thiết bị rất cồng kềnh. Quỏ trỡnh hàn SAW đƣợc sử dụng vào đúng tàu chiếm khoảng 13% khối lƣợng cụng việc hàn, trong chế tạo bồn/bể chứa chiếm khoảng 17%.
Quỏ trỡnh hàn FCAW là một bƣớc phỏt triển mới của quỏ trỡnh hàn hồ quang trong mụi trƣờng khớ bảo vệ (GMAW) [16]. Tớnh cụng nghệ tuyệt vời của hàn FCAW là kết hợp đƣợc cỏc ƣu điểm tốt của quỏ trỡnh hàn hồ quang tay (SMAW) và hàn GMAW nhƣ: Năng suất hàn cao hơn khoảng từ 2 đến 2,5 lần so với hàn SMAW và khoảng 1,5 lần so với hàn
18 GMAW đƣợc thể hiện trờn Hỡnh 2. 1 theo nguồn [18]; cơ tớnh của kim loại mối hàn đƣợc đảm bảo và nõng cao nhờ cỏc thành phần hợp kim húa trong lừi thuốc hàn; giỏ thành mỗi đơn vị khối lƣợng kim loại đắp rẻ hơn trong nhiều ứng dụng so với hàn GMAW; tớnh linh hoạt cao; cú thể hàn đƣợc ở tất cả cỏc vị trớ hàn trong khụng gian; thu đƣợc chất lƣợng mối hàn tốt ngay ở điều kiện mụi trƣờng khụng thuận lợi,... Ngoài ra, hàn FCAW cũn khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm vốn cú của hàn SMAW và GMAW. Vỡ vậy mà hàn FCAW đƣợc ứng dụng rất mạnh trong lĩnh vực đúng tàu đặc biệt khi hàn nối phõn đoạn và tổng đoạn vỏ tàu[18].
Hỡnh 2. 1 Năng suất đắp của quỏ trỡnh hàn FCAW so với quỏ trỡnh hàn GMAW và SMAW [18]
Hàn điện khớ (EGW) [16] là một loại quỏ trỡnh hàn, sử dụng hai phƣơng phỏp hàn khỏc nhau đú là GMAW và FCAW. Trạng thỏi núng chảy và kết tinh kim loại trong vựng hồ quang hàn diễn ra cựng một thời gian nờn chất lƣợng mối hàn rất cao, gần nhƣ khụng cú biến dạng gúc khi hoàn thành mối hàn bằng chỉ một lần hàn. Ngoài ra hàn EGW tiết kiệm đƣợc vật liệu, thớch hợp khi hàn tấm vật liệu dày, đƣờng hàn dài ở vị trớ đứng, mối hàn đƣợc hỡnh thành liờn tục cho đến khi hoàn thành. Khi hàn cỏc vật liệu cú chiều dày lớn, thỡ hàn EGW hiệu quả hơn so với hàn SAW do cụng tỏc chuẩn bị mối ghộp hàn đơn giản và ớt xảy ra khuyết tật hàn hơn. Tuy nhiờn, những nhƣợc điểm chớnh của quỏ trỡnh hàn EGW nhƣ là: tớnh linh hoạt kộm, chỉ thớch hợp khi hàn cỏc liờn kết giỏp mối ở vị trớ đứng, đƣờng hàn dài, trục đƣờng hàn thẳng và vuụng gúc với mặt phẳng bằng.
Thụng qua việc phõn tớch đặc điểm cụng nghệ của cỏc quỏ trỡnh hàn ở trờn cho thấy quỏ trỡnh hàn FCAW cú nhiều ƣu điểm tốt, thớch hợp cho hàn nối phõn đoạn, tổng đoạn vỏ tàu. Mục đớch chớnh của quỏ trỡnh đúng tàu là việc nõng cao năng suất và chất lƣợng vỏ tàu. Vỡ vậy, đề tài này sẽ tập trung nghiờn cứu ứng dụng quỏ trỡnh hàn tự động hồ quang dõy lừi thuốc (Auto-FCAW) vào hàn giỏp mối một phớa nối tổng đoạn vỏ tàu theo điều kiện ở Việt Nam.