ường cao đẳng nghề số 8 – khoa cơ khí chế tạo phần 1. công ......

Trường Cao đẳng nghề số 8 – Khoa Cơ khí chế tạo

Giáo trình: Công nghệ kim loại 1

Phần 1. CÔNG NGHỆ ĐÚC

Bài 1. CÔNG NGHỆ ĐÚC1.1.1. Khái niệm về quá trình sản xuất đúc1.1.1.1. Định nghĩa:

- Đúc là quá trình điền đầy kim loại ở thể lỏng vào lòng khuôn đúc có hình dạngkích thước định sẵn. Sau khi kim loại đông đặc ta thu được sản phẩm tương ứng vớilòng khuôn. Sản phẩm đó gọi là vật đúc.

- Nếu đem vật đúc gia công như gia công cắt gọt gọi là phôi đúc.1.1.1.2. Đặc điểm:

- Mọi vật liệu như: gang, thép,hợp kim màu, vật liệu phi kim khi nấu chảy, đều đúcđược

- Tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp- Có khối lượng lớn mà các phương pháp giacông phôi khác không thực hiện được

1.1.1.3. Nhược điểm- Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên trong vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ co, rỗ khí,

nứt, lẫn tạp chất.- Khi đúc trong khuôn cát, độ chính xác về kích thước và độ bóng thấp.- Tiêu hao một phần không nhỏ kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót và cho các đại

lượng khác (lượng dư, độ xiên . . .)

1.1.1.4. Phân loại các phương pháp đúc- Phương pháp sản xuất đúc được phân loại tuỳ thuộc vào loại khuôn mẫu, phương

pháp làm khuôn .vv…- Tuỳ thuộc vào loại khuôn đúc người ta phân ra làm hai loại:+ Đúc trong khuôn cát+ Đúc đặc biệt

a. Đúc trong khuôn cát- Khuôn cát là loại khuôn đúc một lần (chỉ rót một lần rồi phá khuôn).vật đúc tạo

hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp độ bóng bề mặt kém lượng dư gia cônglớn.Nhưng khuôn cát tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn.b. Đúc đặc biệt:

- Ngoài khuôn cát, các dạng đúc trong khuôn đúc (kim loại ,vỏ mỏng …) được gộpchung là đúc đặc biệt .

- Đúc đặc biệt, do tính riêng từng loại cho ta sản phẩm chất lượng cao hơn ,độ chínhxác ,độ bóng cao hơn vật đúc trong khuôn cát. Ngoài ra phần lớn các phương pháp đúcđặc biệt có năng suất cao hơn .tuy nhiên đúc đặc biệt thường chỉ được vật đúc nhỏ vàtrung bình .

1.1.1.5. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúca. Chất lượng vật đúc

+ Độ chính xác hình dạng và kích thước



+ Độ nhẵn bóng bề mặt+ Tính chất kim loại

b. Nhân tố ảnh hưởng-Hợp kim đúc:-Loại khuôn đúc và phương pháp đúc-Anh hưởng của công nghệ đúc.

1.1.2. Thiết kế đúc1.1.2.1. Thành lập bản vẽ đúc

Phân tích kết cấu đúc:- Đọc kỹ bản vẽ, hình dung chi tiết, đọc điều kiện kỹ thuật ghi trong bản vẽ chi tiết,

vật liệu chế tạo chi tiết, hình dung cả vị trí làm việc của chi tiết đó trong thiết bị, yêucầu chịu lực …

- Dự kiến trước sơ bộ quy trình gia công cắt gọt chi tiết đó trên các loại máy xácđịnh những phần bề mặt phải gia công, những mặt chuẩn công nghệ. Từ đó xem đãhợp lý với kết cấu vật đúc chưa, nếu chưa có thể thay đổi một phần kết cấu nhằm:

+ Đơn giản hoá kết cấu tạo, tạo điều kiện dễ đúc hơn: như lược bỏ các rãnh then,rãnh lùi dao, các lỗ nhỏ quá không đặt lõi được.

Ví dụ:Sản xuất đơn chiếc lỗ 50 mm không đúcSản xuất hàng loạt 30 mm không đúcSản xuất hàng khối 20 mm không đúcCác rãnh có độ sâu < 6mm, các bậc dày < 25 mm không nên đúc

+ Tăng hoặc giảm độ dày thành vật đúc, các gân gờ, chỗ chuyển tiếp giữa các thànhvật đúc để dễ đúc hơn nhưng không ảnh hưởng đến khả năng chịu lực, điều kiện làmviệc của chi tiết.1.1.2.2. Xác định mặt phân khuôn

- Mặt phân khuôn là bề mặt tiếp xúc giữa các nữa khuôn với nhau xác định vị trí đúcở trong khuôn.Mặt phân khuôn có thể là mặt phẳng, mặt bậc hoặc cong bất kì.

- Nhờ có mặt phân khuôn mà rút mẫu khi làm khuôn dễ dàng lắp ráp lõi, tạo hệthống dẫn kim loại vào khuôn chính xác

* Nguyên tắc xác định mặt phân khuôn+ Dựa vào công nghệ làm khuôn :Rút mẫu dễ dàng, định vị lõi và lắp ráp khuôn.+ Chọn mặt có diện tích lớn nhất, dễ làm khuôn và lấy mẫu.+ Mặt phân khuôn nên chọn mặt phẳng tránh mặt cong, mặt bậc.



+ Số lượng mặt phân khuôn phải ít nhất: Để đảm bảo độ chính xác khi lắp ráp,công nghệ làm khuôn đơn giản.

+ Nên chọn mặt phân khuôn đảm bảo chất lượng vật đúc cao nhất, những bề mặtyêu cầu chất lượng độ bóng, độ chính xác cao nhất. Nên để khuôn ở dưới hoặc thànhbên. Không nên để phía trên vì dễ nổi bọt khí, rỗ khí,lõm co.

- Những vật đúc có lõi, nên bố trí sao cho vị trí của lõi là thẳng đứng.Để định vị lõichính xác, tránh được tác dụng lực của kim loại lỏng làm biến dạng thân lõi, dễ kiểmtra khi lắp ráp.

- Chọn mặt phân khuôn sao cho lòng khuôn là nông nhất, để dễ rút mẫu và dễ sữakhuôn, dòng chảy kim loại vào khuôn êm hơn, ít làm hư khuôn .

* Những kết cấu lòng khuôn phân bố ở cả khuôn trên và khuôn dưới nên chọn lòngkhuôn trên nông hơn, như vậy sẽ dễ làm khuôn, dễ lắp ráp khuôn.Nên hình bên ta nênchọn phương án 1



* Những kết cấu lòng khuôn phân bố ởcả khuôn trên và khuôn dưới nên chọn lòngkhuôn trên nông hơn, như vậy sẽ dễ làmkhuôn, dễ lắp ráp khuôn.Nên hình bên tanên chọn phương án 1

+ Dựa vào độ chính xác của lòng khuôn:Độ chính xác của vật đúc phụ thuộc vào

độ chính xác của lòng khuôn.Do đóphải: Lòng khuôn tốt nhất là chỉphân bố vào trong 1 hòm khuôn.Để tránh sai số khi lắp ráp khuôn.Ví dụ:- Những vật đúc có nhiều tiết diện

khác nhau, nếu yêu cầu độ đồng tâmcao, người ta dùng thêm miếng đất phụđể đặt toàn bộ vật đúc trong một hòm

khuôn

- Miếng đất phụ sẽ làm thay đổi phần nào hình dạng mẫu để tạo ra tiết diện lớnnhất tại mặt phân khuôn.1.1.2.3. Xác định các đại lượng của bản vẽ vật đúc

- Lượng dư gia công cắt gọt: Là lượng kim loại bị cắt gọt trong quá trình gia côngcơ để tạo thành chi tiết.

- Lương dư gia công cơ phụ thuộc:+ Độ bóng, độ chính xác.+ Kích thước bề mặt.+ Bề mặt phía trên của vật đúc để lượng dư lớn hơn vì chất lượng xấu hơn nên phải

cắt bỏ nhiều.+ Loại hình sản xuất.- Tra bảng trong sổ tay công nghệ chế tạo máy; thiết kế đúc.+ Những bề mặt không ghi độ bóng sẽ không có lượng dư gia công cơ.



+ Lượng dư công nghệ: Là các lỗ có φ quá nhỏ, rãnh then, rãnh lùi dao, rãnh có độsâu quá nhỏ thì đúc đặc, sau này gia công cơ sau.

* Lỗ 20 mm sản xuất hàng khối không đúc.* Lỗ 30 mm sản xuất hàng loạt không đúc.* Lỗ 50 mm sản xuất đơn chiếc không đúc.

Chú ý: khi đúc các chi tiết dạng lỗ phải dựa vào tính chất sản xuất, dùng lõihoặc không dùng lõi .

- Ở những thành thẳng đứng trong khuôn:+ Vuông góc với mặt phân khuôn+ Phải để độ dốc, để đảm bảo việc dể dàng rút mẫu khi làm khuôn cát hoặc lấy vật

đúc ra khỏi khuôn kim loại.+ Sau khi đúc xong độ dốc có 3 dạng (tra bảng thiết kế đúc sổ tay công nghệ chế

tạo máy)+ Thiết kế dưới 3 dạng.

+ Chiều cao thành vật đúc càng lớn càng nhỏ, mẫu gỗ có độ dốc lớn hơn mẫu kimloại, mẫu làm khuôn bằng tay có độ dốc lớn hơn mẫu làm khuôn bằng máy.

+ Trị số β tra bảng



- Góc đúc: Chổ mặt giao nhau giữa hai bề mặt liên tiếp của vật đúc bị nứt.Cần phảilàm góc lượn để khuôn không bị bể khi rút mẫu, vật đúc không bị nứt kim loại đôngđặc, nguội trong khuôn.

- Dung sai đúc :Là sự sai số của kích thước vật đúc cho phép so với kích thước danh nghĩa (tra

bảng ). Dung sai của vật đúc phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương pháp đúc, loại khuônđúc, loại mẫu, hộp lõi…dung sai thành phần trên các khâu kích thước phải phù hợpvới dung sai khâu khép kín.

* Kích thước vật đúc = kích thước chi tiết máy + dung sai đúc + lượng dư giacông cơ (nếu có)



1.1.2.4. Xác định Lõi và gối lõi (ruột và đầu gác)- Lõi dùng để tạo ra phần rỗng hoặc lõm bên trong vật đúc thường đặt khối làm

bang hỗn hợp cát (khuôn cát) hoặc bằng kim loại (khuôn kim loại).- Gối lõi để giúp cho lõi định vị ở trong khuôn dễ lắp ráp lõi vào khuôn.- Số lượng lõi càng ít càng tốt.- Có hai loại: lõi đứng và lõi ngang.+ Lõi đứng: Nằm vuông góc với mặt phân khuôn gối lõi hình côn.



+ Lõi ngang: Gối lõi có tiết diện hình tròn, hình vuông, hình sáu cạnh.

H > h; α < βH: chiều cao gối

lõi thuộc khuôn dướih: chiều cao gối

lõi thuộc khuôn trên

α: góc gối lõi ởkhuôn dưới

β: góc gối lõi ởkhuôn trên

1.1.3. Bản vẽ mẫu



- Mẫu là bộ phận cơ bản trong bộ mẫu, một bộ mẫu bao gồm+ Mẫu để tạo lòng khuôn.+ Mẫu của hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót. Tấm mẫu để làm khuôn.- Căn cứ vào bản vẽ vật đúc để thành lập bản vẽ mẫu.- Trình tự các bước để vẽ bản vẽ mẫu+ xác định mặt phân mẫu.+ xác định hình dạng kích thước tai mẫu.+ kích thước và dung sai kích thước mẫu.+ cấu tạo của mẫu.+ phần định vị khi ghép mẫu.* Kích thước mẫu = kích thước vật đúc + độ co kim loại

1.1.4. Bản vẽ hộp lõi và lõi

- Lõi: Dùng để tạo ra phần lõi hoặc rỗng hình dáng bên ngoài của lõi giống hìnhdáng bên trong của vật đúc và giống hình dáng bên trong của hộp lõi.

- Gối lõi: (đầu gác)Gối lõi (đầu gác) để định vị lõi ở trong khuôn- Hộp lõi: Dùng để làm lõi, vật liệu bằng gỗ hoặc kim loại có cấu tạo là một khối

nguyên hoặc hộp lõi hai nữa, hộp lõi có miếng rời, hộp lõi lắp ghép- Lõi: dung sai mang dấu âm (-)

1.1.5. Thiết kế hệ thống rót – đậu hơi – đậu ngót1.1.5.1. Hệ thống rót: Để dẫn kim loại lỏng từ thùng rót vào trong khuôn đúc.

a. Yêu cầu của hệ thống rót :-Điền đầy được khuôn nhanh chóng-Hao phí kim loại ít.-Dòng chảy phải êm, liên tục, kim loại không bị va đập vào khuôn lõi làm bể cát- Có tác dụng lọc sĩ tạp chất.



Rót dưới lên Rót trên xuống Rót bên hông

b. Thiết kế hệ thống rót+ Rãnh dẫn vào khuôn đúc không được nằm ngay dưới chân ống rót.+ Không được ở phía cuối cùng của rãnh lọc sĩ.+ Rãnh dẫn phải nằm dưới rãnh lọc sĩ thì kim loại mới sạch được.c. Cấu tạo: Cấu tạo một hệ thống rót tiêu chuẩn bao gồm: cóc rót 1 ; ống rót 2;rãnh lọc sĩ 3; và các rãnh dẫn 4 .

- Cóc rót: Là phần trên cùng của hệ thống rót.- Ống rót: Là phần nối tiếp từ cóc rót xuống dưới, trong khuôn cát độ côn cho

phép 10 ÷ 15%.

- Rãnh lọc xỉ: Là một phần của hệ thống rót nằm dưới chân ống rót.- Rãnh dẫn: Phải nằm phía mặt dưới của rãnh lọc xỉd. Cách tính kích thước hệ thống rótG = γ .∑ Frd .V .t

G: khối lượng vật đúc kể cả hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngótγ: Khối lượng riêng vật liệu kim loại (g/cm3)∑ Frd: Tổng diện tích tiết diện các rãnh dẫnV: Tốc độ rót. (V=µ.)

t: Thời gian rótµ: Hệ số cản thuỷ lực.



Hp :Chiều cao cột áp thuỷ tỉnh1.1.5.2. Đậu hơi- đậu ngót

a. Đậu hơi, đậu ngót .

- Đậu hơi+ Là ống để dẫn khí từ trong lòng khuôn thoát ra ngoài do vậy phải đặt ở vị trí

cao nhất.+ Tùy thuộc kích thước vật đúc có thể có nhiều đậu hơi. Đối với vật đúc có độ co

kim loại ít, khối lượng nhỏ (gang xám) đậu hơi có tác dụng vừa thoát khí vừa bổ sungkim loại khi co ngót

+ Hình dạng: hình chữ nhật, hình tròn và hình côn (150)- Đậu ngót: Thường dùng để đúc vật đúc thép, kim loại màu, độ co nhiều. Là

nơi để chứa kim loại lỏng đông đặc sau cùng so với vật đúc có tác dụng bổ sung kimloại cho vật đúc khi đông đặc và ngược lại cho vật đúc khi đông đặc và nguộivàthường đặt ở thành dày nhất của vật đúc .

+ Phân loại đậu ngót:Đậu ngót hở: Là loại lòng khuôn thông với khí trời.Đậu ngót ngầm: Là loại không thông khí trời,chỉ thích hợp đúc trong khuôn kim

loại. Khi làm khuôn cát nếu có phần tập trung kim loại ở phía dưới, không đặt ngót hởđược. Người ta thay ngót ngầm bằng miếng sắt nguội để tránh rỗ co, tạo điều kiện chonó toả nhiệt nhanh1.1.5.3. Vị trí dẫn kim loại vào trong khuôn

+ Vật đúc co ít, thành dày mỏng tương đối đồng đều nên dẫn kim loại vào chổmỏng nhất của vật đúc.

