Tài liệu Các phương pháp hàn áp dụng trong công nghiệp tàu thủy

101 trang hapham 160

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu Các phương pháp hàn áp dụng trong công nghiệp tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tai_lieu_cac_phong_phap_han_ap_dung_trong_cong_nghiep_tau_th.pdf

Nội dung text: Tài liệu Các phương pháp hàn áp dụng trong công nghiệp tàu thủy

CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ÁP DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY
KỸ THUẬT H\N T\U THỦY PHẦN 2 CÁC PHƢƠNG PHÁP HÀN ÁP DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP TÀU THỦY Nội dung phần này tập trung vào các vấn đề sau: . Khái quát về hệ thống phân loại các phương pháp hàn. . Các phương pháp hàn hồ quang thông dụng áp dụng trong công nghiệp tàu thủy . Khái quát về các phương pháp hàn tiên tiến . Chọn lựa các phương pháp hàn phù hợp với ứng dụng hàn khi thi công kết cấu thân tàu NỘI DUNG 1. Phân loại các vấn đề cơ bản của phương pháp hàn nóng chảy [-] 4 1.1. Định danh các phương pháp hàn 4 1.2. Ba nguyên lý hình thành mối hàn 8 1.3. Mật độ nguồn nhiệt 11 1.4. Hồ quang hàn 17 2. Phương pháp hàn que (SMAW)[-] 26 2.1. Thực chất đặc điểm. 26 2.2. Thiết bị hàn 29 2.3. Thông số hàn[-][-]. 29 2.4. Xác định & hiệu chỉnh thông số hàn 32 2.5. Que hàn 34 2.6. Phân nhóm que hàn theo đặc trưng công nghệ. 38 2.7. Kỹ thuật hàn 39 2.8. Sấy que hàn 41 2.9. Phân nhóm mối hàn theo các đặc trưng công nghệ 44 2.10. Các chú ý khi chọn que hàn 47 3. Phương pháp hàn dây lỏi thuốc (FCAW) 48 3.1. Tổng quan 48 3.2. Nguyên lý hoạt động 48 3.3. Tác động của thông số hàn 50 3.4. Thiết bị hàn FCAW 54 3.5. Thiết kế chuẩn bị mối hàn 55 3.6. Dây hàn FCAW 55 3.7. Kỹ thuật hàn dây lỏi thuốc 59 4. Phương pháp hàn MIG - MAG 65 4.1. Nguyên lý đặc điểm 66 4.2. Kiểu chuyển dịch kim loại khi hàn MIG - MAG 68 4.3. Thiết bị hàn 72 4.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến công nghệ hàn MIG - MAG 81 4.5. Công nghệ hàn MIG - MAG. 90 4.6. Kỹ thuật hàn MIG – MAG 97 Th.s Trần Ngọc D}n – 2005 KTHTT-part2.DOC 1 Hiệu đính 2/7/2009
Danh mục c{c hình ảnh Bảng - 1 Định danh các phương pháp hàn thông dụng 6 Hình - 1 Sơ đồ phân loại các phương pháp hàn theo AWS 7 Bảng - 2 Các nguyên lý hình thành mối hàn 8 Bảng - 3 Các nguồn năng lượng hàn 9 Bảng - 4Tính năng công nghệ của các phương pháp hàn / lắp: 10 Hình - 2 Mật độ nguồn nhiệt của các phương pháp hàn thông dụng 11 Hình - 3 : Nhiệt lượng hấp thu bởi chi tiết hàn theo mật độ dòng nhiệt 11 Hình - 4 quan hệ giữa công suất nguồn nhiệt và độ bền các mối hàn trên hợp kim nhôm 12 Hình - 5 (a) Tác động của mật độ nguồn nhiệt và mức độ tản nhiệt khi hàn đến biến dạng và năng suất hàn(b) Quan hệ năng suất , chi phí đầu tư và mật độ nguồn nhiệt. 12 Hình - 6 Mật độ nguồn nhiệt , thời gian tương tác và đường kính vũng chảy 14 Hình - 7 Tốc độ hàn tối đa , kích thước vũng chảy theo mật độ nguồn nhiệt T.W.Eagar 14 Hình - 8 Phân bố công suấtnhiệt khi hàn 15 Bảng - 5 hiệu suất trao đổi nhiệt khi hàn 15 Hình - 9 Độ rộng của vùng ảnh hưởng nhiệt theo mật độ nguồn nhiệt. T.W.Eagar 16 Hình - 10 So sánh chiều dài hồ quang TIG (tự do) & Hồ quang Plasma(nén) 17 Hình - 11 Các vùng sụt áp trên hồ quang hàn 18 Hình - 12 Phân bố nhiệt trong hồ quang TIG 19 Hình - 13 Đặc tính tỉnh hồ quang TIG và hồ quang MIG - MAG 20 Hình - 14 Các dạng đường đặc tính V-I của hồ quang 21 Hình - 15 Cực tính khi hàn TIG và tác động đến độ ngấu 22 Hình - 16 Hiệu ứng tẩy oxýt kim loại của hồ quang phân cực dương 22 Hình - 17 Lực co thắt khi hàn với các phân cực khác nhau 23 Hình - 18(a) hồ quang có xu thế bị đẩy xa khỏi điểm nối mass (b) dòng foucault không đối xứng sẽ làm hồ quang bị thổi lệch (c) lực thổi lệch hồ quang hướng về phía chưa có mối hàn (d) mối hàn bị thổi lệch từ. 24 Hình - 19(a) tác động của điểm nối mass (b) Giải pháp kiểm soát thổi lệch từ khi hàn ống 25 Hình - 20 Sơ đồ lắp đặt thiết bị hàn que 26 Hình - 21Sơ đồ mạch hàn SMAW 27 Hình - 22 Các dạng chuyển dịch (a) phun , (b) bay tự do (c) trọng lực 28 Bảng - 6 Tóm tắt các dạng chuyển dịch kim loại khi hàn que 28 Hình - 23 Tốc độ và cường độ tới hạn các cấp que hàn tàu điển hình 31 Bảng - 7 Điện áp giới hạn các cấp que điển hình 31 Hình - 24 Lưu đồ xác định thông số hàn Error! Bookmark not defined. Hình - 25 Ảnh hưởng của bề dày thuốc bọc (1) que thuốc bọc mỏng (2) que thuốc bọc trung bình (3) que thuốc bọc dày 34 Bảng - 8 Chức năng của các hợp chất có trong thuốc bọc que hàn 34 Bảng - 9 Thành phần và đặc điểm các nhóm thuốc hàn 37 Bảng - 10 Hướng dẫn sấy que hàn nhóm giảm hydro 41 Bảng - 11 Ký hiệu que hàn theo AWS 42 Bảng - 12 Các nhóm que được đăng kiểm quốc tế phê duyệt 43 Hình - 26 Nguyên lý hàn dây lỏi thuốc (FCAW) 48 Hình - 27 Các chế độ chuyển dịch kim loại và năng suất đắp FCAW 50 Bảng - 13 Hiệu chỉnh thông số hàn FCAW 50 Hình - 28Tốc độ cấp dây và tốc độ chảy (FCAW) 51 Hình - 29 Ảnh hưởng cực tính (FCAW) 51 Hình - 30 Tác động của cực tính và độ ngấu mối hàn (DCEP,AC,DCEN) 52 Hình - 31 Định nghĩa độ nhú 52 Hình - 32 Hàn thuận (drag) và hàn nghịch (push) 52 Hình - 33 Ảnh hưởng khí bảo vệ và góc hàn 53 Hình - 34 Cấu hình mối hàn FCAW 55 Hình - 35 Sơ đồ chế tạo dây lỏi thuốc 56 Hình - 36 các dạng tiết diện dây lỏi thuốc 56 Bảng - 14 Thông tin dây hàn FCAW 58 Bảng - 15 Thông số công nghệ hàn dây thuốc điển hình 59 Bảng - 16Thông số hàn và chuẩn bị mép vát các mối hàn tư thế phẳng điển hình 60 Bảng - 17 Ví dụ thông số công nghệ khi hàn dây lỏi thuốc 61 Bảng - 18 Các nhóm dây thuốc được các tổ chức đăng kiểm quốc tế phê duyệt 62 Hình - 37 Các thông số tiết diện hàn 63 Bảng - 19 Thông số hiệu chỉnh và tác động đến tiết diện hàn 63 Bảng - 20 Khuyết tật và các hiệu chỉnh ngăn ngừa 64 Bảng - 21 Điều chỉnh tiết diện mối hàn 64 Hình - 38 Sơ đồ lắp thiết bị hàn (GMAW tổng quát) MIG – MAG điển hình 66 KTHTT-part2.DOC 2 Hiệu đính 2/7/2009
Hình - 39 Các phương thức chuyển dịch kim loại GMAW 67 Hình - 40 Đặc trưng chuyển dịch kim loại khi hàn MIG 67 Hình - 41 Dòng tới hạn để có chuyển dịch phun (dây 1.6 – Ar + 1% O2) 68 Hình - 42 Chuyển dịch phun và chuyển dịch cầu 69 Hình - 43 biến thiên dòng điện và điện áp hàn khi chuyển dịch ngắn mạch 69 Hình - 44 Các giai đoạn chuyển dịch xung 70 Hình - 45 Các giai đoạn chuyển dịch sức căng bề mặt 71 Hình - 46 Sơ đồ lắp thiết bị MIG-MAG loại thông thường và synergic 72 Hình - 47 Cấu tạo súng hàn 74 Hình - 48 Bộ cấp dây MIG – MAG điển hình 75 Hình - 49 so sánh dịch chuyển thông số hàn giữa nguồn có đặc tính CC và CV 76 Hình - 50 Minh họa tính tự điều chỉnh chiều dày hồ quang khi hàn MIG – MAG 77 Hình - 51 Độ dốc và tác động co thắt khi chuyển dịch ngắn mạch 77 Hình - 52 Tác động của độ dốc đến giá trị dòng ngắn mạch 78 Hình - 53 Tác động của điện kháng giảm tốc độ tăng dòng điện 79 Bảng - 22 Các nhân tố tác động đến lực co thắt 79 Hình - 54 Thiết bị hàn MIG – MAG bán tự động 80 Hình - 55 Thiết bị hàn MIG – MAG tự động (hệ tọa độ phẳng) 81 Hình - 56 Ảnh hưởng của khí bảo vệ lên tiết diện mối hàn 82 Bảng - 23 Thành phần khí bảo vệ và ứng dụng 83 Bảng - 24 Hướng dẫn chọn khí bảo vệ (hàn MIG) 84 Bảng - 25 Chọn khí bảo vệ khi hàn MAG 86 Bảng - 26 Các dây hàn thông dụng (kim loại màu) 88 Bảng - 27 Các dây hàn thông dụng (thép và thép hợp kim) 89 Hình - 57 Cách xác định các thông số hàn MIG - MAG 91 Hình - 58 Đặc tính chuyển dịch kim loại dây hàn ER70S-2(98%Ar+2%O2 / CO2) 92 Hình - 59 Đặc tính chuyển dịch dây hàn ER70S-3 / ER70S – 4 93 Hình - 60 Đặc tính chuyển dịch kim loại dây ER70S – 6 và dây thép HSLA ER110S 94 Hình - 61 Cách xác định độ nhú (ESO) 95 Hình - 63 Đường cong chảy dây hàn ER70S – x 96 Bảng - 28 Khắc phục các trục trặc khi hàn MIG - MAG 97 Bảng - 29 Hướng dẫn hiệu chỉnh các thông số khi hàn MIG - MAG 100 KTHTT-part2.DOC 3 Hiệu đính 2/7/2009
1. Phân loại các phương pháp hàn 1.1. Định danh các phƣơng pháp hàn H|n l| một nguyên công công nghệ quan trọng góp mặt trong hầu hết c{c ng|nh công nghiệp. Đối với công nghiệp t|u thủy, vai trò quan trọng của h|n l| hiển nhiên. C{c hiễu biết s}u rộng về đặc điểm, x{c định c{c tiêu chí phù hợp để chọn lựa c{c phương ph{p h|n khi thi công sẽ góp phần to lớn n}ng cao chất lượng , năng suất lao động v| hạ gi{ th|nh sản phẩm. Việc định danh v| ph}n loại c{c phương ph{p h|n giúp cho c{n bộ kỹ thuật , c{n bộ quản lý sản xuất, nh| thiết kế thống nhất về mặt thuật ngữ v| có tầm nhìn kh{i qu{t mang tính hệ thống khi thực thi nhiệm vụ. Hai hệ thống định danh v| ph}n loại có gi{ trị to|n cầu l| hệ thống AWS v| hệ thống EN. . Hệ thống AWS do hiệp hội h|n Mỹ đề xuất v| được hầu hết c{c nước chấp nhận. Hệ thống n|y ph}n c{c phương ph{p h|n theo nguồn nhiệt v| môi trường bảo vệ nguồn nhiệt v| tên gọi được mã hóa bằng c{c từ tiếng anh viết tắt có tính gợi ý v| hệ thống cao. . Hệ thống EN do c{c tổ chức tiêu chuẩn ho{ của c{c nước thuộc cộng đồng ch}u }u đề xuất. Hệ thống n|y định danh c{c phương ph{p h|n bằng tập hợp 2 chữ số dạng XXX. Chữ số đầu tiên thể hiện nguồn nhiệt , chữ số thứ hai cho biết môi trường bảo vệ (xỉ , khí) v| chữ số thứ ba l| ký hiệu đặc tả riêng. . TCVN cũng đã ph{t h|nh tiêu chuẩn định danh c{c thuật ngữ h|n, phần lớn l| dịch từ c{c thuật ngữ , định danh được AWS định nghĩa , nên về mặt thực chất nó không kh{c biệt nhiều so với hệ thống AWS ; ngoại trừ một số thuật ngữ được điều chỉnh theo cách gọi phổ biến ở Việt Nam 1.1.1. Định danh các phƣơng pháp hàn theo EN C{c định danh ký hiệu phương ph{p h|n sau đ}y được thống nhất sử dụng trên c{c bản vẽ kỹ thuật , công nghệ của c{c nước thuộc cộng đồng ch}u }u. KTHTT-part2.DOC 4 Hiệu đính 2/7/2009
1 C{c phương ph{p hồ quang 45 Hàn khuếch tán 11 Hồ quang kim loại môi trường bảo vệ bằng xỉ 47 Hàn khí áp lực 111 Hàn hồ quang với que có thuốc bọc. 112 Hàn bằng bộ gá trọng lực (Gravity arc 48 Hàn ép nguội welding) 113 Hàn hồ quang kim loại que trần. 114 Hàn bằng dây có lõi thuốc (Flux cored wire) C{c phương ph{p h|n đặc biệt 115 Hàn bằng dây có thuốc bao ngoài (Coated wire) 71 Hàn nhiệt hóa (Thermit welding) 118 Hàn bằng que hàn đặt sẳn – hàn kiểu đốt pháo (Firecracker welding ) 72 Hàn điện xỉ (Electro-slag welding) 12 Hồ quang ngầm 121 Hàn hồ quang chìm 73 Hàn điện khí (Electro-gas welding) 13 Hồ quang được bảo vệ bằng khí. 131 Hàn MIG (hồ quang kim loại bảo vệ bằng khí 74 Hàn điện từ (Induction welding) trơ 135 Hàn MAG (hồ quang kim loại bảo vệ bằng khí 75 Hàn bằng chùm bức xạ năng lượng cao hoạt hóa (oxy hoặc khữ) 136 Hồ quang kim loại bằng dây thuốc có khí CO2 bảo vệ ngoài. 751 Hàn LASER 14 Hồ quang điện cực không nóng chảy, bảo vệ bằng khí 752 Hàn bằng hồ quang phản xạ (Arc image 141 Hàn TIG (hồ quang tungsten bảo vệ bằng khí welding ) trơ) 149 Hồ quang tungsten tăng cường bằng khí hydro (Atomic-hydrogen welding) 753 Hàn bằng nguồn hồng ngoại (Infrared 15 Hồ quang plasma welding ) 18 Các phương pháp hồ quang khác 181 Hàn hồ quang bằng điện cực carbon 76 Hàn bằng chùm tia electron (Electron beam 185 Hàn hồ quang xoay vòng (Rotating arc welding ) welding ) 2 C{c phương ph{p điện trở 77 Hàn cụng (Percussion welding) 22 Hàn điểm 22 Hàn dường (hàn lăn) 78 Hàn cấy goujong (Stud welding) 221 Hàn lăn chồng mí 225 Hàn lăn có tấm ghép 781 Hàn cấy hồ quang (Arc stud welding) 23 Hàn điểm tiếp xúc điện cực dập nổi (Projection welding) 782 Hàn cấy điện trở (Resistance stud welding) 24 Hàn cấy (Flash welding) 25 Hàn đâu mí 29 Các phương pháp hàn điện trở khác 291 Hàn tiếp xúc bằng nguồn cao tầng HF 3 C{c phương ph{p h|n khí 31 Phương pháp Oxy – khí nhiên liệu 311 Hàn Oxy-acetylen 312 Oxy-propan (LPG) 313 Oxy-hydro 32 Phương pháp Không khí – khí nhiên liệu Trích từ tiêu chuẩn BS EN ISO 4063 321 Hàn không khí -acetylen 322 Hàn không khí -propan Qua danh mục nêu trên ta thấy các 4 C{c phương ph{p h|n {p lực phương pháp hàn rất đa dạng. Các 41 Hàn siêu âm phương pháp in nghiêng được sử dụng 42 Hàn ma sát trong công nghiệp đóng và sửa chữa 43 Hàn rèn tàu 44 Hàn bằng năng lượng va đập 441 Hàn nỗ KTHTT-part2.DOC 5 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 1 Định danh các phương pháp hàn thông dụng Phương pháp hàn que (SMAW) Phương pháp 111 Phương pháp hàn MAG dây lỏi thuốc không dùng khí bảo vệ Phương pháp 114 Phương pháp hàn hồ quang chìm (SAW) Phương pháp 121 Phương pháp hàn hồ quang chìm với điện cực tấm Phương pháp 122 Phương pháp hàn MIG bán tự động dây rắn Phương pháp 131 Phương pháp hàn MIG dòng xung dây rắn Phương pháp 131 Phương pháp hàn MAG bán tự động dây rắn (GMAW) Phương pháp 135 Phương pháp hàn MAG dây lỏi thuốc có khí bảo vệ (FCAW) Phương pháp 136 Phương pháp hàn TIG (GTAW) Phương pháp 141 Phương pháp hàn TIG bằng bộ gá "quỉ đạo (Orbital)" Phương pháp 141 Phương pháp hàn TIG hai nguồn nhiệt Phương pháp 141 Phương pháp A-TIG (hàn TIG có chất trợ dung) Phương pháp 141 Phương pháp hàn Plasma (PAW) Phương pháp 15 Phương pháp hàn Micro-Plasma Phương pháp 15 Phương pháp hàn điện xỉ (Electro Slag Welding) Phương pháp 72 Phương pháp hàn điện khí (Electro - Gas Welding) Phương pháp 73 Phương pháp hàn cấy (goujons) Phương pháp 781 Phương pháp hàn điểm tiếp xúc Phương pháp 21 Phương pháp hàn lăn Phương pháp 22 Phương pháp hàn tiếp xúc điện cực dập nổi Phương pháp 23 Phương pháp hàn cụng (Upset Welding) Phương pháp 24 Phương pháp hàn bằng chùm tia electron Phương pháp 76 Phương pháp hàn bằng chùm tia LASER Phương pháp 751 Phương pháp hàn ma sát Phương pháp 42 Phương pháp hàn ma sát xoáy (Firction STIR welding) Phương pháp Phương pháp hàn bằng sóng nổ Phương pháp 441 Phương pháp hàn khuếch tán Phương pháp 45 Phương pháp hàn nhiệt nhôm ( aluminothermique) Phương pháp 71 Phương pháp hàn Oxy- Acetylen Phương pháp 311
