Giáo trình: công nghệ hàn Hàn cắt kim loại Chơng 1: Khái niệm chung 1.1 Thực chất đặc điểm trình hàn 1.1.1 Thực chất trình hàn Hàn phơng pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại thành mà tháo rời đợc cách nung nóng chúng vùng tiếp xúc đến trạng thái nóng chảy hay dẻo, sau không dùng áp lực dùng áp lực để ép chi tiết hàn dính chặt với Khi hàn nóng chảy, kim loại bị nóng chảy, sau kết tinh hoàn toàn tạo thành mối hàn Khi hàn áp lực, kim loại đợc nung đến trạng thái dẻo, sau đợc ép để tạo nên mối liên kết kim loại tăng khả thẩm thấu, khếch tán phần tử vật chất hai mặt chi tiết cần hàn làm cho chi tiết liên kết chặt với tạo thành mối hàn 1.1.2 Đặc điểm trình hàn - Tiết kiệm kim loại: so với tán ri vê tiết kiệm từ 10ữ20 %, so với phơng pháp đúc tiết kiệm đợc từ 30ữ50 % lợng kim loại - Giảm đợc thời gian giá thành chế tạo kết cấu nh dầm, giàn, khung v.v - Có thể tạo đợc kết cấu nhẹ nhng khả chịu lực cao - Độ bền độ kín mối hàn lớn - Có thể hàn đợc hai kim loại có tính chất khác - Thiết bị hàn đơn giản, vốn đầu t không cao - Trong kết cấu hàn tồn ứng suất nhiệt lớn, nên vật hàn dễ bị biến dạng cong vênh - Tổ chức kim loại gần mối hàn bị dòn nên kết cấu hàn chịu xung lực Hàn đợc sử dụng rộng rÃi để tạo phôi tất cà ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt ngành chế tạo máy, chế tạo kết cấu dạng khung, giàn xây dựng, cầu đờng, bình chứa công nghiệp 1.2 Phân loại phơng pháp hàn 1.2.1.Theo trạng thái hàn a Hàn nóng chảy: Hàn hồ quang, hàn khí, hàn điện xỉ, hàn tia ®iƯn tư, hµn b»ng tia laze, hµn plasma Khi hàn nóng chảy, kim loại mép hàn đợc nung đến trạng thái nóng chảy kết hợp với kim loại bổ sung từ vào điền đầy khe hở hai chi tiết hàn, sau đông đặc tạo mối hàn b Hàn áp lực Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn Hàn tiếp xúc, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn khí ép, hàn cao tần, hàn khuếch tán Khi hàn áp lực kim loại vùng mép hàn đợc nung nóng đến trạng thái dẻo sau hai chi tiết đợc ép lại với lực ép đủ lớn, tạo mối hàn c Hàn nhiệt Hàn nhiệt sử dụng nhiệt phản ứng hóa học phát nhiệt để nung kim loại mép hàn đến trạng thái nóng chảy đồng thời kết hợp với lực ép để tạo mối hàn 1.2.2 Theo lợng sử dụng a Điện năng: Hàn hồ quang, hàn điện tiếp xúc b Hoá năng: Hàn khí, hàn nhiệt c Cơ năng: Hàn ma sát, hàn nguội 1.2.3 Theo mức độ tự động hoá a Hàn tay b Hàn bán tự động c Hàn tự động 1.3 Tổ chức kim loại mối hàn vùng phụ cận Sau hàn, kim loại lỏng vũng hàn nguội kết tinh tạo thành mối hàn Do ảnh hởng tác dụng nhiệt nên có thay đổi tổ chức tính chất vùng mối hàn Quan sát tổ chức kim loại vùng mối hàn hình chữ V phân biệt ba vùng khác nhau: vùng vũng hàn (1), vùng viền chảy (2) vùng ảnh hởng nhiƯt (3) 1.3.1 Vïng mèi hµn Trong vïng nµy, kim loại nóng chảy hoàn toàn, thành phần bao gồm kim loại vật hàn kim loại bổ sung từ vào, lớp biên có hạt nhỏ mịn, lớp có hạt hình nhánh kéo dài vùng tâm có hạt lớn có lẫn chất phi kim (xÜ v.v ) PhÇn phi kim Vïng KL kÕt tinh có độ hạt lớn Vùng KL chảy không hoàn toàn Viền chảy Vùng KL kết tinh có độ hạt nhỏ H.1.1 Vùng kim loại mối hàn 1.3.2 Vùng viền chảy Trong vùng kim loại nóng chảy không hoàn toàn, thẩm thấu qua lại kim loại vùng vũng hàn kim loại vật hàn nên vùng có thành phần trung gian kim loại vũng hàn kim loại vật hàn Chiều dày vùng hẹp 1.3.3 Vùng ảnh hởng nhiệt Vùng chy Vùng chy không ho n 00C 1500 Trờng đại häc b¸ch khoa Vïng qu¸ nhiƯt - 2006 Vïng th−êng hóa 1100 Giáo trình: công nghệ hàn Kim loại vật hàn vùng bị nung nóng sau nguội mối hàn Do ảnh hởng nung nóng làm nguội, tổ chức kim loại vùng thay đổi, dẫn đến lý tính thay ®ỉi theo T thc vËt liƯu hµn, nhiƯt ®é nung nóng, vùng nhận đợc nhiều tổ chức khác Xét trờng hợp hàn thép bon, tỉ chøc cđa vïng ¶nh h−ëng nhiƯt cã thĨ chia thành năm miền (từ lớp giáp với viền chảy) : a Miền nhiệt 2: sát với viền chảy, có nhiệt độ 11000C kim loại bị nhiệt mạnh, hạt ôstenit bắt đầu phát triển mạnh, vùng có hạt lớn có độ dai va chạm tính dẻo kém, độ bền thấp tính dòn cao lµ miỊn u nhÊt cđa vËt hµn b MiỊn thờng hóa 3: miền có nhiệt độ 9000 ữ 11000C, kim loại có tổ chức có hạt ferit nhỏ số hạt peclit, có tính cao c Miền kết tinh lại không hoàn toàn 4: miền có nhiệt độ 7200 ữ 9000C có tổ chức hạt lớn pherit lẫn với hạt ôstenit nhỏ, tính không d Miền kết tinh lại 5: miền có nhiệt độ 5000 ữ 7000C Miền tổ chức giống tổ chức kim loại vật hàn, nhng nhiệt độ nhiệt độ biến mềm làm tợng biến cứng, sai lệch mạng đợc khắc phục, độ dẻo kim loại phục hồi đ Miền dòn xanh 6: miền có nhiệt độ < 5000C tổ chức kim loại vùng hoàn toàn giống với tổ chức ban đầu nhng ảnh hởng nhiệt nên tồn ứng suất d nên thử mẫu hàn, miền thờng bị đứt Vùng ¶nh h−ëng nhiƯt