+ Liên kết hàn là một phần kết cấu mà trong đó các chi tiết riêng biệt của nó đợc nối với nhau bằng hàn, liên kết hàn gồm có mối hàn và vùng ảnh hởng nhiệt.
+ Ta không nên nhầm lẫn giữa liên kết hàn va mối hàn, mối hàn là chỉ phần kim loại đã kết tinh trong quá trình hàn nó ở trạng thái lỏng.
+ Theo liên kết hàn và tiết diện ngang của mối hàn ở trong bản vẽ kết cấu chia làm 3 loại liên kết: - Hàn giáp mối.
- Hàn góc vòng.
- Hàn chồng.
Căn cứ vào chiều dày vật liệu và các thông số đã đợc tiêu chuẩn hóa ta chọn các liên kết hàn nh sau:
a. Liên kết hàn giáp mối: (chọn theo bảng 33 trang 160 sách HDTKĐA).
Phần tử liên kết
S = a =e c
Liên kết
hàn Mối hàn
b. Liên kết hàn góc: (chọn theo bảng 43 trang 168 sách HDTKĐA).
Phần tử liên kết Liên kết
hàn Mối hàn
K
K
c. Liên kết hàn chồng ( hàn một phía ) chọn theo bảng 48 trang 173 sách
HDTKĐA :
Phần tử liên kết Liên kết
VII - Tính toán chế độ hàn:
Chế độ hàn là tổng hợp các tính chất cơ bản của quá trình hàn để đảm bảo nhận đợc mối hàn có hình dạng kích thớc nh bản vẽ đã cho. Khi tính toán chế độ hàn hồ quang tay ta phải biết đợc các thông số nh:
- Đờng kính que hàn (dq) - Cờng độ dòng điện ( )
- Điện áp hàn (Uh) - Vận tốc hàn ()
- Số vòng hàn (n) - Năng lợng đờng ()
- Chiều sâu ngấu (h) - Thời gian hàn ()
1. Chế độ hàn cho mối hàn giáp mối:
a) Đờng kính que hàn ():
Là một trong những thông số cơ bản chủ yếu của chế độ hàn vì nó quyết định đến nhiều thông số khác. Khi hàn mối hàn giáp mối đòng kính que hàn thờng đợc tính toán lấp theo chiều dày vật liệu chi tiết hàn, có thể tính theo công thức:
d = +1 (mm) (theo sách công nghệ hàn).
d: đờng kính que hàn.
S: chiều dày vật liệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
♦ Khi hàn chi tiết có chiều dày S =5 mm , d = +1= +1 = 3,5 (mm)
Trong thực tế không có que hàn 3,5 mm, liên kết hàn giáp mối này chỉ hàn đợc một phía và yêu cầu cần độ ngấu, độ kín khít vì thế ta có hàn tối thiểu là hai lớp. Chọn đờng kính que hàn 2,5 mm cho lớp lót và đờng kính 3,2 cho lớp thứ 2.
Liên kết hàn giáp mối giữa chi tiết 1 và chi tiết 2, chi tiết 1 và chi tiết 5 với cùng chiều dày 5mm ta vát mép, góc vát mép là 30o. Để đảm bảo độ bền, độ kín theo yêu cầu kỹ thuật ta để khe hở giữa hai mép hàn là: a =2mm.
b) Cờng độ dòng điện hàn.
+ Đây là một thông số rất quan trọng trong qua trình hàn, vì nó ảnh hởng trực tiếp đến hình dạng và kích thớc mối hàn cũng nh chất lợng của mối hàn, năng xuất trong quá trình hàn.
+ Do điều kiện làm việc của ngời công nhân, trong chế độ hàn cờng độ dòng hàn dợc giời hạn trong một phạm vi nhất định. Do đó khi hàn phải đảm bảo nó nằm trong phạm vi cho phép.
+ Ta có thể xác định dòng hàn theo công thức: (trang 22,23 của sách HDTKĐA).
Ih = K. (4-2) với = 4mm; =5mm.
Ih = . (4-3) với < 4mm.
Ih= (α + β.d).d (4-4) ≥ 5mm.