1.1.2. Định danh theo AWS Hình - 1 Sơ đồ ph}n loại c{c phương ph{p h|n theo AWS KTHTT-part2.DOC 7 Hiệu đính 2/7/2009
1.2. Ba nguyên lý hình thành mối hàn Để có thể hình th|nh nên mối h|n , vùng tiếp gi{p giữa hai mép h|n cần đạt đủ năng lượng v| điều kiện hóa lý để c{c nguyên tử từ hai bề mặt có thể di chuyển (khuếch t{n) v|o nhau hình th|nh nên c{c liên kết nguyên tử mới. Nói c{ch kh{c , về bản chất liên kết h|n l| liên kết nguyên tử. Có nhiều c{ch để cung cấp năng lượng v| trạng th{i bề mặt cũng như c{c điều kiện hóa lý để tạo nên mối h|n. (1) C{ch thông dụng nhất l| nung chảy vùng kim loại ở mép h|n trong điều kiện hóa lý phù hợp , sau đó vũng chảy (bể h|n – weld pool) sẽ đông rắn lại để tạo nên mối h|n. C{c phương ph{p h|n dùng nguyên lý hình th|nh mối h|n từ nguyên lý nóng chảy – đông rắn thường được gọi l| phương ph{p h|n nóng chảy (fusion processes). (2) Ngo|i phương ph{p nóng chảy nêu trên , mối h|n còn có thể được hình th|nh bằng c{ch đốt nóng hai bề mặt tiếp gi{p đến trên nhiệt độ t{i kết tinh (recrystallisation), sau đó tạo nên c{c biến dạng dẽo cục bộ tại khu vực h|n . Trong tiến trình nguội lại , qu{ trình t{i cấu trúc của mạng tinh thể , tạo hạt sẽ hình th|nh nên mối h|n giữa hai bề mặt tiếp xúc. Phương ph{p n|y có lịch sử rất l}u đời v| thường được gọi với tên d}n gian l| “ch{y” ; thuật ngữ kỹ thuật l| “h|n rèn – forge welding” hoặc hiện đại hơn “h|n (tiếp xúc) ở trạng th{i rắn – solide state welding“ , “h|n {p lực – pressure welding”. (3) Qu{ trình khuếch t{n c{c nguyên tử từ bề mặt n|y sang bề mặt kh{c cũng có thể diễn ra tại mặt tiếp xúc giữa hai pha lỏng – rắn . Để cho c{c nguyên tử từ pha lỏng có thể khuếch t{n v|o bề mặt rắn , kích thước v| đặc điểm c{c nguyên tử khuếch t{n v| nguyên tử trong bề mặt rắn phải có sự tương đồng về mặt luyện kim. Theo thuật ngữ luyện kim , ta nói chúng có thể hình th|nh nên c{c “dung dịch rắn thay thế hoặc xen kẻ - interchange / intermediate solid solution”. Phương ph{p h|n có nguyên lý hình th|nh mối h|n theo kiểu n|y thường được 1 gọi l| “h|n vãy” . Phương ph{p h|n vảy được ph}n nhóm chi tiết l| h|n vảy mềm (soldering) h|n vảy cứng (brazing) v| h|n vảy nóng chảy (braze - welding). H|n vảy mềm , sở dỉ có tên như thế vì vật liệu đắp (filler metal) thường kh{ mềm , khi nhiệt độ nóng chảy của vảy h|n nhỏ hơn 4500C ; cao hơn sẽ được gọi l| h|n vảy cứng (brazing) . H|n vảy nóng chảy (Braze welding) thực tế chẳng có r|ng buộc n|o với “đồng hoặc thau”. Thuật ngữ n|y dùng để chỉ c{c phương ph{p h|n vật liệu bẳng hợp kim cùng tinh (eutectic) l| hợp kim có cùng bản chất với kim loại nền (base metal) song có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất. Ví dụ h|n 2 nhôm bằng que đắp nhôm silic 5% sẽ được gọi l| “baze welding” Bảng - 2 Các nguyên lý hình thành mối hàn 1 Thuật ngữ “vãy” là thuật ngữ chuyên ngành của thợ kim hoàn dùng để chỉ hợp kim vàng pha bạc dùng để hàn nối các chi tiết của đồ trang sức. Thực tế thợ hàn ít khi gọi là hàn vảy mà thường dùng các thuật ngữ như “hàn chì / thiếc” , hàn thau / bạc / đồng” khi đề cập đến phương pháp hàn này. 2 Braze welding không được xếp nhóm hàn nóng chảy vì nhiệt độ khu vực hàn nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại nền. KTHTT-part2.DOC 8 Hiệu đính 2/7/2009
Hàn ở trạng thái rắn Hàn vảy Tkt Tc Hàn vảy nóng Lực xung kích Hàn vảy mềm Hàn vảy mềm Áp lực tỉnh chảy / dao động Tv < 4500C Tv ≥ 4500C Tv ≤ Tc Hàn điểm (spot) Hàn đồng / Hàn Khí (OFW) thau bằng que Hàn đường đắp thau Hàn hồ quang (xAW) (seam) Hàn nổ Hàn gang Hàn điện xỉ Hàn cụng Hàn vảy thau / Hàn siêu âm Hàn chì / thiếc bằng que đắp (upset) bạc Hàn Laser nickel Hàn xung từ Hàn cấy (stud / Hàn bằng chùm tia Electron Hàn nhôm flash welding) bằng que Hàn ma sát xoáy (FSW) Hàn ma sát (FW) nhôm AlSi 5% Bảng - 3 Các nguồn năng lượng hàn Các chùm tia Nhiệt Nhiệt / Hóa Cơ năng Điện (trở) Hồ quang Điện từ năng lượng năng năng cao Hàn que Hàn dây thuốc OFW Hàn hồ quang chìm Nóng LBW FSW Thermo – ESW Hàn MIG/MAG chảy Chemical EB welding Hàn điện khí (EGW) Hàn TIG Hàn Plasma Hàn điểm Hàn điện cực dập nổi (projection Hàn cấy phóng hồ Hàn cảm ứng FW Hàn khí – áp welding) quang (Flash welding) Áp lực Hàn xung từ lực Hàn nổ Hàn đường Hàn cụng phóng hồ năng lượng quang (Flash upset) cao Hàn cụng Hàn cấy (stub welding) Hàn chì mỏ Hàn chì (mỏ Hàn vảy cảm Hàn vảy Hàn vảy hàn đồng hàn điện) ứng Laser KTHTT-part2.DOC 9 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 4 Tính năng công nghệ của các phương pháp hàn / lắp: 3 thép gỉ không nhôm háp công trƣờng công mối ghép đâu mí đâu ghép mối mí chồng ghép mối Phƣơng p Phƣơng hàn lƣợng năng Nguồn danh định số Chỉ trên Áp dụng trên Áp dụng trên Áp dụng tấm thép trên Hàn ống Hàn động cơ năng Khả công thủ Hàn tự / khí cơ năng Khả hóa động trên đƣợc Áp dụng Hồ 1 Có Có Có Có Có Có Có Có Có Có Có quang Khí 3 Có Có thể Có thể Có Có Có Có Có Có Không Có Laser 52 Có Có Có thể Có Có Có Có Không Không Có Không Điện trở 2 Có Có Có Có thể Có Có Có thể Có thể Có Có Không Ma sát 42 Có Có Có Có Không Có Không 4 Không Không Có Không Hàn vảy 9 Không Có Có Không Có Có Có thể Có Có Có thể Có bulong Không Có Có Có Không Có Có Không Có thể Có Có Có rivet Keo dán Không Có Có Có Không Có Có Có Có Có Có thể Có Nguồn TWI – The Welding Institute 3 Theo danh pháp EN - 499 4 Với phương pháp hàn ma sát xoáy kết hợp với tự động hóa , các mối hàn ống có thể thực hiện dễ dàng KTHTT-part2.DOC 10 Hiệu đính 2/7/2009
1.3. Đặc điểm nguồn nhiệt hàn Hình - 2 Mật độ nguồn nhiệt của c{c phương ph{p h|n thông dụng Khi đưa một thiết bị sấy tóc công suất 1.5-kW gần một tấm thép không gỉ 304 d|y 1.6mm ; chúng ta thấy l| vùng nung nóng có đường kính đến 50mm , song không thể hy vọng l| đến lúc n|o đó tấm thép không gỉ sẽ bị nóng chảy. Tr{i lại với một hồ quang TIG (GTAW) công suất cở 1.5kW, thì vùng nung nóng chỉ khoảng 6mm đường kính , song tấm thép sẽ bị đốt nóng chảy hầu như tức thì. Thí nghiệm n|y cho thấy chính mật độ nguồn nhiệt , chứ không phải công suất nguồn nhiệt , l| yếu tố chính khi xem xét một nguồn năng lượng n|o đó có thích hợp với công việc h|n hay không. Hình - 3 : Nhiệt lượng hấp thu bởi chi tiết h|n theo mật Hình 3 cho thấy quan hệ giữa mật độ độ dòng nhiệt nguồn nhiệt v| nhiệt lượng chi tiết h|n hấp thu được. Ta thấy nguồn năng lượng có mật độ dòng nhiệt c|ng cao , thì nhiệt lượng hấp thu bởi chi tiết h|n c|ng giảm . Khi mật độ dòng nhiệt qu{ thấp, khu vực nung nóng ph}n t{n rộng l|m cho việc hình th|nh vũng chảy hoặc không thể hình th|nh hoặc không thể kiểm so{t được. Rõ r|ng l| mật độ dòng nhiệt c|ng cao thì khu vực nóng chảy hình th|nh nên bể h|n (weld pool ) c|ng nhỏ, khu vực ảnh hưởng nhiệt (HAZ) c|ng hẹp. Tiết diện mối h|n được thực hiện bởi phương ph{p h|n Oxy – acetylen sẽ rộng v| nông hơn tiết diện mối h|n được thực hiện bởi phương ph{p h|n que. Đối với c{c nguồn nhiệt có mật độ cao như hồ quang plasma , LASER, KTHTT-part2.DOC 11 Hiệu đính 2/7/2009
chùm tia Electron < thì bể h|n hầu như bị đ{nh thủng tức thời , Mối h|n chỉ được hình th|nh 5 khi lượng kim loại đắp được cung cấp đủ nhanh để lấp lại lỗ thủng . C{c phương ph{p h|n với mật độ dòng nhiệt cao cho phép thực hiện c{c mối h|n có độ ngấu s}u, tốc độ h|n cao l| c{c giải ph{p phù hợp cho năng suất v| chất lượng h|n. Đối với nhôm v| hợp kim nhôm , do tính chất đặc trưng của vật liệu như dẫn nhiệt cao , độ bền nhạy cảm với t{c động nhiệt , nên mật độ nguồn nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền mối hàn (Hình 3); theo đó độ bền suy giảm nhanh khi mật độ nguồn nhiệt tăng cao. C{c nhóm nhôm ho{ bền (durable aluminium) (6061, 7039) suy giảm độ bền nhanh hơn c{c nhóm nhôm dẽo (2019,5083). Ở hình 5a chúng ta thấy t{c động của mật độ nguồn nhiệt v| bề d|y chi tiết đến góc biến dạng h|n. Mật độ c|ng cao thì ảnh hưởng của bề d|y chi tiết đến biến dạng h|n c|ng giảm . Hình 5b mô tả mối tương quan giữa mật độ nguồn nhiệt với tốc độ h|n v| chi phí đầu tư. Ngo|i công suất nguồn nhiệt, hai yếu tố chính Hình - 4 quan hệ giữa công suất nguồn quyết định mật độ nguồn nhiệt l| tiết diện ph}n nhiệt v| độ bền c{c mối h|n trên hợp kim bố v| thời gian tương t{c cần thiết để tạo nên nhôm vũng chảy . Hình - 5 (a) T{c động của mật độ nguồn nhiệt v| mức độ tản nhiệt khi h|n đến biến dạng v| năng suất h|n(b) Quan hệ năng suất , chi phí đầu tư v| mật độ nguồn nhiệt. 5 Kỹ thuật này có tên gọi là “KEYHOLE” KTHTT-part2.DOC 12 Hiệu đính 2/7/2009
1.3.1. Tiết diện phân bố nhiệt khi hàn. . Đối với phương ph{p h|n khí : mật độ nguồn nhiệt trải rộng lên một tiết diện rộng v| tăng công suất ngọn lữa cũng đồng thời với việc tăng tiết diện nung nóng , do vậy trong phương ph{p h|n khí việc tăng công suất ngọn lữa đôi khi không mang lại hiệu quả h|n mong muốn. Thực tế thì khi h|n khí Oxy – Acetylen trên thép chúng ta thường chọn 6 công suất ngọn lữa theo bề d|y chi tiết h|n . Đối với phương ph{p h|n điểm tiếp xúc : Tiết diện của điểm h|n hầu như ho|n to|n được x{c định dựa trên c{c yếu tố : độ nhấp nhô v| độ sạch của vùng tiếp xúc , đường kính mũi điện cực , {p lực rèn khi h|n. Do vậy mật độ nguồn nhiệt nhỏ nhất v| lớn nhất có thể được x{c định. Vấn đề còn lại l| x{c định thời gian h|n cần thiết để điểm h|n được 7 hình th|nh theo đúng yêu cầu. Hình - 6 Mật độ nguồn nhiệt , thời gian tương tác và đường kính vũng chảy . Đối với c{c phương ph{p h|n nóng chảy mật độ năng lượng đường (Công suất / tốc độ h|n) có ý nghĩa thiết thực hơn 6 Công suất ngọn lữa OA được xác định theo lượng Acetylen tiêu thụ trong 1 giờ . Đại lượng này phụ thuộc vào cở mỏ hàn được sử dụng , Như vậy , thực chất khi hàn kích cở mỏ hàn cần phải được chọn phù hợp với bề dày chi tiết được hàn. 7 Nếu giả định nguồn nhiệt là phẳng và phân bố đều thì có thể ước lượng thời gian cần thiết để vũng chảy hình thành nhờ công thức thực nghiệm sau : ( tm : là thời gian hàn , HI : mật độ nguồn nhiệt ) KTHTT-part2.DOC 13 Hiệu đính 2/7/2009
1.3.2. Thời gian tƣơng tác giữa nguồn nhiệt và vũng chảy Theo hình 6 và 7 thì nguồn nhiệt có mật độ c|ng thấp, thời gian cần để hình th|nh vũng chảy c|ng kéo d|i năng lượng tổn thất do nung nóng chi tiết h|n c|ng lớn. Đối với c{c phương ph{p h|n nóng chảy thời gian tương t{c phụ thuộc v|o tốc độ h|n ; trong khi tốc độ h|n được quyết định bởi năng suất đắp v| lượng kim loại cần đắp thêm để ho|n tất tiết diện h|n. Đườngkính nguồn nhiệt (Cm) Tốc độ hàn Tốcđộ tối (cm/s) đa Mật độ nguồn nhiệt W / cm2 Hình - 7 Tốc độ h|n tối đa , kích thước vũng chảy theo mật độ nguồn nhiệt T.W.Eagar Từ hình 7 ta thấy việc tăng mật độ nguồn nhiệt thúc đẩy tốc độ h|n tăng nhanh trong khi tiết diện vũng chảy có xu hướng thu hẹp , do phải di chuyển nhanh tr{nh ch{y thủng nên thời gian tương t{c giảm. Từ c{c ph}n tích trên hình 7 có thể ước lượng mật độ nguồn nhiệt theo công thức sau k,UI q (1) V.b Trong đó q : mật độ nguồn nhiệt (W/s2) k : hiệu suất trao đổi nhiệt V : tốc độ hàn (m/s) b : bề rộng mối hàn(m) KTHTT-part2.DOC 14 Hiệu đính 2/7/2009
