KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 3
Lời nói ñầu ðể ñáp ứng nhu cầu học tập và giảng dạy môn học Hàn tàu và Hàn cắt kim loại
trong ñóng tàu cho các ngành Vỏ tàu thuỷ và ðóng tàu thuỷ trong Trường ðại học Hàng
hải, chúng tôi ñã biên soạn tài liệu Hàn cắt kim loại trong ñóng tàu.
Khi biên soạn tài liệu chúng tôi căn cứ vào yêu cầu thực tế và khuynh hướng áp
dụng các công nghệ hàn tiến tiến vào công nghiệp ñóng tàu.
Tài liệu bao gồm sáu chương:
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ HÀN.
CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN.
CHƯƠNG 4: KHUYẾT TẬT HÀN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA.
CHƯƠNG 5: QUI ƯỚC VÀ KÝ HIỆU MỐI HÀN.
CHƯƠNG 6: TỐI ƯU HOÁ CÔNG NGHỆ HÀN.
Mặc dù ñã có nhiều cố gắng, song trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi
thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp của bạn ñọc nhằm nâng
Lời nói ñầu 3
Mục lục 4
Chương 1
KHÁI NIỆM CHUNG 6
1.1
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH HÀN. 6
1.2
THỰC CHẤT, ðẶC ðIỂM, CÔNG DỤNG CỦA HÀN. 7
1.3
PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN. 10
Chương 2
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP, CÔNG NGHỆ HÀN 15
2.1
HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC TRỢ
DUNG.
15
2.2
HÀN HỒ QUANG ðIỆN CỰC NÓNG CHẢY
TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ
.
24
SỰ TẠO THÀNH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG
HÀN
57
3.3
BIẾN DẠNG VÀ ỨNG SUẤT KHI HÀN GIÁP
MỐI.
61
3.4
BIẾN DẠNG ỨNG SUẤT KHI HÀN GÓC 69
3.5
BIẾN DẠNG HÀN VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM 77
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 5
5.4
. KÝ HIỆU TIÊU CHUẨN CỦA MỘT SỐ QUỐC
GIA, TỔ CHỨC
114
Chương 6
TỐI ƯU HOÁ CÔNG NGHỆ HÀN. 120
6.1
CÁC YÊU CẦU ðỐI VỚI QUI TRÌNH GIA CÔNG
KẾT CẤU HÀN.
120
6.2
ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ LẮP RÁP ðẾN
BIẾN DẠNG HÀN.
122
6.3
ẢNH HƯỞNG CỦA TRÌNH TỰ SẮP XẾP ðƯỜNG
HÀN ðẾN BIẾN DẠNG KẾT CẤU HÀN
125
6.4
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU CHO CÔNG
NGHỆ GIA CÔNG KẾT CẤU HÀN.
130
Tài liệu tham khảo 137
sư Thụy ðiển Kenbe năm 1907 về phương pháp ổn ñịnh quá trình phóng hồ quang và bảo
vệ vùng hàn khỏi tác dụng của không khí chung quanh bằng cách ñắp lên cực kim loại
một lớp vỏ thuốc. Việc ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo ñảm chất lượng cao của mối
hàn.
Thời kỳ phát triển mới của môn hàn ñã ñược mở ra vào những năm cuối ba mươi
và ñầu bốn mươi với những công trình nổi tiếng của Viện sĩ E.O Paton về hàn dưới
thuốc. Phương pháp hàn tự ñộng và sau ñó hàn nửa tự ñộng dưới thuốc ra ñời và ñược
ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. ðó là thành tựu vô cùng to lớn của kỹ thuật hàn
hiện ñại. Từ khi ra ñời cho ñến nay hàn dưới thuốc vẫn là phương pháp cơ khí hóa cơ bản
trong kỹ thuật hàn.