+ Vật đúc co nhiều (thép) có thành dày mỏng khác nhau nhiều nên dẫn kim loạivào phía thành dày của vật đúc để kim loại đông đặt có hướng để bổ sung kim loại khingót ở chổ dày phải dùng thêm đậu ngót hoặc là miếng sắt nguội.

+ Vật đúc tròn xoay nên dẫn kim loại theo hướng tiếp tuyến với thành khuôn vàđảm bảo dòng kim loại xoay tròn theo một hướng.

+ Vật đúc có chiều cao lớn nên dẫn nhiều tầng để khuôn điền đầy đồng thời.



ĐÚC CÁC HỢP KIM1.1.5.4. Tính đúc của hợp kim

Tính đúc của hợp kim là khả năng đúc dễ hay khó của hợp kim đó. Nó được đánhgiá bằng các chỉ tiêu cơ bản sau đây:

a. Tính chảy loãng:- Kim loại nào có độ chảy loãng càng cao thì đúc càng dễ. Tính chảy loãng phụ

thuộc chủ yếu vào công nghệ khuôn, nhiệt độ quá nhiệt khi rót và thành phần hóa họccủa kim loại.

Ví du: Đúc trong khuôn cát tính chảy loãng của kim loại cao hơn so với đúc trongkhuôn kim loại do khuôn cát có tốc độ dẫn nhiệt thấp hơn.

- Thành phần hóa học của kim loại và hợp kim:+ Si, P là những nguyên tố làm tăng tính chảy loãng của gang.+ Mn, S là những nguyên tố làm giảm tính chảy loãng của gang.b. Tính co của kim loại- Tính co càng tăng tính đúc càng kém. Vì đúc vật đúc ra dễ bị các khuyết tật, lõm

co, rỗ co.- Thành phần hỗn hợp của các nguyên tố trong kim loại.- Nhiệt độ rót kim loại.c. Tính hoà tan khíKim loại khi đúc thường hoà tan khí O2, H2, hơi H2O gây rỗ vật đúc, làm giảm cơ

tính

d. Tính thiên tíchKhông đồng nhất về thành phần hỗn hợp, thường ở kim loại màu. Gang có tính

chảy loãng hơn thép rất nhiều do đó gang dễ hơn thép.1.1.6. Đúc gang

Thành phần hỗn hợp của gang : Fe, C …C = 2,14 ÷ 4,0%

Si = 0,4 ÷ 3,5%

Mn = 0,2 ÷ 1,5%



P = 0.04 ÷ 1,5%

S = 0,02 ÷ 0,2%

1.1.6.1. Phân loại gang- Gang xám : GX – VD : GX 15-32Trong gang không có xêmentit tự do, mà chỉ có Graphit. Gang xám có tính đúc tốt

dễ gia công cơ khí.- Gang trắng: Cacbon trong gang này có dạng liên kết hoá học xêmentit tự do vì

vậy gang này rất cứng và dòn.- Gang biến trắng: Bề mặt gang trắng bên trong lõi là gang xám. Vùng tiếp giáp

giữa hai tổ chức có tổ chức của gang hoa râm.- Gang cầu: Graphit trong gang ở dạng hồng cầu nhờ đưa vào chất biến tính đặc

biệt vào gang lỏng khi đúc. Ví dụ: GC 60- Gang dẻo: Graphit ở dạng bông nên tính dẻo của gang tăng lên.- Các nguyên tố thúc đẩy sự Graphit hóa: C, Si, P.- Các nguyên tố cản trở sự Graphit hóa: Mn, S, Cr.

1.1.6.2. Các nguyên tố ảnh hưởng đến tính đúc của gang- Thành phần hoá học.- Nhiệt độ rót gang.- Vật đúc thành càng mỏng → rót gang ở nhiệt độ càng cao.

- Công nghệ khuôn.- Tốc độ nguội.- Thành phần vật liệu nấu gang.

1.1.6.3. Vật liệu kim loại- Thỏi gang (nấu lò cao), hồi liệu + chi tiết máy = gang hư, ferô hợp kim ( Fe-Si,

Fe-Mn).

- Tính toán hợp lý, kích thước ≤ đường kính trong của lò.

- Làm sạch Oxy hóa.- Lò đúc: lò đứng dùng nhiên liệu là than cốc.- Lò chõ: dùng nhiên liệu than đá.- Lò dầu: dùng nhiên liệu dầu FO.- Lò điện: lò hồ quang (mấu thép), lò cảm ứng- Lò khí gaz.

1.1.6.4. Chất trợ dung- Đưa vào để tách các tạp chất và xỉ ra khỏi kim loại lỏng. CaCO3 ( 4 ÷ 5%)

- Đối với lò dầu không cần dùng đá vôi CaCO3 để khử tạp chất.- Lò điện hồ quang trực tiếp dùng để nấu thép.- Lò điện hồ quang gián tiếp dùng để nấu kim loại màu.- Lò nấu: xem

1.1.6.5. Vật liệu chịu lửa



Vật liệu chịu được nhiệt cao mà không bị mềm chảy thay đổi thể tích thành phầnhỗn hợp. Thường để xây các tường lò hợp kim lò đúc làm các dụng cụ để chứa đựngkim loại lỏng hay lò nung làm vật liệu chịu lửa.

a. Vật liệu chịu lửa : axitGạch Đinat: SiO2; nhiệt độ chảy: 17300C

b. Vật liệu chịu lửa: bazơGạch Manhêhit (MgO)Crôm-Manhêhit (Cr2O3, MgO …)Nhiệt độ chảy : 1600 ÷ 17000C

Gạch Crômit1.1.6.6. Tính phôi liệu nấu gang

a. Mẻ liệu nấu- Nhiên liệu+ Dầu FO 15 ÷ 18% khối lượng vật liệu kim loại+ Than cốc:12 ÷ 15% (lò đứng )+ Than đá: 20 ÷ 25% (lò chỏ)

- Chất trợ dung+ Có tác dụng đưa vào làm chảy loãng xỉ và nổi lên trên bề mặt nước gang để vớt

ra dễ dàng.

+ Đá vôi CaCO3, đôlômít, xỉ lò Mactanh → lò đứng và lò chõ. Lò dầu không cầndùng chất trợ dung để tạo xỉ

b. Vật liệu kim loại- Gang thỏi đúc.- Gang vụn (gang máy).- Hồi liệu ( phế phẩm + hệ thống rót, đậu hơi, đậu ngót ).- Thép vụn.- Ferô hợp kim: FeSi : 30,45,75, Fe-Mn bổ sung các nguyên tố Si, Mn bị cháy hao

trong quá trình nấu. vật liệu nấu phải làm sạch, có kích thước phù hợp với đường kính

của lò ( ≤ 1/3Dt).

1.1.6.7. Cách tínhGọi x,y,z là khối lượng của các vật liệu nấu.



X + Y + Z = 100%

1.1.6.8. Đặc điểm đúc gang- Tính chảy loãng cao nên đúc được các vật đúc thành mỏng, phức tạp.- Khối lượng riêng của gang lớn, nên ít lẫn các tạp chất, xỉ, bọt khí.- Công nghệ khuôn không phức tạp, chất lượng đúc cao.- Nấu luyện đơn giản.

1.1.7. Đúc kim loại màu (hợp kim màu)1.1.7.1.Đúc đồng

- Hợp kim đồng gồm:- Đồng thau: Latông(L), LZn30- Đồng thanh: Brông(B), BSn5Pb- Lò nấu:- Lò nồi (nồi bằng Graphit )a. Vật liệu nấu- Đồng nguyên chất dạng thỏi, dạng tấm , dùng các nguyên tố hợp kim cho vào

đồng Zn, Sn, Pb, Al- Đồng hoà tan nhiều khí O2,H2 dùng Cu-P (90%Cu, 10%P) khử O2. .Cu-P + O2 → P2O5 + CuO

b. Chất trợ dung- Che phủ bề mặt của kim loại màu để không bị oxy hoá.- Có tác dụng tạo xỉ chảy lõang nhẹ nổi lên .- Than củi, nùm cưa, các muối clorua natri.- NaCl + bo sát (Na2B4O7).

c. Quá trình nấu- Sấy lò (chứa) 300 ÷ 400%C.

- Cho vật liệu kim loại khó chảy vào trước, dễ chảy sau Zn bay hơi cho vào saucùng, Pb dễ bị thiên tích.

- Phủ chất trợ dung lên trên cùng.- Không khuấy trộn nhiều.



- Cho CuP để khử O2 (0.09 ÷ 1%) khối lượng vật liệu kim loại.- Nhiệt độ rót hợp kim đồng 1070 ÷ 11000C.

d. Đặc điểm đúc hợp kim đồng- Công nghệ đúc, khuôn, hệ thống rót làm đặc biệt sử dụng khuôn cát, khuôn kim

loại.- Nấu luyện chú ý sự oxy hoá hoặc hòa tan khí.

1.1.7.2. Đúc hợp kim nhômHợp kim nhôm-đúc (Silumin Al-Si).Hợp kim nhôm biến dạng (Al-Cu-Si, Al-Mg, AL-Ni).- Lò nấu: Nồi nấu bằng gang thì phải phải sơn vì nguyên tố Fe có hại cho nhôm.- Vật liệu nấu : Al thỏi, tấm, vật liệu nhôm dư hỏng hồi liệu khi nấu thì kim loại

đưa vào nhôm dưới dạng hợp kim.- Chất trợ dung: Muối clorua. Chất biến tính làm nhỏ hạt : Na 1%.

a. Quá trình nấuNấu hợp kim nhôm dưới lớp trợ dung.Nấu bằng cách tinh luyện và dùng khí Clo.Chú ý: Khi nấu nhôm có lớp oxit nhôm trên bề mặt có tác dụng che phủ không cho

lớp nhôm nguyên chất ở phía dưới bị oxy hoá. Do vậy không được khuấy trộn trongquá trình nấu.

b. Đặc điểm đúc nhôm- Thường đúc trong khuôn kim loại có độ bóng và độ chính xác cao.- Có tính chảy lãng cao, đúc dễ và thành rất mỏng.- Công nghệ khuôn, hệ thống đặc biệt có thể đúc nhiều vật đúc chung một hệ thống

rót.- Con mã là dụng cụ dùng để chống hoặc đỡ lõi lớn, lõi công xôn nằm lại ở vật đúc

sau khi đúc xong.1.1.8. Các phương pháp đúc đặc biệt1.1.8.1. Đúc trong khuôn kim loại

a. Khái niệm: Đúc trong khuôn kim loại là rót kim loại lỏng vào khuôn bằng kimloại.

b. Đặc điểm:- Khuôn kim loại dùng được nhiều lần.- Vật đúc có độ chính xác cao, Cơ tính tốt vì tổ chức hạt kết tinh nhỏ mịn.- Tiết kiệm vật liệu làm khuôn áp dụng cho loại hình sản xuất hàng loạt. Vật liệu

đúc đơn giản, cấu tạo nhỏ hoặc trung bình.- Do vật liệu làm khuôn lõi: Kim loại không có tính lún do đó vật đúc dễ bị nứt,

đúc gang dễ bị biến dạng trắng.- Do tốc độ dẫn nhiệt thành khuôn cao nên khả năng điền đầy kim loại kém do đó

vật đúc dễ bị thiếu hụt và không phải cao hơn trong khuôn cát.

c. Quá trình đúc trong khuôn kim loại



- Làm sạch khuôn lõi ( Sau mỗi lần đúc).- Sấy khuôn lõi (nhiệt độ sấy 150 ÷ 4500C) thuộc kim loại đúc.- Sơn khuôn lõi: gồm sơn lót dày 1 ÷ 2 mm và sơn phủ mặt bằng dầu hôi hoặc dầu

thực vật.- Lắp khuôn và rót kim loại vào.- Sấy lõi , mở khuôn, lấy vật đúc.

1.1.8.2. Đúc dưới áp lực: (khí nén)a. Khái niệm: Đúc dưới áp lực là ép kim loại lỏng vào khuôn kim loại với áp lực

đến hàng trăm atmotphe.b. Đặc điểm:+ Vật đúc có độ chính xác và độ bóng cao.+ Bề mặt bên trong có độ bóng cao do dùng lõi kim loại .+ Đúc được những vật mỏng chiều dày ≥ 0.3 mm.

+ Đúc trong khuôn kim loại nên vật đúc nguội nhanh.+ Năng suất cao.+ Không dùng được lõi cát nên hình dạng bên trong vật đúc không được phức tạp.+ Khuôn mau mòn.

1.1.8.3. Đúc li tâma. Khái niệm: Khuôn bằng kim loại quay xung quanh một trục (ngang-đứng) dưới

tác dụng của lực ly tâm các phần tử kim loại sẽ điền đầy khuôn.b. Đặt điểm :- Đúc được vật đúc tròn xoay, đặc rỗng (rỗng không cần đặt lõi.- Chất lượng vật đúc cao, cơ tính tốt.- Khó có kết cấu khuôn kim loại kín chính xác.

1.1.8.4. Đúc trong khuôn mẫu chảya. khái niệm: Đúc trong khuôn mẫu chảy thực chất là đúc trong khuôn cát nhưng

mẫu được làm bằng vật liệu dễ chảy.b. Đặc điểm:+ Đúc được những vật phức tạp và những hợp kim khó chảy như thép không rỉ

thép gió.+ Độ chính xác và độ bóng bề mặt vật đúc rất cao.+ Cường độ lao động cao, chu trình sản xuất dài, giá thành chế tạo khuôn cao.+ Được dùng nhiều trong sản xuất hàng loạt.

1.1.8.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏnga. Khái niệm:

Đúc trong khuôn vỏ mỏng là dạng đúc trong khuôn cát nhưng thành khuôn vỏchừng 6÷8 mm.

b. Đặc điểm:+ Đúc được gang thép kim loại màu.



+ Thông khí tốt, truyền nhiệt kém, không hút nước và bền nên vật đúc ít rỗ, xốp,nứt.

+ Đơn giản hoá quá trình dỡ khuôn và làm sạch vật đúc.+ Dễ cơ khí hoá và tự động hoá.

1.1.9. Khuyết tật vật đúc1.1.9.1. Sai hình dáng kích thước và trọng lượng

a. Thiếu hụt: Hình dạng vật đúc không đầy đủ có nhiều nguyên nhân:+ Kim loại lỏng thoát ra do lắp, lượng kim loại rót không đủ.+ Độ chảy loảng thấp nhiệt độ rót thấp, ráp không kín, kẹp chặt hay đè khuôn thiếu

lực.+ Hệ thống thoát khí không đạt yêu cầu tạo áp lực trong khuôn tâng lên đến mức

kim loại lỏng không điền đầy đựơc.+ Kích thước hệ thống rót nhỏ.+ Thành vật đúc lỏng.b. Lệch:Là sự xê dịch tương đối giữa các phần của vật đúc. Có thể đặt mẫu sai, định vị mẫu

không tốt, ráp khuôn thiếu chính xác và kẹp khuôn lỏng.c. Ba via:Là phần kim lọai thừa ra. Nó thường hình thành ở mặt phân khuôn, gối lõi.

d. Lồi:Là phần nhô lên trên vật đúc do đầm chặt khuôn kém, không điều. Áp suất tinh của

kim loại lỏng ép nén lên phần dầm chặt yếu.e. Vênh:Là sự thay đổi hình dạng, kích thước vật đúc do kết cấu vật đúc không hợp lý,

không đảm bảo cứng vững, do mẫu bị cong vênh, do công nghệ rót, làm nguội khônghợp lý hoặc do ứng suất bên trong vật đúc khi kết tinh.

f. Sứt:+ Thao tác cơ học khi phá khuôn, các hệ thống rót, đậu ngót, làm sạch hoặc nhưng

va chạm trong vận chuyển làm sứt mẻ vật đúc dẫn đến sau khác hình dạng, thiếu hụtkích thước vật đúc.

