Chương 9: Đặc điểm của quá trình hàn hồ quang dưới lớp thuốc Trên hình 2-11 là sơ đồ cân bằng nhiệt khi hàn dưới lớp thuốc. So với hàn hồ quang tay, có sự khác biệt đáng kể trong lượng nhiệt truyền vào kim loại cơ bản. Một phần thuốc hàn không sử dụng hết sẽ được tái sử dụng thông qua hệ thống thu hồi thuốc hàn. Hệ thống điều khiển đảm bảo cấp đều dây hàn xuống vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây hàn. V ới phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc, các công đoạn sau đây đều được tự động hóa: việc cấp thuốc hàn xuống vùng phía trước hồ quang, việc cấp dây hàn xuống đầu hàn và việc điều chỉnh chiều dài hồ quang và dao động ngang của hồ quang (nếu cần). Những ứng dụng tiêu biểu của hàn dưới lớp thuốc trong chế tạo các kết cấu tấm dày là hàn bình áp lực, đường ống, bể chứa, kết cấu lớn, tàu biển, toa xe lửa, dầm cầu thép, hàn đắp các lớp đặc biệt lên bề mặt thép. 1) Ưu điểm chung của hàn tự động dưới lớp thuốc Hình 2-11. Sơ đồ cân bằng nhiệt khi hàn dưới lớp thuốc 1. Không phát sinh khói, hồ quang kín, do đó giảm thiểu nhu cầu đối với trang phục bảo hộ của thợ hàn. Không đòi hỏi kỹ năng cao của thợ hàn, điều kiện lao động thuận lợi. 2. Chất lượng kim loại mối hàn cao. Bề mặt mối hàn trơn và đều. không có bắn tóe kim loại. Chất lượng mối hàn cao hơn so với hàn hồ quang tay do hình dạng và bề mặt mối hàn tốt. Tiết kiệm kim loại do sử dụng dây hàn liên tục 3. Tốc độ đắp và tốc độ hàn cao. Có năng suất cao hơn từ 5 ÷ 10 lần so với hàn hồ quang tay (dòng điện hàn và tốc độ hàn cao hơn, hệ số đắp lớn). Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, ít biến dạng sau khi hàn. Dễ tự động hóa. 2) Những nhược diểm của hàn tự động dưới lớp thuốc 1. Đòi hỏi kim loại cơ bản và vật liệu hàn phải sạch hơn so với hàn hồ quang tay. Chuẩn bị trước khi hàn công phu hơn. 2. Không thể quan sát trực tiếp vũng hàn. Chỉ hàn được ở tư thế hàn sấp, với các đường hàn có hình dạng tương đối đơn giản (thẳng, tròn quay). 3. Thi ết bị có giá thành cao. 3) Tổ chức kim loại mối hàn Tổ chức kim loại mối hàn và tính đồng nhất của nó có ảnh hưởng quyết định đến tính chất của li ên kết hàn. Tổ chức sơ cấp (kim loại kết tinh) của mối hàn nói chung có dạng các tinh thể hình tr ụ như khi đúc; trục chính của nó có hướng trùng với hướng truyền nhiệt tối đa. Các đường đẳng nhiệt kết tinh trên bề mặt mối hàn có dạng parabol và nói chung trùng với biên dạng bên ngoài c ủa bề mặt mối hàn. Các gradient nhiệt độ tối đa cũng như các trục chính của các tinh thể hình cột tại mỗi điểm đều vuông góc với các đường đẳng nhiệt kết tinh. Các tinh thể h ình trụ cũng có hình dạng và hướng tương tự theo hướng tiết diện ngang. Khi tốc độ hàn cao, tại vùng gi ữa bề mặt mối hàn không hình thành các hình vòng cung liên t ục đặc trưng cho các đường đẳng nhiệt, m à trong đường hàn lại thấy xuất hiện sự gợn sóng. Tiếp tục tăng tốc độ hàn sẽ làm xu ất hiện tại vùng giữa đó các khuyết tật và lẫn xỉ hàn. 2.