Từ những năm cuối bốn mươi các phương pháp hàn trong khi bảo vệ cũng ñược
nghiên cứu và ñưa vào sản xuất. Việc khai thác rộng rãi các khí tự nhiên (heli acgông ở
Mỹ, khí cacbonic ở Liên Xô ) lúc ñó ñã làm cho các phương pháp hàn này phát triển
mạnh mẽ. Hàn trong khi bảo vệ làm tăng vọt chất lượng mối hàn. Hiện nay hàn trong khí
bảo vệ ñược ứng dụng mỗi ngày một nhiều hơn.
Một phát minh nổi tiếng nữa của tập thể Viện hàn ñiện mang tên B.O.Patôn (kiep
Liên Xô) là hàn ñiện xỉ. Quá trình hàn ñiện xỉ ñược các nhà bác học Xô viết phát hiện
năm 1949, nghiên cứu và ñưa vào sản xuất trong những năm mươi. Phương pháp hàn
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 7
của vật hàn chảy ra và sau khi ñông ñặc ta nhận ñược mối hàn. Khi hàn ở trạng thái dẻo
thì chỗ nối ñược nung nóng ñến trạng thái mềm dẻo, khi ấy khả năng thẩm thấu và
chuyển ñộng các phần tử của kim loại hàn tăng lên. Nên chúng nó có thể dính lại với
nhau. Thường chỉ nung nóng chỗ nối hàn ñến trạng thái dẻo vẫn chưa bảo ñảm ñược mối
hàn bền, nên ta phải tác dụng lên chỗ mối hàn một áp lực.
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 8
1.2.2. ðặc ñiểm.
Hàn có những ñặc ñiểm sau:
a. So vói tán rive: Hàn tiết kiệm ñược 10 ñến 20% khối lượng, hình dáng chi tiết
cân ñối hơn, giảm ñược khối lượng kim loại như phần ñầu rivê, kim loại mất mát do ñột
lỗ vv
So với ñúc hàn tiết kiệm ñược 50% vì không cần hệ thống rót
Sử dụng hàn trong xây dựng nhà cao cho phép giảm 15% trọng lượng sườn, kèo,
ñồng thời việc chế tạo và lắp ráp chúng cũng ñược giảm nhẹ, ñộ cứng vững của kết cấu
lại tăng.
Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 9
Những bộ phận hỏng và cũ, ví dụ như: xilanh rạn, bánh xe răng bị nứt, mặt ñường
ray bị mòn, những vật ñúc bị khuyết ñều có thể dùng phương pháp hàn ñể tu sửa, vừa
nhanh, vừa rẻ.
Ngoài những chỗ chịu tác dụng của lực chấn ñộng không nên hàn ra, không có chỗ
nào không thể hàn ñược. Cho nên công nghệ hàn ñóng góp rất nhiều cho sự phát triển của
công nghiệp hiện ñại.
Một số khái niệm cơ bản về hàn.
• Hàn là quá trình nối tạo ra sự liên kết vật liệu của các chi tiết bằng cách nung nóng
chỗ nối tới nhiệt ñộ hàn, có thể sử dụng hoặc không sử dụng áp lực, hoặc chỉ sử dụng
áp lực, và có thể sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ. Hàn ñược sử dụng ñể tạo
ra các mối hàn.
• Mối hàn là sự liên kết mang tính cục bộ của các kim loại ( hoặc phi kim loại ) ñược
tạo ra bằng cách nung nóng chúng tới nhiệt ñộ hàn, có hoặc không sử dụng áp lực, có
thể chỉ sử dụng áp lực. Mối hàn có thể cần kim loại bổ sung hoặc không cần kim loại
bổ sung.
• Sự liên kết là sự hợp nhất của các vật liệu tại chỗ hàn.
• Vật hàn là tổ hợp các bộ phận cấu thành ñược nối với nhau bằng hàn.
• Liên kết hàn, mối hàn là chỗ nối các phần tử kim loại, bao gồm mối hàn và vùng ảnh
hưởng nhiệt.
• Kim loại phụ là kim loại hoặc hợp kim ñược bổ sung vào mối hàn ñể tạo ra liên kết
hàn.
• Kim loại cơ bản là kim loại hoặc hợp kim của các phần tử ñược hàn.