cã chiỊu réng thay ®ỉi t thc rÊt lín vµo chiỊu dµy vËt hµn, ngn nhiƯt hµn, điều kiện thoát nhiệt khỏi vùng hàn Chơng 2: Hàn hồ quang tay 2.1 Khái niệm hồ quang hàn 2.1.1 Thùc chÊt cđa hå quang hµn Hµn hå quang phơng pháp hàn nóng chảy dùng nhiệt lửa hồ quang sinh điện cực hàn Hồ quang hàn dòng chuyển động điện tử ion hai điện cực, kèm theo phát nhiệt lớn phát sáng mạnh Trong điều kiện bình thờng, không khí không dẫn điện, điện cực loại máy hàn hồ quang có điện áp không tải nhỏ thua 80 vôn, phóng điện chúng Để gây hồ quang, ngời ta gây tợng đoản mạch lúc mật độ dòng điện chổ tiếp xúc điện cực lớn, theo định luật Jun-lenc Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn Q = 0,24 RI2t, nhiệt lợng đợc điện tử tự mặt đầu catốt hấp thụ Sau nhận đợc lợng dới dạng nhiệt điện tử lớn bứt khỏi quỹ đạo phóng anốt, đờng chúng bắn phá lên nguyên phân tử chất khí bảo hoà lấy chúng vài điện tử (tuỳ theo hoá trị chúng) biến chúng thành ion Môi trờng ion môi trờng dẫn điện tốt trình gây hồ quang xảy giai đoạn ban đầu Nh hồ quang hàn dòng chuyển dịch ion dơng catốt; ion âm điện tử anốt Các hạt bắn phá lên vết cực, biến thành nhiệt để làm nóng chảy hao mòn điện cực Quá trình gây hồ quang hàn xảy ba giai đoạn: - + + + H.2.1 Quá trình gây hồ quang hàn a Giai đoạn chạm mạch ngắn (a): cho hai điện cực chạm vào nhau, diện tích tiết diện ngang mạch điện bé điện trở vùng tiếp xúc điện cực lớn mạch xuất dòng điện cờng độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh b Giai đoạn ion hoá (b): Khi nâng điện cực lên khỏi điện cực thứ hai khoảng từ 2ữ5 mm Các điện tử bứt khỏ quỹ đạo chuyển động nhanh phía anôt (cực dơng), đờng chuyển động chúng va chạm vào phân tử khí trung hoà làm chúng bị ion hóa Sự ion hoá phân tử khí kèm theo phát nhiệt lớn phát sáng mạnh c Giai đoạn hồ quang cháy ổn định (c): Khi mức độ ion hoá đạt tới mức bÃo hòa, cột hồ quang ngừng phát triển, giữ cho khoảng cách hai điện cực không đổi, cột hồ quang đợc trì mức ổn định Khi hàn, điện áp cần thiết để gây hồ quang khoảng từ 35ữ55 V dòng điện chiều, từ 55ữ80 V dòng điện xoay chiều Điện áp để trì hồ quang cháy ổn định khoảng 16ữ35 V dùng dòng điện chiều từ 25ữ45 V dùng dòng điện xoay chiều 2.1.2 Sự cháy hồ quang Sự cháy hồ quang phụ thuộc vào: điện điện cực máy cha làm việc, cờng độ dòng điện khoảng cách chúng Quan hệ điện với cờng độ dòng điện gọi đờng đặc tính tĩnh hồ quang Khi hồ quang cháy ổn định, nhiệt độ cột hồ quang đạt tới 6000oC, ca-tốt khoảng 2400oC a-nốt khoảng 2600oC Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn Đặc tính tĩnh V-A hồ quang hàn có ba vùng đặc trng: vùng điện áp giảm (I), vùng điện áp không đổi (II), vùng điện áp tăng (III) Điện áp không đổi cột hồ quang xác định theo công thøc: Uhq(V) Uh U hq = a + b Lhq I III II Ihq(A) Trong đó: a - tổng điện rơi H.2.2 Đờng đặc tính tĩnh cực, que hàn nóng chảy a = 15ữ20 v; hồ quang hàn với que hàn không nóng chảy a = 30ữ35 V b - điện rơi đơn vị chiều dài hồ quang lấy b = 15,7 v/cm Lhq - lµ chiỊu dµi cét hå quang 2.1.2 Tác dụng điện trờng hồ quang hµn Cét hå quang cã thĨ xem nh− lµ dây dẫn mềm dới tác dụng điện trờng cột hồ quang bị chuyển dịch, hình dáng bị thay đổi Khi hàn, lực điện trờng tác dụng lên hồ quang gồm có lực điện trờng tĩnh mạch hàn lực điện trờng sinh sắt từ làm hồ quang bị lệch nhiều làm ảnh hởng xấu đến trình hàn Đối với dòng xoay chiều cực thay đổi, chiều điện trờng thay đổi theo tợng lệch hồ quang không đáng kể Chúng ta quan tâm đến ảnh hởng dòng chiều đến hồ quang hàn a ảnh hởng điện trờng tĩnh Điện trờng tĩnh phát sinh có dòng điện chạy qua dây dẫn, que hàn cột hồ quang Chúng làm cho hồ quang bị thổi lệch phá hoại trình hàn bình thờng Có trờng hợp xảy nối mạch hàn: + + + a/ b/ c/ H.2.3 ảnh hởng điện trờng tĩnh đến hồ quang hàn - Hồ quang bị lệch tác dụng điện trờng không đối xứng (a): từ phía dòng điện vào mật độ đờng sức dày hơn, điện trờng mạnh Do hồ quang bị xô đẩy phía điện trờng yếu - §iƯn tr−êng ®èi xøng xung quanh hå quang (b): hå quang cân không bị thổi lệch - Độ nghiêng que hàn (c): Chọn góc nghiêng que hàn thích hợp thay đổi tính chất phân bố đờng sức tạo ddiện trờng đồng khắc phục đợc tợng thổi lệch hồ quang Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn b ảnh hởng sắt từ Vật liệu sắt từ đặt gần hồ quang tăng độ từ thẩm lên hàng ngàn lần so với không khí Từ thông qua sắt từ có độ trở kháng nhỏ làm cho hồ quang bị thổi lệch hớng Vì hàn góc, hàn đến đoạn cuối cần ý đến vị trí que hàn cho phù hợp H.2.4 ảnh hởng sắt từ đến hồ quang 2.1.3 T¸c dơng nhiƯt cđa hå quang a NhiƯt nhiệt độ hồ quang hàn Hồ quang hàn nguồi nhiệt tập trung lớn, điện đà biến thành nhiệt Năng lợng phát từ cực dơng, cực âm cột hồ quang