+ Sai kích thước trọng lượng: Sự sai lệch kích thước và trọng lượng là do kíchthước mẫu, hộp lõi kích thước mẫu, hộp lõi thiết kế sai, lắp ráp và kiểm tra khuônkhông cẩn thận.1.1.9.2. Khuyết tật mặt ngoài

a. Cháy cátDo vật vật liệu khuôn lõi bị cháy dưới tác dụng của nhiệt độ rót bám dính lên bề

mặt vật đúc làm giảm trạng thái bề mặt.* Nguyên nhân cháy cát bao gồm:- Độ bền nhiệt của hỗn hợp kém, nhiều tạp chất.- Nhiệt độ rót quá cao.



- Hệ thống rót thiếu hợp lý để kim loại tập trung cục bộ quá lớn làm cháy hỗn hợpở đó

- Lớp sơn khuôn không đảm bảo.b. Khớp:Là hiện tượng không liên tục trên bề mặt vật đặc do sự tiếp giáp các dòng chảy của

kim loại.* Nguyên nhân có thể là:+ Rót thiếu liên tục.+ Độ chảy loãng kém, nhiệt độ rót thấp.+ Hệ thống rót không hợp lý.c. Lõm:Là những lỗ có hình dạng, kích thước khác nhau làm giảm chiều dày thành vật đúc.* Nguyên nhân chính là:Do khuôn bị vỡ để lại lượng hỗn hợp chiếm chổ trong lòng khuôn.

1.1.9.3. NứtNứt là khuyết tật tương đối phổ biến và nguy hiểm đối với vật đúc.- Nguyên nhân:Chủ yếu do ứng suất bên trong, do có giọt không đồng đều giữa các vùng khác

nhau trong vật đúc cả trong khi kết tinh và làm nguội. Theo nhiệt độ tạo nứt, ta có hailoại chính: Nứt nóng và nứt nguội.

+ Nứt nóng:Sinh ra ở nhiệt độ cao do đó bên mặt vết nứt bị oxy hóa làm cho bề mặt không

sạch.Loại nứt này sinh ra khi kết tinh. Nguyên nhân do kim loại bị kìm hãm bởi độ lún

của khuôn và lõi kém. Những hợp kim có độ có chiều dài nhỏ ít bị mứt nóng.+ Nứt nguội:Nứt nguội xảy ra ở nhiệt độ thấp nên bề mặt vết nứt sạch do không bị oxy hoá.- Một số biện pháp khắc phục+ Kết cấu vật đúc:Thiết kế vật đúc phải đảm bảo chiều dày thành đồng đều hoặc chỉ sai lệch trong

phạm vi cho phép. Những chổ giao nhau phải có góc lượn thích hợp.+ Về mặt công nghệ:Bảo đảm độ lún của khuôn lõi; bố trí hệ thống rót thích hợp. Xương lõi khuôn đặt

sát bề mặt lõi làm giảm tính lún.1.1.9.4. Lổ hổng trong vật đúc

a. Rỗ khí: Trong vật đúc tồn tại những không gian dạng cầu nhẵn bóng chứa khí cóáp suất với kích thước khác nhau đó là rỗ khí. Rỗ khí làm mất khả năng liên tục củakim loại, làm giảm độ bền, độ dẻo của vật đúc. Nếu khí không thoát ra ngoài được sẽbị dồn nén và phân bố phân tán trong kim loại cho đến khi áp suất khí cân bằng với ápsuất kim loại lỏng.



- Biện pháp khắc phục rỗ khíNguyên tắc chung là giảm lượng khí sinh ra khi nấu chảy và rót kim loại lỏng vào

khuôn, ngăn ngừa không cho nguồn tạo khí tiếp xúc với kim loại lỏng khi rót.Vì vậycần phải đảm bảo:

+ Vật liệu nấu sạch, khô.+ Rút ngắn thời gian nấu chảy, nhất là thời gian quá nhiệt.+ Hỗn hợp khuôn và lõi phải thông khí tốt.+ Đặt đậu hơi đúng và hợp lý.+ Khử khí trước khi rót bằng cách thổi vào kim loại lỏng những chất khí hòa tan có

áp suất riêng nhỏ hơn.* Tốt nấu chảy kim loại trong chân không.b. Rỗ co:Là những phần không gian nhỏ trong vật đúc không điền đầy kim loại, không chứa

khí, hình dạng kích thước khác nhau và không nhẵn bóng như rỗ khí.Tuỳ theo tínhchất của hợp kim đúc và kết cấu vật đúc mà rỗ co tập trung hoặc phân tán. Nguyênnhân chủ yếu là do kết cấu vật đúc không hợp lý, bố trí hệ thống rót, đậu ngót khôngđúng nên không đón được hướng đông đặc.1.1.9.5. Lẫn tạp chất

- Đó là những phần không chứa kim loại mà chứa tạp chất như xỉ, cát hoặc các phikim khác. Nguyên nhân do lọc xỉ không tốt, không khử hết oxy khi nấu, nhiệt độ rótthấp, độ bền của khuôn kém, hệ thống rót thiếu hợp lý.1.1.9.6. Sai tổ c ức

- Nhóm này có tổ chức kim loại, hình dạng, kích thước và số lượng hạt kim loạikhông đúng theo yêu cầu. Những phần vật đúc nguội nhanh thì hạt nhỏ, độ cứng lớnkhó gia công cắt gọt.

- Tốc độ nguội không đều, khống chế nguội không hợp lý sẽ gây ra thiên tích vềthành phần hoá học và thiên tích tổ chức trong kim loại vật đúc.1.1.9.7. Sai thành phần hoá học và cơ tính

Thành phần hoá học sai với yêu cầu là do mẻ liệu đưa vào tính toán sai. Điều nàydẫn đến sai lệch cả lý hoá tính, cơ tính vật đúc.

Bài tập:Câu 1: Nêu khái niệm và những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình đúc?Câu 2: Nêu trình tự các bước thành lập quy trình đúc trong khuôn cát, khuôn kim

loại, đúc ly tâm?Câu 3: Nêu ưu nhược điểm của các phương pháp đúc trong khuôn cát, khuôn kim

loại, đúc ly tâm?

PHẦN 2 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BẰNG ÁP LỰC

Bài 1. KHÁI NIỆM VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC2.1.1. Định nghĩa



Phương pháp tạo phôi dựa vào nguyên lý biến dạng dẻo của kim loại dưới tácdụng của ngoại lực làm thay đổi hình dáng, kích thước theo ý muốn.2.1.2. Ưu, nhược điểm của gia công bằng áp lực2.1.2.1. So với đúc

- Ưu điểm:+ Khử được một số khuyết tật như rỗ khí, rỗ co làm cho tổ chức kim loại mịn,

cơ tính sản phẩm cao.+ Có khả năng biến tổ chức hạt của kim loại thành tổ chức thớ, có khả năng tạo

được các tổ chức thớ uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm.+ Đô bóng, độ chính xác cao hơn các chi tiết đúc.+ Dễ cơ khí hoá và tự động hoá nên năng suất cao, giá thành hạ.- Hạn chế:+ Không gia công được các chi tiết phức tạp+ Không rèn dập được các chi tiết quá lớn.+ Không gia công được các kim loại dòn.

2.1.2.2. So với cắt gọt- Ưu điểm:+ Năng suất cao, phế liệu ít, giá thành hạ.+ Rèn, dập là những phương pháp cơ bản để tạo phôi cho gia công cắt gọt.- Nhược điểm:Độ bóng, độ chính xác thấp hơn so với gia công cắt gọt.

2.1.2.3. Phân loại các phương pháp gia công bằng áp lựca. Phương pháp cán:Là phương pháp biến dạng kim loại giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau để

được sản phẩm cán có tiết diện giống như lỗ hình (khe hở giữa 2 trục cán) và có chiềudài không hạn chế.

b. Phương pháp kéo kim loại:Là phương pháp biến dạng dẻo kim loại qua lỗ hình của khuôn kéo dưới tác dụng

của lực kéo, phôi được vuốt dài ra, giảm diện tích tiết diện ngang, tăng chiều dài.



c. Phương pháp ép kim loại:Kim loại sau khi nung nóng cho vào buồng ép,dưới tác dụng của chày ép kim loại

chui qua lỗ khuôn ép có hình dạng và kích thước của chi tiết cần chế tạo.

d. Phương pháp rèn tự do: Là phương pháp biến dạng tự do kim loại dưới tácdụng lực dập của búa hoặc lực ép của máy ép.

e. Phương pháp rèn khuôn: Là phương pháp biến dạng dẻo kim loại trong lòngkhuôn rèn dưới tác dụng của lực dập.

f. Dập tấm: Là phương pháp biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng tấm, trongkhuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dạng, kích thướctheo yêu cầu.

g. Phương pháp rèn tự do: Là phương pháp biến dạng tự do kim loại dưới tácdụng lực dập của búa hoặc lực ép của máy ép.

h. Phương pháp rèn khuôn: Là phương pháp biến dạng dẻo kim loại trong lòngkhuôn rèn dưới tác dụng của lực dập.

i. Dập tấm: Là phương pháp biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng tấm, trongkhuôn dưới tác dụng của ngoại lực để tạo thành sản phẩm có hình dạng, kích thướctheo yêu cầu.2.1.2.4. Sự biến dạng dẻo của kim loại

a. Khái niệm.- Kim loại khi chịu tác dụng của ngoại lực đều xảy ra ba giai đoạn là biến dạng

đàn hồi,biến dạng dẻo, phá hủy.- Xét biến dạng dẻo là biến dạng mà sau khi đã bỏ lực tác dụng vẫn còn một phần

biến dạng dư được giữ lại và trên các phần tử của vật thể không nhận thấy có sự pháhuỷ.

- Biến dạng dẻo ở kim loại bao gồm biến dạng dẻo của đơn tinh và đa tinh.



- Biến dạng dẻo của đơn tinh thể: Là biến dạng dẻo theo cơ chế trượt và song tinh.- Kim loại khác nhau thì có tính dẻo khác nhau.- Biến dạng dẻo của đa tinh thể.- Đa tinh thể là tập hợp của các đơn tinh. Biến dạng của đa tinh gồm 2 dạng:+ Biến dạng trong nội bộ hạt: Gồm sự trượt và song tinh. Sự trượt xảy ra đối với

các hạt có phương kết hợp với phương của lực tác dụng 450 sẽ trượt trước rồi đến cácmặt khác. Sự song tinh sảy ra khi có lực tác dụng lớn đột ngột gây ra biến dạng dẻocủa kim loại.

+ Biến dạng ở vùng tinh giới : Tại đây chứa nhiều tạp chất dễ chảy và mạng tinhthể bị rối loạn cho nên sự trượt và biến dạng thường ở nhiệt độ t0>9500C.

* Giải thích sự trượt.- Theo thuyết lệch, kim loại kết tinh không sắp xếp theo qui luật một cách lý

tưởng mà thực tế có những chỗ lệch, các nguyên tử ở vị trí lệch luôn có xu hướng trởvề vị trí cân bằng. Khi có lực tác dụng thì đầu tiên sự di động xảy ra ở các điểm lệch,các vùng lân cận cũng dịch chuyển theo. Cuối cùng lại tạo nên chỗ lệch mới. Quá trìnhcứ tiếp tục đến khi không còn lực tác dụng nữa.

- Hiện tượng trượt còn được giải thích bằng một hiện tượng khác đó là sự khuyếchtán khi nhiệt độ tăng cao, các nguyên tử di động mạnh dần và dịch chuyển sang một vịtrí cân bằng khác, làm mạng tinh thể bị biến dạng dưới hình thức trượt. BDĐH là biếndạng mà khi thôi tác dụng lực, kim loại sẽ trở về vị trí ban đầu.

- Giải thích hiện tượng song tinhDưới tác dụng của ứng suất tiếp, trong tinh thể có sự dịch chuyển tương đối của

hàng loạt các mặt ngtử này so với các mặt khác. Qua một mặt phẳng cố định nào đógọi là mặt song tinh. Hiện tượng song tinh xảy ra rất nhanh và mạnh khi biến dạng độtngột, tốc độ biến dạng lớn

b. Các hiện tượng xảy ra khi biến dạng dẻo.



Sự thay đổi hình dạng hạt :Sự thay đổi hình dạng hạt chủ yếu là nhờ quá trình trượt. Hạt không những thay

đổi về kích thước mà còn có thể vỡ ra thành nhiều khối nhỏ làm tăng cơ tính.Sự đổi hướng của hạt:

Trước khi biến dạng các hạt sắp sếp không theo một hướng nhất định nào.Sự hìnhthành tổ chức sợi dẫn đến sự sai khác về cơ, lí tính của kim loại theo những hướngkhác nhau, làm cho kim loại mất tính đẳng hướng.

Sự tạo thành ứng suất dư:Khi gia công áp lực do biến dạng không đều và không cùng một lực nên trong nội

bộ vật thể sau khi biến dạng còn để lại ứng suất gọi là ứng suất dư.*Có 3 loại ứng suất dư:- Ưng suất dư loại 1 (1): Là ứng suất dư sinh ra do sự biến dạng không đồng

đều giữa các bộ phận của vật thể.- Ứng suất dư loại 2 (2): Là ứng suất dư sinh ra do sự biến dạng không đồng

đều giữa các hạt.- Ứng suất dư loại 3 (3): Là ứng suất dư sinh ra do sự biến dạng không đồng

đều trong nội bộ hạt.* Sự thay đổi thể tích và thể trọng.Khi biến dạng dẻo trong nội bộ hạt luôn xảy ra hai quá trình:- Tạo ra những vết nứt, khe xốp, lỗ rỗ tế vi do sự vỡ nát của mạng tinh thể khi

trượt và song tinh.- Quá trình hàn gắn những lỗ rỗ,vết nứt khi kết tinh lại. Do đó khi gia công áp lực,

tỉ trọng và thể tích của kim loại bị thay đổi đáng kể.2.1.2.5. Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại

a. Trạng thái ứng suất:- Trạng thái ứng suất kéo càng ít, nén càng nhiều thì tính dẻo kim loại càng cao.- Trạng thái ứng suất nén khối làm kim loại có tính dẻo cao hơn nén mặt phẳng và

đường thẳng còn trạng thái ứng suất kéo khối thì lại làm tính dẻo kim loại kém đi.b. Tốc độ biến dạng và nhiệt độ.- Tốc độ biến dạng là lượng biến dạng dài tương đối trong một đơn vị thời gian.- Gia công nguội t0 = TKTL- Nếu tăng tốc độ biến dạng sẽ làm giảm tính dẻo của kim loại do có sự biến cứng

của kim loại.- Gia công nóng t0 > TKTL- Đối với thép t0= 9000 C- Khi tăng tốc độ biến dạng(W) thì lực ma sát làm tăng nhiệt độ của kim loại lên

10000C ÷ 11000C nên thép rất dẻo.- Gia công kim loại ở nhiệt độ quá cao : Nếu tăng W thì lực ma sát làm tăng nhiệt

độ của kim loại đến vùng quá nhiệt làm độ dẻo giảm , độ cứng tăng lên.

c. Thành phần và tổ chức kim loại.



Thành phần và tổ chức kim loại liên quan với nhau. Kim loại ở trạng thái nguyênchất hoặc một pha dung dịch rắn bao giờ cũng có tính dẻo cao hơn và dễ biến dạnghơn so với kim loại có cấu tạo hỗn hợp cơ học hoặc hợp chất hoá học.