Hàn ñồng
Hàn áp lực
Các phương pháp hàn
1.3. PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN.
1.3.1. Hàn nóng chảy
Hàn nóng chảy là nung nóng mép hàn và que hàn ñến trạng thái chảy, sau ñó kết
tinh hoàn toàn tạo thành mối hàn. Phương pháp này thích hợp với phần lớn kim loại và
hợp kim, ví dụ như thép, gang, niken, chì, kẽm, bạc, vàng, bạch kim, nhôm, ñồng, magiê
và những hợp kim khác.
Dựa theo nguồn nhiệt năng sử dụng khi hàn phương pháp hàn nóng chảy chia làm
hai loại:
a. Hàn ñiện hồ quang:
Là phương pháp dùng cực ñiện bằng kim loại hoặc bằng than tạo ra tia hồ quang
ñể sản ra nhiệt lượng ñốt nóng chảy mối hàn. Hàn ñiện hồ quang gồm: hàn hồ quang tay,
hàn tự ñộng và nửa tự ñộng (hàn dưới thuốc, hàn trong môi trường khí bảo vệ, hàn ñiện
xỉ). Theo các quá trình hàn ñiện nóng chảy, có 6 cách phân loại sau.
a.1. Phân loại theo ñặc trưng nguồn nhiệt hàn: Theo cách này ta có thể chia hàn ñiện
nóng chảy thành: hàn hồ quang, hàn ñiện xỉ, hàn chùm tia ñiện tử và hàn lazer
vào vũng hàn ñược thao tác bằng tay.
• Hàn bán tự ñộng. Phương pháp hàn mà sự dịch chuyển hồ quang ñược thao tác bằng
tay còn việc dịch chuyển ñiện cực vào vũng hàn ñược thực hiện thông qua cơ cấu tự
ñộng.
• Hàn cơ giới. Phương pháp hàn chỉ ñòi hỏi dùng tay tác ñộng vào bộ phận ñiều khiển
của thiết bị hàn ñể ñiều chỉnh mỏ hàn hoặc kìm hàn nhằm ñáp ứng các thay ñổi nhận
biết ñược thông qua quan sát bằng mắt.
• Hàn tự ñộng. Phương pháp hàn mà thiết bị hàn sử dụngkhông ñòi hỏi hoặc chỉ ñòi hỏi
tối thiểu việc quan sát quá trình hàn và không cần phải dùng tay ñiều chỉnh bộ phận
ñiều khiển của thiết bị.
• Hàn bằng robot. Phương pháp hàn mà mối hàn ñược thực hiện bằng robot.
• Hàn có ñiều khiển thích nghi. Phương pháp hàn có sử dụng một hệ thống ñiều khiển
cho phép xác ñịnh các thay ñổi về ñiều kiện hàn một cách tự ñộng và ra lệnh cho thiết
bị tiến hành các hoạt ñộng một cách thích hợp.
a.3. Phân loại theo dòng ñiện hàn.
Tuỳ thuộc vào việc sử dụng dòng hàn, dòng một chiều, dòng xoay chiều, nối
thuận, nối nghịch mà có các cách phân loại khác nhau.
a.4. Phân loại theo hồ quang.
Theo các loại hồ quang: hồ quang trực tiếp ( hồ quang giữa ñiện cực và kim loại
cơ bản ), hồ quang gián tiếp ( hồ quang giữa hai ñiện cực, kim loại cơ bản không tạo
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
pháp hàn áp lực cũng tương ñối khó khăn. Theo cách nung nóng, hàn áp lực có 3 loại
dưới ñây:
a. Phương pháp hàn rèn
ðây là phương pháp cũ nhất mà những thợ rèn thủ công hay dùng ñể hàn những
vật rèn. Vật rèn nói chung ñược nung nóng trắng khoảng 1200
0
C - 1300
0
C trong lò rèn,
sau lấy ra ñặt lên ñe, dùng búa ñập. Khi ñập búa, phải ñập ở giữa trước, sau mới ñập bên
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 13
cạnh và bốn xung quanh, ñể cho xỉ tạp trong ngàm nối dễ trôi ra ngoài. Nhờ tác dụng ñập
của búa rèn, xỉ sẽ không bị giữ lại làm ảnh hưởng ñến cường ñộ của mối hàn.