Đối với c{c phương ph{p h|n hồ quang nóng chảy thì hiệu suất trao đổi nhiệt phụ thuộc v|o : . Nhiệt độ plasma hồ quang . Hệ số truyền nhiệt của môi trường bảo vệ . Hệ số tản nhiệt v| bề d|y chi tiết . Hệ số tổn thất nhiệt trên kềm, súng , đuốc h|n (khi được giải nhiệt bằng nước) Hình 8 cho thấy ph}n bố tương đối của công suất nhiệt khi h|n. Phần năng lượng thực sự t{c động v|o việc hình th|nh mối h|n (hình th|nh vũng chảy, đốt chảy d}y/que h|n) tổn thất do tản nhiệt chỉ chiếm khoãng 60-80% tùy phương ph{p. Hình - 8 Ph}n bố công suất nhiệt khi h|n Bảng - 5 hiệu suất trao đổi nhiệt khi hàn Phương ph{p Hệ số k H|n hồ quang chìm 1.0 Hàn que 0.8 Hàn MIG-MAG 0.8 Hàn TIG & Plasma 0.6 Khi h|n , năng suất h|n phụ thuộc v|o năng suất đắp của vật liệu h|n (que / d}y h|n) v| phương ph{p h|n. Trong khi chất lượng mối h|n, thể hiện qua cơ tính v| độ bền vững của mối hàn khi chịu tải lại phụ thuộc v|o chu trình nhiệt v| cấu trúc luyện kim của khu vực chịu t{c động của nguồn nhiệt h|n. Chu trình nhiệt h|n l| diễn biến nung nóng v| l|m nguội khi h|n phụ thuộc v|o mật độ nguồn nhiệt, c{c tính chất vật lý của kim loại h|n v| kim loại đắp , số lượt đắp v| lượng kim loại đắp cho mỗi lượt. Cấu trúc luyện kim v| độ lớn của vùng chịu tương t{c nhiệt phụ thuộc v|o mật độ nguồn nhiệt, tính chất vật lý , luyện kim của kim loại đắp v| kim loại chi tiết. KTHTT-part2.DOC 15 Hiệu đính 2/7/2009
8 Thực tế hiển nhiên l| khi vùng |nh hưởng nhiệt (HAZ) c|ng lớn thì c{c tổn thất chất lượng c|ng cao. Tổn thất nhẹ nhất khi h|n trên c{c vật liệu có tính h|n cực tốt l| biến dạng nhiệt. Hình 9 cho thấy quan hệ giữa mật độ nguồn nhiệt v| độ rộng của HAZ. Hình - 9 Độ rộng của vùng ảnh hưởng nhiệt theo mật độ nguồn nhiệt. T.W.Eagar Một phương trình quen thuộc với c{c chuyên gia h|n và có tên rất ấn tượng l| phương trình EINSTEIN thể hiện quan hệ giữa độ ngấu v| thời gian t{c động nguồn nhiệt. X  t (2) Theo phương trình n|y thì X l| độ ngấu tỉ lệ với căn bậc hai của l| hệ số khuếch t{n nhiệt của vật liệu Cm2/S v| t l| thời gian t{c động. Độ ngấu có ý nghĩa quan trọng khi h|n đắp trên thép hợp kim vì nó sẽ l|m thay đổi th|nh phần kim loại của mối h|n v| do đó t{c động đến cơ tính v| tính bền vững của mối h|n v| vùng HAZ. Hệ số khuếch t{n nhiệt tất nhiên sẽ phụ thuộc v|o nhiệt độ nguồn nhiệt tiết diện ph}n t{n của nguồn nhiệt , còn thời gian tương t{c sẽ phụ thuộc v|o tốc độ h|n v| như vậy rõ r|ng l| mật độ nguồn nhiệt cũng gi{n tiếp ảnh hưởng đến độ ngấu (bề s}u vũng chảy ) khi h|n. C{c thực nghiệm để x{c định c{c hệ số ở phương trình (1) v| phương trình (2) có ý nghĩa thực tiển rất lớn đối với c{c nghiên cứu tự động hóa qu{ trình h|n. 8 HAZ = Heat Affect Zone KTHTT-part2.DOC 16 Hiệu đính 2/7/2009
1.4. Hồ quang hàn C{c phương ph{p h|n hồ quang nóng chảy l| phương ph{p thi công chủ yếu để thực hiện c{c mối ghép h|n kết cấu th}n t|u. Hiểu rõ bản chất hồ quang h|n l| cần thiết v| bổ ích khi thiết kế và thi công hàn. 1.4.1. Định nghĩa Hồ quang l| hiện tượng phóng điện qua chất khí . Sự phóng điện n|y có nhiều biểu hiện kh{c nhau tùy thuộc v|o điện {p , dòng điện , khỏang c{ch , th|nh phần khí v| thời gian duy trì. C{c dạng phóng điện hồ quang gồm: phóng điện ph{t s{ng (đèn hùynh quang) , tia lữa điện , chớp v| sấm v| hồ quang h|n. Hồ quang h|n l| : . hiện tượng phóng điện duy trì qua chất khí ở khỏang c{ch ngắn (1 -:- 10 mm) . điện {p thấp (15 -:- 45 V) 9 . v| dòng điện trung bình (5 -:- 5000 A) 1.4.2. Cấu tạo hồ quang (1) Hồ quang tự do & hồ quang nén : Hình - 10 So s{nh chiều d|i hồ quang Plasma (nén) & hồ quang TIG (tự do) Hồ quang tự do có thể nói l| cột plasma bao gồm c{c ion dương v| }m điện tử di chuyển ngược chiều nhau , c{c phần tử n|y liên tục va chạm kết hợp v| ph}n ly để tạo nên bức xạ v| nhiệt năng. Hồ quang tự do không chịu t{c động của môi trường khí bao quang nó hoặc từ trường hay c{c nh}n tố vật lý kh{c. Phần lớn c{c phương ph{p h|n hồ quang sử dụng hồ quang tự do ngoại trừ phương ph{p h|n Plasma sử dụng hồ quang nén. 10 Hồ quang nén , l| cột plasma chịu t{c động mạnh của từ trường hoặc dòng khí bao quanh l|m cho chúng tập trung v| kéo d|i hơn nhằm mục đích sử dụng. Hồ quang h|n bao gồm c{c hạt mang điện , có nghĩa l| có c{c đặc tính cũng vật dẫn điện , vừa l| dòng khí plasma tốc độ cao . Điều n|y cho phép : 9 Rubakov Gas & Arc Welding 10 Tập bài giảng phương pháp cắt bằng plasma ( ) ( ) KTHTT-part2.DOC 17 Hiệu đính 2/7/2009
. Dùng từ trường g}y ra c{c t{c động lên hồ quang như thổi lệch , nén . Dùng điện trường để gia tốc , kéo d|i hồ quang . Dùng c{c hiệu ứng khí động như dòng xóay để nén v| kéo d|i hồ quang (plasma hai dòng khí , plasma dòng nước ). Đối với hồ quang tự do , thì cột hồ quang có dạng hình chuông v| luôn hướng phần loe về phía chi tiết h|n , bất kể l| nó được gắn v|o }m cực hay dương cực. Những khảo s{t chi tiết cho thấy l| cột hồ quang có thể chia th|nh ba đọan riêng biệt A : Vết dương cực (40000C) K : Vết âm cực (~30000C) L : Cột hồ quang (4500-200000C) I : Chiều dài hồ quang Phân bố điện trong hồ quang hàn Hình - 11 C{c vùng sụt {p trên hồ quang h|n . Vết }m cực (cathode) nơi c{c electron bị bứt ra thường l| c{c điểm rất nhỏ kích thước từ 10 – 4 đến 10 -1 mm dịch chuyển ngẫu nhiên trên điện cực . . Vùng sụt {p }m cực có độ d|y khoảng 10-4 mm v| độ sụt {p khoảng 8-:-10V . Vết dương cực (anode) nơi c{c ion dương được tạo th|nh l| một vùng bị bắn ph{ bởi c{c electron v| có kích thước phụ thuộc v|o mật độ dòng điện v| điện {p của hồ quang. . Vùng sụt {p dương cực có bề d|y 0.5 mm với sụt {p từ 6 -:-10 V . Cột hồ quang , cột plasma có kích thước phụ thuộc v|o mật độ v| đường kính điện cực , l| nơi có nhiệt độ cao nhất với sụt {p tỉ lệ bậc nhất theo chiều d|i hồ quang. Về mặt điện thì c{c khảo s{t cho thấy tồn tại hai vùng sụt {p chủ yếu ở }m cực v| dương cực (từ 10 đến 20 V tùy môi trường khí v| chất liệu điện cực) , còn trên cột hồ quang thì sụt {p tỉ lệ bậc 11 12 nhất với chiều d|i hồ quang (hệ số tỉ lệ khoảng 15,7 V/cm ) . 11 Khi tính chiều dài hồ quang thì khoảng cách sụt áp ở dương cực và âm cực được bỏ qua nvì chúng có giá trị rất nhỏ (10 -4 -:- 10-2 cm) 12 c dLh Theo G. Ayrton thí U h a bLh n với a = 15 -:- 20V , b=15,7 V/cm c=10W , d=3W/cm Ih KTHTT-part2.DOC 18 Hiệu đính 2/7/2009
Như vậy với dòng h|n lớn thì có thể bỏ qua ph}n số cuối cùng của công thức G Ayrton v| khi đó ta có : U h a bLh (3) Nói c{ch kh{c , điện {p hồ quang h|n tỉ lệ bậc nhất với chiều d|i hồ quang. Một c}u hỏi tự nhiên l| quan hệ giữa điện {p v| dòng điện trong hồ quang h|n sẽ như thế n|o ? (2) Ph}n lọai hồ quang h|n a. Hồ quang không nóng chảy (non consumable) : l| hồ quang sinh ra giữa điện cực không bị nóng chảy v| vũng chảy h|n , ví dụ hồ quang tungsten , hồ quang carbon. Trong loại hồ quang n|y không có c{c chuyển dịch kim loại. Gồm hai dạng trực tiếp (Open arc) v| gi{n tiếp nén / không nén (transferred / non – transferred Arc). Hình - 12 Ph}n bố nhiệt trong hồ quang TIG b. Hồ quang kim loại (metal arc) l| hồ quang ch{y giữa điện cực kim loại v| vũng chảy l| dạng phổ biến của c{c phương ph{p h|n hồ quang trong đó điện cực cũng chính l| kim loại đắp bổ sung. (3) C{c điều kiện mồi , duy trì hồ quang h|n Theo thực nghiệm của G Ayrton thì để hồ quang có thể ch{y được thì điện {p giữa hai cực phải đạt một gi{ trị n|o đó tùy thuộc phương ph{p h|n. Điện {p tối thiểu để duy trì hồ quang có chiều d|i L được ước lượng bằng phương trình (3) hoặc 13 chọn bằng điện {p qui chuẩn (convention voltage). Điện {p mồi hồ quang thường lớn hơn nhiều điện {p duy trì v| cũng phụ thuộc v|o vật liệu h|n (que / d}y / khí / thuốc h|n). 13 Sở dỉ có tên điện áp qui chuẩn vì điện áp duy trì hồ quang phụ thuộc chủ yếu vào môi trường bảo vệ, vật liệu và thiết bị hàn. Tất nhiên sẽ rất khác biệt nếu các nhà cung cấp không tuân theo một chuẩn nào đó và sự khác biệt này sẽ làm cho các thiết kế công nghệ khó khăn. Điện áp qui ước là điện áp tối thiểu duy trì hồ quang ở một cường độ hàn nhất định được các nhà sản xuất vật liệu hàn thống nhất. KTHTT-part2.DOC 19 Hiệu đính 2/7/2009
Trong thực tế sản xuất, c{c nguồn h|n đều có điện {p không tải qui chuẩn v| điện {p n|y thường 14 gọi l| OCV có gi{ trị cao hơn điện {p mồi hồ quang. Đối với phương ph{p TIG , PAW việc khởi động hồ quang bằng c{ch g}y ngắn mạch giữa điện cực v| chi tiết sẽ l|m hỏng mũi điện cực nên c{c thiết bị n|y thường phải trang bị thêm mạch HF (high frequency) để mồi hồ quang. Hồ quang sẽ được khởi động khi vùng không gian giữa hai cực bị ion hóa v| trở nên dẫn điện. Chúng ta có thể ion hóa vùng không gian đó bằng điện {p xoay chiều tần số cao cở 1000V (h|n TIG , PAW) hoặc l|m nóng điện cực nhờ ngắn mạch (H|n que , MIG-MAG, SAW). Sau khi khởi động hồ quang sẽ duy trì nếu điện {p đủ cao v| vùng khí bảo vệ hồ quang chứa c{c th|nh phần dễ ion hóa (muối gốc Natri, kali, khí argon , helium, phản ứng oxy – hóa khữ giữa môi trường bảo vệ v| kim loại nóng chảy). 1.4.3. Đặc tính điện của hồ quang hàn Hồ quang h|n có hai đặc trưng điện , cả hai đặc trưng n|y đều thể hiện quang hệ giữa điện {p v| cường độ h|n. . Đặc tính tỉnh hồ quang l| quan hệ V – I được thiết lập với chiều d|i hồ quang không đổi. (hình 13) . Đặc tính động hồ quang (thường được gọi l| đặc tính V – I của thiết bị h|n do có quan hệ chặt chẽ với m{y h|n) thể hiện quan hệ V – I khi chiều d|i hồ quang thay đổi. Quan hệ V-I của thiết bị h|n tùy phương ph{p có thể l| CC (dòng không đổi) hoặc l| CV ({p không đổi ) – Hình 14 Hình - 13 Đặc tính tỉnh hồ quang TIG v| hồ quang MIG - MAG 14 OCV = Open Circuit Voltage (điến áp không tải) thường có các giá trị 40,50,60,70,80 VAC và 60, 90 VDC. KTHTT-part2.DOC 20 Hiệu đính 2/7/2009
Hình - 14 C{c dạng đường đặc tính V-I của hồ quang 1.4.4. Cực tính hồ quang hàn Cực tính l| kh{i niệm chỉ đặc tính nguồn điện của hồ quang h|n. Việc chọn cực tính AC hoặc 15 DCEP hoặc DCEN có t{c động lớn đến qu{ trình h|n. Khi h|n với dòng h|n cao hồ quang AC được ưa chuộng hơn ; do chúng giãm thiểu được t{c động của thổi lệch hồ quang do hiệu ứng từ (Arc blowing). Thế nhưng để có thể duy trì qu{ trình ch{y ổn định của hồ quang AC , nguồn điện h|n cần phải có thỏa mãn một số c{c yêu cầu chuyên biệt của phương ph{p. Đứng ở góc độ ổn định hồ quang v| chất lượng h|n , ph}n cực dương (que / d}y h|n hoặc điện cực đấu v|o cực dương của nguồn ) l| phù hợp nhất. Vì khi đó t{c động tẩy sạch (clean effect) của hồ quang được ph{t huy tối đa , tốc độ đắp được n}ng cao ổn định dễ kiểm so{t. Đối với c{c phương ph{p h|n dùng điện cực không ch{y hao (non – consumable ) như phương ph{p TIG , Plasma , thì ph}n cực dương sẽ l|m cho điện cực qu{ nóng v| hiệu suất h|n giảm mạnh do ph}n bố nhiệt lượng không đều giữa hai cực . Cực dương 70% , cực }m chỉ có 30% . Do đó , đối với c{c phương ph{p n|y ph}n cực }m l| giải ph{p được chọn. Về mặt thực h|nh khi h|n que , ph}n cực }m sẽ l|m cho que h|n chảy chậm hơn , kết quả l| lượng kim loại đắp bổ sung v|o bể h|n ít hơn , kéo theo nhiệt độ bể h|n cao hơn khiến cho độ ngấu của mối h|n s}u hơn . Do vậy ph}n cực }m thường được chọn khi h|n lớp ngấu hoặc khi 16 h|n ở tư thế ngang . 15 DCEP = Direct Current Electrode Positive – dòng một chiều điện cực đấu vào cực dương , DCEN = Direct Current Electrode Negative – dòng một chiều điện cực đấu vào cực âm 16 Do độ ngấu tăng , lượng kim loại đắp bổ sung ít nên độ mô cao của mối hàn nhỏ hạn chế hiện tượng chảy xệ. KTHTT-part2.DOC 21 Hiệu đính 2/7/2009
Việc chọn cực tính phù hợp cũng chịu t{c động của môi trường khí bao quanh hồ quang . Nhất là đối với hồ quang điện cực nóng chảy có thuốc bọc. Nói c{ch kh{c chúng phụ thuộc v|o t{c nh}n 17 ion hóa , ổn định hồ quang . Đối với phương ph{p h|n MIG – MAG (GMAW) thì ph}n cực dương l| chọn lựa bắt buộc , vì khi ph}n cực }m bề mặt bể h|n không được tẩy sạch oxýt nên chất lượng h|n rất xấu do nguy cơ ngậm xỉ (inclusion) , thiếu chảy cao (LOF – Lack of fusion). Đối với c{c phương ph{p có sử dụng thuốc h|n như : phương ph{p h|n d}y thuốc (bột) (FCAW) v| hồ quang chìm (ngầm) (SAW) thì tùy thuộc v|o th|nh phần thuốc m| chọn ph}n cực }m hay dương. Một số kim loại có lớp oxýt bền vững có nhiệt độ chảy cao như nhôm , titan thì khi h|n ph}n cực dương l| chọn lựa phù hợp nhất. Tuy vậy , nếu dùng phương ph{p TIG hoặc plasma với ph}n cực dương thì phải có cơ chế giải nhiệt điện cực thật hiệu quả . Về mặt thực h|nh , người ta thường chọn nguồn AC không c}n bằng sẽ cho hiệu quả h|n tốt hơn. (4) Ph}n cực }m DCEN – Direct-Current Electrode Negative (DCEN , DC -) Ph}n cực n|y còn có tên l| “cực tính thẳng” (straight polarity), vì chiều ph}n cực trùng với chiều dòng điện , thường dùng trong phương pháp hàn TIG (GTAW). Với ph}n cực n|y , chi tiết sẽ bị bắn ph{ bởi c{c electron , vốn có tốc độ cao hơn nhiều so với c{c ion dương , v| biến động năng của chúng th|nh năng lượng nhiệt. Do không có kim loại đắp Hình - 15 Cực tính khi hàn TIG và tác động đến độ ngấu chuyển sang từ cực }m nên bể h|n nóng hơn (70% tổng năng lượng), kết quả l| độ ngấu s}u hơn . (hình 15). (5) Ph}n cực dương - Direct- Current Electrode Positive 18 (DCEP) Kiểu ph}n cực n|y có tên kh{c l| “cực tính ngược” (reverse polarity) vì chiều ph}n cực ngược với chiều qui ước của dòng điện. . Que hàn đấu v|o cực dương sẽ bị đốt nóng nhiều hơn kết quả l| khi h|n bằng Hình - 16 Hiệu ứng tẩy oxýt kim loại của hồ quang c{c điện cực kim loại (nóng chảy) phân cực dương 17 Cực tính có quan hệ chặt chẽ với thành phần thuốc bọc , thuốc hàn . Có loại chỉ phù hợp với DCEP hoặc AC với OCV cao hơn mức xác định nào đó ; do vậy cần tham khảo đặc điểm sử dụng que/dây/ thuốc hàn khi hàn để đạt hiệu quả cao nhất. 18 Trong thực hành , luôn luôn dùng phân cực dương (DCEP) khi hàn đắp. KTHTT-part2.DOC 22 Hiệu đính 2/7/2009