dùng để nung nóng chảy que hàn, vật hàn gần cột hồ quang Nhiệt độ vùng cực dơng, cực âm xấp xỉ nhiệt độ sôi nhiệt ®é bèc h¬i cđa vËt liƯu ®iƯn cùc NhiƯt ®é cao trung tâm cột hồ quang ion hoá chất khí; nhiệt độ vết cực bắn phá điện tử ion tạo nên, vùng lân cận nhiệt độ thấp kim loại bị nhiƯt NhiƯt hå quang sinh sÏ ph©n bè qua môi trờng, vật hàn, que hàn, kim loại mối hàn b Quá trình chuyển dịch kim loại lỏng từ que hàn vào vũng hàn Kim loại từ que hàn vào vũng hàn dạng giọt nhỏ có kích thớc khác Khi hàn, vị trí không gian kim loại lỏng chuyển từ que hàn vào vũng hàn nhờ lực sau đây: - Trọng lực giọt kim loại lỏng: lực có khả chuyển dịch kim loại lỏng vào vũng hàn hàn sấp có tác dụng ngợc lại hàn trần - Sức căng bề mặt: lực sinh tác dụng lực phân tử Lực phân tử luôn có khuyênh hớng tạo cho bề mặt chất lỏng lợng nhỏ nhất, nên giọt kim loại có dạng hình cầu Những giọt rơi vào vũng hàn bị sức căng bề mặt vũng hàn kéo vào thành dạng chung vũng hàn Sức căng bề mặt giữ cho kim loại lỏng vũng hàn hàn trần không bị rơi để hình thành mối hàn - Cờng độ điện trờng: dòng điện qua que hàn sinh xung quanh điện trờng ép lên que hàn, lực cắt kim loại lỏng đầu que hàn thành giọt Do sức căng bề mặt cờng độ Trờng đại học bách khoa - 2006 P P + Giáo trình: công nghệ hàn điện trờng, ranh giới nóng chảy que hàn bị thắt lại, tiết diện ngang giảm xuống, mật độ dòng điện tăng lên Mặt khác điện trở cao nên nhiệt sinh lớn kim loại lỏng đạt đến trạng thái sôi tạo áp lực đẩy giọt kim loại chạy vào vũng hàn Mật độ dòng điện giảm dần từ que hàn đến vật hàn, nên tợng kim loại lỏng chuyển dịch từ vật hàn vào que hàn đợc - áp lực trong: kim loại đầu mút que hàn bị nhiệt lớn, nhiều phản ứng hoá học xảy sinh chất khí ë nhiƯt ®é cao thĨ tÝch cđa cac chÊt khÝ tăng lên lớn gây nên áp lực mạnh đẩy giọt kim loại lỏng tách khỏi que hàn Ví dụ có phản ứng hoàn nguyên ôxyt sắt tạo khí ôxyt cácbon (CO) 2.2 Phân loại hàn hồ quang tay 2.2.1 Phân loại theo dòng điện hàn a/ Hàn dòng điện xoay chiều Hàn dòng điện cho ta mối hàn có chất lợng không cao, khó gây hồ quang khó hàn song thiết bị hàn dòng xoay chiều đơn giản rẻ tiền nên thực tế có khoảng 80% máy hàn xoay chiều b/ Hàn dòng điện chiều Hàn dòng điện chiều máy hàn đắt tiền nhng dể gây hồ quang, dể hàn chất lợng mối hàn cao Hàn dòng điện chiều có cách nối dây: - Nối thuận: nối que hàn với cực âm nguồn điện, vật hàn nối với cực dơng nguồn Do nhiệt độ vật hàn lớn nên dùng để hàn thép có chiều dày lớn Khi dùng điện cực không nóng chảy nên dùng cách nối để điện cực đỡ bị mòn - Nối nghịch: que hàn nối với cực dơng, vật hàn nối với cực âm nguồn điện Cách thờng dùng hàn vật mỏng, kim loại màu gang que hàn thép 2.2.2 Phân loại theo điện cực a Điện cực hàn không nóng chảy Điện cực hàn không nóng chảy đợc chế tạo từ vật liệu có khả chịu nhiệt cao nh grafit, vonfram Đờng kính que hàn dq = 1ữ5 mm que hàn vonfram dq = 6ữ12 mm que hàn grafit, chiều dài que hàn thờng 250 mm, đầu vát côn Que hàn không nóng chảy cho hồ quang hàn ổn định, để bổ sung kim loại cho mối hàn phải sử dụng thêm que hàn phụ b Điện cực hàn nóng chảy Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn Điện cực hàn nóng chảy (que hàn) đợc chế tạo từ kim loại hợp kim có thành phần gần với thành phần kim loại vật hàn Lõi que hàn có đờng kính theo lý thuyết dq = 6÷12 mm Trong thùc tÕ th−êng dïng dq = 1÷6 mm Chiều dài que hàn L = 250ữ450 mm; chiều dài phần kẹp l1 = 305 mm; l2 < 15mm; l3 = 1ữ2 mm l1 Que hàn nóng chảy 1- lõi kim loại 2- thuốc bọc l3 l2 L H.2.6 Kết cấu que hàn điện Lớp thuốc bọc đợc chế tạo từ hỗn hợp gồm nhiều loại vật liệu dùng dạng bột, sau trộn ®Ịu víi chÊt dÝnh vµ bäc ngoµi lâi cã chiỊu dày từ 1-2 mm Tác dụng lớp thuốc bọc que hàn: ã Tăng khả ion hóa để dễ gây hồ quang trì hồ quang cháy ổn định Thông thờng ngời ta đa vào hợp chất kim loại kiềm ã Bảo vệ đợc mối hàn, tránh ôxy hoá hoà tan khí từ môi trờng ã Tạo xỉ lỏng đều, che phủ kim loại tốt để giảm tốc độ nguội mối hàn tránh nứt ã Khử ôxy trình hàn Ngời ta đa vào thầnh phần thuốc bọc loại phe-rô hợp kim kim loại có lực mạnh với ôxy có khả tạo ôxyt dễ tách khỏi kim loại lỏng 2.2.3 Phân loại theo cách đấu dây điện cực hàn a- đấu dây trực tiếp b- đấu dây gián tiếp c- đấu dây pha H.2.7 Các cách đấu dây điện cực hàn 2.3 Nguồn điện máy hàn 2.3.1 Yêu cầu chung nguồn điện máy hàn Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn Nguồn điện hµn hµn hå quang tay cã thĨ lµ ngn điện xoay chiều chiều Nhìn chung nguồn điện hàn máy hàn phải đảm bảo yêu cầu chung sau: ã Điện áp không tải phải Hh < U0 < 80 v u (V) - Đối với máy hàn xoay chiều: U0 = 55ữ80 V, Hh = 30ữ55 V A - Đối với máy hàn chiỊu: U0 = 25÷45 V, Hh = 16÷35 V B I (A) ã Đờng đặc