Phương pháp hàn rèn chỉ dùng ñể hàn một số vật hình dáng ñơn giản. Những vật
như thùng tròn, bình chứa lớn thì không thể hàn ñược. Hàn bằng khí than ướt (CO + H
2
)
của xe hỏa, xe ñiện.
Sau khi phát minh ra phương pháp hàn dùng khí axetylen phương pháp hàn nhiệt
nhôm dần dần ít ñược dùng.
c. Phương pháp hàn tiếp xúc
Hàn ñiện tiếp xúc có rất nhiều phương pháp khác nhau, thực chất của phương
pháp ñó là: Cho dòng ñiện có cường ñộ lớn chạy qua chi tiết hàn, chỗ tiếp xúc có ñiện trở
lớn sẽ bị nung nóng ñến trạng thái hàn và nhờ tác dụng của lực cơ học, chúng sẽ dính
chắc lại với nhau.
ðây là phương pháp chủ yếu của hàn áp lực mà chúng ta sẽ ñề cập ñến trong tài
liệu này.
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 14
Ngày nay, hàn bằng áp lực cùng xuất hiện thêm nhiều phương pháp mới như hàn
bằng ma sát, hàn bằng siêu âm hàn nguội, hàn nổ, hành khuếch tán trong chân không vv
1.3.3. Phương pháp hàn ñồng (Brazing) và hàn vảy (soldering).
Hàn vẩy còn gọi là hàn khác nguyên liệu, khi hàn chỉ cần ñốt nóng mối hàn ñến
một nhiệt ñộ nhất ñịnh, sau ñó cho nhỏ nguyên liệu hàn nóng chảy xuống ñể nối vật hàn
lại với nhau.
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 15
CHƯƠNG 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP, CÔNG NGHỆ HÀN.
2.1. HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ.
2.1.1. Thực chất, ñặc ñiểm và phạm vi ứng dụng.
2.1.1.1. Thực chất và ñặc ñiểm.
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, tiếng Anh viết
tắt là SAW (Submerged Arc Welding) là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa
dây hàn (ñiện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.
Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn sát hồ
quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn. Dây hàn ñược ñẩy vào vũng hàn bằng một cơ
cấu ñặc biệt với tốc ñộ phù hợp với tốc ñộ cháy của nó (H.2-1a).
Theo ñộ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội
và kết tinh tạo thành mối hàn (H.2-1b). Trên mặt vũng hàn và phần mối hàn ñông ñặc
hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ
và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn. Phần thuốc hàn chưa bị
nóng chảy có thể sử dụng lại.
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể ñược tự ñộng cả hai khâu cấp dây vào
vùng hồ quang và chuyển ñộng hồ quang theo trục mối hàn. Trường hợp này ñược gọi là
"Hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ". Nếu chỉ tự ñộng hóa khâu cấp dây hàn
vào vùng hồ quang còn khâu chuyển ñộng hồ quang dọc theo trục mối hàn ñược thao tác
bằng tay thì gọi là "Hàn hồ quang bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ".
2.1.1.2. Phm vi ng dng
Hn h quang di lp thuc bo v cú ng dng rng rói trong nhiu lnh vc c
khớ ch to nh trong sn xut:
Cỏc kt cu thộp dng tm v kớch thc ln, cỏc dm thộp cú khu ủ v chiu
cao, cỏc ng thộp cú ủng kớnh ln, cỏc bn, b cha, bỡnh chu ỏp lc v trong cụng
nghip ủúng tu v.v.
Tuy nhiờn, phng phỏp ny ch yu ủc ng dng ủ hn cỏc mi hn v trớ
hn bng cỏc mi hn cú chiu di ln v cú qu ủo khụng phc tp.