Vd : Thép % C thấp dẻo hơn thép %C cao.2.1.2.6. Anh hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất và tổ chức của kim loại

a. Anh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và cơ tính kim loại.- Tốc độ biến dạng càng tăng thì sự vỡ nát của các hạt càng lớn, độ hạt càng giảm

do đó cơ tính càng cao.- Biến dạng dẻo giúp khử được các khuyết tật như xốp co, rỗ khí, rỗ co, lõm co…

làm tăng độ mịn chặt của kim loại làm cơ tính tăng lên.- Biến dạng dẻo có thể tạo được các thớ uốn xoắn khác nhau làm tăng cơ tính sản

phẩm.- Tốc độ biến dạng cũng có ảnh hưởng lớn tới cơ tính sản phẩm : Nếu tốc độ biến

dạng càng lớn thì sự biến cứng càng nhiều , sự không đồng đều của biến cứng càngnghiêm trọng và sự phân bố thớ càng không đều do đó cơ tính kém.

b. Anh hưởng của biến dạng dẻo tới lý tính kim loại.- Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện và làm thay đổi từ trường

trong kim loại.- Tính dẫn điện: Biến dạng dẻo tạo ra sự sai lệch trong mạng tinh thể làm tính liên

tục của điện trường trong tinh thể bị phá vỡ, ngoài ra nó còn tạo những màng chắn cảntrở sự chuyển động tự do của điện tử. Đây là nguyên nhân làm tăng điện trở của kimloại.

- Tính dẫn nhiệt: Biến dạng dẻo làm giảm tính dẫn nhiệt. Do biến dạng dẻo làmxô lệch mạng, làm xô lệch vùng tinh giới, làm giảm biên độ dao động nhiệt của cácđiện tử.

- Từ tính: Các sai lệch tạo ra khi biến dạng dẻo làm thay đổi cách bố trí từ trườngcơ bản trong kim loại do đó làm thay đổi từ tính, độ thấm từ,…

c. Anh hưởng của biến dạng dẻo tới hoá tính.Sau khi biến dạng dẻo năng lượng tự do của các kim loại tăng do đó hoạt tính hoá

học của kim loại cũng tăng lên.

2.1.2.7. Sự kết tinh lại- Kim loại ở trạng thái đặc có hiện tượng kết tinh (sinh ra tâm mầm, phát triển

mầm ) gọi là hiện tượng kết tinh lại.- Khi gia công nguội bề mặt kim loại bị biến cứng ( độ cứng tăng, độ dẻo giảm ).- Để khử biến cứng ta nung kim loại lên t0, giữ nhiệt,ủ kết tinh lại rồi đem gia

công tiếp.Hiện tượng kết tinh lại gồm 3 giai đoạn:+ Giai đoạn hồi phục: t0 = (0.2÷ 0.3)Tnc (0K )+ Giai đoạn kết tinh lại lần 1: t0 = 0.4 Tnc



+ Giai đoạn kết tinh lại lần 2: t0 > 0.4 Tnc- Trong gia công áp lực cần tránh lượng biến dạng tới hạn vì ở đó độ hạt kim loại

lớn nhất làm cơ tính kém.- Gia công nóng t0> TKTL(0K )

TKTL=0.4 Tnc (0K )- Gia công ở nhiệt độ cao nên kim loại có độ dẻo cao, độ bền ,độ cứng thấp nên

lực biến dạng không lớn, công suất thiết bị không lớn, nhưng độ chính xác, độ bóngcủa bề mặt kim loại không cao. Thường gia công phôi dạng khối.

- Gia công nguội t0< TKTL (0K )- Lực biến dạng lớn,đòi hỏi công suất thiết bị lớn. Độ chính xác và độ bóng bề

mặt cao. Thường gia công phôi dạng tấm.2.1.2.8. Các định luật cơ bản áp dụng khi gia công bằng áp lực

a. Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại song song với biến dạng dẻo.- Khi gia công áp lực nếu trong kim loại xảy ra biến dạng dẻo bao giờ cũng có

một lượng biến dạng đàn hồi kèm theo (được xác định bằng góc đàn hồi , phụ thuộcvào moduyn đàn hồi E của vật liệu và chiều dày tấm kim loại)

+ Gia công nguội: Kim loại dạng tấm sẽ chịu ảnh hưởng lớn.+ Gia công nóng: Kim loại dạng khối , ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi có thể bỏ

qua.- Thường để áp dụng khi thiết kế khuôn dập, vật dập phải kể đến lượng biến dạng

dư do biến dạng đàn hồi gây ra.b. Định luật ứng suất dư.Khi gia công áp lực do nung nóng và làm nguội không đều, lực biến dạng, lực ma

sát… phân bố không đều làm phát sinh ra ứng suất dư tồn tại cân bằng bên trong vậtthể kim loại. Nếu không cân bằng thì sẽ có quá trình tích, thoát ứng suất làm cho vậtthể biến dạng ngoài ý muốn để ứng suất dư tồn tại cân bằng.

c. Định luật thể tích không đổi .- Thể tích của vật thể trước khi biến dạng bằng thể tích vật thể sau khi biến dạng

Bài 2 : NUNG NÓNG KIM LOẠI ĐỂ GIA CÔNG ÁP LỰC2.2.1. Mục đích của nung nóng.

1. Nâng cao tính dẻo, giảm khả năng biến cứng của kim loại, tạo điều kiện thuậntiện cho quá trình biến dạng nên giảm được công suất thiết bị.

2. Ở nhiệt độ cao, dao động nhiệt của các nguyên tử kim loại càng lớn, quá trìnhtrượt và song tinh thực hiện dễ dàng hơn.

3. Có hiện tượng chuyển biến pha khi nung nóng kim loại làm cho khả năng biếndạng dễ hơn.2.2.2. Những hiện tượng xảy ra khi nung nóng2.2.2.1. Hiện tượng ôxy hóa



Khi nung nóng ở nhiệt độ cao kim loại dễ bị ôxy hóa tạo một lớp oxit kim loại,bong ra khỏi bề mặt làm hao hụt kích thước, khối lượng phôi.Do vậy khi tính toán phôiphải kể đến lượng ôxy hóa.2.2.2.2. Hiện tượng thoát cacbon

- Khi nung thép các chất khí như O2,CO2,H2, H2O,...có trong môi trường khí lòdễ tác dụng với Fe3C của thép làm cho hàm lượng cacbon trên bề mặt thép giảm đi,nhưng không làm giảm kích thước gọi là hiện tượng thoát cacbon.

- Làm ảnh hưởng tới cơ tính của bề mặt phôi (làm giảm độ bền, tăng độ cứng)- Thép cacbon cao khi nung lên bề mặt bị cháy dẫn đến cứng và chai nên khi gia

công cắt gọt dễ bị mẻ dao.2.2.2.3. Hiện tượng quá nhiệt

- Khi nung kim loại lên gần nhiệt độ đường đặc (t0 chảy - 1500) làm cho độ dẻogiảm, độ cứng tăng lên, gia công dễ bị nứt vì ở đó độ hạt kim loại quá lớn.

- Để khắc phục hiện tượng này ta thường ủ kim loại.2.2.2.4. Hiện tượng nứt

- Khi nung thép cacbon cao,thép hợp kim nếu nung với tốc độ nhanh thì sẽ làmnứt phôi do hiện tượng truyền nhiệt của kim loại kém, độ dẫn nhiệt và độ dẻo kém.

- Khi kết thúc gia công ở nhiệt độ quá thấp cũng gây nứt phôi do hiện tượng biếncứng của bề mặt kim loại.

- Đối với thép cacbon thấp ,kim loại và hợp kim màu có thể nung với tốc độ bấtkì.

2.2.3. Chế độ nung2.2.3.1 Nhiệt độ nung kim loại

Chọn nhiệt độ gia công cần bảo đảm kim loại dẻo nhất, chất lượng vật nung, kimloại biến dạng tốt nhất và hao phí ít nhất. Có 3 phương pháp xác định nhiệt độ nung:

♦ Dựa vào giản đồ trạng thái. (H-167)

♦ Dựa vào công thức kinh nghiệm.♦ Dựa vào màu sắc phôi:

°Thép màu sáng trắng: phôi quá nhiệt.°Thép màu vàng rơm: t0BĐGC= t0nung°Thép màu tím hoa cà: t0KTGCt0KTGC > 0.25 Tnc

2.2.3.2. Thời gian nungChế độ nung hợp lí cần bảo đảm nung kim loại đến nhiệt độ cần thiết trong một

khoảng thời gian cho phép nhỏ nhất.2.2.3.3. Tốc độ nung

Tốc độ nung ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng nung.Có 2 giai đoạn để xác định tốc độ nung:- Giai đoạn nhiệt độ thấp (thép từ 800 0 ÷8500): Giai đoạn này kim loại có tính

dẻo thấp, sự nung nóng phụ thuộc tính truyền nhiệt của kim loại.



+ Tốc độ nung giai đoạn này gọi là: “ Tốc độ nung cho phép” Vn.+ Vn cần chậm để tránh kim loại bị nứt nẻ hoặc biến dạng.- Giai đoạn nhiệt độ cao(> 8500C):+ Tốc độ nung giai đoạn này gọi là: “ Tốc độ nung kĩ thuật”+ Giai đoạn này cần nung nhanh để giảm sự ô xy hóa, vì ở nhiệt độ cao tính dẻo

của kim loại tăng nên không sợ nứt, nhưng tốc độ ôxi hóa mạnh.+ Nhiệt độ nung phụ thuộc vào vật liệu, kích thước vật nung.+ Tốc độ nung giai đoạn này có thể tra trong bảng của sổ tay rèn dập.

2.2.3.4. Thiết bị nung nónga. Lò phản xạ( lò buồng)Nhiên liệu sử dụng là than đá.b. Lò điện: Có 3 loại:+ Lò điện trở.+ Lò điện cảm ứng.+ Lò dùng năng lượng điện phân.

2.2.3.5. Làm nguội sau khi gia công áp lực- Là một công việc rất quan trọng để đảm bảo chất lượng vật gia công.Gồm 2 giai đoạn:+ Làm nguội trong khi rèn dập: Là quá trình phôi truyền nhiệt ra môi trường, dụng

cụ gia công…+ Làm nguội sau khi gia công: Nếu làm nguội không tốt sẽ làm giảm chất lượng

sản phẩm,như cong vênh,nứt nẻ…+ Đối với chi tiết nhỏ: Xếp vào lò chứa vôi bột hay lò có nhiệt độ thấp hơn để làm

nguội chậm.+ Đối với chi tiết lớn (D=500 ÷ 1500mm) : Đặt trong không khí, phủ cát áo bảo

vệ bằng amiăng, đặt cách vật 50 ÷ 120 mm để làm nguội chậm.

Bài 3.CÁN VÀ KÉO2.3.1. Thực chất của quá trình cán2.3.1.1. Khái niệm

Qúa trình là cho kim lọai biến dạng giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, làmcho chiều cao giảm, chiều dài và chiều rộng tăng.2.3.1.2. Biện pháp công nghệ tăng hệ số ma sát bằng cách

- Khoét rãnh, hạ nhiệt độ ở đầu phôi.- Bôi các chất tăng ma sát.- Thay đổi độ hở giữa hai trục cán.

2.3.2. Các sản phẩm cán- Công nghệ cán được sử dụng để cán rất nhiều loại kim loại ( như thép, nhôm,

hợp kim nhôm, đồng…) Sản phẩm cán rất đa dạng và phong phú, có nhiều loại hình.



- Loại hình: Có thể chia làm 2 nhóm:

κĐơn giản: Là loại có tiết diện vuông, tròn, tam giác, chữ nhật, bầu dục, bánnguyệt…

- Phức tạp: Là loại có tiết diện hình chữ T , L , I, U, thép góc, thép đường ray,…- Loại tấm:+ Tấm dày: Từ 460 mm hoặc lớn hơn, rộng từ 600mm đến5000mm, dài từ

4000mm đến12000mm.+ Tấm mỏng: Từ 0.2mm đến 3.75mm.+ Dải: Là các dải dài có chiều rộng từ 200mm đến180m, chiều dài từ 100mm đến

60000mm,dày từ 0.2 đến 2mm.- Loại ống: Có 2 loại:+ Ong không có mối hàn+ Ong có mối hàn- Loại hình dạng đặc biệt: Như các chi tiết loại bi, các chi tiết có hình dạng phức

tạp.2.3.3. Thiết bị cán

1. Gía cán: Để lắp trục cán, có thiết bị điều chỉnh khoảng cách giữa các trục cán.2.Trục cán: Gồm trục cán trơn và trục cán lỗ hình.1.Bánh cán; 2.Cổ trục; 3.Đầu

chữ thập3. Hộp giảm tốc: Giảm tốc độ từ trục động cơ đưa đến trục cán4. Hộp bánh răng chữ V: Nhận chuyển động từ hộp giảm tốc, qua các bánh răng

chữ V để phân phối trên trục cán.Tất cả các bộ phận trên được cố định trên nền cán

2.3.4. Bản chất của quá trình kéo dây



- Là quá trình kéo phôi kim loại qua lỗ khuôn kéo làm cho tiết diện ngang củaphôi giảm và chiều dài tăng. Các sản phẩm có thể đạt độ chính xác cấp 2 đến cấp 4.

- Độ bóng và độ chính xác thấp hơn sản phẩm kéo nguội.- Mỗi lần kéo qua khuôn, tiết diện phôi giảm từ 15% đến 35%.

2.3.5. Dụng cụ và thiết bị kéo dây- Khuôn kéo HÌNH 65/61

- Khuôn kéo gồm các vùng cơ bản sau:1.Vùng bôi trơn có góc 900 chứa chất bôi trơn để phôi đi vào dễ dàng

2. Vùng biến dạng, góc 2 α ( 2 α = 60 ÷ 180 )

3. Vùng định kính l3 =1/2 d4. Vùng thoát khuôn, có góc bằng 600 ,để phôi thoát khuôn được dễ dàng, tránh

sước bề mặt sản phẩm kéo.+ Vật liệu để làm thân khuôn thường là hợp kim cứng và thép dụng cụ thuộc

nhóm thép khuôn dập nguội (CD80, CD120), hợp kim cacbit W, thép hợp kim Cr-Ni.+ Đế khuôn làm bằng thép thường và hàn chặt vào máy kéo.Thiết bị kéo gồm 2 loại:+ Máy kéo thẳng: Dùng để kéo dây hoặc ống có đường kính lớn, lực kéo từ 0.2

đến 75 tấn, tốc độ kéo từ 15 m/ph đến 45 m/ph.Dùng bộ phận truyền động xích, trục vít, êcu, thanh răng và bánh răng.+ Máy kéo có tang cuộn loại không trượt hoặc có trượt, dùng dây kéo hoặc thỏi

có đường kính 4.5 đến 16mm. Dùng hệ thống ròng rọc làm căng dây.Hình 2: Máy kéo có tang cuộn1.Ống cuộn; 2.Khuôn kéo; 3.Trống.



Bài 4: RÈN TỰ DO VÀ RÈN KHUÔN2.4.1. Khái niệm và phân loại các phương pháp rèn, dập- Rèn dập: Là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực ở nhiệt độ cao hoặc

nhiệt độ bình thường để tạo hình dạng và kích thước sản phẩm theo yêu cầu lực biếndạng có thể là lực động hay lực tĩnh.

- Rèn: Là biến dạng kim loại ở dạng khối dưới tác dụng của lực động hay lực tĩnhcó tính chu kỳ hoặc không để được sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêucầu.