Với: Ih- Cờng độ dòng điện hàn (A)
- Đờng kính que hàn (mm). K, , α, β là hệ số thực nghiệm (K=(35-50); =(20-25); α =20,β = 6). Với d = 2,5 mm Ih1= k1.d1,5 (4-3[I] 22) Ih1= (20-25).2,51,5 =(79 -99) A. Chọn Ih1= 80 A Với d= 3,2 mm Ih2= k1.d1,5 (4-3[I]22) Ih2= (20-25).3,21,5 = (114 -143) A. Chọn Ih2=130 A c) Điện áp hàn.
+ Điện áp hàn phụ thuộc vào chiều dài cột hồ quang và tính chất của que hàn. Nói chung nó thay đổi trong phạm vi rất hẹp, do đó khi hàn hồ quang tay có thể chọn theo công thức.
Uh= a+b.lhq + .
Mục (4-5) trang 23 sách" Hớng dẫn đồ án".
Trong đó: Uh- là điện áp hàn (v)
lhq - chiều dài cột hồ quang(mm) ta thờng lấy lhq= d.
Ih - cờng độ dòng điện hàn (A).
a - điện áp rơi trên anốt và catốt (a =1520.)
b - Điện áp rơi trên đơn vị chiều dài hồ quang (b =15,7 v/cm).
c, d - hệ số (c -9,4 w, d =2,5w/cm). Vì c, d, lhq rất nhỏ so với Ih nên ta có =0. => Uh= a+b.lhq Với lớp lót có dờng kính que hàn d= 2,5 mm: Uhq1= (15-20) + 15,7. 0,5.0,25 =(17-22,2) chọn Uh1=20 (V). Từ lớp thứ 2 trởđi d = 3,2 mm: Uhq2= (15-20) + 15,7. 0,5.0,32 =(17,5-22,5) chọn Uh2=20 (V). d) Số lớp hàn (n):
Do đờng kính que hàn chỉ cho phép dùng trong một phạm vi nhất định, nên đối với các chi tiết khác nhau ta phải hàn hai hay nhiều lớp hàn mới hoàn thành đợc. Số lớp hàn hợp lý, tức là lớp hàn tối thiểu cần thiết khi hàn mối hàn nhiều lớp đợc tính nh sau:
n = +1 (sách công ngệ hàn điện nóng chảy).
n: số lớp hàn.
F0: diện tích tiết diện ngang của lớp hàn thứ nhất.
Fn: diện tích tiết diện ngang của lớp hàn thứ n.
Fđ: diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp.
♦ F0 đợc xác định theo công thức:
F0 = (68).d - (trang 84 sách “Công nghệ hàn điện nóng chảy tập 1”)
♦ Fn đợc xác định theo công thức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Fn = (812).d - (trang 84 sách “Công nghệ hàn điện nóng chảy tập 1”)
F0 = (68).2,5 = (15 20) mm2 chọn F0 = 15 mm2 =15.10-2cm2.
Fn = (812).3,2 = (25,638,4) mm2 chọn Fn = 32 mm2 = 32.10-2 mm2
Theo hình vẽ ta có Fđ = F1+F2+F3.
Với: F1 = h2tg = .(S-c)2tg300 (chọn α =600)
= (5-2)2 = 2,6 (mm2) (chọn theo bảng 33 trang 160 sách HDTKĐA).
F2 = S.a =5.2 =10(mm2)
F3 = b.c = .12.2 =16 (mm2)
Fđ = 2.2,6 +10 +16 =31,2 (mm2).
Thay vào công thức ta đợc:
=> Số lớp hàn n =2.
e) Tốc độ hàn.
+ Tốc độ hàn có ảnh hởng khá lớn đến chất lợng của mối hàn, nếu quá nhỏ thì khối lợng kim loại đắp và kim loại cơ bản nóng chảy nhiều, có thể chảy ra phía trớc hồ quang phủ lên phần mép hàn cha đợc nung nóng chảy, dễ gây nên hiện tợng không dính. Ngợc lại nếu vận tốc mà quá lớn thì năng lợng đờng không đủ, dễ gây lên hiện tợng không ngấu v.v... Ngoài ra nó còn làm cho mối hàn có kích thớc nhỏ, tức tiết diện ngang của kim loại đắp nhỏ, sẽ làm tăng thêm sự tập chung ứng suất, dễ làm cho mối hàn bị nứt khi nguội.
+ Tốc độ hàn có thể tính theo công thức.
Vh= Mục 4-10 trang 26 sách “hớng dẫn đồ án”.
Trong đó: Vh- vận tốc hàn.
αđ - hệ số đắp (αđ =(710) (g/Ah).