lượng kim loại đắp chảy nhanh hơn v| chuyển sang bể h|n , phần năng lượng nung nóng bể h|n ít hơn (chỉ 30% ) nên bể h|n sẽ có độ ngấu cạn hơn. Lợi ích cơ bản của kiểu ph}n cực n|y l| hiệu ứng tẩy sạch trình b|y ở hình 16. Bản chất của hiệu ứng n|y l| lớp oxýt kim loại bị lấy mất c{c ion liên kết do vậy chúng sẽ ho|n nguyên l|m cho bề mặt sạch hơn. Hiệu ứng n|y c|ng mạnh thì kim loại đắp c|ng trải rộng , thế nên khi h|n với ph}n cực dương ta có mối h|n ít ngấu , bề rộng mối h|n trải rộng giãm độ mô cao v| nguy cơ chồng mép , thiếu chảy. Với ph}n cực n|y cần chú ý giải nhiệt kẹp điện cực. (6) Hồ quang AC Hồ quang AC thích hợp nhất khi dòng h|n cao v| h|n c{c kim loại có lớp oxýt bền vững, nhiệt độ nóng chảy cao như nhôm , Titan bằng phương ph{p TIG. 1.4.5. Các phƣơng thức chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn C{ch thức m| giọt kim loại nóng chảy di chuyển từ que / d}y điện cực h|n sang vũng chảy được gọi l| phương thức chuyển dịch kim loại. Hiểu về phương thức dịch chuyển kim loại giúp x{c định c{c thông số v| kỹ thuật h|n thích hợp. Qu{ trình thực hiện c{c "tư thế nghịch" sẽ dễ d|ng hơn khi có phương thức chuyển dịch kim loại thích hợp. Hình - 17 Lực co thắt khi h|n với c{c ph}n cực kh{c nhau Kim loại luôn dịch chuyển từ que h|n sang vũng h|n bất kể hồ quang đang ch{y với loại dòng điện , cực tính n|o. C{c lực sau đ}y được tính đến v| tùy thuộc v|o mức độ tương t{c m| giọt kim loại có các kiểu dịch chuyển kh{c nhau. C{c lực hình th|nh v| chuyển dịch giọt kim loại lỏng ở đầu điện cực kim loại (1) Trọng lực, sẽ có vai trò chủ đạo khi h|n với hồ quang d|i , mật độ dòng h|n (cường độ / tiết diện que / d}y) thấp , sức căng bề mặt lớn. (2) Lực co thắt điện từ (pinch effect), hình 17, có vai trò chủ đạo khi h|n với đường kính que / d}y h|n nhỏ (mật độ dòng h|n cao). Lực co thắt cùng với sức căng bề mặt sẽ quyết định kích thước giọt kim loại nóng chảy ở đầu điện cực trước khi nó t{ch ra để chuyển sang vũng chảy KTHTT-part2.DOC 23 Hiệu đính 2/7/2009
h|n. Khi sức căng bề mặt chiếm ưu thế, giọt kim loại tăng nhanh kích thước trước khi bị t{ch v| ngược lại, sức căng bề mặt yếu sẽ l|m kích cở c{c giọt kim loại nhỏ hơn khi bị t{ch ra. (3) {p suất bay hơi, phụ thuộc v|o phản ứng hóa lý giữa th|nh phần d}y h|n v| th|nh phần thuốc h|n. D}y/ lỏi que chứa nhiều lưu huỳnh, phospho, silic kết hợp với thuốc h|n có tính basic (đ{ vôi, cellulose) sẽ phản ứng tạo khí l|m tăng {p suất hồ quang đẩy giọt kim loại t{ch nhanh v| bay sang vũng chảy. (4) sức căng bề mặt, ngược với t{c động t{ch giọt kim loại của lực co thắt v| {p suất bay hơi, có xu thế trì hoãn qu{ trình hình th|nh v| t{ch giọt kim loại ra khỏi đầu điện cực. Sức căng bề mặt phụ thuộc v|o tính chất của môi trường bảo vệ (xỉ , khí) v| {p suất riêng của c{c khí O2,CO,H2. Nói c{ch kh{c, sức căng bề mặt phụ thuộc v|o môi trường bảo vệ vũng chảy. Xỉ sệt có tính dẫn điện kém, {p suất riêng PO2 cao sẽ l|m tăng sức căng bề mặt; trong khi xỉ loãng , dẫn điện tốt, {p suất riêng PCO, PH2 chiếm ưu thế sẽ l|m giảm sức căng bề mặt. Khi h|n tùy thuộc v|o tương t{c giữa c{c lực m| ta có c{c phương thức chuyển dịch khác nhau. 1.4.6. Hiện tƣợng thổi lệch từ Về phương diện dẫn điện, hồ quang h|n có thể được coi như một d}y dẫn mềm v| khi đó sẽ tồn tại một từ trường bao quanh hồ quang. C{c bố trí (luồng dẫn điện, vật liệu nhiểm từ, từ dư) quanh khu vực h|n sẽ l|m mất đối xứng ph}n bố từ trường quanh hồ quang ; kết quả l| hồ quang sẽ bị đẩy lệch do t{c động của lực điện từ. Cường độ v| chiều d|i hồ quang l| hai nh}n tố tăng cường thổi lệch từ. Do vậy, khi h|n với cường độ cao (>600A) nên dùng cực tính AC.Bố trí c{c luồng dẫn điện (thông qua điểm tiếp mass) cũng g}y ra hiện tượng thổi lệch từ nghiêm trọng. (a) (b) d) (C) Hình - 18(a) hồ quang có xu thế bị đẩy xa khỏi điểm nối mass (b) dòng foucault không đối xứng sẽ làm hồ quang bị thổi lệch (c) lực thổi lệch hồ quang hướng về phía chưa có mối hàn (d) mối hàn bị thổi lệch từ. KTHTT-part2.DOC 24 Hiệu đính 2/7/2009
(a) (b) Hình - 19(a) tác động của điểm nối mass (b) Giải pháp kiểm soát thổi lệch từ khi hàn ống Ngo|i c{c khó khăn g}y ra khi h|n , thổi lệch từ còn l| nguyên nh}n c{c khuyết tật nghiêm trông như thiếu chảy (LOF) , thiếu ngấu hoặc chồng mép , chảy xệ. Cần thực hiện c{c biện ph{p thích đ{ng để ngăn ngừa thổi lệch từ , như hình 19(b) chẳng hạn. Trong trường hợp khó khăn nên chuyển sang dùng nguồn xoay chiều. KTHTT-part2.DOC 25 Hiệu đính 2/7/2009
2. Phương pháp hàn que (SMAW)[-] Hàn que hay còn gọi là phương pháp hàn hồ quang tay là phương pháp hàn hồ quang nóng chảy được áp dụng rất rộng rãi. Chương này ngoài phần trình bày về nguyên lý đặc điểm, các khía cạnh khác của kỹ thuật và công nghệ hàn que cũng được làm rõ. 2.1. Thực chất đặc điểm. 2.1.1. Tổng quan H|n que , định danh theo AWS l| SMAW – Shielded Metal Arc Welding, theo EN-499 là 111. Phương ph{p n|y có tên thông dụng l| h|n que / h|n hồ quang tay. Đ}y l| phương ph{p h|n được {p dụng rộng rãi. Trong phương ph{p h|n que, hồ quang giữa điện cực l| que h|n có thuốc bọc v| chi tiết sẽ đốt chảy hai mép h|n cùng que h|n để tạo th|nh vũng chảy. Vũng chảy v| hồ quang được bảo vệ bằng lớp xỉ v| khí sinh ra khi thuốc bọc bị đốt ch{y. Trong qu{ trình nguội lại vũng chảy sẽ kết tinh th|nh mối h|n , xỉ lỏng đông rắn tạo th|nh lớp che phủ kiểm so{t tốc độ nguội của vũng chảy. 2.1.2. Ƣu / nhƣợc điểm. Phương ph{p h|n que l| phương ph{p h|n có tính cơ động cao có thể h|n hầu hết c{c loại thép , hợp kim nickel, đồng v| nhôm. Phương ph{p h|n có thể {p dụng được ở mọi tư thế , thích hợp cho c{c ứng dụng trên công trường v| công t{c phục hồi sửa chữa. Thiết bị h|n que đơn giản chi phí đầu tư thấp , dễ bảo trì chịu được môi trường thời tiết khắc nghiệt. (hình 20) Hình - 20 Sơ đồ lắp đặt thiết bị h|n que KTHTT-part2.DOC 26 Hiệu đính 2/7/2009
H|n que sử dụng que h|n có thuốc bọc ngo|i (coated) hoặc lỏi thuốc (tubular) hoặc vừa có lỏi thuốc vừa bọc ngo|i (composite). Lớp thuốc n|y chứa c{c nguyên tố hợp kim hóa đa dạng nên h|n que có c{c ứng dụng vượt trội trong lỉnh vực h|n đắp phục hồi v| h|n c{c thép HSLA. Tuy nhiên lớp xỉ tạo th|nh v| c{c tia lữa văng tóe khi h|n , phần đuôi kẹp bỏ đi l|m cho hiệu quả sử dụng vật liệu h|n tương đối thấp (tổn thất đến 44%). Mặt kh{c h|n que yêu cầu thợ h|n phải được huấn luyện kỹ v| có nhiều kinh nghiệm để loại trừ c{c khuyết tật h|n. Rỗ bọt , nứt v| ngậm xỉ l| c{c khuyết tật thường gặp trong c{c mối h|n que với x{c suất kh{ cao. 2.1.3. Đặc điểm quá trình hàn. (1) Điện cực (que h|n) có phần lõi được chế tạo từ thép “capped” có h|m lượng carbon thấp, hoặc bằng c{c hợp kim chứa silicon với h|m lượng thích hợp (Cu-Si, Ni-Si, Al-Si) đóng vai trò dẫn điện v| bổ sung kim loại đắp cho vũng chảy. Điện cực được bọc ngo|i một lớp thuốc bọc gồm c{c hợp chất tạo khí bảo vệ v| nguyên tố tăng cường tính luyện kim mối h|n được kết dính bằng silicate khi ch{y sẽ tạo môi trường có điện thế ion hóa thấp giúp hồ quang duy trì ổn định. (2) Hồ quang được bảo vệ vừa bằng c{c khí sinh ra khi ph}n hủy c{c hợp chất có trong thuốc h|n, vừ bằng lớp xỉ lỏng có tính oxy hoá – khữ cao. Th|nh phần thuốc bọc rất đa dạng , cung cấp môi trường bảo vệ phù hợp với kim loại h|n v| tăng cường c{c tính chất cơ lý của mối h|n , đ{p ứng được hầu hết c{c ứng dụng. (3) Hình 21 mô tả sơ đồ mạch h|n que điển hình. Mạch h|n gồm một m{y h|n biến nguồn điện công nghiệp 220V / 1pha hoặc 380V / 3pha th|nh nguồn điện h|n (40 -:- 80V AC/ 60 -:- 90 VDC) , hai d}y dẫn , một gắn v|o kẹp điện cực , một gắn v|o kẹp mass. Mạch h|n sẽ khép kín khi que h|n chạm v|o chi tiết lúc mồi hồ quang hay khi hồ quang đã ch{y ổn định. Tùy thuộc v|o que h|n đấu v|o nguồn AC hoặc cực dương hoặc cực }m m| hồ quang có cực tính AC , DCEP , DCEN tương ứng. Phần lớn c{c ứng dụng h|n đều có cực tính dương (DCEP). Hình - 21Sơ đồ mạch h|n SMAW (4) Khi que h|n chạm v|o chi tiết, mạch h|n bị ngắn mạch với dòng cực đại , c{c điểm tiếp xúc nhanh chóng bị nóng chảy v| vùng không khí giữa c{c khe hở bị ion hóa. Khi nhấc que h|n lên hồ quang sẽ phóng điện l|m nóng chảy thuốc bọc , que h|n v| mép h|n. C{c hợp chất trong thuốc bọc (hợp chất carbonate, cellulose, oxýt titan, oxýt sắt) chịu t{c động nhiệt của hồ quang sẽ sinh ra khí CO2 , v| c{c phản ứng oxy hóa – khữ liên tục để bảo vệ vũng chảy khỏi sự x}n nhập của c{c khí có hại như nitơ , hydro, oxy. Mặt kh{c chất kết dính l| c{c silicate cũng ph}n hũy v| oxýt silic kết hợp với c{c oxýt sắt, oxýt titan để hình th|nh nên lớp xỉ lỏng KTHTT-part2.DOC 27 Hiệu đính 2/7/2009
che phủ bề mặt vũng chảy. Xỉ lỏng tương t{c với kim loại lỏng khữ nốt c{c tạp chất , bọt khí trước khi vũng chảy đông rắn th|nh mối hàn. Tùy thuộc v|o tính chất của xỉ v| môi trường khí bảo vệ vũng chảy, c{c giọt kim loại lỏng hình th|nh ở đầu que h|n sẽ chuyển dịch sang bể h|n theo c{c phương thức chuyển dịch kh{c nhau (tham khảo 1.4.5). Nhiệt độ hồ quang khi h|n que cỡ 50000C mật độ nguồn nhiệt cỡ 104 W/ cm2 nên vũng chảy hình th|nh gần như tức thì. Khi dịch chuyển hồ quang với một tốc độ n|o đó (tốc độ h|n) thì tùy thuộc loại v| đường kính que một lượng kim loại nhất định sẽ được đắp v|o mép h|n nóng chảy để tạo nên mối h|n. Tốc độ chậm mép h|n bị nóng chảy s}u v| rộng hơn, tốc độ nhanh độ ngấu cạn. (5) C{c dạng chuyển dịch kim loại khi h|n que. Khi h|n que , v| h|n với c{c phương ph{p bảo vệ bằng hệ xỉ (FCAW, SAW) tùy thuộc v|o tương t{c của c{c lực kim loại sẽ chuyển dịch theo 1 trong ba dạng mô tả ở hình 22. Hình - 22 C{c dạng chuyển dịch (a) phun , (b) bay tự do (c) trọng lực Bảng - 6 Tóm tắt các dạng chuyển dịch kim loại khi hàn que Lực Chuyển dịch phun Chuyển dịch bay tự do Chuyển dịch trọng lực Yếu Trung bình Mạnh Trọng lực Hàn leo , hàn khỏi đầu Hàn phẳng , hàn ngang Hàn ở tư thế phẳng, ngang Mạnh Trung bình Yếu Co thắt điện từ Mật độ dòng hàn cao Mật độ dòng trung bình Mật độ dòng thấp Thuốc hàn tạo khí trung Thuốc hàn tạo nhiều khí bình cháy chậm tạo vòm tốt Thuốc hàn tạo ít khí Áp suất bay hơi Hiệu ứng tạo vòm thấp Thành phần dây hàn chứa Hồ quang dài Thành phần dây hàn giàu nhiều silic ,nhôm silic, nhôm Lực điện trường Trung bình Mạnh Yếu (áp suất hồ quang) Yếu Xỉ có tính basic Trung bình Mạnh Sức căng bề mặt Môi trường khí giàu CO2 , Xỉ có tính basic Xỉ có tính acid H2 Môi trường giàu CO2, H2 Môi trường giàu oxy Basic Cellulosic Acid Nhóm thuốc bọc Cellulosic Rutile Oxydant KTHTT-part2.DOC 28 Hiệu đính 2/7/2009
2.2. Thiết bị hàn Thiết bị quan trọng nhất máy hàn tạo ra nguồn điện h|n xoay chiều hoặc một chiều. Máy hàn xoay chiều gồm hai loại biến thế h|n hoặc m{y ph{t h|n xoay chiều chạy bằng động cơ điện hoặc chạy bằng động cơ xăng , diesel. Loại thứ nhất chỉ thích hợp ở trong xưởng ph{t dòng h|n có tần số 50/60 Hz. Loại thứ hai thích hợp cho c{c công trường dòng h|n thường có tần số cao (150Hz -:- 250 Hz). M{y h|n một chiều l| tổ hợp biến {p – nắn điện (rectifier) hoặc động cơ m{y ph{t. Để nắn dòng xoay chiều th|nh dòng h|n một chiều m{y h|n có thể l| loại dùng cầu diode hoặc dùng thyristor / transistor. Loại thứ nhất có sụt {p trên mạch h|n lớn nên chỉ dùng trong nh| xuởng khoảng c{ch từ nơi đặt m{y đến vị trí h|n không qu{ 6m. Loại thứ hai có độ sụt {p rất nhỏ, cho phép kéo d}y h|n xa đến 100 m. Điện {p không tải (OCV)của m{y : . Xoay chiều gồm c{c trị số 40, 50,70,80 VAC. Loại điện {p thấp thường có công suất nhỏ, cơ động dùng trong c{c công việc h|n ở nơi chật hẹp xoay trở khó. Loại 80 VAC dùng trong nh| xưởng sản xuất. Ngo|i công trường thường trang bị loại có OCV 50 / 70VAC. . Một chiều gồm hai mức điện {p 60 v| 90VDC. Loại 60VDC dùng ở công trường, loại 90V DC dùng trong nh| xưởng. Cường độ dòng h|n có phạm vi từ 60 đến 600A (max) tùy cở m{y, phổ biến nhất l| loại có phạm vi điều chỉnh dòng h|n từ 60 đến 300/400A. Cường độ dòng h|n có thể điều chỉnh từng cấp hoặc vô cấp. Một thông số quan trọng của m{y h|n l| hệ số công t{c (duty cycle). Hệ số công t{c l| hệ số phản ảnh cấu trúc v| khả năng tản nhiệt của m{y h|n. Hệ số công t{c thay đổi theo cường độ sử dụng v| được định nghĩa như sau: “Hệ số công t{c = thời gian duy trì ổn định dòng h|n /10 phút” Ví dụ : hệ số công t{c 60% ở 150A có nghĩa l| m{y có thể duy trì dòng h|n ổn định trong vòng 6 phút sau đó phải chạy không tải 4 phút để l|m c{c cuộn d}y, lỏi từ được l|m nguội. Hệ số công t{c biểu hiện khả năng sinh nhiệt v| tản nhiệt của m{y, nó phụ thuộc v|o lượng sắt từ, lương d}y đồng v| chất lượng lớp c{ch điện được sử dụng. Chúng ta có quan hệ sau: CVMax.Imax2 = CVi.Ii2 (4) [-][-] 2.3. Thông số hàn . Như đã đề cập ở mục 1.3 , mật độ nguồn nhiệt l| yếu tố chính t{c động đến qu{ trình h|n. Theo (1) thì cường độ dòng h|n v| tốc độ h|n (tốc độ dịch chuyển hồ quang l| c{c thông số quan trọng bậc nhất. Điện {p hồ quang h|n que sẽ thay đổi khi chiều d|i hồ quang thay đổi , song gía trị điện {p chỉ t{c động ít đến mật độ dòng nhiệt. (bảng 7). Hình 23 l| gi{ giới hạn tốc độ v| cường độ của c{c que h|n điển hình được dùng h|n kết cấu thân tàu . KTHTT-part2.DOC 29 Hiệu đính 2/7/2009