- Rèn tự do: Các phương pháp biến dạng gồm rèn tay và rèn máy.- Rèn khuôn (dập khuôn ) : Các khuôn biến dạng bị hạn chế trong lòng khuôn.- Dập tấm: Là biến dạng kim loại dạng tấm mỏng dưới tác dụng của lực tĩnh,

không có tính chu kỳ : dập nguội.2.4.2. Thiết bị rèn dập- Thiết bị dập gồm nhiều loại : máy rèn dập, thiết bị nung, máy nắn thẳng, máy cắt

phôi, thiết bị vận chuyển, thiết bị làm sạch… được chia làm 4 nhóm:+ Nhóm I: Nhóm máy búa.+ Nhóm II: Nhóm máy ép.+ Nhóm III: Nhóm máy dập.+ Nhóm IV: Máy có hình dạng và kết cấu phức tạp.- Nhóm I: Nhóm máy búa.+ Gồm máy búa ván gỗ, máy búa hơi, máy búa lò xo, máy búa hơi nước…

Vmax = 5 ÷10 m/stct > 0,01 s (tct: thời gian công tác)



* Quan hệ giữa vận tốc và thời gian công táccủa nhóm máy búa.- Nhóm II: Nhóm máy ép.

Nhóm máy ép gồm máy ép thuỷ lực, máy ép ma sát.

Vmax = 0,2 m/stct > 0,1 s

- Nhóm III: Nhóm máy dập.Nhóm máy dập gồm máy rèn ngang, máy dập trục khuỷu.

Vmax = 5 m/stct > 0,01 s



- Nhóm IV: Máy có hình dạng và kết cấu phức tạpMáy có hình dạng và kết cấu phức tạp gồm máy rèn liên tục, trục rèn.

2.4.2.1. Đặc điểm các thiết bị tạo lựcVề phương diện kĩ thuật, rèn tự do có ĐCX không cao, chất lượng toàn bộ của sản

phẩm phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề của công nhân. Thiết bị và dụng cụ rèn tựdo nói chung đơn giản, dễ sử dụng.2.4.2.2. Các loại máy búa: ( máynhóm 1 )1. Máy búa hơi.1. Động cơ; 2. Puli; 3.Dây đai; 4. Puli;5. Trục khuỷu; 6. Tay biên; 7.Xilanhép; 8. Pittong ép; 9. Van khí; 10. Xilanh búa; 11 .Pittong búa; 12. Cánpittong; 13. Đe trên gắn với đầu búa;14. Đe dưới; 15. Thân đe; 16. Bệ đỡ;17. Bộ phận điền khiển máy.Hình 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của

máy búa hơi

2 Máy búa lò xo.

1. Bệ đe.2. Đầu búa.3. Rãnh dẫn hướng.4. Nhíp lò xo.5. Tay biên.6. Bánh xe lệch tâm.Hình 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc củamáy búa lò xo



c. Máy búa kiểu ván gỗ .1. Đe dưới; 2. Đe trên; 3. Đầu búa; 4. Gía;5. Má phanh; 6. Con lăn truyền động; 7.Ván gỗ; 8. Con lăn; 9. Má phanh; 10. Đònbẩy; 11. Bảng điều chỉnh chiều cao hànhtrình búa; 12. Cần gạt; 13. Đòn bẩy; 14.Lò xo; 15. Chốt; 16. Bàn đạp.Hình 4: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máybúa ma sát kiểu ván gỗ.

dMáy búa hơi nước - không khí ép rèn tự do1. Cần điều khiển2. Ống dẫn3. Con trượt4. Van điều khiển5. Xilanh công tác6. Pittông épHình 4: Bộ phận phối khí của máy búa hơi nước-không khí ép rèn tự do.

2.4.2.3. Các loại máy ép (máy nhóm 2)-. Máy ép ma sát trục vítĐặc điểm: Có lực ép từ 40 ÷ 60 tấm, rèn những chi tiết cỡ nhỏ và to, rèn trongkhuôn kín và hở.-. Máy ép thuỷ lựcĐặc điểm:

+ Dùng để rèn tự do có lực ép từ100 ÷ 700 tấn.

+ Dùng để rèn khuôn có lực ép từ300 ÷ 7000 tấn.

-. Máy ép ma sát trục vít

Cấu tạo: 1.Puli; 2,3.Bánh ma sát;4.Đòn bẩy; 5,7. Cữ tì; 6.Chốt; 8. Cầnđiều khiển; 9. Đầu ép; 10.Trục vít; 11.Êcu cố định; 12. Bánh ma sátHình 4..:Sơ đồ nguyên lý của máy ép



kiểu trục vít.d. Máy ép thuỷ lực

Hình 4..:Bộ phận khuếch đại áp suất2.4.2.4. Máy nhóm 3

-. Máy ép cơ khí (máy rèn dập kiểu trụckhuỷu)Đặc điểm :+ Lực ép lớn (200 ÷ 10.000 tấn).+ ĐCX cao, năng suất lao động tốt.+ Đòi hỏi việc tính toán phôi khắt khe, phải

làm sạch phôi trước khi dập1.Động cơ; 2. Dây đai; 3. Bánh răng nhỏ; 4.

Bánh răng lớn lồng không; 5. Li hợp; 6. Taybiên; 7. Đầu trượt bằng đầu ép; 8. Bệ đỡ (bànmáy)9. Má phanh; 10. Trục khuỷu.2.4.3. Rèn tự do2.4.3.1. Các nguyên công rèn

a. Vuốt: Là nguyên công làm giảm tiết diện ngang và tăng chiều dài của phôi.Thường để rèn các chi tiết dạng trục, ống.

Có 2 cách:

- Sau mỗi nhát dập, lật phôi 90° và lật ngược trở lại.- Vừa dập vừa quay tròn phôi.



b. Chồn: Là nguyên công làm giảm chiều cao và tiết diện ngang của phôi.- Khi chồn trên máy búa để bảo đảm lực dập đủ lớn thì cần thỏa mãn quan hệ :

ho ≥ 0,25 H

H : Hành trình lớn nhất của đầu búaho :Chiều cao ban đầu của phôi chồn.

c. Đột lỗ: Có 2 trường hợp : Đột lỗ thông suốt ( H.99 / 87 )Đột lỗ không thông suốt

e. Xoắn: Là nguyên công làm cho các tiết diện tại chỗ xoắn quay tương đối nhaumột góc nào đó theo thứ tự và quanh trục của nó.

f. Uốn: Dùng để thay đổi hướng của trục hoặc hướng thớ của vật rèn.Ngoài ra còn có các nguyên công khác như hàn rèn, chặt, dịch trượt, ép vết và cắt

vai, hiệu chỉnh…

Sự biến hình tại tiết diện uốn.2.4.3.2. Dụng cụ rèn tự doDụng cụ rèn tự do được chia làm 3nhóm.a. Nhóm thứ nhất: Gồm những dụngcụ cơ bản như: đe, búa, bàn là, bànbàn tóp, sắn, chặt, mũi độtb. Nhóm thứ 2: Gồm những dụng cụkiểm tra và đo lường như eke, thước



cặp, compa, dưỡng đo…2.4.3. Thiết kế vật rèn tự do2.4.3.1. Lựa chọn kết cấu và hình dáng hợp lý của vật rèn

- Nguyên tắc chung của việc lựa chọn và thiết kế chi tiết là phải lựa chọn sao cho kếtcấu và hình dáng chi tiết có thể gia công và gia công được dễ dàng. Khi lựa chọn thiếtkế nên :

+Nên tránh thiết kế vật rèn hình nêm, mặt còn hoặc đường giao nhau bậc hai hoặcvật rèn hình bậc hay mặt cong phức tạp, gân mỏng, thành mỏng…

+ Nếu kết cấu vật rèn phức tạp thì nên chia thành nhiều bộ phận để rèn sau đó hànlại với nhau.2.4.3.2. Thiết kế bản vẽ vật rèn

- Dung sai, lượng dư gia công cơ.+ Lượng dư gia công cơ: Là lớp kim loại sẽ được tách ra trong quá trình gia công cắt

gọt.+ Dung sai rèn: Là khoảng dao động cho phép của kích thước rèn danh nghĩa.* Sơ đồ biểu diễn lượng dư gia công cơ và dung sai rèn trên một kích thước.

2.4.3.3. Tính khối lượng phôi rènGF = GVR + Gch + Gđl + Gcb

GVR = VVR.γ+ Gch = (1,5 ÷ 2,5 % ) GF (Cho lần nung thứ nhất hoặc chỉ nung một lần.)+ Gch = 1,5 % (cho các lần nung thứ hai trở đi.)+ Gcb = (10 ÷ 15 %) GF (đối với phôi cán).

GF: Khối lượng phôi rèn.GVR: Khối lượng vật rèn.Gch: Khối lượng cháy hao.Gđl: Khối lượng đột lỗ.Gcb: Khối lượng cắt bỏ.

2.4.3.4. Tính kích thước phôi rèn- Dựa vào nguyên công chủ yếu trong qúa trình rèn.+ Nếu nguyên công chủ yếu là vuốt thì ta chọn:FF = y.FmaxFF: Diện tích tiết diện phôi. Fmax: Diện tích lớn nhất của vật rèn.

y: Hệ số rèn ≤ 1,3 ÷ 1,4.

+Từ FF ta sẽ chọn gần đúng FF chuẩn.- Tính chiều dài phôi.

VF / FF chuẩn = GF / 8.FF chuẩn+ Kiểm tra lại: LF / DF chuẩn ≤ 2,5 ÷ 2,8

2,5: Đối với rèn tay.• 2,8: Đối với rèn máy.



- Nguyên công chủ yếu là chồn+ Phôi tròn: DF ≈ ( 0,8 ÷ 1,0) ≈ (0,8 ÷ 1)

+ Phôi vuông: aF ≈ (0,75 ÷ 0,9)

Tính được DF, aF ta sẽ chọn gần đúng DF chuẩnaF chuẩnLF = VF / DF chuẩn

Kiểm tra lại: LF / DF chuẩn ≤ 2,5 ÷ 2,8

2.4.3.5. Tính toán chế độ nung nóng và làm nguội- Tuỳ thuộc vào tính chất vật liệu, kích thước, dạng sản xuất ta cần xác định:+ Nhiệt độ bắt đầu gia công.+ Nhiệt độ kết thúc.+ Thời gian nung lần 1,2.+ Cách xếp phôi.+ Chế độ làm nguội vật rèn…

2.4.3.6. Lập qui trình công nghệ rèn cơ bản- Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể (hình dạng vật rèn, dụng cụ, thiết bị…) mà ta lựa

chọn phương án tối ưu nhất.2.4.3.7. Chọn máy gia công hợp lý

- Tính lực dập đầu búa (lực ép của máy ép)G = P = k.Fmaxk: Hệ số áp lực phụ thuộc kim loại gia công :

° Thép thường k = 5° Thép đặc biệt k = 7Fmax: Diện tích tiếp xúc lớn nhất giữa phôi và đầu ép (m²).

2.4.4. Thiết kế vật rèn khuôn và khuôn rèn2.4.4.1. Xác định kết cấu hợp lý của vật rèn khuôn

Sửa đổi kết cấu của chi tiết cho đơn giản để gia công- Những chi tiết có hình dạng và kích thước gần giống nhau thì chỉ cần dùng một

loại chi tiết điển hình.- Chia chi tiết thành hai hay nhiều vật rèn để dễ gia công sau đó kết hợp với các

phương pháp khác.- Dùng những phôi có hình dạng kích thước gần giống vật rèn để công nghệ rèn

được dễ dàng.- Dùng phương pháp ép tinh hoặc ép nghiền để thay thế một số công việc gia công

cắt gọt.2.4.4.2. Xác định mặt phân khuôn

* Mặt phân khuôn là ranh giới của hai nửa khuôn trên và khuôn dưới.- Khi xác định mặt phân khuôn cần đảm bảo:+ Lấy được vật rèn sau khi rèn xong ra khỏi khuôn rèn một cách dễ dàng+ Lòng khuôn phải nông và rộng nhất để kim loại dễ điền đầy khuôn.



+ Chọn một phân khuôn sao cho dễ phát hiện sự lệch khuôn khi ráp khuôn (tránhchọn những bề mặt thay đổi tiết diện đột ngột)

+ MPK phải thẳng tránh cong hay bậc.+ Phần phức tạp của vật rèn, thành mỏng, gân thường bố trí ở khuôn trên vì ở đó

chịu lực tác dụng lớn hơn, kim loại dễ điền đầy hơn.+ MPK phải thích hợp để chi tiết đảm bảo sức bền tối đa.

2.4.4.3. Xác định lượng dư và dung sai* Vật rèn khuôn có độ bóng và ĐCX thấp, do đó cần phải thêm lượng dư và gia

công cơ.* Việc xác định lượng dư và dung sai đúng sẽ tiết kiệm được kim loại, đảm bảo

ĐCX gia công sau này.2.4.4.4. Góc nghiêng và bán kính góc lượn

a. Độ nghiêng của thành khuôn:- Để kim loại dễ điền đầy khuôn.- Lấy vật rèn ra khỏi khuôn sau khi vật rèn được dễ dàng.b. Trị số độ nghiêng phụ thuộc các yếu tố:- Phương pháp đẩy kim loại vào lòng khuôn ép, phương pháp tháo vật rèn ra khỏikhuôn.- Kích thước, hình dáng bên ngoài vật rèn,trị số co rút kim loại.- Nhiệt độ khi hoàn thành rèn khuôn và tốcđộ làm nguội.- Thành trong hay thành ngoài:

+ Thành trong = 5 ÷ 15°

+ Thành ngoài = 3 ÷ 13°* Bán kính góc lượn:Hình bên: Bán kính góc lượn trong R và bánkính góc lượn ngoài r của chi tiết.

- Tác dụng:+ Làm cho kim loại di động trong lòngkhuôn dễ dàng.+ Tránh cho vật rèn khỏi nứt, gấp nếp.+ Nâng cao sức bền, tuổi thọ khuôn.

2.4.4.5. Lớp rèn chưa thấu của lỗHình dáng lớp chưa thấua Khi làm khuôn, lỗ được làm dưới dạng lỗchưa thấu hết để tăng tuổi thọ độ bền chokhuôn. Lớp kim loại chưa thấu không được cắtđi cùng với các lớp bavia của vật rèn.



b Công thức kinh nghiệm để tính chiều dày lớp kim loại chưa thấu :S= 0,45+ 0,6 (mm)S: Chiều dày của lớp chưa thấu đáy bằng (mm)h: Chiều cao một phía lỗ (mm)d: Đường kính lỗ (mm)

2.4.4.6. Bản vẽ vật rèn* Qui ước:- Bản vẽ vật rèn bằng nét đậm.

- Chi tiết nét đứt.- Kích thước chi tiết ghi bên dưới kích thước vật rèn.- Bản vẽ vật rèn thường với tỷ lệ 1:1, nếu quá lớn vẽ tỉ lệ 1: 2

2.4.4.7. Khối khuôn rèn

Bài 5. DẬP TẤM

2.5.1. Khái niệm2.5.1.1. Dập tấmLà phương pháp biến dạng phôi dạng tấm thành sản phẩm có hình dạng phức tạp,

có thành mỏng (như hình hộp, hình trụ) có vành hay không có vành, có đáy hoặckhông có đáy.2.5.1.2. Lực tác dụng là lực tĩnh không có chu ky

- Tiết kiệm vật liệu.- Sản phẩm có hình dạng phức tạp.- Thiết bị có hành trình đơn giản.- Sản phẩm dập có tính lắp lẫn tốt, không cần gia công cơ.- Trình độ công nhân không cần cao.

- Năng suất cao, giá thành hạ, cơ khí hóa, tự độnghóa.

2.5.2. Các nguyên công cắt phôi2.5.2.1. Cắt phôi theo đường thẳnga. Cắt theo đường chu vi hở.∗ Dùng máy cắt lưỡi dao song song.

Hình 5: Máy cắt lưỡi dao song song.

* Đặc điểm:- Tiếp xúc đường nén lực rất lớn, vết cắt đẹp, thẳng.

P= K.S.B. cắtK: Hệ số phụ thuộc vật liệu dao, kim loại cắt.