tính động V-A máy hàn phải đờng dốc liên tục H.2.8.1- đờng đặc tính tĩnh hồ quang ã Có khả chịu tải ngắn 2- đờng đặc tính động máy hàn mạch Iđ = (1,3ữ1,4)Ih ã Có khả điều chỉnh dòng điện hàn phạm vi rộng ã Máy hàn phải có khối lợng nhỏ, hệ số hữu ích lớn, giá thành rẻ, dễ sử dụng dễ sửa chữa 2.3.2 Máy hàn hồ quang điện xoay chiều Máy hàn hồ quang dùng dòng điện xoay chiều đợc sử dụng rộng rÃi hàn hồ quang tay chúng có kết cấu đơn giản, giá thành chế tạo thấp, dễ vận hành sửa chữa Tuy nhiên chất lợng mối hàn không cao hồ quang cháy không ổn định so với hồ quang dùng dòng điện chiều Máy hàn chiều có nhiều loại, loại có tính đặc điểm riêng, sau giới thiệu số máy hàn xoay chiều đợc sử dụng nhiều thực tế công nghiệp a Máy biến áp hàn xoay chiều: Loại máy hàn điều chỉnh cờng độ dòng điện hàn cách thay đổi điện áp hàn nhờ vào thay đổi số vòng dây cuộn thứ cấp Máy hàn loại đơn giản, dể chế tạo, giá thành rẻ nhiên thay đổi dòng vài đợc vài cấp gọi ®iỊu chØnh th« P = U.I = U1.I1 = U2.I2 A u1 u2 W1 uh W2 H.2.9 Sơ đồ nguyên lý máy biến áp hàn xoay chiều b Máy hàn xoay chiều với lõi từ di động Trờng đại học bách khoa - 2006 Giáo trình: công nghệ hàn Loại máy hàn điều chỉnh tinh cờng độ hàn (Ih) cách thay đổi từ thông móc vòng vào cuộn W2 nhờ vào thay ®ỉi vÞ trÝ cđa lâi tõ khung tõ Φ1 = Φr + Φ2 Φr Φ2 Φ1 B A u2 u1 W1 uh W2 H.2.10 Sơ đồ nguyên lý máy hàn xoay chiều với lõi từ di động c Máy hàn tổ hợp Máy hàn tổ hợp loại máy thông dụng điều chỉnh Ih tổ hợp vừa thô vừa tinh phơng pháp đợc trình bày nh hình vẽ sau: Φr Φ2 B A Φ1 u1 u2 W1 uh W2 H.2.11 Sơ đồ nguyên lý máy hàn xoay chiều tổ hợp Máy hàn kiểu có lõi từ di động (A) nằm gông từ (B) máy biến áp Khi lõi từ (A) nằm hoàn toàn mặt phẳng gông từ (B) từ thông cuộn sơ cấp sinh có phần rẽ nhánh qua lõi từ làm cho từ thông qua cuộn thứ cấp giảm, điện áp cuộn thứ cấp (u2) iảm Khi di động lõi từ (A) (theo phơng vuông góc với mặt phẳng gông từ B), khe hở lõi từ gông từ tăng, từ thông rẽ nhánh giảm làm cho từ thông qua cuộn thứ cấp tăng điện áp cuộn thứ cấp tăng Máy hàn điều chỉnh cờng độ dòng điện hàn cách: ã Thay đổi điện áp mạch thứ cấp cách thay đổi số vòng dây W2 Cách thay đổi đợc cờng độ dòng điện hàn phân cấp ã Thay đổi vị trí lõi từ khung từ điều chỉnh dòng điện hàn vô cấp 2.3.3 Máy hàn hồ quang điện chiều a/ Máy phát hàn hồ quang Hình sau trình bày sơ đồ nguyên lý máy hàn chiều dùng máy phát có cuộn kích từ riêng cuộn khử từ mắc nối tiếp Trờng đại học bách khoa - 2006 10 Giáo trình: công nghệ hàn Hàn tiếp xúc giáp mối phơng pháp hàn điện tiếp xúc mà mối hàn đợc thực toàn mặt tiếp xúc hai chi tiết hàn 5.2.1 Nguyên lý chung Sơ đồ nguyên lý phơng pháp nh sau: hai chi tiết hàn (1) (4) đợc kẹp chặt giá cố định (2) giá di dộng (3), đợc nối với hai đầu cuộn dây thứ cấp biến áp hàn (5) Nhờ cấu ép khí thủy lực hai chi tiết hàn đợc ép vào hàn Theo trạng thái nung kim loại mép hàn, có hai kiểu hàn giáp mối: hàn giáp mối điện trở hàn giáp mối nóng chảy l1 l2 P H.5.2 Sơ đồ máy hàn điện tiếp xúc giáp mối 5.2.2 Chuẩn bị chi tiết trớc hàn Hàn tiếp xúc giáp mối đợc ứng dụng ngày rộng rÃi công nghiệp, hình sau giới thiệu số kết cấu đợc chuẩn bị trớc hàn tiếp xúc giáp mối a/ b/ H.5.3 Chuẩn bị chi tiết hàn a/ Chuẩn bị không đúng; b/ Chuẩn bị 5.2.3 Kỹ thuật chế độ hàn a/ Hàn điện tiếp xúc giáp mối điện trở - Lực ép: sau hai chi tiết hàn đợc ép sát vào với lực ép sơ từ 10ữ15 N/mm2, tiến hành đóng điện nung kim loại mép hàn đến trạng thái dẻo, cắt điện ép kết thúc với lực ép từ 30ữ40 N/mm2 để tạo thành mối hàn - Điện áp hàn: U = 1ữ12V - Cờng độ dòng điện hàn: xác định công thức sau: Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 52 Giáo trình: công nghệ hàn Ih = Th 0,24 K ρtb t 0,24 m1 Rtx t + C γ F F π γ C λ (A) Trong ®ã: Th- Nhiệt độ cần hàn (00C); K2- hệ số tổn thất nhiệt Đối với thép cácbon kết cấu thấp lấy 0,75; loại thép khác lấy 0,9 tb- ®iƯn trë st trung b×nh ρtb = ρo (1 + Th) (.cm) o- điện trở suất vật hàn 0oc - hệ số nhiệt điện trở Đối với thép tb phụ thuộc Th đợc xác định theo giản đồ Thờng thép hợp kim thấp cácbon thấp tb = 48 M.cm; Các loại thép khác tb = 96 MΩ.cm m1 - HƯ sè phơ thc ®iƯn trở tiếp xúc lấy gần = 0,4 Rtx - Điện trở tiếp xúc lúc bắt đầu hàn; C - Điện dung kim lọai vật hàn - Khối lợng riêng kim loại vật hàn; F - Diện tích tiết diÖn chi tiÕt λ - HÖ sè dÉn nhiÖt ( Calo/cm.s); t - Thêi gian cÇn thiÕt nung nãng Ta cã J √ t = K 103; J- mËt độ dòng điện, thép J = 20 ữ 60 A/mm2 K - HƯ sè phơ thc tÝnh chÊt vật hàn, tiết diện chi tiết chiều dài phần nhô: Vật liệu hàn Chiều dài phần nhô l1, l2 (mm) Đờng kính vật hàn (mm) K Thép Cacbon thấp d ữ10 10 Thép hợp kim thấp (0,7ữ1)d 2d 1,5d 1,5d 10 ữ 40 Đồng Đồng Nhôm 27 20 12ữ15 - Công suất hàn: Công suất riêng thờng lấy (0,12ữ0,15) KVA/mm2 Khi hàn ống lÊy b»ng 0,2 KVA/mm2 - Lùc Ðp: Lùc Ðp sơ trớc nung nóng xác định với áp suất (10ữ15) N/mm2, sau nung nóng với áp suất (30ữ40) N/mm2 - Chiều dài phần nhô l1, l2: l1 = (0,5ữ1,5)d ; l2 = (0,5ữ4)d Hàn tiếp xúc giáp mối điện trở đòi hỏi mép hàn phải phẳng song song với nhau, tiết diện mép hàn không chênh lệch nhiều bề mặt tiếp xúc phải đợc làm kỹ trớc lúc hàn Hàn tiếp xúc giáp mối điện trở chủ yếu ứng dụng để hàn thanh, thỏi dây kim loại có tiết diện đơn giản (hình tròn, vuông, đa giác ) có diện tích tiếp xúc dới 1000 mm2 b/ Hàn giáp mối nóng chảy Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 53 Giáo trình: công nghệ hàn Đây phơng pháp hàn mà kim loại mép hàn đợc nung đến trạng thái nóng chảy Có hai phơng pháp tiến hành hàn giáp mối nóng chảy: liên tục gián đoạn Với trình hàn liên tục: ban đầu hai mép hàn đợc ép nhẹ, đồng thời đóng điện Ban đầu tiếp xúc không hoàn toàn, mật độ dòng điện đỉnh tiếp xúc lớn, nhanh chóng làm nóng chảy đỉnh nhấp nhô, diện tích tiếp xúc tăng dần cờng độ dòng điện tăng nhanh Khi kim loại mặt tiếp xúc nóng chảy hoàn toàn, ôxyt phần kim loại nóng chảy vật lẫn bị đẩy tác dụng lực điện từ, cắt ®iƯn vµ tiÕn hµnh Ðp víi lùc Ðp lín ( từ 2500ữ5000 N/mm2) tạo thành mối hàn Điện áp hàn hàn nóng chảy liên tục U = 1ữ12 V, mật độ dòng điện từ 10ữ50 A/mm2 Với trình hàn gián đoạn: điện đợc đóng liên tục, hai chi tiết hàn đợc ép tiếp xúc với theo chu kỳ Khi hai mép hàn tiếp xúc, kim loại bị nung nóng dòng điện chạy qua mặt tiếp xúc, hai mép hàn tách ra, hai mép hàn xuất tia lửa điện làm tăng tốc độ nung nóng mép hàn Khi kim loại hai mép hàn nóng chảy tốt, tiến hành ép kết thúc với lực ép từ 15 ữ 50 N/mm2, để tạo thành mối hàn Điện áp hàn nóng chảy gián đoạn U = 5ữ15 V, mật độ dòng điện J = 3ữ15 A/mm2 Hàn giáp mối nóng chảy không đòi hỏi làm bề mặt hàn kỹ trớc hàn, hàn đợc tiết diện phức tạp chênh lệch lớn Phơng pháp hàn nóng chảy gián đoạn công suất thiết bị yêu cầu thấp hàn liên tục 5.3 Hàn điểm 5.3.1 Định nghĩa Hàn điểm phơng pháp hàn điện tiếp xúc mà mối hàn không thực liên tục toàn bề mặt tiếp xúc mà thực theo điểm riêng biệt gọi điểm hàn 5.3.2 Các phơng pháp hàn điểm Khi hàn điểm hai chi tiết hàn dạng đợc đặt xếp chồng lên Theo cách bố trí điện cực hàn có hai kiểu hàn điểm: hàn phía hàn hai phía - Khi hàn điểm hai phía (H.5.4a), hàn đợc đặt hai điện cực hàn Sau ép sơ đóng điện, dòng điện m¹ch chđ u tËp trung ë mét diƯn tÝch nhỏ mặt tiếp xúc hai nằm điện cực, nung nóng kim loại đến trạng thái nóng chảy Tiếp theo cắt điện ép với lực ép đủ lớn, tạo nên điểm hàn Phơng pháp hàn hai phía lần hàn đợc điểm hàn hai tấm, nhng đợc dày hàn lúc nhiều xếp chồng Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 54 Giáo trình: công nghệ hàn P P a/ P b/ H.5.4 Nguyên lý phơng pháp hàn điểm a/ Hàn điểm phía; b/ Hàn điểm phía - Khi hàn ®iĨm mét phÝa (H.5.4b), hai ®iƯn cùc bè trÝ cïng phía so với vật hàn Sự nung nóng điểm hàn dòng điện chạy qua dới vật hàn Để tăng cờng dòng điện chạy qua điểm hàn, ngời ta bố trí thêm đệm đồng Sau điểm hàn đợc nung chảy, tiến hành ép với lực ép đủ lớn ta nhận đợc hai điểm hàn Còn hàn phía, lần hàn hàn đợc hai tấm, nhng lúc hàn đợc từ hai (trên máy có hai điện cực) nhiều điểm hàn (trên máy hàn nhiều điện cực) - Phơng pháp hàn điểm điện cực giả (H.5.5) P Đây phơng pháp hàn điểm mà nguyên lý lợi dụng phần nhô hai chi tiết cần hàn để coi chúng nh điện cực hàn Mỗi P phần nhô tiếp xúc hai chi tiết H.5.5 Hàn điểm điện cực giả điểm hàn 5.3.3 Chế độ hàn điểm Chế độ hàn điểm phụ thuộc vào vật liệu hàn Khi hàn thép cácbon thấp thép hợp kim thấp, dùng chế độ hàn mềm: t = 0,5 - gi©y J = 80 - 160 A/mm2; P = 15 - 40 N/mm2; Khi hàn thép không rỉ hợp kim dẫn nhiệt nhanh nh hợp kim nhôm, hợp kim đồng có lớp phủ bảo vệ, dùng chế độ hàn cứng: J = 120 - 360 A/mm2; P = 40 - 100 N/mm2; t = 0,001- 0,1 giây Điện cực thờng chế tạo đồng hợp kim đồng có tính dẫn điện dẫn nhiệt cao, bên có nớc làm nguội, mặt tiếp xúc điện cực chi tiết sinh nhiệt so với điểm hàn 5.4 Hàn đờng Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 55 Giáo trình: công nghệ hàn 5.4.1 Nguyên lý chung Hàn đờng phơng pháp hàn tiếp xúc, mối hàn tập hợp điểm hàn liên tục Sơ đồ nguyên lý hàn đờng trình bày hình sau: P P a/ P P b/ H.5.6 Sơ đồ nguyên lý máy hàn đờng Khi hàn đờng ngời ta sử dụng điện cực kiểu lăn (H.5.6a), nhờ vật hàn dễ dàng chuyển động để dịch chuyển điểm hàn dùng để hàn kim loại có chiều dày từ 0,3ữ3 mm với Hàn đờng đợc dùng để hàn loại ống sản xuất ống có mối hàn (H.5.6b) Theo chế độ hàn ngời ta phân ba kiểu hàn đờng: hàn đờng liên tục, hàn đờng gián đoạn hàn bớc - Khi hàn đờng liên tục: trình