Phng phỏp hn h quang di lp thuc bo v cú th hn ủc cỏc chi tit cú
chiu dy t vi mm cho ủn hng trm mm. Bng 2-1 ch ra cỏc ch cỏc chiu dy chi
tit hn tng ng vi hn mt lp v nhiu lp, cú vỏt mộp v khụng vỏt mộp bng
phng phỏp hn t ủng di lp thuc.
Thuốc bảo vệ
Nguồn điện hàn
Hồ quang
Dây hàn
tiếp điện
cơ cấu
cấp dây
hớng hàn
thuốc hàn
đờng cấp
thuốc hàn
Điện cực hàn
(dây hàn)
Xỉ đặc
Xỉ lỏng
Hàn một lớp có vát mép
Hàn nhiều lớp
Hình 2.2. Hàn mối hàn góc. KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ
Dây hàn, trong hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ, dây
hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn, ñồng thời ñóng vai trò ñiện cực dẫn ñiện, gây
hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang. Dây hàn thường có hàm lượng cácbon không quá
0,12%. Nếu hàm lượng cacbon cao, dễ làm giảm tính dẻo và tăng khả năng xuất hiện nứt
trong mối hàn. ðường kính dây hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc từ 1,6 ÷ 6mm, còn
ñối với hàn hồ quang bán tự ñộng từ 0,8 ÷ 2mm.
Thuốc hàn có tác dụng bảo vệ vũng hàn, ổn ñịnh hồ quang, khử ôxi, hợp kim hóa
kim loại mối hàn và ñảm bảo liên kết hàn có hình dạng tốt, xỉ dễ bong. KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 19
2.1.2.2. Thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ.
Thiết bị hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ rất ña dạng, song hầu hết chúng lại
rất giống nhau về nguyên lý cấu tạo và một số cơ cấu bộ phận chính, cụ thể là:
1. Cơ cấu cấp dây hàn và bộ ñiều khiển ñể gây hồ quang và ổn ñịnh hồ quang (ñầu
hàn).
2. Cơ cấu dịch chuyển ñầu hàn dọc theo trục mối hàn
Thu
ốc hàn
Ray hàn
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 20
Nguồn ñiện hàn hồ quang
dưới lớp thuốc bảo vệ phải có hệ
số làm việc liên tục 100% và có
phạm vi ñiều khiển dòng ñiện
rộng từ vài trăm ñến vài ngàn
Ampẹ
Trên hình 2-3 là hình ảnh
của một loại ñầu hàn hồ quang tự
ñộng dưới lớp thuóc bảo vệ. Hình 2.5. ðầu hàn tự ñộng.
Page: 21
2.1.3. Công nghệ hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ
2.1.3.1. Chuẩn bị liên kết trước khi hàn
Chuẩn bị vát mép và gá lắp vật hàn cho hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ yêu
cầu cẩn thận hơn nhiều so với hàn hồ quang tay.
Mép hàn phải bằng phẳng, khe hở hàn ñều ñể cho mối hàn ñều ñặn, không bị cong
vênh, rỗ.
Với hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ, những liên kết hàn có chiều dày nhỏ hơn
20mm không phải vát mép khi hàn hai phía.
Những liên kết hàn có chiều dày lớn có thể vát mép bằng mỏ cắt khí, máy cắt
plasma hoặc gia công trên máy cắt gọt.
Trước khi hàn phải làm sạch mép trên một chiều rộng 50 ÷ 60mm về cả hai phía
của mối hàn, sau ñó hàn ñính bằng que hàn chất lượng cao.
2.1.3.2. Chế ñộ hàn
1. Dòng ñiện hàn: Chiều sâu ngấu của liên kết hàn tỷ lệ thuận với dòng ñiện hàn.
Tuy nhiên khi tăng dòng ñiện hàn, lượng dây hàn nóng chảy tăng theo, hồ quang chìm
sâu vào kim loại cơ bản nên chiều rộng của mối hàn không tăng rõ rệt mà chỉ tăng chiều
cao phần nhô của mối hàn, tạo ra sự tập trung ứng suất, giảm chất lượng bề mặt mối hàn,
xỉ khó tách. Nếu dòng ñiện quá nhỏ thì chiều sâu ngấu sẽ giảm, không ñáp ứng yêu cầu.