B: Chiều rộng phôi cắt.S: Chiều dày phôi tấm.cắt: Giới hạn bền cắt của phôi.Tcắt = (0,8 ÷ 0,9) b (N/mm²)b: Giơí hạn bền của phôi (N/mm)

* Máy cắt lưỡi dao nghiêng một góc ϕ = 20 ÷ 60

Hình bên: Máy cắt lưỡi dao nghiêng.

2.5.2.2. Dập cắt và đột lỗa. Dập cắt và đột lỗ là phương pháp cắt

theo một đường cong khép kín.b. Khi dập và đột lỗ sử dụng bộ chày cối

có cạnh sắc.Hình bên: Qúa trình biến dạng của kim

loại khi cắt và đột.2.5.3. Dập không làm mỏng thành phôi2.5.3.1. Thiết kế phôi dập

a. Hình dạng khai triển:Hình dạng tấm phôi phụ thuộc vào hình dạng chi tiết:

- Nếu chi tiết là hình hộp, đáy chữ nhật thì tấm phôi có hình bầu dục hay elip.- Nếu chi tiết là hình hộp, đáy vuông hoặc

hình trụ ,đáy tròn thì phôi là miếng cắt tròn.

2.5.3.2. Thiết kế công nghệ dập* Hệ số dập m:

m = d chi tiết/ D phôi (m=0.55÷ 0.95)

- Tính số lần dập phôi có đường kính Dthành chi tiết có đường kính dn

Với (mtb )n-1 = m… mn.* Nhận xét: Dập tấm là một quá trình gia

công nguội nên bị biến cứng bề mặt, do vậylần dập sau biến dạng khó khăn hơn lần dậptrước. Do đó hệ số m tăng dần.2.5.3.3. Thiết kế khuôn dập

Khuôn dập gồm chày và cối.Rch: Bán kính lượn của chày.Rc: Bán kính lượn của cối.Z: Khe hở giữa chày và cối dập.

.* Tính khe hở giữa chày và cối dập (Z)

Z = K.S + Smax



- Lần dập cuối cùng ( dập nhiều lần) hoặc chỉ dập 1 lần:Z = S + ∆ + 0.1S

S: Chiều dày tấm kim loại.∆: Dung sai tấm lim lọai.

- Dập nhiều lần,tính cho các lần dập thứ hai trở đi:Z = S + ∆ + 0.2S

+ Chày và cối phải có góc lượn để tránh rách, đứt phôi trong quá trình dập.+ Nếu bán kính góc lưỡn quá lớn biến dạng càng dễ nhưng sản phẩm dễ tạo nếp

nhăn.+ Nếu bán kính góc lượn quá nhỏ, phôi dễ bị rách trong quá trình dập.+ Bán kính góc lượn của cối được tính theo công thức:

Rc = 0.8D: Đường kính phôi trước khi dập (mm).d: Đường kính phôi sau khi dập (mm).S: Chiều dày phôi (mm).

+ Bán kính góc lượn của chày được tính theo công thức:Rch = (0.8 ÷ 1.0) Rc

Chú ý: Lần dập cuối cùng Rch lấy nhỏ hơn một chút nhưng Rch ≥ 0.5Rc.



Phần 3: CÔNG NGHỆ HÀN

Bài 1. KHÁI NIỆM NGÀNH HÀN

3.1.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM VÀ PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN3.1.1.1. Thực chất và đặc điểma. Thực chất

Hàn là quá trình công nghệ nối 2 hay nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) thành mộtkhối bền vững bằng cách dùng nguồn nhiệt để nối chỗ cần nối đến trạng thái hàn. Sauđó, kim loại lỏng tự kết tinh (ứng với trạng thái lỏng) hoặc dùng thêm ngoại lực épchúng dính lại với nhau (ứng với trạng thái dẻo nguội) để tạo thành mối hàn .

b. Đặc điểm- Ưu điểm :

Liên kết hàn được đặc trung bởi tính liên tục và liên kết đó là liên kết cứng khôngthể tháo rời được.

Với cùng khả năng làm việc so với các phương pháp nối ghép khác bằng bu lông ,đinh tán, kết cấu hàn tiết kiệm 10 – 20% khối lượng, so với đúc hàn tiết kiệm được50% khối lượng kim loại.

Hàn cho phép chế tạo các kết cấu phức tạp siêu trường siêu trọng từ những vật liệucùng loại hay từ những vật liệu có các tính chất rất khác nhau phù hợp với các điềukiện hoặc môi trường khác nhau.

Hàn tạo ra các độ bền và độ kín cao đáp ứng các yêu cầu của các kết cấu quantrọng như vỏ tàu, các bồn bể chứa, nồi hơi chịu nhiệt, thiết bị chịu áp lực cao.

Hàn có tính linh động và năng suất cao so với các công nghệ khác, dễ cơ khí hóavà tự động hóa trong quá trình hàn, mức độ đầu tư cho hàn là không cao.

Mức độ đầu tư cho sản xuất hàn không cao.

- Nhược điểm :Tổ chức và tính chất của kim loại tại vị trí mối hàn và các vùng lân cận có thể

thay đổi theo chiều hướng xấu làm giảm khả năng chịu đựng nhiệt, đặc biệt khi làmviệc dưới tác dụng của tải trọng động , tải trọng biến đổi theo chu kỳ……

Trong kết cấu hàn thường tồn tại ứng suất và biến dạng dư, ảnh hưởng đáng kể đếnhình dáng , kích thước , tính thẩm mỹ và khả năng làm việc của sản phẩm.3.1.2. Phân loại các phương pháp hàn3.1.2.1. Căn cứ vào dạng năng lượng sử dụng

Các phương pháp hàn điện : bao gồm các phương pháp dùng điện năng biến đổithành nhiệt năng để cung cấp cho quá trình hàn.

Các phương pháp hàn cơ học : bao gồm các phương pháp sử dụng cơ năng để làmbiến dạng khu vực cần hàn và tạo ra liên kết hàn, vd : hàn nguội, hàn ma sát.

Các phương pháp hàn hóa học : bao gồm các phương pháp sử dụng năng lượngdo các phản ứng hóa học tạo ra để nung nóng kim loại mối hàn.

Các phương pháp hàn kết hợp : sử dụng các dạng năng lượng như trên.



3.1.2.2. Theo trạng thái của kim loại mối hàn tại thời điểm hàn

Đối với các phương pháp hàn nóng chảy đảm bảo nóng cục bộ kim loại cơ bản vàkim loại hàn đến trạng thái nóng chảy.

Đối với các phương pháp hàn áp lực 1 phần kim loại chỗ cần nối có thể đượcnung nóng đến trạng thái lỏng và mối hàn được hình thành bằng lực ép.

3.1.2. QUÁ TRÌNH VẬT LÝ VÀ LUYỆN KIM HÀN NÓNG CHẢY

3.1.2.1. Khái niệm về vũng hàn và mối hàn

a. vũng hàn:

HÀN KIM LOẠI

Hàn nóng chảy Hàn áp lực

Hàn

khí

Hàn

đi

ện x

ỉH

àn h

ồ qu

ang

Hàn

laz

e

Hàn

plas

ma

Hàn

chù

m ti

a đi

ện tử

Hàn

hóa

nhi

ệt Hàn

đi

ện ti

ếp x

úc

Hàn

rèn

Hàn

cao

t

ầnHàn

khu

ếch

tán

Hàn

ma

sát

Hàn

khí

ép

Hàn

ngu

ộiHàn

n

ổHàn

siê

u âm

Hàn

ti

ếp x

úc đ

ư ờng

Hàn

ti

ếp x

úc đ

iểm

Hàn

ti

ếp x

úc g

iáp

mối

Hàn

dư

ới lớ

p th

uốc

b ảo v

ệ

Hàn

b

ằng

dây

h

àn c

ó lõ

i thu

ốc (F

CA

W))

Hàn

b

ằng

điện

cực

nón

g ch

ảy tr

ong

môi

trư ờng

khí h

oạt t

ính

(MA

G)

Hàn

b

ằng

điện

cực

nón

g ch

ảy tr

ong

môi

trư ờng

khí t

r

ơ (M

IG)

Hàn

b ằng

điện

cực

khô

ng n

óng

chảy

tron

gm

ôi tr

ư

ờng

khí t

r

ơ (T

IG)

Hàn

h

ồ qu

ang

tay

bằng

điệ

n cự

c nó

ng c

hảy

có v

ỏ th

uốc

(SM

AW

)



Khi hàn nóng chảy dưới nguồn nhiệt hàn 1 phần kim loại cơ bản tại vị trí hàn kếthợp với kim loại bổ sung từ que hàn, thuốc hàn …… tạo ra 1 khu vực kim loại lỏngtạo thành vũng hàn .

Trong vũng hàn kim loại luôn ở trạng thái chuyển động xáo trộn không ngừng vìvậy bề mặt mối hàn sau khi hình thành không phẳng có hình dạng vẩy cá xếp chồnglên nhau hình dạng và kích thước mối hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố : nguồn nhiệt,phương pháp và chế độ hàn, loại dòng điện, kiểu nối dây, tính chất lý nhiệt của nguồnđiện, trình độ tay nghề của thợ hàn ……

Khi nguồn nhiệt di chuyển dọc theo mép hàn, vũng hàn cũng di chuyển theo đểlại liên kết kim loại phía sau gọi là mối hàn.

b. Mối hàn :- Mối hàn giáp mối : đặc trưng bằng các kích thước : chiều rộng b, chiều cao hàn(trong trường hợp hàn một lượt, hàn chính là chiều sâu ngấu của mối hàn ), chiều caophần nhô e. Hình dạng của mối hàn được coi là hợp lý khi tỷ số b/hàn (hệ số ngấu) cógiá trị từ 0,8 – 4, còn tỷ số b/e (hệ số hình dạng) dao động trong khoảng 7-10.

- Mối hàn góc : thường được coi là mối hàn mà tiết diện ngang có dạng 1 tam giácvuông cân cạnh mối hàn ký hiệu là chữ k. Do nhiều yếu tố công nghệ và kỹ thuật thựchiện mà mối hàn góc có các bề mặt khác nhau :

Các mối hàn nóng chảy có thể hàn 1 lớp hay nhiều lớp hàn liên tục hay gián đoạn, hàn 1 phía hoặc cả hai phía.

3.1.2.2. Quá trình luyện kim khi hàn nóng chảy

Trong hàn nóng chảy vũng hàn có nhiệt độ cao hơn so với kim loại cơ bản vàkim loại bổ sung từ vật liệu hàn, tại đây các quá trình hóa lý xảy ra 1 cách tương tự



như trong luyện kim. Tuy nhiên do vũng hàn có kích thước bé kim loại lỏng chỉ tồntại trong một thời gian ngắn , nhiệt độ ở các điểm vũng hàn không đều và tốc độ nguộinhanh nên các quá trình hóa lý thường thực hiện 1 cách không triệt để, ảnh hưởng ởcác mức độ khác nhau đến chất lượng của mối hàn. Thành phần hóa học của kim loạimối hàn thì khác với thành phần hóa học của kim loại cơ bản và kkl bổ sung do sựtương tác qua lại giữa các pha khí – kim loại –xỉ trong quá trình hình thành mối hàn .

a. Xỉ hàn :

Trong hàn hồ quang cùng với sự nóng chảy kim loại cơ bản và vật liệu hàn (quehàn , thuốc hàn……) thường tạo ra 1 pha lỏng có đặc tính phi kim được gọi là xỉ hàn.

Xỉ bao bọc kim loại hoặc tia kim loại lỏng khi nó dịch chuyển từ đầu que hànqua cột hồ quang vào vũng hàn, xỉ tạo ra lớp vỏ mỏng trên vũng hàn có tác dụng bảovệ kim loại lỏng khỏi tác động xấu của môi trường không khí. Tuy nhiên yêu cầu xỉphải dễ nổi lên bề mặt mối hàn và dễ bong ra sau khi nguội.

b. Môi trường khí bảo vệ

c. Oxy hóa kim loại mối hàn .

d. Tạp chất xỉ trong mối hàn .

e. Rỗ khí trong mối hàn .

f. Sự kết tinh của kim loại mối hàn :

Chất lượng mối hàn phục thuộc vài sự kết tinh tức là quá trình chuyển hóa từ trạngthái lỏng sang trạng thái rắn. Có các nguyên nhân sau :

Quá trình kết tinh xảy ra khi có nguồn nhiệt ……tốc độ kết tinh trung bình của mốihàn bằng tốc độ dịch chuyển của vũng hàn.

Khi phần đầu của vũng hàn đang diễn ra sự nung nóng thì ở phần đuôi lại xảy raquá trình kết tinh để hình thành mối hàn .

Vũng hàn có thể tích rất nhỏ được bao bọc bằng kim loại cơ bản ở trạng thái rắnxung quanh nên nguội rất nhanh ở vùng tâm của vũng hàn kim loại lại bị quá nhiệt

Trong quá trình kết tinh các tạp chất xỉ và bọt khí bị đẩy và nổi lên trên nếu thuốcbị kẹt lại vì một lý do nào đó thì thuốc sẽ trở thành khuyết tật của mối hàn .

g. Tổ chức kim loại của mối hàn :



- Mối hàn : bao gồm kim loại bổ sung từ vật liệu hàn như dây hàn , que hàn và mộtphần kim loại cơ bản sau khi kết tinh thành phần và tổ chức kim loại mối hàn có thểrất khác so với kim loại bổ sung và kim loại cơ bản.

- Vùng ảnh hưởng nhiệt :

+ Vùng viền chảy:

Có kích thước rất bé, đây là vùng giáp ranh giữa vùng hàn và kim loại cơ bản , kimloại ở đây được nung nóng xấp xỉ đến nhiệt độ nóng chảy của vật liệu cơ bản và nắmtrong trạng thái rắn lỏng lẫn lộn, kích thước của kim loại sau khi hàn là khá mịn vàcó cơ tính rất cao.+ Vùng quá nhiệt:Là khu vực mà kim loại chịu tác động của nhiệt độ từ 11000C đến xấp xỉ nhiệt độnóng chảy, ở đây thường xảy ra quá trình kết tinh lại (biến đổi thù hình). Do hiệntượng quá nhiệt nên hạt tinh thể có kích thước lớn, độ dai va chạm và độ dẻo thấp, dễbị nứt nóng và nứt nguội. Có thể nói đây là vùng yếu nhất của liên kết hàn+ Vùng thường hoá:Là khu vực kim loại bị nung nóng từ nhiệt độ 900-11000C, tổ chức gồm có các ferítvà peclit nhỏ. Vì thế cơ tính tổng hợp ở vùng này tương đối cao.+ Vùng kết tinh lại hoàn toàn:Ở đây kim loại cơ bản được nung nóng ở nhiệt độ từ 730-9000C, kim loại có sự kếttinh lại từng phần do đó bên cạnh những tinh thể kim loại cơ bản chưa bị thay đổitrong quá trình nung nóng còn có những tinh thể mới được hình thành do có hiệntượng kết tinh lại. Tổ chức gồm các ferit thô và các ostenit nhỏ vì thế cơ tính tổng hợpcủa vùng này kém hơn.+ Vùng kết tinh lại (vùng hoá già):Kim loại được nung nóng từ 500-7000C. Ở đây xảy ra quá trình kết tinh lại với sựphát sinh và phát triển những tinh thể mới.+ Vùng giòn xanh:



Vùng này khi hàn kim loại chịu tác dụng nhiệt từ 100-5000C. Vùng này không cóthay đổi về tổ chức kim loại, nhưng do ảnh hưởng của nhiệt độ hàn nên thường tồn tạiứng suất dư, do đó độ dẻo và độ dai va đập giảm, độ bền tăng.

3.1.3. TÍNH HÀN CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

3.1.3.2. Khái niệm

Là tổ hợp các tính chất của kim loại hay hợp kim cho phép điện lượng liên kết hànthoả mãn các yêu cầu và chất lượng cần thiết.