Tốc độ v| cường độ giới hạn của que h|n cấp E6010. Φ1/8” (3.2mm) Các đường thẳng chỉ giới hạn thấp nhất v| cao nhất để bảo đảm biên dạng mối h|n đồng đều v| không bị ch{y biên (undercut) Que hàn cấp E6011 Φ1/8” (3.2mm) Que hàn E6013 Φ1/8”(3.2mm) KTHTT-part2.DOC 30 Hiệu đính 2/7/2009
Que hàn E7018 Φ1/8”(3.2mm) Que hàn E7024 Φ1/8” (3.2mm) Hình - 23 Tốc độ và cường độ tới hạn các cấp que hàn tàu điển hình Bảng - 7 Điện áp giới hạn các cấp que điển hình Que hàn Điện {p giới hạn hồ quang h|n Cực tính E6010 28-32 V DCEP E6011 28-32 V AC / DCEN E6013 22-26 V AC / DCEN E7018 25-28 V DCEP (AC)(1) E7024 26-32 V DCEP (AC) E8018(2) 22-28 V DCEP (1) Có thể dùng nguồn AC với OCV > 70V (2) Que hàn dùng trên thép HSLA KTHTT-part2.DOC 31 Hiệu đính 2/7/2009
2.4. Xác định & hiệu chỉnh thông số hàn C{c nh}n tố ảnh hưởng đến cường độ dòng h|n: . Đường kính lõi que hàn . Cấu trúc v| nhóm thuốc bọc . Tư thế h|n . Tốc độ dịch chuyển hồ quang Việc hiệu chỉnh cường độ dòng h|n thường kho{n trắng cho kinh nghiệm v| tay nghề của thợ h|n. Kết quả l| chất lượng v| năng suất h|n trở nên bấp bênh khó kiểm so{t. C{c hướng dẫn dưới đ}y sẽ tiếp cận phương ph{p tính to{n c{c thông số công nghệ tối ưu hơn. Thông số cần x{c định (bằng thực nghiệm hoặc bằng c{c số liệu cung cấp bởi nh| cung cấp que hàn): . Năng suất đắp l| lượng kim loại đắp thực tế trong một đơn vị thời gian (tính từ lượng kim loại đắp được từ 1 que h|n ứng với một cường độ h|n x{c định / thời gian ch{y hết một que h|n) . Giới hạn cường độ v| tốc độ h|n ứng với kiểu mối ghép v| tư thế h|n thực tế . Hệ số đắp l| lượng kim loại đắp được trong một đơn vị thời gian ứng với 1 Ampe dòng h|n (năng suất đắp ứng / dòng h|n x{c định) Giả sử chúng ta đã x{c định được năng suất đắp thực tế của que h|n ứng với kiểu mối ghép v| tư thế h|n thực tế. Từ tiết diện h|n ta tính được tốc độ h|n theo công thức: M V (5) S Trong đó V tốc độ hàn (cm/phút) M có đơn vị g/phút ρ Trọng lượng riêng của kim loại đắp (g/cm3) S Tiết diện lớp đắp (cm2) So s{nh tốc độ tính to{n từ công thức (5) với tốc độ giới hạn của nhóm que tương ứng (hình 23) để x{c định xem cường độ v| tốc độ h|n có nằm trong mức cho phép. Nếu tốc độ qu{ thấp cần chia nhỏ tiết diện h|n v| tính to{n lại; qu{ cao cần giảm cường độ để có tốc độ h|n thích hợp. 19 Tính to{n mật độ năng lượng h|n (heat input) theo công thức Q=0.5UI/V v| từ công thức (1) hoặc hình 7 để ước lượng bề rộng mối h|n có đ{p ứng được kích thước lớp đắp v| hình 9 để ước lượng độ rộng vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Lưu đồ tính to{n như hình 24 19 Hệ số trao đổi nhiệt tính theo thực tế 0.5 do phải bỏ qua 0.3 năng lượng nhiệt dùng cho việc đốt chảy que hàn và làm nóng chi tiết. KTHTT-part2.DOC 32 Hiệu đính 2/7/2009
Năng suất đắp thực nghiệm hoặc từ số liệu cung cấp Ước lượng tốc độ hàn theo công thức (6) Chia nhỏ tiết diện đắp tính lại tốc độ hàn So sánh với các số liệu từ hình 23 ứng với nhóm que hàn đang khảo sát Tốc độ quá thấp Phù hợp ? Giảm cường độ và xác định tốc độ hàn mới Tính toán mật độ năng lượng đường Q=0.5UI/V Ước lượng bề rộng mối hàn Tăng / Giảm tốc độ hàn để có và vùng ảnh hưởng nhiệt bề rông phù hợp theo hình 7 và 9 Phù hợp ? Hình - 24 Lưu đồ x{c định thông số h|n Kết thúc tính toán thực nghiệm để xác nhận thông số qui trình hàn Thông số qui trình h|n v| nhóm que h|n phụ thuộc v|o ứng dụng v| yêu cầu cơ lý của mối hàn. Việc thực hiện v| kết quả , chất lượng qui trình h|n phụ thuộc v|o năng lực thi công h|n (thiết bị, trình độ thợ). Đó l| lý do Qui trình h|n phải được đăng kiểm v| l| minh chứng / t|i sản riêng của từng đơn vị. KTHTT-part2.DOC 33 Hiệu đính 2/7/2009
2.5. Que hàn 2.5.1. Vai trò của thuốc bọc que hàn C{c đặc trưng công nghệ v| tính chất cơ lý của mối h|n phụ thuộc chủ yếu v|o thuốc bọc. Th|nh phần của lỏi que có t{c dụng rất ít. Thưốc bọc que h|n đảm nhiệm c{c chức năng sau : . Tạo ra môi trường khí v| xỉ để bảo vệ hồ quang v| vũng chảy h|n. . Cung cấp c{c nguyên tố tạo xỉ nhằm khữ oxýt, l|m mịn hạt, chống nứt nóng v| nứt nguội. . Giúp g}y hồ quang, ổn định hồ quang khi h|n. . Tạo vòm v| môi trường để có c{c phương thức chuyển dịch kim loại thích hợp. Che phủ v| bảo vệ vũng chảy khi đông rắn để kiểm so{t tốc độ nguội mối h|n. . Cung cấp c{c nguyên tố hợp kim đ{p ứng yêu cầu riêng về tính chất cơ lý của mối h|n. Thuốc bọc được ép đùn b{m chặt v|o lỏi que với bề d|y thích hợp. Có ba nhóm que được ph}n cấp theo bề d|y: . Nhóm thuốc bọc mỏng có tỉ lệ D/d ~ 1.1 – 1.2 . Nhóm thuốc bọc trung bình , tỉ lệ D/d ~ 1.3 – 1.4 . V| nhóm thuốc bọc d|y , tỉ lệ D/d > 1.4. Độ d|y thuốc bọc có quan hệ chặt chẽ với độ d|y lớp xỉ hình th|nh. . Lớp xỉ d|y, vũng chảy đông rắn v| nguội chậm nên mối h|n có xu thế hơi lõm, bề mặt nhẳn v| đẹp. . Lớp xỉ trung bình cho tiết diên hơi mô cao hoặc phẳng c{c vảy h|n hơi thô. . Lớp xỉ mỏng cho tiết diện h|n mô cao , c{c vảy h|n thô. 1 2 3 Hình - 25 Ảnh hưởng của bề dày thuốc bọc (1) que thuốc bọc mỏng (2) que thuốc bọc trung bình (3) que thuốc bọc dày Để tăng cường năng suất đắp, que h|n thép có thể có bột sắt, quặng sắt trong thuốc bọc. Bột sắt l|m tăng kích cở c{c giọt kim loại lỏng hình th|nh ở đầu que trước khi t{ch cho phép dùng kỹ 20 thuật “h|n tỳ” để tăng tốc độ v| năng suất đắp; tuy nhiên ,que h|n có lượng bột sắt cao sẽ chỉ phù hợp cho c{c ứng dụng ở tư thế phẳng. Bảng - 8 Chức năng của các hợp chất có trong thuốc bọc que hàn 20 Drag technique : Kéo lê không lắc ngang mối hồ quang với tốc độ và chiều dài hồ quang xác định. KTHTT-part2.DOC 34 Hiệu đính 2/7/2009
CHÖÙC NAÊNG HÔÏP CHAÁT Mangan vaø silic. Aluminium vaø titanium hoaøn thaønh caùc Khöõ Oxyùt taùc duïng cuûa Mn vaø Si taïo ra caùc hôïp chaát voâ haïi cho cô tính moái haøn Oxy hoùa Thaïch anh , ferro-silicates Hôïp chaát khöõ Ferromanganese, ferrotitanium Ion hoùa Silicate Na2SiO2 hoặc K2SiO2 Khöõ hôïp chaát Nitrua Ferrosilicium, cellulose, boät talc, titanium Chaát trôï dung Rutile (TIO2), silica, fluorspar (Ca2F), cryolite Moài vaø Duy trì hoà Ferro-oxides vaø titanium oxide quang Taêng ñoä ngaáu Cellulose Laøm loaõng xæ Oxyùt saét Silicat Sodium vaø Silicat Kali (Nöôùc thuûy tinh) laø chaát keát Keùt dính dính Kaolin giuùp taïo xæ deã troùc 2.5.2. Các nhóm thuốc bọc chính Ñieän cöïc coù theå phaân loaïi theo 5 nhoùm thuoác haøn chính : Cellulosic (C) Rutile (R) vaø Rutile thuoác boïc daøy (RR) Basic ( B) Oxydant (O) Acid (A ) vaø Rutile Acid (AR) Que haøn Cellulosic thuoác boïc chuû yeáu laø caùc hôïp chaát cellulose khi chaùy seõ sinh ra khí CO2 baûo veä vuõng haøn. Moái haøn maáp moâ , Toác ñoä chaûy cao Tính chaát: Ngaáu saâu , haøn ôû moïi vò theá Thích hôïp khi haøn tuoät Cô tính töông ñoái toát Haøm löôïng Hydrogen trong moái haøn cao . Deã bò nöùt ôû vuøng aûnh höôûng nhieät (HAZ) Que haøn Rutile Thaønh phaàn chuû yeáu laø Oxyùt Titan giuùp cho hoà quang deã moài vaø duy trì , ít vaêng toùe.Haøn ñöôïc vôùi nguoàn AC hay DC ôû moïi tö theá. Ñaëc bieät thích hôïp cho moái haøn goùc tö theá ngang hoaëc ñöùng. Tính chaát: Cô tính trung bình KTHTT-part2.DOC 35 Hiệu đính 2/7/2009
Moái haøn phaúng ñeïp Khi cho theâm hôïp chaát Flour coù theå haøn toát ôû tö theá ngöôïc Xæ raén deã troùc Que haøn Basic Thaønh phaàn chuû yeáu laø Carbonate Calcium (ñaù voâi) vaø Calcium Flouride. Xæ loaõng hôn loaïi rutile. Kim loaïi haøn ñoâng raén nhanh thích hôïp cho caùc tö theá haøn leo hoaëc khoûi. Ñaây laø loaïi que haøn thích hôïp ñeå haøn caùc keát caáu lôùn vôùi chaát löôïng cao. Cô tính moái haøn raát toát ñaëc bieät coù tính choáng nöùt nguoäi cao do haøm löôïng khí Hydrogen trong moái haøn raát thaáp neân coøn goïi laø que haøn Hydrogen thaáp (Low Hydrogen) Tính chaát: Haøm löôïng khí Hydrogen trong moái haøn raát thaáp Doøng haøn vaø toác ñoä haøn khaù cao Beà maët moái haøn thoâ hôi moâ cao Xæ daïng boät mòn khoù taåy Que haøn Oxydant Thaønh phaàn chuû yeáu laø boät saét vaø caùc kim loaïi coù lôïi cho quaù trình luyeän kim haøn . Coù theå haøn ñöôïc vôùi doøng raát cao , heä soá ñaép lôùn (130  140 % ) , xæ deã troùc . Chuû yeáu ñöôïc duøng ôû tö theá phaüng hoaëc ngang. Ñoä ngaáu thaáp , thích hôïp cho caùc coâng vieäc haøn ñaép. Que haøn Acid Thaønh phaàn chuû yeáu laø oxyùt saét vaø oxyùt mangan , khaû naêng quaù doøng cao , xæ deã troùc , moái haøn ñeïp . Deã bò nöùt noùng khi haøn theùp coù C% > 0,24 Xu theá hieän nay laø taïo ra caùc chuûng loaïi que haøn ña thaønh phaàn ( ví duï loaïi AR ) hoaëc thay ñoåi caáu truùc thuoác boïc (loaïi RR , que haøn loõi thuoác TUBULAR) KTHTT-part2.DOC 36 Hiệu đính 2/7/2009
Hiệuđính KTHTT Bảng OXYDANT (O) RUTILE ACID CELLULOSIC RUTILE DAØY (AR) (AR) Thuoác Thuoác boïc Thuoác boïc Thuoác boïc Thuoác boïc Loaïi thuoác hoaëc daøy RUTILE (R) BASIC (B) boïc daøy ACID ACID (A) hôi daøy hôi daøy daøy daøy boïc (RR) (C) - - part2.DOC 9 2/7/2009 Thành phần và đặc điểm các nhóm thuốc hàn thuốc cácnhóm và đặcđiểm Thành phần Thaønh phaàn Ferro-oxide Mn- Theâm caùc Cellulose TiO2, Ñaù voâi Traøng thaïch chính Ferro-oxide Mn, Ti Khoâng TiO2 (50 %) Cellulose Theâm TiO2 oxide Mn, Si hôïp chaát silicate, nhoâm (Fluorspar) Ferro Mn, Ti, chöùa ferro-Hôïp kim Silica Ferro-Hôïp kim Ferro-hôïp kim cellulosic Ferro-hôïp kim Si, Cr Acid (Quartz) Khoù troùc do Töông ñoái khoù troùc vaø Deã troùc Deã troùc Töï troùc - Deã troùc beà maët haøn Xæ chaûy loaõng keùm nhaáp nhoâ naêng Tính Tính Trung tính Trung tính Oxy hoùa - Tính khöõ Tính khöõ Chuû yeáu mang tính khöõ ngaáu - Cao Thaáp - Trung bình Cao Trung bình Ñoä Chaát löôïng Toát Moái haøn moái haøn Trung bình Moái haøn ñeïp Raát thích hôïp cho caùc Toát Ñaëc bieät Tuyeät haûo Deûo , dai ñeïp Deã nöùt - Thích hôïp haøn toân moõng - moái haøn coù cô tính duøng cho haøn Chòu taûi troïng cao noùng khi % , Tö theá ngang vaø phaüng trung bình oáng Choáng nöùt toát carbon >0.24 Doøng DC (-) AC Uo 30 DC (+) AC Uo DC (+) AC Uo 60 V DC (- ñieän - DC (-) AC Uo 30 V - DC (-) AC Uo 40 V V 60 V ) khi haøn lôùp ngaáu Nhieàu khoùi Khoùi chöùa nhieàu khí Khoùi Nitrua Khoâng ñoäc Ñoäc chöùa acid Flouride Khoùi - Khoùi Nitrua Khoâng ñoäc - nitrua Khoâng ñoäc 20 Khoâng ñoäc chuû yeáu laø 10 mg/m3 mg/m3 CO2 chaát khaùc Caùc tính 37 Giaõm söï haáp thu Hydro Chaùy nhanh Quaù doøng vaøo moái haøn Chòu nhieät Quaù doøng khoâng cao - Quaù doøng khoâng cao Khaû naêng quaù khoâng cao Khaû naêng quaù doøng doøng cao keùm
2.6. Phân nhóm que hàn theo đặc trưng công nghệ. Nhóm đông rắn nhanh (Fast-Freeze) Exx10 Hôïp chaát höûu cô Chæ haøn DC Exx11 Hôïp chaát höûu cô AC hoaëc DC Exx22 Hôïp chaát höûu cô AC hoaëc DC Nhóm đắp nhanh (Fast-Fill) Exx24 Rutile, vaø khoaûng 50% boät saét AC hoaëc DC Exx27 Khoaùng & vaø khoaûng 50% boät saét AC hoaëc DC Nhóm đông và đắp trung bình (Fill-Freeze) Exx14 Rutile & khoaûng 30% boät saét AC hoaëc DC Exx12 Rutile DC or AC Exx13 Rutile AC or DC Nhóm giảm hydro vôùi ñaëc tính ñoâng nhanh “Fill-Freeze” Exx18 Giaûm hydro & khoaûng 30% boät saét DC hoaëc AC Nhóm giảm hydro vôùi ñaëc tính ñaép nhanh “Fast-Fill” Exx28 Giaûm hydro vaø chöùa khoaõng 50% boät saét AC or DC Nhóm hàn thép hợp kim đặc tính đông và đắp trung bình Exx18 Giaûm hy dro vaø chöùa khoaûng 30% boät saét. DC or AC KTHTT-part2.DOC 38 Hiệu đính 2/7/2009