Ih - cờng độ dòng điện hàn (A).
γ - khối lợng riêng của kim loại đắp (γ =7,8g/cm3).
Fđ- diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp (cm2).
Với hàn lớp lót:
Vh1 = = (0,15-0.23)cm/s chọn Vh1 =0,20 cm/s
Với lớp sau:
Vhn = =(0,1 - 0,15) chọn Vh2 =0,15 cm/s.
f) Năng lợng đờng (qd):
+ Năng lợng đờng là thông số quan trọng của chế độ hàn, vì nó cho phép đánh giá hiệu quả nung nóng của nguồn nhiệt hàn đối với kim loại cơ bản và
kim loại đắp tốt hay xấu. Mức độ biến dạng của liên kết (hay kết cấu) tốc độ hàn lớn hay nhỏ, đồng thời nó còn là đại lợng cần thiết để tính toán kích thớc của mối hàn.
+ Năng lợng đờng có thể tính theo công thức (4 -11) trang 27 sách “hớng dẫn đồ án”:
qđ = = (1)
Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
q: Công suất hiệu dụng của hồ quang hàn. q = 0,24.Ih.Uh.η
η: Hệ số hữu ích (η = 0,6 0,8)
Thay Vh vào (1) ta đợc:
qđ1 = =1344 (cal/cm).
qđn = =2912 (cal/cm).
Thực nghiệm cho thấy rằng, tất cả các loại que hàn bằng thép có thể lấy trị số trung bình M =14500:
Do đó khi hàn hồ quang tay năng lơng đờng sẽ bằng:
qđ =14500. Thay số ta đợc:
qđ1 =14500.0,15 = 2175 (cal/cm).
qđ2 =14500.0,32 = 4640 (cal/cm).
g) Xách định chiều sâu ngấu (h):
Theo công thức (4-17) trang 29 sách HDTKĐA. Chiều sâu ngấu đợc xác định nh sau:
h = (0,3-0,5).r => Chọn h =0,4.r (với r là khoảng cách đờng đẳng nhiệt nóng chảy đến nguồn nhiệt hàn(mm) ).
Theo công thức (4-17) trang 29 sách HDTKĐA. Ta có: r =0,753 cm = 7,53 mm.
=> h =0,4.7,53 = 3,012 (mm).
h) Xác định thời gian hàn (Th):
Thời gian hàn chính bằng thời gian cơ bản (thời gian hồ quang cháy) cộng với thời gian phụ (thời gian đóng má, thay que hàn, vật hàn…).
Th = T0 + Tph
Do xác định thời gian phụ (ph) phức tạp nên thời gian hàn có thể xác định theo công thức: Th = Trong đó m: hệ số (m = 0,3 -0,5).
Ta có bảng thống kê chế độ hàn cho liên kết hàn giáp mối nh sau:
STT d (mm) Uh (V) Ih (A) Vh (cm/s) Fs (mm2) q(cal/cm)
1 2,5 20 80 0,2 15.10-2 2175
2 3,2 20 130 0,15 32.10-2 4640
2) Chế độ hàn góc:
Các mối hàn góc là hàn chi tiết số 4 với chi tiết số 1 và chi tiết số 4 với chi tiết số 5 đều có chiều dày là 5 mm.
a) Đờng kính que hàn:
Là một trong những thông số cơ bản chủ yếu của chế độ hàn vì nó quyết định đến nhiều thông số khác. Khi hàn mối hàn giáp mối đòng kính que hàn thờng đợc tính toán lấp theo chiều dày vật liệu chi tiết hàn.
Với mối hàn góc ta có thể chọn đờng kính que hàn theo công thức :
= +2 (theo công thức (4 -19) trang 29 sách HDTKĐA).
S =5 mm là chiều dày vật liệu hàn nên ta chọn cạnh mối hàn là K =5 mm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
=> = +2 =4,5 (mm).
Ta có thể chọn đờng kính que hàn theo bảng 6 trang 30 sách HDTKĐA:
Cạnh mối hàn K (mm) 2 3 4 5 6 - 8 Đờng kính que hàn (mm) 1 , 6 - 2 2 , 5 - 3 3 - 4 4 4 - 5
Vậy ta chọn đờng kính que hàn =4 mm để hàn mối hàn góc giữa chi tiết số 4 với chi tiết số 1 và chi tiết số 4 với chi tiết số 5.
b) Cờng độ dòng điện hàn.