vật hàn chuyển động, điện cực thờng xuyên ép vào vật hàn đóng điện liên tục Phơng pháp đơn giản công nghệ nhng vật hàn bị nung nóng liên tục, dễ bị cong vênh, vùng ảnh hởng nhiệt lớn điện cực bị nung nóng mạnh, chóng mòn, đờng hàn dài - Khi hàn đờng gián đoạn: vật hàn chuyển động liên tục, nhng dòng điện đợc cấp theo chu kỳ, thời gian cấp từ 0,01ữ0,1 giây, tạo thành đoạn hàn cách quÃng - Khi hàn bớc: vật hàn dịch chuyển gián đoạn, điểm dừng vật hàn đợc ép điện cực cấp điện tạo thành điểm hàn 5.4.2 Chế độ hàn đờng a/ Bớc hàn: khoảng cách điểm hàn thờng lấy S = (1,5 ữ 4,5) mm b/ Đờng kính đĩa điện cực Đối với máy hàn đờng thờng có điện cực chế tạo ®ång, ®−êng kÝnh ®Üa ®iƯn cùc: D = 200 ÷ 250 mm c/ Lực ép: hàn xác định theo c«ng thøc: P = π d σ b Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 [N] 56 Giáo trình: công nghệ hàn Trong d - đờng kính điện cực [mm]; b - giới hạn bỊn cđa vËt liƯu hµn [N/mm2] d/ Thêi gian hµn Thời gian hàn tổng thời gian dòng điện chảy qua đờng hàn để hàn thời gian phụ đợc tÝnh nh− sau: t= 0,06 S Vh (s) S - bớc hàn; Vh - tốc độ hàn, thờng lấy (0,5ữ3) m/phút đ/ Dòng điện hàn: hàn đờng nên chọn cao hàn điểm từ (20 ữ 80)% chơng Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 57 Giáo trình: công nghệ hàn Hàn Gang, đồng, nhôm 6.1 hàn gang 6.1.1 Đặc điểm hàn gang - Gang hợp chất Fe-C mà C > 2%, Mn, Si, S, P gang hợp kim có thêm Cr, Ni, Al, Ti, Mo, Cu nguyên tố khác - Lu huỳnh S dể tạo thành cácbít, dể sinh nứt hàn - Gang có tính dẻo kém, độ cứng, dòn cao nên hàn dĨ nøt - Khi hµn gang th−êng sinh sù biến đổi cục grafit thành xêmentit nên tăng độ dòn cứng gang - Trong trình hàn C bị cháy tạo khí CO gây cho mối hàn rỗ khí, Si bị cháy tạo thành SiO2 khó nóng chảy - Nhiệt độ chảy gang không cao độ chảy loÃng lớn nên hàn mối hàn đứng, hàn trần mối hàn ngang khó 6.1.2 Các phơng pháp hàn gang a/ Hàn nguéi Hµn nguéi cã mét sè yÕu tè kü thuËt nh sau: - Trớc hết vát mép hàn khoan lỗ tarô ren sau cắm chốt thép có d = (5ữ13)mm (nh hình vẽ) độ liên kết thép gang không tốt - Dùng que hàn thép cácbon C 08 có bọc lớp thuốc dày 0,3 mm hàn ôm xung quanh phần nhô H.6.1 Hàn nguội gang chốt cho dính chặt với gang sau hàn đắp cho đầy mối hàn - Nếu hàn vết nứt trức hết phải khoan lỗ nhỏ đầu vết nứt để vết nứt không phát triển Ưu điểm dùng que hàn thép cho phép sửa chửa chi tiết nhỏ mà không cần tháo rời khỏi kết cấu Ngoài dùng que hàn mônen: 30%Cu, 65%Ni, 1,5%Mn, 3%Fe thành phần thuốc bọc: 45% grafit, 15% tinh quẳng cao lanh, 20% đất sét, 10% than gổ vụn 10% xút dùng để hàn kết cấu không chịu bền cao b/ Hàn nóng Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 58 Giáo trình: công nghệ hàn Hàn nóng phơng pháp hàn có nung nóng sơ 500ữ6000C: - Chuẩn bị hàn: vát mép, làm sạch, khoan lỗ đầu vết nứt - Chế tạo khuôn vật liệu: bột grafit, cát rây nhào trỗn với thuỷ tinh lỏng có trỗn với đất sét - Lắp khuôn lên vị trí hàn để không cho gang lỏng chảy Sấy khuôn nung sơ chổ mối hàn đến H.6.2 Hàn bánh xe gang 500ữ6000C lửa khí cháy b»ng hµn nãng - Dïng que hµn gang cã d = (6ữ20) mm; Ih= 300ữ1000 A - Khi mối hàn trạng thái lỏng cho borắc (Na2B4O7) vào vũng hàn để tạo xỉ Ngoài bỏ vào vũng hàn fêrô silic để tăng nồng độ Si cho gang, gang xám sau hàn xong phải làm nguội chậm để chống nứt Chú ý: - Có thể hàn gang phơng pháp hàn khí cách dùng lửa cácbon hoá Tất trờng hợp hàn gang lửa hàn khí hàn nóng - Thuốc hàn gang: borắc số chất: Na, bicácbônat, ôxyt silic - Cũng sử dụng loại que hàn đồng số que hàn chế tạo kim loại khác để hàn gang - Phơng pháp hàn nóng tốt hàn nguội 6.2 hàn đồng hợp kim đồng 6.2.1 Đặc điểm chung - Đồng hợp kim đồng có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao (gấp lần Fe), để tạo nên vũng hàn yêu cầu nguồn nhiệt lớn Vùng ảnh hởng nhiệt lớn làm giảm tính vật hàn, gây biến dạng lớn nung nóng làm nguội - nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm, ứng nhiệt sinh hàn dể tạo nên nứt nẻ mối hàn - Cu dể bị ôxy hoá tạo nên CuO Cu2O nguội làm cho mối hàn dòn - Nhiệt độ chảy thấp nên dễ nhiệt, hàn trần, hàn đứng kim loại dể bị chảy - Khi hàn đồng thau, kẽm dễ bị cháy làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn so với vật hàn - nhiệt độ cao H2 CO khuyết tán vào kim loại tác dụng với ôxy kim loại tạo thành H2O CO2 không hoà tan kim loại mà bay với áp suất lớn Khi mối hàn nguội lạnh áp suất gây nứt nẻ cho mối hàn 6.2.2 Hàn đồng đỏ a/ Hàn đồng đỏ khí hàn Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 59 Giáo trình: công nghệ hàn - Vật hàn phải chuẩn bị tốt, làm mối hàn, vật hàn mỏng S = (1,5ữ2)mm dùng kiểu uốn mép, S = (3ữ10)mm vát mép 450, S > 10mm vát mép 900 Dùng lửa bình thờng, nung sơ (400 - 5000C) - Dùng que