2.7. Kỹ thuật hàn 2.7.1. Que đông nhanh ―Fast-Freeze‖ Tröø phi coù nhöõng chuù daãn ñaëc bieät , ta duøng doøng DCEP ( DC+), que haøn gaén vaøo cöïc döông vôùi loaïi Exx10 vaø AC vôùi loaïi Exx11 Loaïi Exx11 coù theå haøn vôùi cöïc tính DC+ vaø doøng thaáp hôn 10% so vôùi khi haøn AC . Cöïc tính DCEN ( DC-) hoaëc AC thích hôïp hôn vôùi que E6022.Chuù yù luoân hieäu chænh doøng sao cho coù theå kieåm soaùt vuõng chaûy deã daøng . – Giöõ chieàu daøi hoà quang côû 1/8” (3.2 MM) hoaëc ngaén hôn , coù theå tyø nheï ñaàu que vaøo vaät haøn . Di chuyeån ñuû nhanh ñeå ñaàu que luoân naèm phía duoâi vuõng chaûy. Duøng doøng ñieän cao hôn trò soá trung bình cuûa khoaûng doøng ñieän tham khaûo. – Duøng que coù ñöôøng kính nhoû hôn 3/16” . Khi haøn tuoät thì duøng kyõ thuaät haøn keùo nhö khi haøn oáng lôùp loùt vaø haøn toân moõng . Haøn leo ñöôïc aùp duïng khi haøn taám daøy . Taïo lôùp loùt baèng kyõ thuaät “whipping” (Nhaûy coùc) khi haøn leo moái vaùt V hoaëc moái haøn goùc Caùc lôùp keá tieáp duøng caùch dòch que kieåu hoäp hoaëc ZigZag keát hôïp vôùi döøng ôû hai bieân ñeå baûo ñaûm ñoä ngaáu vaø traùnh ngaäm xæ ôû bieân moái haøn . Duøng doøng ñieän thaáp hôn trung bình cuûa khoaûng doøng ñieän tham khaûo – Duøng que coù ñöôøng kính nhoû hôn 3/16”.Caùc moái haøn naøy caàn ñöôïc laép ñaày baèng caùc moái haøn thaúng (Khoâng laéc que) keá tieáp nhau. Coù theå duøng kyõ thuaät nhö khi haøn lôùp loùt tö theá leo. – Duøng cöïc tính DC-, que haøn gaén vaøo cöïc aâm, giöõ chieàu daøi hoà quang 1/16” hoaëc daøi hôn. Di chuyeån nhanh song vaãn baûo ñaûm söï noùng chaûy cuûa meùp haøn . Chi tieát ñaët nghieâng 450 vaø haøn tuoät duøng doøng trung bình cuûa khoaûng doøng ñieän tham khaûo. – Caàn tieán haønh thöû nghieäm quy trình haøn ñeå xaùc ñònh côû que vaø cöïc tính thích hôïp vôùi beà daøy thaønh oáng , chaát löôïng beàn yeâu caàu cuõng nhö thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa kim loaïi haøn . 2.7.2. Que ―Fast-Fill‖ – Doøng doøng AC ñeå coù toác ñoä haøn cao nhaát vaø deã haøn hôn.Doøng DC coù theå haøn song hieän töôïng thoåi leäch töø coù theå gaây khoù khaên cho coâng vieäc haøn. – Duøng kyõ thuaät haøn keùo vaø ñaép moái haøn khoâng laéc que. Di chuyeån ñuû nhanh ñeå giöõ khoaûng caùch 1/4-3/8” tröôùc vuõng chaûy. Doøng haøn toái öu lôùn hôn trò trung bình töø 5-10 amps . Khi haøn caùc moái haøn coù yeâu caàu kieåm ñònh baèng X-quang , khoâng neân söû duïng doøng cao hôn möùc trung bình . - Giöõ que haøn trong maët phaúng 450 vaø duøng kyõ thuaät haøn phaúng neâu treân . Ñaàu que haøn caàn duy trì tieáp xuùc vôùi caû hai maët vaùch cuûa chi tieát haøn . KTHTT-part2.DOC 39 Hiệu đính 2/7/2009
2.7.3. Que ―Fill-Freeze‖ – Duøng cöïc tính DCEN ( DC-) laø thích hôïp nhaát, tröø phi hieän töôïng thoåi leäch töø xaûy ra nghieâm troïng thì duøng nguoàn AC – Duøng ñöôøng ñoäc chieác cho lôùp moät ngoaïi tröø khi vieäc chuaån bò coù khuyeát taät (khe hôû (Root gap) roäng quaù hoaëc beà daøy chaân (Root Face) quaù moûng thì caàn laéc que chuùt ít ñeå khoâng bò ñaùnh thuõng. Lôùp keá tieáp vaãn duøng kyõ thuaät haøn khoâng laéc que (choïn que coù ñöôøng kính lôùn hôn ) Tyø ñaàu que vaøo chi tieát vaø chieàu daøi hoá quang 1/8” hoaëc ngaén hôn . Di chuyeån nhanh song vaãn baûo ñaûm beà roäng moái haøn. Duøng doøng ñieän haøn cao hôn möùc trung bình cuûa khoaûng tham khaûo. – Duøng ñöôøng kính 3/16” hoaëc nhoû hôn khi haøn ñöùng vaø haøn khoûi ñaàu. – Duøng kyõ thuaät haøn ñöôøng ñoäc chieác hoaëc laéc nheï que . Kyõ thuaät haøn keùo vôùi loaïi E6013 . Taïo moái haøn heïp höôùng que haøn sao cho aùp löïc hoà quang ñaåy vuõng chaûy leân treân . Di chuyeån ñuû nhanh vaø duøng doøng haøn cao hôn trò trung bình cuûa khoaûng tham khaûo. – Duøng kieåu laéc que tam giaùc cho lôùp loùt . Haøn theo kyõ thuaät taïo beä di chuyeån men theo beä ñaõ haøn leo daàn leân. Chuù yù döøng ôû bieân moái haøn ñeå baûo ñaûm ngaáu vaø bieân moái haøn khoâng bò khuyeát chaân hoaëc ngaäm xæ. Khoâng neân duøng kyõ thuaät nhaûy coùc (whipping) hoaëc nhaác que haøn ra khoûi vuõng chaûy. Que haøn coù höôùng nheï leân treân sao cho aùp löïc hoà quang giöõ vuõng chaûy khoâng bò chaûy xeä . Toác ñoä di chuyeån chaäm sao cho vaãn giöõ ñöôïc beä haøn maø khoâng bò chaûy.Duøng doøng haøn thaáp hôn trò soá trung bình. – Taïo ñöôøng haøn heïp vôùi kyõ thuaät haøn keùo keát hôïp taïo voøng nhoû ôû vuõng chaûy. Khoâng neân laéc ngang. Di chuyeån ñuû nhanh ñeå loaïi tröø chaûy xeä. Duøng doøng ñieän ôû möùc thaáp hôn trò trung bình. – Haøn tuoät khi coù theå . Di chuyeån nhanh trong khi vaãn giöõ beà roäng moái haøn . Duøng doøng haøn ôû möùc cao hôn trò soá trung bình. 2.7.4. Que giảm Hydro – (Low hydrogen) – Duøng cöïc tính DCEP ( DC+) khi coù theå, Choïn que haøn coù ñöôøng kính 5/32” hoaëc nhoû hôn. Duøng nguoàn AC khi phaûi haøn vôùi que haøn ñöôøng kính lôùn ñeå loaïi tröø thoåi leäch töø . – ÔÛ lôùp loùt hoaëc khi caàn thieát phaûi giaõm söï hoaø tan kim loaïi haøn (coù tính haøn xaáu) vaøo trong moái haøn neân duøng doøng haøn thaáp. Ñoái vôùi caùc lôùp haøn keá tieáp duøng doøng ñieän baûo ñaûm yeâu caàu cuûa thao taùc haøn .Tyø nheï que haøn vaø giöõ chieàu daøi hoà quang ngaén ñeán möùc coù theå 1/16” max. Khi moái haøn coù yeâu caàu kieåm ñònh baèng X- quang khoâng neân haøn vôùi hoà quang daøi bôûi vì loaïi que haøn naøy duøng xæ loaõng nhö laø yeáu toá baûo veä vuõng chaûy. Ñöôøng haøn heïp hoaëc laéc nheï seõ coù chaát löôïng cao hôn ñöôøng haøn roäng.Caùc lôùp haøn khoâng neân daøy quaù 3/16” max. ñeå baûo ñaûm chaát löôïng. Khi thay que KTHTT-part2.DOC 40 Hiệu đính 2/7/2009
haøn , moài hoà quang treân raõnh haøn sau ñoù keùo veà vuõng chaûy vaø tieáp tuïc haøn bình thöôøng . Duøng doøng ñieän cao hôn neáu haøn vôùi doøng AC . Toác ñoä ñeàu , baûo ñaûm beà roäng moái haøn – Haøn leo vôùi côû que ñeán 5/32”. Duøng dòch chuyeån tam giaùc cho caùc moái haøn moät lôùp , lôùp loùt duøng moái haøn heïp laéc nheï . Ñaép ñeàu hai beân maët chi tieát vaø ñöøng ngaïi döøng bieân laâu ñeå baûo ñaûm khoâng khuyeát chaân vaø ñuû thôøi gian ñaåy xæ noùng chaûy ra khoûi bieân moái haøn . Khoâng duøng kyõ thuaät nhaûy coùc hoaëc keùo daøi hoà quang . Di chuyeån chaäm ñuû ñeå taïo beä haøn maø khoâng bò chaûy xeä . Doøng haøn neân choïn ôû möùc thaáp hôn trò trung bình vaø phuø hôïp vôùi beà daøy vaø söï chuaån bò meùp haøn (Root gap vaø Root Face) Haøn khoûi ñaàu – Duøng côû que nhoû hôn 5/32” . Ñaép moái haøn heïp coù chuyeån ñoäng troøn nheï ôû vuõng chaûy . Chuyeån ñoäng chaäm vaø thaän troïng . Toác ñoä haøn ñuû nhanh ñeå loaïi tröø söï chaûy xeä . Tuy nhieân ñöøng phaùt hoaûng khi xæ bò chaûy.Duøng doøng ñieän ôû möùc thaáp hôn trò trung bình Que haøn (Jetweld LH-3800) E7028 - Haøn theo kyõ thuaät haøn que “Fast-Fill” Taát caû caùc chuûng loaïi que E7018 ñeàu neân haøn keùo vôùi chieàu daøi hoà quang Max = 1/16” ñeå baûo ñaûm chaát löôïng kim loaïi haøn 2.8. Sấy que hàn Que h|n giảm hydro có lớp thuốc bọc h{o nước, khi lấy ra khỏi bao bì sẽ hấp thu ẩm rất nhanh. Sấy que đúng qui trình hướng dẫn trước khi h|n l| yêu cầu bắt buộc. Bảng - 10 Hướng dẫn sấy que hàn nhóm giảm hydro Nhiệt độ sấy (2 – 3 giờ)(1) Nhiệt độ sấy E8018, E9018, Tình trạng sơ bộ E10018, E7018, E7028 E11018 Que lấy khỏi bao bì không quá 1 650° - 750°F 700° - 800°F — tuần và không bị ướt. (340° - 400°C) (370° - 430°C) Que bị ướt hoặc phơi ngoài 180° - 220°F 650° - 750°F 700° - 800°F không khí quá lâu (2) (80° -105°C) (340° - 400°C) (370° - 430°C) Que giảm hydro nên lấy ra khỏi bao bì vừa đúng số lượng cần thiết. Luôn bảo quản que trong lò sấy nhiệt độ 500C. (1) Chú ý phần lớn que hàn sẽ bị hỏng sau 3 lượt sấy khữ ẩm (2) Que hàn bỏ ngoài không khí quá 3 giờ phải sấy lại KTHTT-part2.DOC 41 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 11 Ký hiệu que hàn theo AWS Que hàn thép carbon Que hàn thép HSLA E 60 1 3 E 8 0 1 8 - B 1 H 4 R Điện cực Điện hàn cực điện hàn điện Độ bền kéo mối Độ bền kéo hàn tính bằng mối hàn ksi (ksi) Tư thế hàn Tư thế hàn Cực tính và đặc trưng thuốc Cực tính & đặc bọc trưng thuốc bọc Thành hợp kim chứa trong mối hàn Giới hạn nồng độ hydro hòa tan mml/100g Chỉ số tư thế hàn (3) 1 — Phẳng, ngang, đứng (leo) , Ký hiệu nhóm que hàn có tính kháng ẩm cao, cho phép dùng Khỏi đầu không sấy nếu thời gian tính từ lúc lấy ra khỏi bao bì < 3H 2 — Chỉ phẳng và ngang 4 — Phẳng , ngang , đứng (tuột) Ký hiệu thành phần hợp kim Chỉ số thứ 4 Ký %Mn %Ni %Cr %Mo %V Chỉ hiệu Loại thuốc bọc Cực tính số A1 .50 0 Cellulose (natri) DC+ B1 .50 .50 1 Cellulose (kali) AC, DC± B2 1.25 .50 B3 2.25 1.00 2 Titania (natri) AC, DC- C1 2.50 3 Titania (kali) AC, DC+ C2 3.25 4 Ititania bột sắt AC, DC± C3 1.00 .15 .35 5 Giảm hydrogen (natri) DC+ 1.25- .25- D1/D2 6 Giảm hydrogen (kali) AC, DC+ .200 .45 G(1) .50 .30 .20 .10 7 Bột sắt + oxýt sắt AC, DC± Giảm hydro min. min. min. min. 8 AC, DC± + bột sắt. KTHTT-part2.DOC 42 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 12 Các nhóm que được đăng kiểm quốc tế phê duyệt Lloyd’s DNV CWB/CSA AWS/ ASME ABS Grade Register BV Grade GL Grade Military Grade Grade Grade E6010 E6010 3M E4310 E6010 E6010 E4310 E6011 E6011 3M E6011 E4311 E6011 E4311 E6012 E6012 E6013 E6013 3M 1 1 E4313 1 E6022 E6027 E6027 3M 3 3 3 E7010-A1 E7010-A1 E4910-A1 MIL-7010-A1 E7010-G, E7010-P1 E7010-P1 E4910-P1 E7014 E7014 1M 1 1 E4914 1 E7018 E4918 3M, E7018 H4R E7018 3Y40H5 3YHHH E4918-1 3YH5 MIL-7018 3MYH5 3M, E7018 H4R E7018 3YH5 3YHHH E4918-1 3YH5 3MYH5 E7018 H8 E7018 E4918 3M, E7018 E7018 H4R E7018M, 3, 3YH5 3YH5 3YHHH E4918 3YH5 3MYH5 E7018-1, E7018-1 3M, E7018M, 3, 3YH5 3YH5 3YHHH E4918-1 3YH5 H4R 3MYH5 E7018-A1 H4R E7018-A1 H4R E4918-A1 E8018-C1 H4R E8018-C1 H4R E5518-C1 E8018-C3 H4R E8018-C3 H4R E5518-C3 E9018-M H4R E9018-M H4R E6218-M E7024 E7024 1 1 1 E7024-1 E7024-1 1 1 1 E4924-1 1 2M, E7028 H8 E7028 2Y10 2YHH E4928 2YH10 2YM E8010-G E8010-G E5510-G E8010-G, E8010-P1 E5510-G E8018-B2 H4R, E9018-G H4R E8018-B2 H4R E8018-C1 H4R E8018-C1 H4R E55018-C1 E8018-C3 H4R E8018-C3 H4R MIL-8018-C3 E9010-G E9018-B3 H4R E69018-G E11018-M H4R E11018-M MIL-11018-M KTHTT-part2.DOC 43 Hiệu đính 2/7/2009
2.9. Phân nhóm mối hàn theo các đặc trưng công nghệ Mỗi mối h|n có yêu cầu riêng về tốc độ đông rắn v| tốc độ đắp. Sau đ}y l| c{c ph}n nhóm c{c mối h|n theo c{c đặc trưng : . Yêu cầu đông rắn nhanh – đông nhanh (fast freeze) . Yêu cầu đắp nhanh – đắp nhanh (fast fill) . Yêu cầu đông đắp trung bình – đông đắp (fill – freeze) Tư thế phẳng (1F,PA) Tư thế ngang (2F,PB) Tư thế nghiêng Nhóm đắp nhanh Nhóm đông-đắp Nhóm đắp nhanh E7028 , E7024 E7014 , E7018 E7028 , E7024 Tư thế phẳng Tư thế đứng Tư thế nghiêng Nhóm đắp nhanh Nhóm đông nhanh E7024 , E7028 Nhóm đông đắp Tôn mỏng E6010, E6011 E7014 , E7018 Tôn dày E7018 Tư thế góc ngang Tư thế góc đứng KTHTT-part2.DOC 44 Hiệu đính 2/7/2009
Nhóm đông - đắp Tôn mỏng (đông nhanh) E6010, E6011 E7014 Tôn dày (đông đắp) E7018 Mọi tư thế Mọi tư thế (mối hàn bẽ gờ, tôn mỏng, góc ngoài) (mối hàn góc tôn mỏng) Nhóm đông đắp E6012 , Ê013 Nhóm đông nhanh E6010 , E6011 Đông nhanh E6010,E6011 đông – đắp E6012 , E6013 KTHTT-part2.DOC 45 Hiệu đính 2/7/2009
Mối hàn có tính đông đắp Mối hàn có tính đông nhanh Tư thế ngang, đứng , khỏi đầu Tư thế phẳng Tôn dày đắp nhanh E6027 , E7028 Tôn mỏng – đông nhanh E6010, E6011 Tôn dày đông đắp E7018 Tư thế phẳng Tư thế phẳng Lớp ngấu – đông đắp Lớp ngấu – đông đắp E7018 E7018 Lớp đắp , phủ - đắp nhanh E6027, E7028 Lớp đắp, phủ - đắp nhanh E6027, E7018 KTHTT-part2.DOC 46 Hiệu đính 2/7/2009
2.10. Các chú ý khi chọn que hàn Que h|n thép HSLA thường bao gồm 3 nhóm thuốc giảm hydro . chỉ số "15" , "16", v| “18”, có thể h|n được ở mọi tư thế với c{c kh{c biệt nêu sau : . (1) Chỉ số "15" l| ký hiệu que có th|nh phần thuốc l| c{c hợp chất đ{ vôi, đất hiếm cao nên chỉ h|n với cực tính dương (DCEP). . (2) Chỉ số "16" l| que h|n có th|nh phần thuốc gồm đ{ vôi v| hợp chất quặng v| hợp chất ion hóa nên có thể h|n với cực tính AC. . (3) Chỉ số “18” l| que giảm hydro được tăng cường bột sắt trong th|nh phần thuốc bọc. Có năng suất đắp v| hệ số đắp hiệu dụng cao hơn. Đối với que h|n HSLA , th|nh phần ký hiệu có thêm c{c ký hiệu chỉ th|nh phần hợp kim ho{ (E7010-A1 hoặc E8018-C1). Khi chọn que cho ứng dụng cần bảo đảm tính tương thích giữa kim loại đắp v| kim loại cơ bản. Qui tắc chọn que h|n thép carbon: Tùy v|o ứng dụng chọn nhóm que h|n thích hợp kiểm tra yêu cầu công nghệ kiểm tra cơ tính. Qui tắc chọn que h|n thép HSLA : Tùy th|nh phần hợp kim thép chọn nhóm que phù hợp kiểm tra yêu cầu cơ tính Qui tắc chọn que h|n thép hợp kim : Th|nh phần hợp kim chọn nhóm que có th|nh phần tương thích kiểm tra c{c đặc điểm cơ lý của mối h|n. (Tham khảo tài liệu riêng về hàn thép không gỉ , thép duplex , nhôm và các hợp kim nickel) KTHTT-part2.DOC 47 Hiệu đính 2/7/2009