+ Đây là một thông số rất quan trọng trong qua trình hàn, vì nó ảnh hởng trực tiếp đến hình dạng và kích thớc mối hàn cũng nh chất lợng của mối hàn, năng xuất trong quá trình hàn.
+ Do điều kiện làm việc của ngời công nhân, trong chế độ hàn cờng độ dòng hàn dợc giời hạn trong một phạm vi nhất định.Do đó khi hàn phải đảm bảo nó nằm trong phạm vi cho phép.
+ Ta có thể xác định dòng hàn theo công thức: (trang 22 của sách HDTKĐA).
Ih =K. (4-2) với =4mm; =5mm.
Với: Ih-cờng độ dòng điện hàn (A)
-đờng kính que hàn (mm).
K, :là hệ số thực nghiệm (K =35-50; =20-25).
Với đờng kính dã chọn là =4mm thay vào công thức (4-2) ta đợc:
Ih = (35-50).4 = (140-200) (A).
Chọn Ih = 170 (A).
Do là hàn góc ta có thể tăng Ih = (10-15).170 = (187-195,5)(A) Lấy Ih =190 (A).
c) Điện áp hàn (Uh):
+ Điện áp hàn phụ thuộc vào chiều dài cột hồ quang và tính chất của que hàn. Nói chung nó thay đổi trong phạm vi rất hẹp, do đó khi hàn hồ quang tay có thể chọn theo công thức.
Uh = a+b.lhq+
Mục (4-5) trang 23 sách" Hớng dẫn đồ án".
Trong đó: Uh- là điện áp hàn (v)
lhq- chiều dài cột hồ quang(mm) ta thờng lấy lhq = d.
Ih- cờng độ dòng điện hàn(A).
a - Điện áp rơi trên anốt và catốt (a=1520.)
b - Điện áp rơi trên đơn vị chiều dài hồ quang (b =15,7 v/cm).
c, d - Hệ số(c -9,4w ,d =2,5w/cm).
Vì c, d, lhq rất nhỏ so với Ih nên ta có =0 => Uh=a+b.lhq
S1 K S a F1 K Lấy lhq =4mm=0,4 cm. Thay vào công thức ta có:
Uh=(15-20)+15,7.0,4=(21-26) (V) => Chọn Uh = 23 (V).
d) Số lớp hàn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi hàn chi tiết số 4 với các chi tiết số 1, số 5 thì chi tiết số 4 đã đợc cắt mộng sẵn nên diện tích trong khoảng:==.. trong đó đợc chọn theo bảng (trang 30 sách HDTKĐA) : Cạnh mối hàn K(m m) 3-4 5-6 7-10 12- 20 Hệ số 1,5 1,35 1,25 1,45 = = 1,35..K2 = 1,35..52 =16,9 (mm2). Vì vậy mà số lớp hàn ta chọn n =1. e) Tốc độ hàn(Vh). + Tốc độ hàn có ảnh hởng khá lớn đến chất lợng của mối hàn, nếu quá nhỏ thì khối lợng kim loại đắp và kim loại cơ bản nóng chảy nhiều, có thể chảy ra phía trớc hồ quang phủ lên phần mép hàn cha đợc nung nóng chảy, dễ gây nên hiện tợng không
dính. Ngợc lại nếu vận tốc mà quá lớn thì năng lợng đờng không đủ, dễ gây lên hiện tợng không ngấu v.v... Ngoài ra nó còn làm cho mối hàn có kích thớc nhỏ, tức tiết diện ngang của kim loại đắp nhỏ, sẽ làm tăng thêm sự tập chung ứng suất,dễ làm cho mối hàn bị nứt khi nguội. Vì vậy ta phải tính toán vận tốc hàn sao cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật mối hàn.
Vận tốc hàn đợc tính theo công thức (trang 26 sách HDTKĐA):
Với αđ: hệ số đắp ; αđ = (710)g/Ah ; γ = 7,8(g/cm3) ; Vh: Tốc độ hàn (cm/s); Ih: Cờng độ dòng điện hàn (A); Fd:Diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp tính cho một lớp hàn.
