Ng 2.2 C tính ca nhôm AA1100

Một phần của tài liệu luận án tiến sỹ kỹ thuật cơ khí nghiên cứu công nghệ hàn lien kết nhôm thép bằng phương pháp hàn tig (Trang 35)

Tr ng thái b n kéo [MPa] Gi i h n ch y [MPa] giãn dài t ng đ i [%]

89,6 35 15 - 28

Trên hình 2.2 mô t ng x c a kim lo i vùng nh h ng nhi t khi hàn nhôm 1xxx và h p kim nhôm 5xxx (h h p kim Al-Mg). Chúng ta th y r ng t i vùng nh h ng nhi t c a liên k t hàn x y ra hi n t ng k t tinh l i, trong đó vùng sát m i hàn s có h t thô còn vùng sát KLCB h t t ng đ ng v i c h t trong KLCB nh quá trình h i ph c.

Hình 2.2 c đi m khi hàn nhôm 1xxx và h p kim nhôm không th nhi t luy n (ngu n: [45])

Theo tài li u [1], m i lo i nhôm và h p kim nhôm bi n d ng không hóa già đ u đ c s d ng tr ng thái , vì v y chu trình nhi t hàn không làm gi m đ b n c a vùng nh h ng nhi t. Nhìn chung, nhôm và h p kim nhôm là m t trong nh ng v t li u khó hàn h n so v i thép. Khi hàn nhôm, chúng ta s g p ph i nh ng v n đ sau đây [1]:

20

1. Khi hàn, d xu t hi n ôxit Al2O3 (có nhi t đ nóng ch y 2050oC so v i 660oC c a nhôm, có kh i l ng riêng l n h n nhôm – 3,6 g/cm3so v i 2,7 g/cm3). Do đó có th x y ra các hi n t ngnh c nh m i hàn khó nóng ch y, l n x trong khi hàn. Vì v y yêu c u b t bu c là tr c khi hàn ph i kh l p màng oxit nhôm (b ng c h c, hóa h c ho c h quang đi n). Các bi n pháp c h c th ng đ c s d ng g m gi a, c o, ch i b ng bàn ch i có s i thép không g . Các bi n pháp hóa h c g m: s d ng dung d ch axit ho c ki m. Trong khi hàn còn có th s d ng hi u ng catot b n phá l p màng oxit ho c thông qua thu c hàn đ hòa tan oxit nhômt o thành các ch t d bay h i. Thu c hàn v i thành ph n 50% KCl + 15% NaCl + 35% Na3AlF2 s t o ph n ng Al2O3 + 6KCl → 2AlCl3↑+ 3K2O. Sau khi hàn, ph i ti n hành kh thu c hàn d đ tránh hi n t ng n mòn kim lo i m i hàn.

2. T i nhi t đ cao, do đ b n gi m nhanh, t m nhôm đang hàn có th b s t. ch y loãng cao làm nhôm d ch y ra kh i chân m i hàn. Trong khi đó nhôm không đ i màu khi hàn nên r t khó kh ng ch kích th c v ng hàn (th ng ph i dùng các t m đ m graphit ho c xông khí b o v ).

3. Nhôm và h p kim nhôm có h s dãn n nhi t cao, mô đun đàn h i th p, nhôm d b bi n d ng khi hàn, vì th ph i k p ch t b ng đ gá có h s d n nhi t th p.

4. Nhôm d n nhi t t t nên khi hàn ph i dùng ngu n nhi t có công su t đ l n, t p trung ho c ngu n nhi t xung.

5. Kim lo i m i hàn d b n t do c u trúc h t hình c t thô và cùng tinh có nhi t đ nóng ch y th p tinh gi i, c ng nh do co ngót l n (7%) khi k t tinh.