3.1.3.2. Phân loại.

a. Vật liệu có tính hàn tốt:

Bao gồm các loại vật liệu cho phép hàm lượng bằng các phương pháp hàn khácnhau chế độ hàn có thể điều chỉnh lại trong một phạm vi rộng không cần sử dụng cácbiện pháp công nghệ phức tạp như nung nóng sơ bộ, nung nóng kèm theo nhiệt luyệnsau khi hàn mà vẫn đảm bảo nhiệt lượng liên kết hàn như mong muốn. Thép các bonthấp và phần lớn hợp kim thấp đều thuộc nhóm này.b. Vật liệu có tính hàn thoả mãn (Vật liệu có tính hàn trung bình) :

Nhóm này chỉ thích hợp 1 số phương pháp hàn nhất định, các thông số của chế độhàn chỉ có thể dao động trong 1 phạm vi hẹp yêu cầu về vật liệu hàn chặt chẽ hơn 1 sốphương pháp công nghệ như nung nóng sơ bộ : giảm tốc độ cung cấp nhiệt và xử lýnhiệt sau khi hàn có thể được sử dụng 1 số mác thép hợp kim thấp thép cácbon và hợpkim trung bình của hợp kim nhóm này.

c. Vật liệu có tính hàn hạn chế :Gồm những loại vật liệu cho phép nhận được các liên kết hàn với chất lượng

mong muốn trong các điều kiện khắt khe về công nghệ và vật liệu hàn thường được sửdụng các biện pháp xử lý nhiệt hoặc hàn trong môi trường bảo vệ đặc biệt như khí trơhoặc chân không. Chế độ hàn nằm trong phạm vi rất hẹp, tuy vậy liên kết hàn cókhuynh hướng bị nứt và dễ xuất hiện các khuyết tật khác làm giảm chất lượng liên kếthàn. Phần lớn thép Cabon cao và thép hợp kim cao thuộc nhóm này.d. Vật liệu có tính hàn xấu :

Thường phải hàn bằng các công nghệ phức tạp và tốn kém, tổ chức kim loại mốihàn kém dễ bị nứt nóng và nứt nguội cơ tính và khả năng của liên kết hàn thấp hơn sovới vật liệu cơ bản. Vd : phần lớn các loại gang và một số hợp kim có các đặc tính này.

3.2.4. Đánh giá tính hàn của kim loại và hợp kim thông qua các chỉ tiêu như

- Cơ tính và thành phần hóa học của kim loại mối hàn , của vùng ảnh hưởng nhiệtvà của liên kết nói chung.



Khả năng chống nứt nóng, nứt nguội và ăn mòn tinh giới hạt.

- Xác định các chỉ tiêu đánh giá tính hàn bằng các mẫu thử được chuẩn bị, chế tạo(hàn) và thử nghiệm trên các thiết bị chuyên dùng phù hợp với các tiêu chuẩn và quyphạm hiện hành.

- Để đánh giá sơ bộ tính hàn của thép theo thành phần hóa học của nó có thể dựavào một số thông số sau đây .

+ Thông số về hàm lượng cacbon tương đương CE :

Hàm lượng cacbon tương đương được tính theo hàm lượng của cacbon và cácnguyên tố hợp kim khác (Mn, Cr,Mo,……) có trong thép. Ví dụ với thép cacbon vàthép hợp kim thấp:

E

MnC = C +

6 5 15

Cr Mo V Ni Cu+ + ++ +

Thông qua giá trị CE có thể đánh giá tính hàn của thép thuộc loại nào.Theo kinh nghiệm sản xuất người ta cũng có thể đánh giá gần đúng tính hàn của

thép theo thành phần hóa học bằng cách so sánh tổng lượng các nguyên tố hợp kim∑H.K (%) với hàm lượng của cacbon có trong thép C(%) như bảng dưới đây:

∑H.K (%)(Mn,Si,Cr,Ni…)

Tính hàn của thép theo %CTốt Thỏa mãn Hạn chế Xấu

< 1,0 < 0,25 0,25~0,35 0,35~0,45 > 0.45

1,0~3,0 < 0,20 0,20~0,30 0,30~0,40 > 0,4

> 3,0 < 0,18 0,18~0,28 0,28~0,38 > 0,38

+ Thông số đánh giá nứt nóng HCS

3

C S

S iC [ P + S + ] . 1 0

2 5 1 0 0H =3 M n + C r + M o + V

N i+

Khi HCS ≥ 4, thép có thiên hướng nứt nóng khi hàn .

Dễ dàng nhận thấy lưu huỳnh (S) được coi là nguyên nhân chính gây ra nứtnóng. Cácbon và photpho cùng với S sẽ làm tăng mạnh khả năng nứt nóng. Trong lúcđó Mangan, Crom , Molipđen và Vanađi có tác dụng cản trở lại sự nứt nóng.

+ Thông số đánh giá nứt nguội PL

DL C M 4

H . = P + ( % )

6 0 4 . 1 0

KP

+



Trong đó : K- hệ số thực nghiệm , - chiều dày vật liệu (mm), HD – hàm lượngHyđrô (H2) có trong kim loại mối hàn (ml/100g). PCM – thông số biểu thị sự biến giòncủa vùng ảnh hưởng nhiệt.

Đối với thép hợp kim thấp :

C M

S i = C + 5

3 0 2 0 6 0 1 0 1 5

M n C r C u N i V M oP B

+ ++ + + + +

PL 0,286 thì thép có thiên hướng nứt nguội.

Để hạn chế hiện tượng nứt nguội cần phải giảm hàm lượng cácbon và hàm lượnghydro trong kim loại mối hàn (ví dụ que hàn ,thuốc hàn không ẩm có chứa ít H2).

+ Nhiệt độ nung nóng sơ bộ Tp

Đối với thép cácbon trung bình và cao cũng như các loại thép hợp kim thường phảinung nóng sơ bộ trước khi hàn. Nhiệt độ nung nóng sơ bộ TP có thể xác định theo côngthức sau :

0P ET = 3 5 0 C 0 , 2 5 ( )C−

Với CE – hàm lượng cácbon tương đương của thép.

Bài 2. HÀN HỒ QUANG TAY

3.2.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA HÀN HỒ QUANG TAY

3.2.1.1. Thực chất

Hàn hồ quang tay là một trong những phương pháp hàn nóng chảy dùng nănglượng của hồ quang điện nung nóng kim loại chỗ cần nối đến trạng thái chảy để saukhi kết tinh sẽ tạo thành mối hàn ,nối các chi tiết thành một khối liên kết bền vững.

3.1.1.2. Đặc điểm

Hàn hồ quang tay được sử dụng rất phổ biến ở các nước bởi

Tính tiện lợi linh động và đa năngPhương pháp này cho phép thực hiện các mối hàn ở mọi vị trí trong không gianThiết bị hồ quang tay dễ vận hành, dễ sửa chữa bảo dưỡng.Mức độ đầu tư thấp.Tuy nhiên nó có yếu điểm là chất lượng mối hàn và năng suất hàn phụ thuộc

phần lớn vào trình độ tay nghề của thợ hàn.



3.2.2. HỒ QUANG HÀN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NÓ

3.2.2.1. Hồ quang hàn và các phương pháp gây hồ quang

a. Hồ quang hàn

Là sự phóng điện cực mạnh và liên tục qua môi trường khí đã bị ion hoá giữa cácđiện cực. Hồ quang hàn phát ra một nguồn ánh sáng và cung cấp một nguồn nhiệt rấtlớn. Nguồn nhiệt có độ tập trung cao dùng để làm nóng vật liệu hàn và kim loại cơbản.

Anh sáng của hồ quang dễ gây ra viêm mắt và bỏng da. Do vậy, khi hàn người thợhàn một mặt phải đeo mặt nạ, găng tay da và mặc quần áo bảo hộ; mặt khác phải cóbiện pháp che chắn hoặc cảnh báo đối với người xung quanh.

b. Các phương pháp gây hồ quang

Gây hồ quang bằng phương pháp ma sát

Tương tự như cách đánh diêm, cho que hàn vạch trên bề mặt vật hàn, khi phát sinhtia hồ quang thì nhanh chóng nhấc que hàn lên và đưa cách ra khỏi bề mặt vật hàn 1khoảng 2-4mm là hồ quang sẽ cháy ổn định.

Gây hồ quang bằng phương pháp mổ thẳng

Cho que hàn tiếp xúc thẳng xuống bề mặt vật hàn để làm phát sinh tia hồ quang, nhânlúc chưa hình thành cột hồ quang và kim loại chưa kịp nóng chảy thì nhanh tay nângque hàn lên khỏi bề mặt vật hàn 1 khoảng 2-4mm là hồ quang sẽ được duy trì ổn định.

So sánh 2 phương pháp gây hồ quang

Phương pháp ma sát Phương pháp mổ thẳngƯu điểm - Dễ gây hồ quang và hồ

quang cháy ổn định.- Không làm hỏng bề mặt vật hàn

Nhược điểm - Rất dễ làm hỏng bề mặtvật hàn nên thường dànhcho những người mới thựctập nghề.

- Khó gây hồ quang và khó duy trì hồ quangcháy ổn định, que hàn dễ bị dính với vật hàn.Do đó phương pháp này thường dành chonhững người đã thành thạo nghề.

3.2.2.2. Hiện tượng thổi lệch hồ quang và biện pháp khắc phục

a. Đặc điểm

Hồ quang hàn được hình thành trong môi trường khí giữa các điện cực, cho nên cóthể coi nó như 1 dây dẫn bằng khí do đó nó có thể bị tác động bởi môi trường bên



ngoài (từ trường, áp lực của gió……) làm cho hồ quang bị thổi lệch sang 1 bên, làmgiảm chất lượng của hồ quang và mối hàn.

b. Một số yếu tố gây ra hiện tượng thổi lệch hồ quang

- Anh hưởng của từ trường

Khi hàn, xung quanh hồ quang điện cực hàn và vật liệu hàn sẽ sinh ra 1 từ trường.Nếu từ trường xung quanh hồ quang phân bố đối xứng thí nó không có hiện tượng thổilệch. Nếu xung quanh cột hồ quang từ trường phân bố không đối xứng thì hồ quang sẽbị thổi lệch về phía từ trường yếu hơn, tùy theo vị trí nối dây vào vật hàn.

- Anh hưởng của vật liệu sắt từKhi đặt gần hồ quang 1 vật liệu sắt từ giữa chúng sẽ sinh ra một lực điện từ có tácdụng kéo lệch cột hồ quang về phía vật liệu sắt từ đó, gây khó khăn cho người thợ khithực hiện mối hàn góc hoặc khi kết thúc đường hàn .- Anh hưởng của góc nghiêng điện cực hàn

Góc nghiêng của điện cực hàn cũng ảnh hưởng đến sự phân bố đường sức từ xungquanh hồ quang. Bởi vậy chọn góc nghiêng điện cực hàn (que hàn) thích hợp có thểthay đổi được tính chất phân bố đường sức từ và có thể tạo ra điện trường đồng đều,khắc phục hiện tượng thổi lệch hồ quang khi hàn.

- Anh hưởng của áp lực gió và một số yếu tố khácHiện tượng thổi lệch hồ quang cũng có thể do tác động trực tiếp của các luồng

không khí, gió mạnh hoặc do một số nguyên nhân khác như lõi và vỏ bọc que hànkhông đồng tâm.

Tuy nhiên nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng thổi lệch hồ quang là do từtrường phân bố không đồng đều xung quanh cột hồ quang.

c. Các biện pháp khắc phục

Thay đổi vị trí nối dây với vật hàn để tạo từ trường phân bố đối xứng.Chọn góc nghiêng điện cực hợp lý.Giảm chiều dài hồ quang có thể duy trì hồ quang ổn định,Có thể thay nguồn điện 1 chiều thành nguồn xoay chiều.Có thể để cạnh khu vực hàn 1 vật liệu sắt từ khác.Dùng các tấm che chắn giío hợp lý khi hàn ngoài trời có gió lớn.

3.2.3. PHÂN LOẠI HỒ QUANG TAY VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG

3.2.3.1. Phân loại theo điện cực hàn

Gồm có hàn hồ quang điện cực nóng chảy và không nóng chảy

a. Khi hàn bằng điện cực nóng chảy



- Hồ quang hình thành trực tiếp giữa điện cực và vật hàn , mối hàn hình thành trongtrường hợp này do kim loại của vật hàn và que hàn tạo nên. Hàn bằng điện cực trầncho mối hàn có chất lượng xấu nên ngày nay ít được sử dụng. Thay vào đó hàn bằngđiện cực nóng chảy có vỏ thuốc (SMAW – Shielded Metal Arc Welding) được sử dụngphổ biến hơn.b. Khi hàn bằng điện cực không nóng chảy (điện cực than, graphit, vonfram ……)- Việc nung nóng chảy khu vực cần hàn có thể do hồ quang cháy trực tiếp giữa điệncực hàn và vật hàn hoặc cháy gián tiếp giữa 2 điện cực này bằng nguồn điện 1pha hoặc3 pha. Mối hàn hình thành trong trường hợp này có thể do kim loại cơ bản nóng chảyhay có thể bổ sung từ que hàn phụ.

3.2.3.2. Phân loại theo dòng điện hàn

a. Hàn bằng dòng điện xoay chiều (AC- Alternating Current)

- Ưu điểm:

Thiết bị đơn giản dễ sử dụng, giá thành tương đối thấp, tiện cho những nơi gần lướiđiện. Không gây ra hiện tượng thổi lệch hồ quang.- Nhược điểm:

Khó gây hồ quang và hồ quang cháy không ổn định do đó khó đạt được chất lượngmối hàn cao. Không dùng được với tất cả các loại que hàn.

b. Hàn bằng dòng điện 1 chiều (DC- Direct Current)Phương pháp này có những đặc điểm ngược lại so với hàn bằng dòng điện xoay

chiều vì vậy ngày nay 2 phương pháp này vẫn tồn tại song song và hỗ trợ cho nhau.

3.2.3.3. Phân loại theo cách nối dây

a. Nối dây trực tiếp

Là cách nối 1 cực của nguồn điện với vật hàn còn cực kia nối với điện cực hàn. Khi

hàn bằng dòng điện một chiều có thể nối dây theo hai cách như sau:

- Nối thuận: Nối cực (+) với vật hàn; nối cực (-) với điện cực hàn. Ký hiệu là DC-,DCSP (Direct Current Straight Polarity) hoặc là DCEP (D.C Electrode Negative).- Nối nghịch: Nối cực (-) với vật hàn; nối cực (+) với điện cực hàn. Ký hiệu là DC+,DCRP (D.C Reverse Polarity) hay DCEP (D.C Electrode Positive).

Chú ý :

+ Khi hàn bằng điện cực nóng chảy với dòng DC nối thuận, điện cực hàn (cathode_cực âm) có nhiệt lượng lớn hơn so với vật hàn (anode_cực dương) do vậy điện cựcnóng chảy với tốc độ nhanh hơn nhưng chiều sâu ngấu của mối hàn bé. Do đó nó được



dùng để hàn các vật mỏng, các chi tiết có nhiệt độ nóng chảy thấp, dùng hàn đắp, hàngang ……

+ Ngược lại, hàn bằng dòng điện 1 chiều nối nghịch được sử dụng cho để hànnhững kim loại có chiều dày lớn , các kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao và que hànmang tính kiềm ( vd : N46-6B).

+ Với hàn bằng dòng AC tốc độ nóng chảy của điện cực và chiều sâu ngấu của mốihàn có giá trị trung bình so với hai cách nối dây trên.

b. Nối dây gián tiếp

Là nối 2 cực của nguồn điện hàn với điện cực hàn còn vật hàn không nối với điệncực nào. Phương pháp này chỉ sử dụng với điện cực không nóng chảy.