Thay số vào công thức ta đợc :
Vh = = = 0.32 (cm/s). chọn αđ = 8g/Ah
f) Năng lợng đờng (qd):
+ Năng lợng đờng là thông số quan trọng của chế độ hàn, vì nó cho phép đánh giá hiệu quả nung nóng của nguồn nhiệt hàn đối với kim loại cơ bản và kim loại đắp tốt hay xấu. Mức độ biến dạng của liên kết (hay kết cấu) tốc độ hàn lớn hay nhỏ, đồng thời nó còn là đại lợng cần thiết để tính toán kích thớc của mối hàn.
+ Năng lợng đờng có thể tính theo công thức (4 -11) trang 27 sách “hớng dẫn đồ án”:
qđ = = (1)
Trong đó: q: Công suất hiệu dụng của hồ quang hàn. q =
η: hệ số hữu ích (η = 0,6 0,8)
Thay Vh vào (1) ta đợc:
qđ = = 2622 (Cal/cm).
Ta có bảng thống kê chế độ hàn cho liên kết hàn góc nh sau:
d q ( m m ) I h ( A ) U h ( V ) S ố l ớ p V h ( c m / s ) q d ( C a l / c m ) I h ( m m 2 ) 45
4 19 0 2 3 1 0 . 3 2 2 6 2 2 1 6 , 9 3) Chế độ hàn chồng:
Các mối hàn chồng là hàn chi tiết vòng đệm số 3 có chiều dày la 3mm với chi tiết thân số 1 có chiều dày là 5 mm.
a) Đờng kính que hàn:
Là một trong những thông số cơ bản chủ yếu của chế độ hàn vì nó quyết định đến nhiều thông số khác.
Khi hàn mối hàn giáp mối đờng kính que hàn thờng đợc tính toán lấp theo chiều dày vật liệu chi tiết hàn.
Với mối hàn góc ta có thể chọn đờng kính que hàn theo công thức :
= +2 (theo công thức (4 -19) trang 29 sách HDTKĐA).
S =3 mm là chiều dày vật liệu hàn nên ta chọn cạnh mối hàn là K =3 mm.
=> = +2 = 3,5 (mm).
Ta có thể chọn đờng kính que hàn theo bảng 6 trang 30 sách HDTKĐA:
Cạnh mối hàn K (mm) 2 3 4 5 6 - 8 Đờng kính que hàn dq (mm) 1 , 6 - 2 2 , 5 - 3 3 - 4 4 4 - 5
Vậy ta chọn đờng kính que hàn dq=3,2 mm để hàn mối hàn góc giữa chi tiết số 3 với chi tiết số 1.
+ Đây là một thông số rất quan trọng trong qua trình hàn, vì nó ảnh hởng trực tiếp đến hình dạng và kích thớc mối hàn cũng nh chất lợng của mối hàn, năng xuất trong quá trình hàn.
+ Do điều kiện làm việc của ngời công nhân, trong chế độ hàn cờng độ dòng hàn dợc giời hạn trong một phạm vi nhất định. Do đó khi hàn phải đảm bảo nó nằm trong phạm vi cho phép. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Ta có thể xác định dòng hàn theo công thức: (trang 22 của sách HDTKĐA).
Ih =.d1,5 (4-3) với dq < 4mm .
Với: Ih-cờng độ dòng điện hàn (A)
dq-đờng kính que hàn (mm).
K, : là hệ số thực nghiệm (K =35-50; K1 =20-25).
Với đờng kính dã chọn là: dq =2,5 mm thay vào công thức (4 -3) ta đợc:
Ih = (20-25).3,2 =(64 -80) (A) .
Chọn Ih = 72 (A).
Do là hàn chồng tơng tự với hàn góc ta có thể tăng Ih = (10%-15%).60 = (79 -83) (A). Lấy Ih =80 (A).
c) Điện áp hàn (Uh):
+ Điện áp hàn phụ thuộc vào chiều dài cột hồ quang và tính chất của que hàn. Nói chung nó thay đổi trong phạm vi rất hẹp, do đó khi hàn hồ quang tay có thể chọn theo công thức.
Uh= a+b.lhq+
Mục (4-5) trang 23 sách" Hớng dẫn đồ án".
Trong đó Uh- là điện áp hàn(v)
lhq- chiều dài cột hồ quang(mm) ta thờng lấy lhq=d.
K
K
Ih-cờng độ dòng điện hàn (A).
a - Điện áp rơi trên anốt và catốt (a =1520.)
b - Điện áp rơi trên đơn vị chiều dài hồ quang (b =15,7 v/cm).