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN TỰ ĐỘNG Thiết bị cơ bản cho hàn tự động dưới lớp thuốc bao gồm: Hình 2-12. Hướng kết tinh của các tinh thể mối hàn Hình 2-13. Các đường đẳng nhiệt trên bề mặt mối hàn Hình 2-14. Bề mặt mối hàn khi t ốc độ h àn cao 1. Bộ phận cấp dây hàn có chức năng cấp dây hàn tới vùng h ồ quang thông qua ống tiếp xúc của đầu hàn. 2. Ngu ồn điện hàn cung cấp dòng điện hàn cho dây hàn tại ống tiếp xúc. 3. Bộ phận giữ và cấp thuốc cho hồ quang. 4. Bộ phận điều khiển dao động ngang. 2.3.1 Bộ thiết bị hàn hàn tự động dưới lớp thuốc.  Nguồn hàn Máy hàn tiêu biểu gồm biến áp hàn, bộ chỉnh lưu, cuộn cản, quạt làm mát, bộ phận bảo vệ, biến áp điều khiển và contactơ d òng hàn. M ọi điều khiển điều thực hiện ở mặt trước máy.  Xe hàn (xe tự hành chứa đầu hàn) có 2 bánh truyền động phía sau, 2 bánh bị động phía trước và động cơ đẩy một chiều có hộp giảm tốc. Tốc độ xe được đặt bằng tay từ 0,2 ÷ 2,0 m/phút (đ iều chỉnh điện từ). Hướng đi của xe được đặt trước bằng công tắc. Xe có thể làm cho đầu hàn thực hiện dao động ngang.  Cần đỡ đầu hàn và đầu hàn. Hình 2-15. Các khả năng chuyển đ ộng của đầu h àn t ự động tr ên xe t ự Có thể điều chỉnh chính xác chiều cao đầu hàn và góc nghiêng c ủa nó (cho hàn liên kết chữ T, nghiêng 45 o ). Đầu hàn ch ứa bộ phận nắn và cấp dây từ cuộn dây vào ống tiếp xúc (có chức năng dẫn dòng điện hàn). Bộ cấp dây gồm động cơ một chiều, 4 trục đẩy dây, hộp giảm tốc và cuộn dây hàn. Có thể dùng núm điều khiển trên bảng điều khiển để thay đổi li ên tục tốc độ cấp dây từ 0,1 ÷ 7,5 m/phút (tốc độ này được điều khiển bằng điện từ). Đầu hàn thường bao gồm cả bộ phận dẫn hướng để d ò vị trí rãnh hàn ở phía trước mối h àn. Một số thiết bị hiện đại còn sử dụng các đầu dò laser. Ngoài ra đầu hàn còn được gắn phiễu chứa thuốc hàn.  Bảng điều khiển nằm trên xe hàn; chế độ hàn được điều khiển từ mặt trước của bảng. Bảng điều khiển bao gồm đồng hồ chỉ tốc độ xe hàn (m/phút), ampe kế và vôn kế; chiết áp xoay để đặt tốc độ xe h àn và tốc độ cấp dây; công tắc đổi chiều đi của xe hàn; cơ cấu điều chỉnh dây lên xuống; nút khởi động và tắt. 2.3.2 Trang thiết bị phụ trợ Các trang thiết bị phụ trợ được dùng tùy trường hợp và có thể bao gồm:  Đường ray cho xe hàn – dùng cho mối hàn thẳng.  Bộ gá lắp đặc biệt khi xe hàn chuyển động trực tiếp trên vật hàn. Hình 2-16. Sơ đồ nguyên lý xe hàn v ạn năng 1. xe tự hành; 2. trụ đứng; 3. tay ngang; 4. bảng điều khiển; 5. hộp chứa cuộn dây hàn; 6. động cơ cấp dây hàn; 7. các con lăn đẩy dây; 8. giá đỡ ống tiếp xúc; 9. đầu dẫn hướng; 10. hộp chứa thu ốc h àn  Bộ thu hồi thuốc hàn chưa dùng hết (máy hút thuốc hàn dư).  Đồ gá vật hàn và xe hàn (đầu hàn) . quang và dao động ngang của hồ quang (nếu cần). Những ứng dụng tiêu biểu của hàn dưới lớp thuốc trong chế tạo các kết cấu tấm dày là hàn bình áp lực, đường ống, bể chứa, kết cấu lớn, tàu biển,. hàn. V ới phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc, các công đoạn sau đây đều được tự động hóa: việc cấp thuốc hàn xuống vùng phía trước hồ quang, việc cấp dây hàn xuống đầu hàn và việc điều chỉnh. nhiệt, m à trong đường hàn lại thấy xuất hiện sự gợn sóng. Tiếp tục tăng tốc độ hàn sẽ làm xu ất hiện tại vùng giữa đó các khuyết tật và lẫn xỉ hàn. 2.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ HÀN TỰ ĐỘNG Thiết bị