(H.2.7).
Dßng ®iÖn qu¸ nhá
kh«ng ®ñ ngÊu
Dßng ®iÖn hîp lý
Dßng ®iÖn qu¸ lín
chiÒu cao mèi hµn t¨ng
b
e
ñiện hàn v.v.)
ðộ dài phần nhô của dây hàn tăng lên thì tác dụng nung nóng của kim loại ñiện
cực trước khi vào vùng hồ quang tăng lên. Dây hàn cháy nhanh, ñồng thời ñiện trở ở
phần nhô tăng lên, dòng ñiện hàn giảm xuống, ñặc biệt là khi hàn bằng dây hàn có ñường
kính bé hiện tượng này càng rõ rệt hơn.
Khi hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng dướp lớp thuốc bảo vệ có thể dùng dòng
ñiện một chiều hoặc xoay chiều. Thông thường khi hàn những tấm thép dày thì dùng ñiện
xoay chiều, còn khi hàn những tấm thép mỏng thì dùng ñiện một chiều ñể giữ ñược hồ
quang ổn ñịnh hơn. Với các loại thuốc hàn ñang dùng hiện nay, khi ñổi từ nối thuận sang
nối nghịch chiều sâu ngấu sẽ tăng lên. Hàn bằng dòng xoay chiều có chiều sâu ngấu ở
mức trung bình so với khi hàn bằng dòng một chiều nối thuận và nối nghịch.
Cỡ của hạt thuốc hàn có ảnh hưởng nhất ñịnh ñến ñộ ngấu của mối hàn. Thuốc hàn
có cỡ hạt nhỏ sẽ làm giảm bớt tính linh hoạt của hồ quang và làm tăng chiều sâu ngấu.
2.1.3.3. Kỹ thuật hàn
Khi hàn giáp mối một lớp, ñể tránh cháy thủng, ñể có ñộ ngấu hoàn toàn và sự tạo
hình tốt ở mặt trái của mối hàn ta có thể áp dụng các biện pháp như: hàn lót phía dưới,
dùng ñệm thép, ñệm thuốc, ñệm ñồng, ñệm gồm hoặc dùng khóa chân.
Nếu chiều dày vật hàn tương ñối lớn, có thể hàn lót bằng các phương pháp, rồi sau
ñó mới hàn chính thức (H.2.8a).
Trong trường hợp không thể hàn lớp lót ñược, có thể dùng ñệm thép cố ñịnh ñể có
thể hàn ngấu hoàn toàn (H.2.8b).
Khóa chân (H.2.8c) tương tự như hàn với ñệm thép. Khóa chân hay dùng cho mối
hàn của các vật hình trụ như ống, bồn chứa v.v.
Có thể dùng tấm ñệm rời bằng ñồng, hoặc ñệm ñồng kết hợp với thuốc như ở hình
2.8d.
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ
n
= 4δ + 5
1)Chi tiết hàn; 2) Mối hàn; 3) Mối hàn lót; 4) ðệm thép(ñồng)
5) ðệm ñồng + thuốc hàn;
Khi hàn hồ quang tự ñộng hoặc bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ, tốt nhất nên
dùng ñệm thuốc ñể ngăn kim loại lỏng chảy khỏi khe hở hàn. Hình 2.9 chỉ ra một số
phương pháp ñệm thuốc thông dụng.
th u è c
A
A
A -A
1
2
4
3
a )
b )
C h iÒ u q u a y
Hình 2.9. Phương pháp ñệm lớp thuốc hàn
1) ống ñàn hồi; 2) Cơ cấu ép; 3) Thuốc hàn; 4) Vật hàn
Khi hàn các liên kết chữ T và liên kết hàn góc có thể ứng dụng ñệm thuốc hoặc
hàn lót phía bên kia (H.2.10). Các biện pháp này áp dụng cho vị trí hàn "lòng thuyền" khi
mà kim loại lỏng có khả năng chảy khỏi khe hàn. Biện pháp ñặt vào khe hở hàn một tiếng
átbét (amiăng) (H.2.10c) chỉ áp dụng cho hàn kim loại dày, vì sự tiếp xúc trực tiếp của
átbét với kim loại lỏng thường sinh ra rỗ khí.