hàn đồng có thành phần nh vật hàn có thêm chất khử ôxy nh P, Si nhng nhiệt độ chảy que phải thấp đồng - Trong trình hàn phải dùng thuốc hàn để bảo vệ mối hàn khỏi bị ôxy hoá khử ôxy ôxýt đồng Thờng hay dùng borắc Na2B4O7 axits boríc H3BO3 b/ Hàn đồng đỏ hồ quang điện - Có thể dùng điện cực than điện cực kim loại Các que hàn đợc bọc thuốc hàn nh hàn khí - Que hàn hợp kim đồng có chất khử ôxy Phốtpho P với dq = (1,5ữ10) mm, Ih = (35ữ65)dq 6.2.3 Hàn đồng thau a/ Hàn đồng thau khí hàn - Đặc điểm cần ý bốc kẽm (9050C) gần nhiệt độ chảy đồng thau (8 th× d = S-1 (mm) Ih= (27ữ40)d 6.2.4 Hàn đồng a/ Hàn đồng khí hàn - Khi hàn đồng để giảm cháy thiếc kẽm nên dùng lửa bình thờng - Thuốc hàn hàn đồng thiếc đồng silic thờng dùng borắc, hàn đồng nhôm dùng loại: 45% KCl + 20%BaCl +20%NaCl +15%NaF b/ Hàn đồng hồ quang điện: Tiến hành nh hàn đồng thau Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 60 Giáo trình: công nghệ hàn 6.3 Hàn nhôm hợp kim nhôm 6.3.1 Đặc điểm chung - Nhôm có lực mạnh với ôxy để tạo thành ôxyt nhôm Al2O3, ôxyt có Tch= 20500C cao so với nhôm hợp kim chúng Tch= 600 - 6500C ôxyt mối hàn gây rỗ xỉ ngăn cản trình hàn - nhiệt độ cao nhôm hợp kim nhôm có độ bền thấp tiết hàn bị phá hoại khối lợng thân - Khối lợng riêng ôxyt nhôm lớn nhôm hợp kim nhôm nên khó lên vũng hàn - nhiệt độ cao dể hoà tan khí H2 tạo nên rỗ khí 6.3.2 Hàn nhôm khí hàn - Chi tiết trớc hàn phải làm ôxyt nhôm cách mép hàn (30 - 35)mm Nếu S 1,5mm phải uốn mép, S > 4mm cần vát mép - Thờng sử dụng lửa hàn bình thờng để hàn thừa ỗy dể tạo thành ôxyt nhôm, thừa axêtylen dể tạo thành rỗ khí - Công suất lửa lấy lớn hàn thép W = 150.S (l/giờ) - Que hàn có thành phần nh vật hàn, hàn nhôm dùng que AK (có 5% Si) mối hàn tốt - Thuốc hàn chủ yếu muối clo flo (NaCl, KCl, NaF, CaF2, ) Sau hàn xong phải rửa mối hàn để trách ăn mòn thuốc hàn thừa mối hàn 6.3.3 Hàn nhôm hồ quang điện - Hàn điện cực nóng chảy thờng dùng hàn tự động môi trờng bảo vệ (thuốc hàn khí) Thuốc hàn gồm muối clo flo VÝ dơ: 20%KCl + 24%LiCl + 39%KF +17%NaF ®Ĩ hàn nhôm-magiê - Khi hàn điện cực than vonfram, nên dùng loại có dq = 12, 15, 20 mm với dòng chiều xoay chiều Ih= (200 - 500)A Thuốc hàn nh hàn khí - Đờng kính que hµn phơ thc vµo chiỊu dµy vËt hµn S nÕu S = (5 ữ 7) mm dq = S +1; S = (8 ữ 10) mm dq = S/2 + 2; S = (11 ữ 15) mm dq = S/2 + - Cờng độ dòng điện tÝnh theo c«ng thøc: Ih= B.dq (A) B - mËt ®é dßng ®iƯn, lÊy B = (32 - 35)A/mm ®−êng kính điện cực dq - đờng kính que hàn (mm) Dùng dòng điện chiều nối nghịch tốt - Hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc phơng pháp có suất cao chất lợng mối hàn tốt, que hàn dây nhôm nguyên chất hợp kim AK Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 61 Giáo trình: công nghệ hàn Tốc độ dây hàn Vd = Ih K (m/h) Q Q - khối lợng mét dây hàn (g/m) K - hệ số chảy, K = - 8,3 (g/A.h) Phơng pháp hàn nhôm tự động đợc dùng phổ biến với khí bảo vệ (H2, Ar, CO2 v.v ), chế độ hàn nh hàn tự động dới lớp thuốc Chơng Các phơng pháp hàn đặc biệt Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 62 Giáo trình: công nghệ hàn Ngoài phơng pháp hàn đợc sử dụng rộng rÃi nh hàn hồ quang, hàn điện tiếp xúc, hàn khÝ, thùc tÕ ng−êi ta cßn sư dơng nhiỊu phơng pháp hàn khác với ứng dụng đa dạng, đợc gọi chung hàn đặc biệt 7.1 Hàn vảy 7.1.1 Thực chất đặc điểm a/ Thực chất trình hàn vảy Hàn vảy phơng pháp hàn dùng kim loại hợp kim hàn có nhiệt độ nóng chảy thấp (gọi vảy hàn) điền đầy vào mép hàn đà đợc nung nóng tạo nên liên kết hàn Mối liên kết hai chi tiết hàn chủ yếu khuếch tán nguyên tử kim loại vảy hàn vật hàn tạo nên Quá trình hàn vảy đợc chia công đoạn sau: - Nung nóng kim loại mối hàn đến nhiệt độ tơng đơng với nhiệt độ nóng chảy vảy hàn - Làm nóng chảy vảy hàn - Cho vảy hàn thể lỏng điền đầy mối hàn - Hoà tan kim loại vảy lỏng phân ly, khuyết tán chúng với - Thực trình kết tinh vảy hàn mối hàn b/ đặc điểm - Hàn vảy tiến hành hàn lò có khí bảo vệ, hàn chân không lò muối, không yêu cầu thuốc hàn Chỉ hàn hở phơng pháp nung nóng khác yêu cầu thuốc hàn - Khi tiến hành hàn vảy lò tính kinh tế cao, đảm bảo đợc bề mặt mối hàn phẳng, đẹp - Sau hàn vảy không yêu cầu gia công khí - Hàn vảy chế tạo đợc sản phẩm mà phơng pháp hàn khác không thực đợc Ví dụ: kỹ thuật điện có số sản phẩm yêu cầu thép hàn với đồng, đồng với bạc v.v Không yêu cầu trình độ tay nghề công nhân cao 7.1.2 Vảy hàn Theo loại vảy hàn đợc sử dụng, ngời ta phân hàn vảy hai dạng: hàn vảy hàn cứng (nhiệt độ nóng chảy vảy hàn > 4500) hàn vảy hàn mềm (T0 nóng chảy vảy hàn < 4500) a/ vảy hàn cứng Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 63 Giáo trình: công nghệ hàn Vảy hàn cứng có nhiệt độ nóng chảy 450oC, độ bền kéo từ 6ữ50 