6. Ph i làm s ch tri t đ mép hàn và dây hàn, không ch vì c n kh oxit nhôm, mà d u m c ng còn là nguyên nhân gây ra r khí (hydro làm gi m đ b n và tính d o vì hydro có h s khu ch tán th p trong nhôm, trong khi l i có h s hòa tan r t l n vào nhôm tr ng thái nóng ch y (hình 2.3) nên s hình thành các b t r khí). Các b t r khí ch y u xu t hi n t i kim lo i m i hàn và vùng vi n ch y. M t chú ý r t quan tr ng trong quá trình hàn nhôm là ph i kh các ch t ch a hydro trên b m t v t hàn nh : d u, m , s n, h i m. Có th kh b ng h i n c ho c dung môi thích h p và nên ti n hành tr c khi l p ghép hàn.

Hình 2.3 Kh n ng hòa tan c a Hydro trong nhôm nguyên ch t (ngu n: [46])

M c dù nung nóng s b và nung đ ng th i trong khi hàn có tác d ng gi m đ c r khí, nh ng khi hàn nhôm và h p kim nhôm l i c n tránh nung nóng s b n u có th đ c, vì nó làm t ng chi u r ng vùng nh h ng nhi t và gi m c tính liên k t hàn. Th ng các chi ti t dày m i đòi h i nung nóng s b . Th m chí khi đó th i gian nung nóng s b c n đ c h n ch t i đa. Nhi t đ nung nóng s b không nên v t quá 150o

21

2.2.1.2. V n đ n t liên quan đ n vi c ch n v t li u hàn nhôm

Khi hàn nhôm, n u ch n v t li u hàn không thích h p, có th x y ra n t t i kim lo i m i hàn do kim lo i m i hàn và vùng nh h ng nhi t có tính d o và đ b n th p t i nhi t đ cao (hi n t ng này có th là nguyên nhân gây ra s t m i hàn). gi m xu h ng n t gi a các tinh th trong vùng nh h ng nhi t, nên dùng v t li u hàn có nhi t đ nóng ch y b ng ho c th p h n so v i kim lo i c b n, t c là v t li u hàn c n ph i có thành ph n h p kim cao h n so v i kim lo i c b n s d ng.

Trên hình 2.4 là quan h gi a kh n ng x y ra n t nóng và hàm l ng các nguyên t h p kim trong kim lo i m i hàn. Chúng ta th y r ng, n u v t li u c b n cóch a 0,6% Si thì kim lo i m i hàn d b n t khi hàn b ng dây hàn có cùng thành ph n hóa h c. Khi đó nên ch n v t li u hàn có ch a 5% Si (có nhi t đ nóng ch y th p h n, do đó d o h n kim lo i c b n và s bi n d ng khi ngu i đ bù l i ng su t kéo do co ngót mà l ra có th gây n t). Trong nhi u tr ng h p, dây hàn Al-5%Si (lo i ER4043 theo tiêu chu n AWS A5.10) cho m i hàn có tính d o và đ b n cao. Tuy nhiên không nên dùng lo i dây hàn Al- Si đ hàn nhôm Al-Mg vì s xu t hi n cùng tinh c a Mg và Si làm gi m tính d o và gây n t.

Hình 2.4 nh y c m n t c a kim lo i m i hàn theo lo i và hàm l ng c a các nguyên t h p kim (ngu n: [46])

T ng t nh v y, Mg và Cu không đ c đ ng th i t n t i trong m i hàn nhôm, có ngh a là dây hàn h Al-Mg (ví d AWS A5.10 ER5356) không nên dùng đ hàn h p kim Al-Cu và dây hàn Al-Cu không đ c dùng đ hàn h p kim Al-Mg. Khi hàn h p kim Al-Si b ng dây hàn Al-Si, thành ph n hóa h c c a kim lo i m i hàn (có xét t i ph n kim lo i c b n hòa tan vào m i hàn) c n đ c tính sao cho có giá tr n m ngoài d i 0,5-2% Si (vùng d gây n t). T ng t nh v y, thành ph n c a kim lo i m i hàn h Al-Mg không đ c n m trong kho ng 0,5-4% Mg.