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
e) Hàn một phía trên ñệm ñồng với thuốc.1. Dây hàn; 2. Thuốc hàn;
3. ống ép giữ thuốc; 4. Mối hàn lót; 5. Tấm ñệm ñồng; 6. Miếng átbét
2.2. HÀN HỒ QUANG ðIỆN CỰC NÓNG CHẢY TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ
BẢO VỆ
2.2.1. Thực chất, ñặc ñiểm và phạm vi ứng dụng
a. Thực chất và ñặc ñiểm
Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình
hàn nóng chảy trong ñó nguồn nhiệt hàn ñược cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa ñiện cực
nóng chảy (dây hàn) và vật hàn: hồ quang và kim loại nóng chảy ñược bảo vệ khỏi tác
dụng của oxi và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp
khí. Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding).
Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He) không tác dụng với
kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính (CO
2
; CO
2
+ O
2
; CO
2
+ Ar, )
có tác dụng chiếm chỗ và ñẩy không khí ra khỏi vùng hàn ñể hạn chế tác dụng xấu của
nó.
Khi ñiện cực hàn hay dây hàn ñược cấp tự ñộng vào vùng hồ quang thông qua cơ
cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ñược thao tác bằng tay thì
gọi là hồ quang bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ. KHOA ðÓNG TÀU
2
là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp;
Năng suất hàn trong CO
2
cao, gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay;
- Tính công nghệ của hàn trong CO
2
cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc
vì có thể tiến hành ở mọi vị trí không gian khác nhau;
- Chất lượng hàn cao. Sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc ñộ hàn cao, nguồn nhiệt
tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp;
- ðiều kiện lao ñộng tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không
phát sinh khí ñộc.
b. Phạm vi ứng dụng.
Trong nền công nghiệp hiện ñại, hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí
bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng. Nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu
thông thường, mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng,
các hợp kim ñặc biệt, các hợp kim nhôm, magiê, niken, ñồng, các hợp kim có ái lực hóa
học mạnh với ôxi.
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 26
Bảng 2-2 giới thiệu một số loại dây hàn thông d
ụng theo AWS
KHOA ðÓNG TÀU
BỘ MÔN KẾT CẤU TÀU & CÔNG TRÌNH NỔI
HÀN CẮT KIM LOẠI TRONG ðÓNG TÀU
NGÀNH ðÓNG TÀU & THIẾT KẾ TÀU THUỶ Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận
Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail:
Page: 27
Một số loại dây hàn thép cacbon thông dụng Bảng 2-2
ðiều kiện hàn Cơ tính
Ký hiệu theo
AWS
Cực tính Khí bảo vệ
Giới hạn bền
kéo của liên
kết
min (psi)
CO
2
CO
2
72000
72000
72000
72000
72000
72000
60000
60000
60000
60000
60000
60000
22
22
22
22
22
22
Thành phần hóa học (%)
AWS
C Mn Si Các nguyên tố khác
E70S - 2
Al - 0,50 ÷ 0,90
ðối với thép hợp kim thấp thường sử dụng dây hàn có ký hiệu ER - 80S - 02 với
khí bảo vệ CO
2
, OCEP.
a.2. Khí bảo vệ
Khí Ar tinh khiết (~ 100%) thường ñược dùng ñể hàn kim loại mầu. Khí He tinh
khiết (~ 100%) thường ñược dùng ñể hàn các liên kết có kích thước lớn với các vật liệu
có tính dẫn nhiệt cao A1, Mg, Cu, Khi dùng khí He tinh khiết bề rộng mối hàn sẽ lớn so
với dùng loại khí khác, vì vậy có thể dùng hỗn hợp Ar + (50 ÷ 80%) He. Do khí He có
Copyright: Tài liệu đại học ©