KG/mm2 Hàn vảy hàn cứng chủ yếu dùng để hàn mảnh hợp kim chế tạo dụng cụ cắt, hàn nối ống, hàn chi tiết sửa chữa đòi hỏi độ bền mối hàn tơng đối cao Vảy hàn thờng dùng: ã Đồng thau: LCuZn58 có Tc= 8200C; LCuZn46 dùng để hàn chi tiết đồng thau, đồng đỏ ã Nguyên liệu hàn bạc có thành phần bạc, đồng kẽm ã Nguyên liệu hàn bền nóng: hợp kim có chứa tõ (50÷90)%Cu, (20÷40)%Zn, (3÷8)% Ni, (2÷5)% Mn, < 2% Fe Loại dùng nhiều để hàn mảnh hợp kim cứng vào dụng cụ cắt b/ Vảy hàn mềm Khi hàn vảy hàn mềm, sử dụng vảy hàn có thành phần thiếc, có nhiệt độ chảy nhỏ 400oC, độ bền kéo dới KG/mm2 Hàn vảy hàn mềm chủ yếu dùng để hàn kín bình chứa khí vâócc bình chứa chất lỏng, không đòi hỏi độ bền cao 7.1.3 Thuốc hàn vảy Thuốc hàn vảy có nhiệm vụ làm ôxyt chất bẩn khác vảy hàn, đồng thời tạo khả tốt cho kim loại vảy hàn thẩm thấu vào kim loại vật hàn, giảm đợc sức căng bề mặt kim loại nóng chảy - Thuốc hàn hàn vảy cứng: hay dùng borắc (Na2B4O7), axýt boric (H2BO3) - Thuốc hàn dùng hàn vảy mềm: thờng thể lỏng, chủ yếu dung dịch muối clo: clorua kẽm, clorua amôn, axit phốtphoric hỗn hợp khác 7.2 Hàn nhiệt 7.2.1 Thực chất phơng pháp hàn nhiệt Hàn nhiệt phơng pháp hàn dựa sở phản ứng toả nhiệt ôxýt kim loại với kim loại khác có lực hóa học với ôxy mạnh hơn, thông dụng phản ứng nhôm ôxýt sắt từ Fe2O3: 3Fe2O3 + 8Al → 4Al2O3 + 9Fe + 185.000 cal/mol Phản ứng bắt đầu xảy nung nóng lợng nhỏ hỗn hợp đến nhiệt độ khoảng 1.200 - 1.300oC, sau phản ứng tiếp tục đợc trì nhờ nhiệt phản ứng lan nhanh toàn khối hổn hợp làm nhiệt độ tăng lên tới 3.000oC, nung nóng chảy sắt tạo thành thép lỏng làm nóng chảy tạp chất tạo thành xỉ lỏng Thông thờng, hỗn hợp nhiệt nhôm gồm (20 - 220)% Al (78 - 80)% Fe2O3 7.2.2 Các phơng pháp hàn nhiệt Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 64 Giáo trình: công nghệ hàn Theo nguyên tắc tạo thành mối hàn, ngời ta phân hàn nhiệt nóng chảy hàn nhiệt áp lực a/ Hàn nhiệt nóng chảy Hàn nhiệt nóng chảy đặt hai chi tiết hàn cách khoảng hẹp tạo thành khe hàn sử dụng khuôn cát bao quanh mép hàn Phản ứng nhiệt nhôm đợc tiến hành nồi chứa riêng Sau nung nóng khuôn mép hàn, tiến hành mồi phản ứng, thép lỏng nóng chảy tốt xỉ lên hết, tiến hành mở lỗ rót đáy nồi phản ứng để rót thép lỏng vào khuôn Thép lỏng có nhiệt độ cao nung chảy mép hàn, sau đông đặc tạo thành mối hàn AA A A H.6.1 Sơ đồ hàn nhiệt nóng chảy Chi tiết hàn; Khuôn; HÖ thèng rãt; Nåi chøa; XØ; Thép lỏng b/ Hàn nhiệt áp lực Hàn nhiệt áp lực đặt hai chi tiết sát đợc bao quanh nhờ khuôn cát Đầu tiên ngời ta rót xỉ lỏng vào khuôn trớc để nung nóng sơ bộ, sau rót thép lỏng vào khuôn tiếp tục nung mép hàn lên đến trạng thái hàn tiến hành ép hai chi tiết vào với áp lực đủ lớn để tạo mối hàn Hàn nhiệt đợc sử dụng để hàn đờng ray, đờng ống thép lắp đặt sửa chữa nơi tiến hành phơng pháp hàn khác 7.3 Hàn điện xỉ Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 65 Giáo trình: công nghệ hàn Hàn điện xỉ phơng hàn sử dụng nhiệt sinh cho dòng điện có cờng độ lớn qua mét líp xØ cã ®iƯn trë lín ®Ĩ nung kim loại mép hàn làm nóng chảy điện cực hàn Sơ đồ nguyên lý phơng pháp hàn xỉ điện đợc trình bày (H.6.2): Hai hàn đợc đặt theo phơng thẳng đứng cách khoảng khe hở hàn Mặt dới khe hàn đợc chắn đệm (7), hai bên đợc bao kín hai hộp làm nguội (8) Khi hµn, cÊp thuèc hµn vµo khe hàn, đa điện cực hàn (2) xuống gây H.6.2 Sơ đồ hàn điện xỉ hồ quang Nhiệt cđa ngän hå quang lµm nãng 1/ VËt hµn 2/ Điện cực 3/ Thuốc hàn 4/ Xỉ lỏng chảy kim loại thuốc hàn tạo thành vũng hàn 5/ Kim loại lỏng 6/ Mối hàn 7/ Tấm đệm xỉ lỏng Khi xỉ lỏng dâng lên tiếp xúc với điện cực hàn làm tắt hồ quang, dòng điện tiếp tục chạy qua lớp xỉ lỏng Do điện trở lớp xỉ cao, nhiệt toả lớn, làm cho kim loại điện cực kim loại mép hàn tiếp tục nóng chảy Nhờ làm nguội nhanh hộp làm nguội, kim loại lỏng phần dới vũng hàn liên tục đông đặc, đồng thời hệ thống hộp làm nguội dịch chuyển lên phía theo tốc độ hình thành mối hàn Hàn điện xỉ đợc ứng dụng để hàn dày, kích thớc lớn theo đờng hàn thẳng đứng chế tạo vỏ tàu thuỷ, thân máy cỡ lớn Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006 66 ... hàn b Các dạng truyền kim loại lỏng vào vũng hàn Truyền kim loại dạng cầu Giọt kim loại hình thành chậm điện cực lu lại lâu Nếu kích thớc giọt kim loại lỏng đủ lớn, giọt kim loại lỏng chuyển vào... nối phi kim loại hổn hợp kim loại với phi kim loại Hàn có mặt ngành công nghiệp, ngành y tế hay ngành phục hồi sửa chữa sản phẩm nghệ thuật, 1.1.3 Đặc điểm hàn kim loại a Tiết kiệm kim loại... độ cao dễ làm cho kim loại bị nhiệt 2.3 Tổ chức kim loại mối hàn vùng cận mối hàn Sau đông đặc, kim loại mối hàn có thành phần khác so với kim loại Dới tác dụng nhiệt độ ổ chức kim loại mối hàn