2.2.1.3. Công ngh hàn nhôm AA1100 b ng quá trình hàn TIG

Ch t l ng b m t mép hàn và dây hàn nh h ng l n đ n ch t l ng m i hàn, do đó vi c chu n b tr c khi hàn có m t ý ngh a quan tr ng trong quá trình hàn nhôm và h p kim nhôm. Tr c khi hàn nhôm và h p kim nhôm, c n ph i làm s ch l p d u m b o qu n trên b m t chi ti t hàn. D u m có th đ c t y b ng axeton ho c ch t dung môi khác

22

trong kho ng r ng t 100-150 mm tính t mép chi ti t hàn. L p oxit bên d i l p d u m ph i đ c t y trong kho ng r ng t i thi u 25-30 mm b ng ph ng pháp c h c (gi y ráp ho c bàn ch i s i thép không g có đ ng kính s i nh h n 0,15 mm) [1].

C ng có th dùng hóa ch t đ kh oxit nhôm b ng cách t m th c (0,5 – 1 phút) trong dung d ch 1 lít n c + 50g NaOH + 45g NaF. Sau đó x i n c (1-2 phút) và trung hòa b ng dung d ch axit nitric 30-35% ho c dung d ch axit khác. Sau đó x i l i b ng n c và s y khô b ng không khí nóng 80-90 oC. Sau khi làm s ch b m t mép hàn, chi ti t ph i đ c hàn trong vòng 3-4 ti ng đ ng h . V i dây hàn, ta làm s ch b ng cách r a b ng dung d ch kh d u m ; t m th c trong dung d ch 15% NaOH 60-70 oC; r a trong n c, s y khô, kh khí 350o

C trong 5-10 ti ng đ ng h trong chân không 10-3 mmHg (0,13 Pa). C ng có th thay chân không b ng vi c nung trong không khí 300o

C trong kho ng th i gian 10-30 phút [1].

Hàn trong môi tr ng khí b o v là cách th c hàn ph bi n nh t trong ch t o các k t c u t nhôm và h p kim nhôm. Các ph ng pháp hàn bao g m hàn tay ho c hàn c gi i b ng đi n c c không nóng ch y (TIG), hàn t đ ng ho c bán t đ ng b ng đi n c c nóng ch y (MIG). Khí b o v đ c s d ng là khí argon lo i 1 (99,98%) ho c helium có đ tinh khi t cao (99,985%); khi hàn b ng đi n c c không nóng ch y, có th dùng h n h p c a 2 lo i khí đó [46].

Khi hàn TIG, đi n c c vonfram có đ ng kính 2-6 mm đ c s d ng cho hàn nhôm lo t 1xxx và h p kim nhôm có chi u dày đ n 12 mm. Khi chi u dày nh h n 3 mm, có th hàn m t l t có s d ng đ m lót. V i chi u dày t 4-6 mm, nên hàn t 2 phía và v i chi u dày t 6-7 mm tr lên, c n ti n hành vát mép d ng ch V ho c ch X. Lo i dòng đi n hàn đ c s d ng là dòng đi n xoay chi u (AC) ho c dòng đi n 1 chi u đ u c c ngh ch (DC+) nh m m c đích s d ng hi u ng catot đ b n phá l p màng oxit nhôm trên b m tc a chi ti t hàn [1].

Khi hàn tay, v i chi u dày t m t i đa 5-6 mm, đi n c c có đ ng kính t 1,5-5 mm. Dòng đi n hàn t i đa đ c ch n theo công th c I = (60÷65).d, v i d là đ ng kính đi n c c vonfram s d ng. T c đ hàn dao đ ng trong kho ng 8÷12 m/h (2,22÷3,33 mm/s). Dây hàn ph s d ng cho hàn giáp m i có đ ng kính t 1-5 mm. b o đ m b o v h u hi u vùng hàn c n có m t l ng khí b o v t i u [1]. tin c y c a quá trình hàn còn ph thu c vào đ ng kính và d ng ch p khí trên m hàn, kho ng cách t mi ng ch p khí đ n b m t v t hàn,... Ta có th ch n c đ ng kính mi ng ch p khí D theo đ ng kính c a đi n c c vonfram (d) nh sau:

Một phần của tài liệu luận án tiến sỹ kỹ thuật cơ khí nghiên cứu công nghệ hàn lien kết nhôm thép bằng phương pháp hàn tig (Trang 35)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(126 trang)