3. Phương pháp hàn dây lỏi thuốc (FCAW) 3.1. Tổng quan Haøn daây loõi thuoác (FCAW) laø moät böôùc phaùt trieån môùi cuûa phöông phaùp haøn hoà quang trong moâi tröôøng khí baûo veä (GMAW) . Phöông phaùp haøn naøy ngaøy nay ñaõ ñöôïc aùp duïng roäng raõi ôû caùc nöôùc phaùt trieån. Ñaëc bieät trong coâng ngheä haøn ñaép vì coù theå naâng cao tính naêng luyeän kim cuûa quaù trình haøn vaø cô tính cuûa lôùp ñaép thoâng qua caùc nguyeân toá hôïp kim chöùa trong thuoác haøn . Coù theå noùi haøn daây loûi thuoác laø moät söï keát hôïp tuyeät vôøi caùc öu ñieåm cuûa hai phöông phaùp GMAW vaø SMAW . Haøn daây loûi thuoác , tuøy loaïi daây vaø thuoác coù theå duøng khí baûo veä (outter shielded) hoaëc khoâng duøng khí baûo veä (inner shielded). 3.2. Nguyên lý hoạt động Hình - 26 Nguyên lý h|n d}y lỏi thuốc (FCAW)
Hình 26 laø sô ñoà nguyeân lyù haøn daây loûi thuoác. Hoà quang chaùy giöõa daây ñieän cöïc tieáp ñieän baèng oáng tieáp ñieän vaø chi tieát seõ laøm chaûy ñoàng thôøi oáng daây, thuoác haøn vaø meùp haøn. Caùc gioït kim loaïi noùng chaûy seõ ñöôïc bao quanh baèng xæ noùng chaûy. Khi caùc gioït kim loaïi chuyeån sang vuõng chaûy, xæ haøn seõ noåi leân taïo thaønh lôùp xæ loûng che chaén baûo veä moái haøn. (6) Loõi thuoác coù caùc vai troø sau : . Hình thaønh lôùp xæ moõng baûo veä caùc gioït kim loaïi vaø vuõng chaûy haøn , hoaëc sinh ra khí baûo veä . Cung caáp caùc chaát khöû oxyt , ngaên chaën caùc phaûn öùng coù haïi . Cung caáp caùc nguyeân toá caàn thieát cho quaù trình luyeän kim vaø caûi thieän cô tính kim loaïi haøn . Oån ñònh hoà quang haøn (7) Caùc kieåu chuyeån dòch kim loaïi khi haøn FCA Hai kieåu chuyeån dòch cô baûn cuûa haøn daây loûi thuoác laø chuyeån dòch caàu vaø chuyeån dòch phun. Do haøn daây loûi thuoác ñöôïc thöïc hieän vôùi ñieän aùp vaø doøng haøn töông ñoái cao (hình 27 ). Haøn daây loûi thuoác coù chuyeån dòch caàu khi duøng ñöôøng kính daây nhoû hôn 1.6mm , ôû caùc ñöôøng kính lôùn hôn chuyeån dòch phun seõ chieám öu theá KTHTT-part2.DOC 49 Hiệu đính 2/7/2009
Hình - 27 Các chế độ chuyển dịch kim loại v| năng suất đắp FCAW 3.3. Tác động của thông số hàn (8) Cöôøng ñoä vaø ñieän aùp hoà quang Bảng 13 giôùi thieäu phaïm vi cöôøng ñoä vaø ñieän aùp haøn öùng vôùi caùc côû daây thoâng duïng. Bảng - 13 Hiệu chỉnh thông số hàn FCAW Haøn phaúng Haøn vò trí nghòch Côû daây Doøng ñieän Ñieän aùp Doøng ñieän Ñieän aùp 1,2 150 – 225 22 – 26 125 – 200 22 – 25 1,6 175 – 275 25 – 28 150 – 200 24 – 27 2,0 200 – 375 26 – 30 175 – 225 25 – 29 2,4 300 – 450 25 – 32 (9) Toác ñoä caáp daây KTHTT-part2.DOC 50 Hiệu đính 2/7/2009
Gioáng nhö phöông phaùp GMAW cöôøng ñoä doøng ñieän seõ ñöôïc quyeát ñònh bôûi toác ñoä caáp daây haøn. Ñöôøng kính daây caøng lôùn thì cöôøng ñoä se taêng nhanh khi hieäu chænh toác ñoä caáp daây vaø phaïm vi ñieàu chænh toác ñoä caáp daây caøng heïp. Thöïc ra haøn daây loûi thuoác (vaø caùc phöông phaùp GMAW khaùc) laø phöông phaùp coù ñaëc tính aùp khoâng ñoåi (CV) neân khi haøn vieäc hieäu chænh ñieän aùp seõ coù taùc ñoäng lôùn ho8n so vôùi vieäc hieäu chænh cöôøng ñoä. Hình - 28Tốc độ cấp d}y v| tốc độ chảy (FCAW) (10) Cöïc tính Hình - 29 Ảnh hưởng cực tính (FCAW) Khaùc vôùi haøn GMAW chæ luoân duøng cöïc tính DCEP , haøn daây loûi thuoác coù cöïc tính haøn tuøy thuoäc vaøo loaïi thuoác haøn chöùa trong daây. Cöïc tính DCEN ( Daây haøn mang cöïc aâm ) bò ñoát noùng ít hôn vaø beà maët chi tieát (cöïc döông) khoâng coù taùc ñoäng taåy saïch, caùc gioït kim loaïi loûng khi chuyeån dòch sang vuõng chaûy nhanh choùng bò nguoäi neân ñoä ngaáu saâu thaáp. Cöïc tính DCEP (Daây haøn mang cöïc döông ), daây haøn ñöôïc ñoát noùng nhieàu hôn vaät haøn laøm cho noù chaûy loaõng hôn, coäng theâm vôùi hieäu öùng taåy saïch oxyùt, löôïng kim loaïi chuyeån KTHTT-part2.DOC 51 Hiệu đính 2/7/2009
dòch nhieàu vaø ñoä ngaáu moái haøn seõ cao hôn. (hình 29). Hình 30 minh hoïa caùc taùc ñoäng cuûa cöïc tính khi haøn daây thuoác. Hình - 30 T{c động của cực tính v| độ ngấu mối h|n (DCEP,AC,DCEN) Hình - 31 Định nghĩa độ nhú (11) Ñoä nhuù (CTWD – Contact Tip Work Distance21 ) Hình - 32 Hàn thuận (drag) và hàn nghịch (push) Trong haøn daây loûi thuoác, ñoä nhuù ñieän cöïc (CTWD – hình 31) coù taùc ñoäng maïnh ñeán quaù trình hình thaønh moái haøn. Taùc ñoäng cuûa ñoä nhuù nhö sau : 21 Còn có tên khác là ESO – Electrical Stick Out KTHTT-part2.DOC 52 Hiệu đính 2/7/2009
. Taêng CTWD seõ laøm daây haøn noùng vaø deã chaûy hôn neân cöôøng ñoä doøng haøn seõ giaûm vaø ngöôïc laïi . Taêng CTWD seõ laøm taêng ñieän aùp hoà quang moái haøn coù xu theá moâ cao song do kim loaïi ñaép chaûy loaõng toát hôn neân haïn cheá caùc roå xæ , roå khí . Giaõm CTWD seõ laøm doøng haøn vaø giaûm ñieän aùp hoà quang neân ñoä ngaáu taêng leân Khi haøn neân theo caùc höôùng daãn cuûa nhaø saûn xuaát ñeå choïn ñoä nhuù thích hôïp ( töø 30 – 90 MM tuøy loaïi daây ) . (12) Goùc haøn Trong phöông phaùp haøn daây thuoác, do coù söï hình thaønh xæ (duø raát ít ), neân thöôøng aùp duïng kyõ thuaät haøn thuaän (drag – keùo) , goùc nghieâng töø 0 ñeán 85 o. hình 32. ÔÛ hình 33 cho thaáy khi haøn thuaän moái haøn ngaáu vaø moâ cao ít hôn. vuõng chaûy tieáp tuïc ñöôïc baûo veä (neáu coù duøng khí baûo veä) vaø nung noùng . Haøn nghòch (push – ñaåy) coù moái haøn heïp ngaáu saâu vaø moâ cao hôn. (13) Khí baûo veä Hình - 33 Ảnh hưởng khí bảo vệ v| góc hàn Haøn daây loûi thuoác coù theå khoâng caàn duøng khí baûo veä vaø ñaëc ñieåm naøy giuùp haøn daây loûi thuoác ñöôïc öa chuoäng vaø mang laïi nhieàu hieäu quaû kinh teá. Song khi haøn ( ñaëc bieät treân theùp HSLA vaø haøn treân theùp hôïp kim) , vieäc duøng daây thuoác baûo veä baèng khí (outter shielded) hoaëc (dual shielded) seõ giuùp quaù trình baûo veä moái haøn toát hôn vaø quan troïng hôn , daây haøn coù giaù thaønh thaáp hôn. Khi ñoù caùc thaønh phaàn thuoác haøn chæ chöùa caùc thaønh phaàn caûi thieän tính chaát cô lyù cuûa moái haøn. Quaù trình baûo veä vaø oån ñònh hoà quang do khí baûo veä ngoaøi ñaûm nhieäm. Caùc khí baûo veä thöôøng duøng khi haøn daây loûi thuoác : a. CO2 : thích hôïp khi haøn theùp carbon vaø theùp hôïp kim thaáp. Khi haøm löôïng carbon trong chi tieát haøn KTHTT-part2.DOC 53 Hiệu đính 2/7/2009
thaáp hôn 0,05 % thì quaù trình haøn laøm taêng löôïng Carbon trong moái haøn coù theå ñeán 0,10 % . Khi haøm löôïng Carbon trong kim loaïi neàn cao thì quaù trình haøn xaûy ra hieän töôïng thoaùt Carbon laøm aûnh höôûng ñeán ñoä cöùng , tính thaám toâi cuõng nhö coù theå gaây ra caùc veát nöùt. b. ATAL 22: laø teân goïi hoån hôïp khí 82% Ar + 18% CO2 . Vôùi loaïi khí naøy chuùng ta coù theå haøn vôùi kieåu chuyeån dòch caàu gioït nhoû , thích hôïp khi haøn ôû caùc vò trí nghòch . Ngoaøi ra cô tính moái haøn coøn ñöôïc naâng cao do söï maát maùt Maêng gan vaø Silic do quaù trình khöû Oxyt giaõm. c. CARGAL : laø teân goïi hoån hôïp khí 98,5% Ar + 1,5 % O2. Loaïi khí naøy raát thích hôïp khi haøn vôùi chuyeån dòch phun. Ñaëc bieät aùp duøng khi haøn treân theùp INOX d. HELOXAL : laø teân goïi hoån hôïp khí 85% He + 15% O2 . Loaïi khí thích hôïp khi haøn treân theùp INOX vôùi chuyeån dòch phun . Noù coù öu ñieåm laø loaïi tröø söï hình thaønh Carbide Chrome gaây taùc haïi ñeán söï aên moøn tinh giôùi ôû vuøng bieân cuûa moái haøn . 3.4. Thiết bị hàn FCAW So vôùi haøn daây traàn , thieát bò haøn daây thuoác coù moät chuùt khaùc bieät . Nguoàn haøn ( maùy haøn) caàn coù coâng suaát lôùn hôn vì haøn daây loûi thuoác coù doøng ñieän haøn cao hôn . caàn coù doøng haøn 400 – 500 A vôùi chu kyø taûi laø 100% . Ñaëc tính V- A loaïi ñieän aùp khoâng ñoåi (CV – Constant Voltage) Ñaëc tính naøy cuøng vôùi thieát bò caáp daây toác ñoä haèng seõ giuùp hoà quang duy trì oån ñònh hôn . Nhöôïc ñieåm laø doøng ngaén maïch lôùn , ñeå khaéc phuïc , caùc thieát bò hieän ñaïi coù laép caùc board maïch ñieän töû ñeå kieåm soaùt doøng ngaén maïch . Caàn nhôù laø ñaëc tính V-A cuûa maùy haøn caøng cöùng thì cheá ñoâ haøn daây loûi thuoác caøng toát do gioït caàu chuyeån dòch coù kích thöôùc nhoû hôn , ñoä nhaïy töï ñieàu chænh cao hôn . laø loaïi coù doøng ñònh möùc cao vaø thöôøng laøm nguoäi baèng nöôùc . Moû phun vaø contact tube ñöôïc thieát keá ñaëc bieät ñeå cho ñoä nhuù lôùn hôn vaø khaû naêng tieáp xuùc ñieän toát hôn . Boä caáp daây Trong haøn haøn daây loûi thuoác vieäc duy trì chieàu daøi hoà quang vaø doøng ñieän haøn raát quan troïng . Motor thieát bò caáp daây laø loaïi toác ñoâ khoâng ñoåi vôùi ñoä chính xaùc toác ñoä cao , tinh chænh toát Daây haøn thöôøng coù ñöôøng kính lôùn , khoâng chòu luïc eùp cao do vaäy baùnh xe ñaày daây caàn phaûi baûo ñaûm choáng tröôït toát thöôøng laø loaïi coù khía raõnh ngang . OÁng daãn daây haøn (gain) baèng teflon thay vì oáng xoaén theùp ñeå traùnh xöôùc daây. Toùm laïi , thieát bò haøn haøn daây loûi thuoác cuõng laø thieát bò haøn GMA song coù yeâu caàu cao hôn, chaát löôïng ñieàu chænh toát hôn . 22 Tên gọi theo nhà cung cấp MESSER KTHTT-part2.DOC 54 Hiệu đính 2/7/2009
3.5. Thiết kế chuẩn bị mối hàn Nhö ñaõ ñeà caäp , hai kieåu chuyeån dòch chuû yeáu trong haøn haøn daây loûi thuoác laø chuyeån dòch caàu vaø chuyeån dich phun (Sau naøy vôùi caùc töïu veà thuoác haøn vaø thieát bò haøn coøn coù kieåu chuyeån dòch caàu maø söùc caêng beà maët chieám öu theá , coù taùc duïng nhö chuyeån dich ngaén maïch . Hai kieåu chuyeån dòch naøy coù doøng haøn vaø ñieän aùp haøn cao hôn neân khi haøn treân toân moõng ( < 6MM ) thöôøng haøn vôùi mieáng loùt (backing). Qui trình haøn hai phía , ngaáu baùn phaàn toû ra coù nhieàu öu theá hôn qui trình haøn moät phía , ngaáu hoaøn toaøn neân thöôøng ñöôïc thieát keá . Do haøn vôùi ñoä nhuù cao khoâng duøng khí baûo veä neân goùc vaùt coù theå giaõm ( ñeán 25o ) ñieàu naøy giuùp giaõm nheï khoái löôïng chuaån bò vaø giaõm tieâu hao vaät lieäu vaø thôøi gian haøn . Hình - 34 Cấu hình mối hàn FCAW 3.6. Dây hàn FCAW Daây haøn laø moät oáng roãng coù chöùa thuoác boät beân trong vaø ñöôïc cheá taïo theo sô ñoà nguyeân lyù chæ ra ôû hình 35 Hình 36 laø caáu taïo tieát dieän daây haøn loûi thuoác goàm nhieàu daïng caáu hình khaùc nhau tuøy giaù thaønh vaø muïc ñích söû duïng. Daây haøn compsite loûi daây coù theå coù caùc phaàn laøm baèng kim loaïi khaùc nhau hoaëc caùc phaàn chöùa kim loaïi boät ñeå phaân taùn caùc nguyeân toá hôïp kim, taïo caáu truùc matrix ñeå taêng cöôøng cô tính. Daây haøn loûi thuoác thöôøng cheá taïo vôùi caùc côû daây 1,2 – 1,6 – 2,0 – 2,4 – 3,2 côû 1,4 cuõng coù song ít phoå bieán. Ñaùnh thaønh cuoän 15 – 25 Kg , khoâng coù lôùp ñoàng hoaëc nikel baûo veä choáng ræ . KTHTT-part2.DOC 55 Hiệu đính 2/7/2009
Hình - 35 Sơ đồ chế tạo d}y lỏi thuốc Hình - 36 c{c dạng tiết diện d}y lỏi thuốc Theo coâng ngheä chia daây haøn ra 3 loaïi sau : . Daây haøn loûi thuoác coù duøng khí baûo veä coøn goïi laø “DUAL SHIELD”, “GAS SHIELDED” , “OUTER SHIELD” tuøy nhaø saûn xuaát . Daây haøn khoâng khí baûo veä , coøn goïi “OPEN ARC” , SELF SHIELDED” , “INNER SHIELD “ tuøy nhaø saûn xuaát . . Daây haøn coù loûi thuoác phöùc hôïp , “COMPOSITE MELTAL CORED” ñöôïc phaùt trieån cho caùc öùng duïng haøn ñaép, haøn caùc hôïp kim chòu nhieät . KTHTT-part2.DOC 56 Hiệu đính 2/7/2009
3.6.1. Ký hiệu dây lỏi thuốc theo AWS KTHTT-part2.DOC 57 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 14 Thông tin dây hàn FCAW hiệu AWS hiệu Ký hiệu AWS Ký hiệu h|n Tư thế vệ bảo Khí tính Cực dụng Ứng Ký h|n Tư thế vệ bảo Khí tình Cực dụng Ứng E70T-1 CO2 E70T – 9 CO2 H & F H & F E70T – 1M 75-80%Ar+CO2 E70T – 9M 75-80%Ar+CO2 M DCEP M E71T-T1 CO2 E71T – 9 CO2 H,F,VU,OH H,F,VU,OH E71T-1M 75-80%Ar+CO2 E71T – 9M 75-80% Ar + CO2 E70T-2 CO2 E70T – 10 S H & F H & F E70T-2M 75-80% Ar + CO2 E70T – 11 Không DCEN DCEP E71T - 2 CO2 S E71T – 11 H,F,VU,OH H,F,VU,OH E71T – 2M 75-80% Ar + CO2 E70T – 12 CO2 H & F M E70T - 3 E70T – 12M 75-80% Ar + CO2 Không DCEP E70T – 4 E71T – 12 CO2 H & F E70T – 5 CO2 E71T – 12M 75-80% Ar + CO2 E70T – 5M 75-80% Ar + CO2 E61T – 13 H,F,VU,OH E71T – 5 CO2 E71T – 13 Không DCEN S DCEP & H,F,VU,OH DCEN E71T – 5M 75-80% Ar + CO2 E71T - 14 M E70T – 6 DCEP Ex0T – G H & F H & F M E70T – 7 Ex1T – G H,F,VU,OH E71T – 7 H,F,VU,OH Không ExoT – GS H & F Theo thỏa thuận DCEN E70T – 8 H & F S Ex1 T- GS H,F,VU,OH E71T – 8 H,F,VU,OH (1) (M) hàn nhiều lớp (2) (S) hàn một lớp (3) (G) dây hàn chế tạo theo thỏa thuận giữa nhà cung cấp và nhà máy (4) (GS) dây chế tạo theo thỏa thuận chỉ hàn một lớp. KTHTT-part2.DOC 58 Hiệu đính 2/7/2009
3.7. Kỹ thuật hàn dây lỏi thuốc 3.7.1. Thông số hàn Khi haøn daây thuoác , caùc thoâng soá haøn phuï thuoäc nhieàu vaøo daây haøn vaø caùc haûng khaùc nhau seõ coù caùc ñaëc ñieåm coâng ngheä khaùc nhau. Baûng 14 laø caùc thoâng soá coâng ngheä ñieån [-] hình Bảng - 15 Thông số công nghệ hàn dây thuốc điển hình Φ Loại dây(2) Cực tính, AWS Class. Tốc độ cấp dây Điện áp hàn Dòng hàn Năng suất đắp CTWD In (mm) in/min (m/min) (volts) (amps) lbs/hr (kg/hr) Trọng lượng / cuộn .120" NR-1 / NR-5(1) 140 (3.6) 20 450 18.4 (8.3) (DC+) E70T-3 160 (4.1) 21 500 22.0 (10.0) 1-3/8" (35) 240 (6.1) 23 700 33.0 (15.0) 2.63 lbs/1000” 320 (8.1) 25 850 43.0 (19.5) 5/32” NR-1 100 (2.5) 21 600 21.2 (9.6) (DC+) E70T-3 130 (3.3) 23 810 30.0 (13.6) (1) 1-1/2" (38) 150 (3.8) 24 900 35.0 (15.9) 4.07 lbs/1000” 220 (5.6) 26 1120 48.3 (21.9) 3/32” NR-5 100 (2.5) 22 340 7.8 (3.5) (DC+) E70T-3 (1) 150 (3.8) 23 435 12.3 (5.6) 1-1/4" (32) 200 (5.1) 24 510 16.9 (7.6) 1.60 lbs/1000” 250 (6.4) 26 575 21.4 (9.7) 3/32” NR-131 150 (3.8) 25 390 11.6 (5.3) (DC+) E70T-10 200 (5.1) 26 490 15.6 (7.1) (1) 1-1/2" (38) 250 (6.4) 26 570 19.6 (8.9) 1.58 lbs/1000” 425 (10.8) 27 810 33.6 (15.2) .045” NR-152 60 (1.5) 15 95 1.1 (0.5) (DC-) E71T-14 90 (2.3) 16 135 1.8 (0.8) (1) 5/8" (16) 120 (3.0) 17 160 2.5 (1.1) .39 lbs/1000” 150 (4.6) 18 180 3.2 (1.4) .062” NR-152 30 (0.8) 13 90 1.2 (0.5) (DC-) E71T-14 50 (1.3) 15 140 2.0 (0.9) (1) 5/8" (16) 70 (1.8) 16 185 2.8 (1.3) .74 lbs/1000” 110 (2.8) 19 265 4.4 (2.0) .068” NR-152 40 (1.0) 13 95 1.9 (0.9) (DC-) E71T-14 50 (1.3) 14 120 2.4 (1.1) (1) 3/4" (19) 80 (2.0) 16 190 3.9 (1.8) .91 lbs/1000” 110 (2.8) 20 240 5.4 (2.4) 5/64" NR-152 40 (1.0) 16 125 2.5 (1.1) (DC-) E71T-14 (1) 80 (2.0) 19 260 4.9 (2.2) 1" (25) 100 (2.5) 21 310 6.1 (2.7) 1.15 lbs/1000" 125 (3.2) 24 355 7.6 (3.4) (1) Chỉ hàn một lớp (2) Dây cung cấp bởi Lincoln Electric KTHTT-part2.DOC 59 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 16Thông số hàn và chuẩn bị mép vát các mối hàn tư thế phẳng điển hình Chuyển dịch phun Đườn Chuẩn bị mép v{t g kính Thông số h|n dây (tư thế h|n) U=21-23V (a) (b) I=230-340A 1.6 Vf = 4.5-7 (c) (a) h|n tư thế phẳng (b) h|n hai phía (c) h|n góc có v{t khi >12mm U=22-32V 2.0 I=300-450A Vf=3.5-6.5 U=25-33V 2.4 I=350-550A Vf=3.2 – 6.2 U=28-36V I=450-750A 3.2 Vf=2-4.5 Chúng ta thấy phần lớn c{c mối h|n trên chỉ thực hiện một lớp (hai lớp khi h|n đ}u mí tấm d|y). KTHTT-part2.DOC 60 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 17 Ví dụ thông số công nghệ khi hàn dây lỏi thuốc Tốc độ Lượng Điện Thời ĐK Bề Tốc độ hàn kim Lượng áp gian dây dày Lớp Dòng cấp d}y loại khí hàn Cm/phút hàn hàn hàn đắp tiêu mm Mm Cm/phút V phút/ M thụ Kg/ m 1 140 351 17 20 5.9 0.17 89 1.2 13 2 280 1176 31 35 2.9 0.29 44 3 280 1176 31 20 3.6 0.35 54 1 110 198 18 14 7.1 0.16 107 1.4 13 2 280 708 31 28 3.6 0.29 54 3 280 708 31 23 4.3 0.35 65 1 230 366 22 46 2.2 0.12 11 1.6 13 2 350 812 28 19 5.3 0.62 27 3 350 812 27 68 1.5 0.17 7 1 230 366 20 17 5.9 0.30 30 2 370 813 26 39 1.9 0.21 9 2.4 25 3 370 813 26 29 4.1 0.47 21 4 360 813 27 24 4.8 0.55 24 5 360 813 27 21 5.6 0.64 28 3.7.2. Chọn dây và khí bảo vệ D}y lỏi thuốc vừa có tính năng của phương ph{p GMAW vừa có c{c đặc trưng của h|n que. Khi chọn d}y h|n tùy thuộc tư thế , kiểu mối ghép , th|nh phần hợp kim của chi tiết h|n m| chọn nhóm d}y thích hợp. Bảng 18 l| c{c nhóm d}y được c{c tổ chức đăng kiểm quốc tế phê duyệt. Do phương ph{p h|n d}y thuốc h|n ở mật độ dòng h|n cao v| năng suất tương đối cao nên hầu hết được {p dụng ở tư thế phẳng v| ngang. Khi h|n ở c{c tư thế nghịch (đứng, khỏi đầu), chọn cở d}y < 1.4mm, nhóm d}y có năng suất đắp phù hợp v| thiết kế mối nối ngấu một phần hoặc có 23 tấm lót , chọn th|nh phần khí thích hợp để có tính năng h|n tốt nhất. Khi h|n trên thép HSLA v| thép hợp kim, d}y thuốc l| chọn lựa tốt nhất vì có năng suất v| chất lượng h|n rất cao. Trở ngại lúc n|y l| tốc độ h|n kh{ cao để bảo đảm mức năng lượng hàn phù hợp . h|n d}y lỏi thuốc thường l| chọn lựa tốt nhất cho c{c mối h|n phẳng v| ngang . Mối h|n 23 Các mối hàn ngấu toàn phần hàn từ một phía rất khó thực hiện bằng phương pháp hàn dây lỏi thuốc KTHTT-part2.DOC 61 Hiệu đính 2/7/2009
đứng v| khỏi đầu đòi hỏi thợ h|n có tay nghề kh{ cao v| c{c lợi ích về mặt kinh tế (hạ gi{ th|nh h|n) không mấy khả quan ; do vậy chỉ nên {p dụng khi có yêu cầu bắt buộc. Khí bảo vệ Đặc điểm Ứng dụng CO2 Oxy hóa mạnh Thép carbon và HSLA Argon Trơ Nhôm , hợp kim nhôm, Nickel Argon + Helium (2-4%) Khữ Hợp kim nhôm, đồng, Magiê Argon + Oxy (1-2%) Oxy hóa Thép inox, HSLA Argon + CO2 (20-25%) Oxy hóa Thép carbon, thép HSLA Bảng - 18 Các nhóm dây thuốc được các tổ chức đăng kiểm quốc tế phê duyệt AWS/ ABS Lloyd’s CWB/CSA GL DNV Grade BV Grade Military Other ASME Grade Grade Grade Grade E61T8- 3SA 3SH15 IIIMSH15(2) JIS K6 E70T-3 E70T-3 E4802T-4- E70T-4 JIS CH E4802T-6- E70T-6 2SA-2YSA JIS CH E4802T-7- E70T-7 JIS CH E70T-10 JIS E70T7- JIS, 2SA-2YSA 2S-2YS IIYMS SA2YM 2YS K2 NKK E71T-7 3SA- 3S- E4801T-8- JIS, E71T-8J IIIYMSH15 SA3YMH 3YSH15 3YSAH15 3YSH15 CH NKK 3SA- 3S- E4801T-8- MIL-71T- JIS, E71T-8 IIIYMSH15 SA3YMH 3YSH10 3YSAH15 3YSH15 CH 8AS TUV E71T8- 4SA- JIS K2 4YSAH10 JIS, E71T8- E71T8-K6- IIIYMSH15 SA3YMH 3YSH15 TUV, K6 H16 NKK E71T8- JIS, K6 TUV E71T8- 3S- E71T8-Ni1- JIS, 3SA-3YSA IIIYMSH15 3YSH15 Ni1 3YSH15 H16 TUV E4801T-11- E71T-11 JIS CH E71TG- E71TG-G- JIS G CH E71T-14 JIS E91T8- JIS, G TUV Khí bảo vệ tham khảo bảng 14 KTHTT-part2.DOC 62 Hiệu đính 2/7/2009
3.7.3. Hiệu chỉnh các thông số hàn Hiệu chỉnh thông số h|n d}y thuốc tương đối khó, đòi hỏi kiến thức v| kinh nghiệm. Đặc biệt l| độ nhú có t{c động rất nhạy cảm , chỉ cần kh{c nhau chút ít đã l|m qu{ trình h|n kh{c đi rất nhiều. Hình - 37 Các thông số tiết diện hàn Hình 37 l| c{c kích thước mối h|n điển hình v| bảng 19 l| c{c t{c động của thông số h|n đến c{c kích thước mối h|n. Bảng - 19 Thông số hiệu chỉnh và tác động đến tiết diện hàn Khi hieäu chænh seõ taùc ñoäng ñeán thoâng soá Möùc ñoä Thoâng soá Aûnh höôûng Ñoä ngaáu “P” Beà roäng “d” Ñoä moâ cao “s” DCEP + +++ + + Cöôøng ñoä DCEN + + +++ +++ doøng ñieän AC + ++ ++ ++ Ñieän aùp haøn + - ++ Toác ñoä haøn + - ++ Maät ñoä doøng ñieän haøn + ++ - ++ Ñöôøng kính daây haøn + + ESO + - + + Goùc haøn (Push) +(++) -( ) +(++) -(-) Goùc haøn (Keùo) +(++) +(-) -(++) +(+) Ñoä doác cuûa chi tieát khi haøn tuoät +(++) -( ) +(++) -(+) Ñoä doác chi tieát khi haøn leo (1) + Tăng , – gảm (2) + tác động ít , (++)Trung bình +++ mạnh KTHTT-part2.DOC 63 Hiệu đính 2/7/2009
Bảng - 20 Khuyết tật và các hiệu chỉnh ngăn ngừa Các thông số cần tăng giảm Khuyết tật Điện áp Cường độ hàn Tốc độ hàn Độ nhú Góc hàn hồ quang Rỗ , bọt 5 1 4 2 3 Mối hàn quá lồi 4 1 5 2 3 Cháy không đều 4 1 5 2 3 Cháy dây 4 1 5 3 2 Văng tóe 4 1 5 3 2 Thổi lệch từ 4 3 5 2 1 Bảng - 21 Điều chỉnh tiết diện mối hàn Các thông số cần tăng giảm Điều chỉnh Cường độ Điện áp Góc hàn Tốc độ hàn Độ nhú Khí hàn hồ quang Tăng độ ngấu P 1 2 6 5 CO2 Giảm độ ngấu P 1 2 4 6 Ar+CO2 Giảm bề rộng d 1 4 2 Giảm mô cao s 5 1 2(900) 4 Tăng lượng kim loại đắp 1 2 4 3 (3) Các chữ số chỉ thứ tự ưu tiên khi tăng hoặc giảm KTHTT-part2.DOC 64 Hiệu đính 2/7/2009
4. Phương pháp hàn MIG - MAG Phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ viết tắt là GMAW (– Gas Metel Arc Welding) được áp dụng trong công nghiệp từ năm 1948, mặc dù nguyên lý đã được đề xuất từ những năm 1920’s. Khi này nó có tên gọi là “MIG” (metal inert gas) vì hồ quang được bảo vệ chủ yếu bằng khí trơ (argon , helium). Sau này khí CO2 được dùng để hàn thép và được gọi tên là phương pháp MAG (metal Actived Gas). Tên chính thức do AWS đề xuất là GMAW. Các phương pháp GMAW được nghiên cứu phát triển mạnh mẽ, chủ yếu trên hai lĩnh vực : . Xác lập môi trường bảo vệ có tính hiệu quả hơn . Khảo sát quá trình chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn và các nhân tố ảnh hưởng. Các phương pháp GMAW tiên tiến như hàn GMAW – P (thường gọi là MIG xung), GMAW – S (MIG chuyển dịch sức căng bề mặt). TWIN Arc, TIME, Hồ quang xoáy (rotary arc), Hybrid – laser arc là các phương pháp GMAW tiên tiến ngày càng có vai trò trong công nghiệp. Phương pháp GMAW có thể vận hành bán tự động hoặc tự động hóa. Hàn được hầu hết các kim loại và hợp kim. Ưu điểm chính là năng suất đắp tương đối cao, mối hàn sạch giảm thời gian tẩy sạch, hệ số sử dụng vật liệu đắp cao. Chương này đề cập đến các đặc trưng công nghệ của quá trình hàn MIG – MAG phương pháp hàn cơ bản nhất thuộc nhóm GMAW. KTHTT-part2.DOC 65 Hiệu đính 2/7/2009
4.1. Nguyên lý đặc điểm 4.1.1. Nguyên lý MIG – MAG l| phương ph{p h|n thuộc nhóm phương ph{p GMAW sử dụng nguồn nhiệt từ hồ quang ch{y giữa d}y điện cực rắn cấp liên tục nhờ một bộ cấp d}y có tốc độ không đổi. Vũng chảy hình th|nh được bảo vệ bằng dòng khí trơ (MIG) hoặc dòng khí hoạt hóa (MAG). Phương ph{p n|y còn được gọi l| h|n b{n tự động, tuy nhiên tên gọi đó không chính x{c. Trong công nghiệp h|n MAG với khí bảo vệ CO2 thường gọi l| h|n d}y hoặc h|n CO2. Hình l| sơ đồ lắp trang thiết bị h|n GMAW. Hình - 38 Sơ đồ lắp thiết bị h|n (GMAW tổng qu{t) MIG – MAG điển hình Trang bị quan trọng nhất l| súng h|n nó đảm nhiệm c{c chức năng như cấp dòng điện h|n cho d}y h|n thông qua ống tiếp xúc (tube contact) , khí bảo vệ qua mỏ phun (nozzle) v| hệ thống giải nhiệt súng h|n khi cần thiết. Trang bị thứ hai l| bộ cấp d}y h|n (wire feeder) có tốc độ ổn định ở c{c gi{ trị x{c lập. Tùy loại d}y h|n có thể dùng bộ cấp d}y hai con lăn (2-rolls) hoặc bốn con lăn (4 – rolls). Bồ cấp d}y có thể rời hoặc lắp sẳn v|o nguồn điện h|n. Chức năng của bộ cấp d}y l| duy trì qu{ trình ch{y tự động của hồ quang sau khi mồi. M{y h|n dùng trong phương ph{p GMAW thường có đặc tính {p không đổi CV – constant Voltage. Khi h|n CO2 để giảm văng toé v| ổn định hồ quang thường lắp thêm c{c cuộn kh{ng để kiểm so{t tốc độ v| dòng ngắn mạch. 4.1.2. Đặc điểm. KTHTT-part2.DOC 66 Hiệu đính 2/7/2009
Hàn MIG – MAG nói riêng và hàn GMAW nói chung l| phương ph{p {p không đổi (CV) đặc trưng bằng c{c phương thức chuyển dịch kim loại trong hồ quang h|n.Hình 39 Chuyển Chuyển Chuyển dịch xoáy (2) Điện áp dịch cầu dịch phun Chuyển dịch xung Chuyển dịch ngắm mạch Chuyển dịch hồ quang (1) Thiết kế độc quyền của SAF ngắn (1) (2)Chỉ áp dụng hàn tự động Cường độ Hình - 39 C{c phương thức chuyển dịch kim loại GMAW Ba kiểu chuyển dịch cơ bản l| ngắn mạch, cầu v| phun . Gần đ}y c{c kiểu chuyển dịch tiên tiến như chuyển dịch sức căng bề mặt , chuyển dịch xo{y đã được {p dụng trong c{c thiết bị GMAW tư động. C{c kiểu chuyển dịch phụ thuộc v|o c{c đặc trưng d}y đắp v| môi trường khí bảo vệ. Hình 40 mô tả đặc trưng nóng chảy v| c{c kiểu chuyển dịch của d}y nhôm v| thép khi h|n MIG (chỉ số oxy hóa nhỏ hơn 2%). Hình - 40 Đặc trưng chuyển dịch kim loại khi h|n MIG KTHTT-part2.DOC 67 Hiệu đính 2/7/2009
4.2. Kiểu chuyển dịch kim loại khi hàn MIG - MAG24 4.2.1. Chuyển dịch phun Chuyển dịch phun có thể thực hiện được khi nồng độ khí trơ (argon) cao hơn 80%. Trong kiểu chuyển dịch n|y c{c giọt kim loại nóng chảy có kích thước nhỏ di chuyển nhanh sang vũng chảy do t{c động mạnh của lực co thắt kết hợp với lực do {p suất hồ quang mạnh v| sức căng bề mặt yếu. Kiểu chuyển dịch n|y ít văng toé, mối h|n sạch mô cao ít, độ ngấu s}u v| bề mặt nhẵn đẹp. Muốn đạt được chuyển dịch phun, ngo|i yêu cầu môi trường gi|u argon (>80%) dòng h|n cần vượt quan ngưởng giới hạn (hình 41) phụ thuộc v|o đường kính v| kim loại d}y đắp. Chuyển dịch phun có năng suất đắp kh{ cao chỉ phù hợp khi h|n phẳng v| góc ngang. Hình - 41 Dòng tới hạn để có chuyển dịch phun (dây 1.6 – Ar + 1% O2) 24 Trong tài liệu này thuật ngữ GMAW được dùng khi đề cập đến các tính chất chung của các phương pháp hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí ; thuật ngữ MIG – MAG sẽ được dùng trong các trường hợp riêng. KTHTT-part2.DOC 68 Hiệu đính 2/7/2009
4.2.2. Chuyển dịch cầu Hình - 42 Chuyển dịch phun và chuyển dịch cầu Khi môi trường khí có tính oxy ho{ (CO2) hoặc tính khữ cao (Helium) thì chuyển dịch cầu chiếm ưu thế. Trong kiểu chuyển dịch n|y c{c giọt kim loại nóng chảy có dạng cầu kích thước bất định được t{ch ra từ d}y h|n bay tự do sang vũng chảy do vậy hiện tượng văng tóe rất nghiêm trọng. Có thể hạn chế văng tóe bằng c{ch hiệu chỉnh c{c thông số h|n thích hợp sao cho hồ quang gần như ch{y ngầm trong vũng chảy (buried arc) bằng c{ch dùng khí trộn argon + CO2 ở tỉ lệ thích hợp. Khi h|n MIG thì helium cũng có t{c động như khí CO2 khi h|n MAG. Kiểu chuyển dịch cầu có năng lượng h|n cao, độ ổn định hồ quang thấp, mối h|n rộng, ngấu s}u, tuy nhiên lượng văng tóe cao, mối h|n dễ bị bọt khí. Tăng tỉ lệ argon trong khí trộn l| giải ph{p cần thiết khi {p dụng kiểu chuyển dịch n|y. (hình 42). Chuyển dịch cầu chỉ phù hợp với tư thế h|n phẳng v| h|n góc ngang. 4.2.3. Chuyển dịch ngắn mạch Hình - 43 biến thiên dòng điện và điện áp hàn khi chuyển dịch ngắn mạch KTHTT-part2.DOC 69 Hiệu đính 2/7/2009