Ưu điểm : so với nối dây trực tiếp, nối dây gián tiếp có ưu điểm ở chỗ có thể điềuchỉnh được khoảng cách của hồ quang (điều chỉnh được nguồn nhiệt hàn) tới vật hàn ,do đó cách nối dây này thường được dùng hàn các vật mỏng và các kim loại có nhiệtđộ nóng chảy thấp.

c. Nối dây hỗn hợp

Được sử dụng hàn hồ quang tay với dòng điện 3 pha khi đó điện cực của nguồnđiện hàn sẽ nối với 2 điện cực không nóng chảy còn cực thứ 3 của nguồn điện sẽ nốivào vật hàn. Cách nối dây này có ưu điểm là nhiệt độ tập trung hơn ở vùng hàn caohơn so với 2 phương pháp nối dây trên, kim loại cơ bản cũng như kim loại bổ sungchảy mạnh hơn do đó năng suất hàn cao hơn.

Tuy nhiên, phương pháp này chỉ sử dụng để hàn các chi tiết có chiều dày lớn vàkim loại có nhiệt độ nóng chảy cao.

3.2.4. LÀM SẠCH MÉP HÀN VÀ CHUẨN BỊ GÁ LẮP

3.2.4.1. Chuẩn bị mép hàn

Công việc chuẩn bị mép hàn được tiến hành theo bản vẽ kỹ thuật hoặc theo nhữngtiêu chuẩn nhất định, phụ thuộc vào kiểu liên kết hàn, chiều dày chi tiết hàn, phươngpháp hàn và khả năng công nghệ hàn.

Những yếu tố cơ bản khi vát mép là góc vát α, kích thước chân mép là b (phầncòn lại không bị vát) hoặc chiều cao gấp mép. Một số kiểu vát mép được thể hiệntrong bảng dưới đây.

Kiểu chuẩn bị mép hàn Mô tảKíchthước



Gấp mép

S = 1~3a = 0~1b = S + 2R = S

Không vát mépS = 3~8a = 1~2

Vát mép nửa chữ V

S = 4~26

a = 2 ± 2

b = 2 ± 1

α = 500 ±50

Vát mép chữ V

S = 4~26

a = 2 ± 2

b = 2 ± 1

α = 600 ±50

Vát mép nửa chữ U

S = 20~50

a = 2 ± 2

b = 2 ± 1

R= 5± 1

α = 100 ±30

Vát mép chữ U

S = 20~60

a = 2 ± 2

b = 2 ± 1

R= 5± 1

α = 100 ±30

Vát mép chữ K

S = 12~40

a = 2 ± 2

b = 2 ± 1

α = 500 ±50

Vát mép chữ X

S = 12~80

a = 2 ± 2

b = 2 ± 1

α = 600 ±50



Vát mép khi chiều dày khácnhau(S1 – S >7mm)

L = 5(S1-S)

3.2.4.2. Làm sạch mép hàn

Sau khi chuẩn bị xong mép hàn cần phải tiến hành làm sạch các chất dơ bẩn như :dầu mỡ, bụi bẩn, các tạp chất hay các ba via trên vật hàn về cả hai phía mối hàn vớichiều rộng ít nhất từ 30-50mm. Việc làm sạch mép hàn có thể làm bằng phương phápcơ khí : giấy nhám, bàn chải thép ……hoặc dùng hoá chất để làm sạch mép hàn.

3.2.4.3. Gá lắp và hàn đính

a. Gá lắp

Xác định vị trí tương đối ở chỗ cần hàn trên đồ gá chuyên dùng hoặc vạn năngtuỳ theo yêu cầu kỹ thuật.

b. Hàn đính

Việc hàn đính phải tiến hành theo số lượng, kích thước nhất định tuỳ thuộc vàochiều dài và chiều dầy của chi tiết hàn. Nếu mối hàn đính quá nhỏ hoặc quá ngắn khihàn ứng suất sinh ra lớn sẽ làm phá vỡ các mối hàn đính. Ngược lại nếu hàn đính quádài hoặc quá lớn khi hàn tại những chỗ này sẽ sinh ra các khuyết tật hàn chưangấu…… vì vậy mối hàn đính phải đảm bảo tuân thủ theo các kích thước cụ thể nhưsau .

- Chiều dài mối hàn đính bằng 3 -4 lần chiều dày chi tiết hàn nhưng tối đa khôngvượt quá 30~40 mm: Lđ =(3-4)δ ≤ 30~40 mm .

- Khoảng cách của các mối hàn đính bằng 40-50 lần chiều dày của chi tiết hàn

nhưng tối đa không vượt quá 300mm: Lhđ = (40-50)δ ≤ 300 mm.

- Chiều cao mối hàn đính bằng 0,5-0,7 lần chiều dày của chi tiết hàn : h=(0,5-

0,7)δ.

3.2.5. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ HÀN HỒ QUANG TAY

3.2.5.1. Vật liệu hàn hồ quang tay

a. Khái niệm



Trong hàn hồ quang tay vật liệu hàn là que hàn, que hàn có chức năng vừa dẫnđiện, gây và duy trì hồ quang, bổ sung kim loại cho mối hàn và tham gia vào quá trìnhhoá lý và luyện kim để mối hàn hình thành có chất lượng như mong muốn.

b. Cấu tạo, yêu cầu và phân loại que hàn

- Cấu tạo:

+ Phần lõi: Là đoạn dây kim loại có chiều dài L = 250 – 450 mm tương ứng vớiđường kính d =1,6 – 6 mm (theo TCVN).

+ Vỏ thuốc: Bao gồm hỗn hợp các hoá chất , khoáng chất , fero hợp kim và chất kếtdính.

- Yêu cầu:

+ Vỏ thuốc:Tạo ra môi trường ion hoá tốt để đảm bảo dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn

định .Tạo ra môi trường khí bảo vệ vùng hàn không cho vũng hàn tiếp xúc với Nitơ và

Oxy trong không khí.Tạo lớp xỉ mỏng phủ đều lên bề mặt mối hàn bảo vệ không cho không khí xâm

phạm vào vũng hàn và làm mối hàn nguội chậm, lớp xỉ này phải dễ dàng bong ra saukhi mối hàn nguội.

Có khả năng khử oxy hợp kim hoá kim loại mối hàn nhằm nâng cao cải thiện thànhphần hoá học và cơ tính của kim loại mối hàn.

Đảm bảo độ bám chắc của vỏ thuốc lên lõi que hàn, bảo vệ lõi que hàn không bịoxy hoá.

Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp vỏ thuốc phải lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của lõique hàn, vỏ thuốc phải cháy đều và không rời thành cục.

+ Tổng thể:Đảm bảo yêu cầu về cơ tính của kim loại mối hàn.Đảm bảo thành phần hoá học cần thiết cho kim loại mối hàn.Có tính công nghệ tốt, được thể hiện ở các chỉ tiêu sau:



• Dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn dịnh• Nóng chảy đều không vón cục gây khó khăn cho công việc hàn.

• Có khả năng hàn được mối hàn ở nhiều vị trí không gian.• Kim loại mối hàn ít bị khuyết tật: nứt, rỗ, ngậm xỉ ……• Xỉ hàn dễ nổi, phủ đều, dể tách khỏi mối hàn sau khi nguội.• Trong quá trình hàn kim loại lỏng ít bị bán toé ra xung quanh.• Có năng suất hàn cao.

• Không tạo ra các loại khí độc ảnh hưởng đến sức khoẻ con ngườiGiá thành sản phẩm thấp.

- Phân loại:

+ Theo công dụng: que hàn được chia theo các nhóm sauQue hàn để hàn thép Cacbon và thép hợp kim kết cấu.Que hàn để hàn thép Cacbon chịu nhiệtQue hàn để hàn thép hợp kim cao và có tính chất đặc biệtQue hàn đắpQue hàn gang

+ Theo chiều dày lớp vỏ bọc:

Loại vỏ mỏng: D/d ≤ ½

Loại vỏ trung bình: ½≤ D/d≤ 1,45

Loại vỏ dày: 1,45≤ D/d≤ 1,8

Loại vỏ đặc biệt dày: D/d > 1,8

+ Theo tính chất chủ yếu của vỏ thuốc:

Que hàn vỏ thuốc hệ axít (A)

Que hàn có loại vỏ bọc này được chế tạo từ các loại axít (Fe,Mn,Si ), fero Mn……Que hàn vỏ thuốc loại này có tốc độ nóng chảy lớn cho phép hàn bằng 2 loạidòng điện 1 chiều và xoay chiều, hàn được hầu hết các vị trí hàn trong không gian.Nhưng que hàn loại này có nhược điểm là mối hàn dễ bị nứt nóng nên rất ít dùng đểhàn thép có hàm lượng lưu huỳnh và cácbon cao.

Que hàn vỏ thuốc hệ bazơ (B):

thành phần chủ yếu của vỏ thuốc là canxi cacbonat, manhêcacbonat, huỳnh thạch(Fluorite), ferô mangan, silic,titan,… Khi hàn sẽ tạo ra khí bảo vệ như CO và CO2 dophản ứng phân ly của cacbonat (CO3), que hàn thuộc hệ bazơ chỉ phù hợp với dòngđiện 1 chiều (DC) nối nghịch, mối hàn ít bị nứt kết tinh nhưng rất dễ bị rỗ khí. Sử



dụng que hàn loại này để hàn các loại thép có độ bền cao, các loại kết cấu hàn quantrọng .

Que hàn vỏ thuốc hệ hữu cơ (O hoặc C):

Loại que hàn này có chứa nhiều tinh bột, xenlulô … để tạo ra môi trường khí bảo vệcho quá trình hàn. Muốn tạo xỉ tốt thường cho thêm vào hỗn hợp thuốc một số tinhquặng titan, mangan,silic và một số hợp kim. Đặc điểm của loại que hàn này là tốc độđông đặc của vũng hàn nhanh nên có thể hàn đứng từ trên xuống. Que hàn loại nàythích hợp cả 2 loại dòng điện xoay chiều và một chiều.

Que hàn vỏ thuốc hệ Rutin (R):

Thuốc bọc có các thành phần như Oxít Titan, Graphít, mica, trường thạch, canxi vàmanhêcacbonat, fero hợp kim. Que hàn loại này có thể sử dụng với 2 loại dòng điệnxoay chiều và một chiều. Hồ quang cháy ổn định, mối hàn hình thành tốt ít bị bắn toénhưng rất dễ bị rỗ khí và nứt kết tinh.

3.5.2.2. Một số tiêu chuẩn và phương pháp ký hiệu que hàn

a. Ký hiệu que hàn theo TCVN:

- Que hàn thép cácbon và thép hợp kim thấp TCVN 3734-89

Cấu trúc:

1 2 3 4

Trong đó:

1- Ký hiệu que hàn thép C và hợp kim thấp2- Chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu (kg/mm2) và chỉ tiêu khác của cơ tính mối hàn.

3- Chỉ loại dòng điện và cực tính của dòng điện. Nếu là “6” thì que hàn chỉ sử dụngvới dòng điện 1 chiều nối nghịch.

4- Chỉ hệ số vỏ bọc của que hàn: A, B, R, O-C.

Ví dụ: N46-6B, N50-6B ……Cơ tính của kim loại mối hàn theo TCVN:

Loại quehàn

Chỉ tiêu về cơ tính

Giới hạn bền kéoσb

Độ dai va đậpak

Độ giãn dài tươngđối δ5

Góc uốn α

N/mm2 kg/mm2 MJ/m2 kg/cm2 % ĐộKhông nhỏ hơn

Chữ sốN

2 chữ số Một chữ số Chữ cái in hoa



N42 410 42 0,8 8 18 150

N46 450 46 0,8 8 18 150

N50 490 50 0,7 7 16 120

N42-6B 410 42 1,5 15 22 180

N46-6B 450 46 1,4 14 22 180

N50-6B 490 50 1,3 13 20 150

N55-6B 540 55 1,2 12 20 150

N60-6B 590 60 1,0 10 18 120

- Que hàn thép chịu nhiệt

Ví dụ : Hn Cr 05Mo10 V04-450R

Cấu trúc: Hn . CrXX . MoXX .VXX ………… -XXX X1 2 3 4 5 6 7

Trong đó :1. Que hàn thép hợp kim chịu nhiệt.2. Crôm và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn (0/00)

3. Molipđen và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn (0/00)

4. Vanadi và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn (0/00)

5. Các nguyên tố hợp kim khác và hàm lượng của chúng (nếu có).6. Nhiệt độ làm việc lớn nhất của mối hàn (0C).

7. Nhóm vỏ bọc (A,B,R,O……)

- Que hàn thép bền nhiệt và không gỉ:

Ví dụ : Hb.Cr18.Ni8.Mn-600 B

Cấu trúc: Hb . CrXX . NiXX .MnXX ………… -XXX X1 2 3 4

Trong đó :1. Que hàn thếp bền nhiệt và không gỉ.2. Ký hiệu các nguyên tố hợp kim như Cr, N, Mn và các nguyên tố khác (nếu có)

cùng hàm lượng của chúng theo % (nếu nguyên tố nào không có chữ số kèm theo thì

hàm lượng của nguyên tố đó 1%).

3. Nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn tính theo 0C.

4. Nhóm vỏ bọc que hàn.

- Que hàn thép hợp kim có độ bền cao:

Ví dụ : Hc60 Cr18VWMo-B



Cấu trúc: Hc. XX. CrXX.MnXX.WXX……… XXX - X1 2 3 4 5

Trong đó :1. Thép hợp kim thấp.

2. Giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại mối hàn (kg/mm2).

3. Ký hiệu các nguyên tố khác hợp kim : Cr, Mn, W…… và các nguyên tố khác(nếu có) với hàm lượng tương ứng của chúng tính theo % (nếu nguyên tố nào không có

chữ số kèm theo thì hàm lượng của nguyên tố đó 1%).

4. Nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn (0C).

5. Nhóm vỏ bọc (A, B, R……)

b. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn quốc tế ISO:

- Que hàn thép cácbon và thép hợp kim thấp ISO.2560

Gồm 8 loại thông tin khác nhau, trong đó 4 loại ở phần đầu là bắt buộc còn 4 loại ởphần cuối chỉ cung cấp thêm thông tin (nếu có, không bắt buộc).

Cấu trúc ký hiệu:

Chữcái

-

2 chữ số

-

1 chữ số

-

1~2chữcái

-

3 chữsố

-

1 chữsố

-

1 chữ số

-

Chữ cáiHàn

E

Quehàn

43 hay 51

Giới hạnbền kéocủa kimloại mốihàn

0,1,…,5

Độ dãn

dài δ5(%)và nhiệtđộ (0C)thấp nhấtkhi

KCV≈28J/cm2

A,AR,…Hệ vỏthuốcbọcquehàn .

110,120…Hiệusuất đắpcủa quehànKc(%)

1,2,…,5

Vị trímốihàntrongkhônggian.

0,1,…,9

Loạinguồnđiện, điệncực,cựctính, điệnáp khôngtải U0

H

Hàmlượng H2

nhỏ hơn15cm3/100g kimloại đắp.

Ví dụ : loại que hàn E 51 5 B 120 2 6 H , có nghĩa là que hàn hồ quang tay chothép cácbon hoặc thép hợp kim thấp đảm bảo giới hạn bền kéo của kim loại mối hàn

trong khoảng 510~650 Mpa, độ giãn dài tương đối tối thiểu δV = 20%; độ dai va đậpKCV = 28 J/cm2 đạt được ở nhiệt độ T = -400C. Que hàn có vỏ thuốc hệ bazơ, hiệusuất đắp Kc = 115~125%, thích hợp để hàn các liên kết ở mọi vị trí hàn trong khônggian, trừ vị trí hàn đứng từ trên xuống. Khi hàn, dùng nguồn điện một chiều nối nghịchhoặc xoay chiều có điện áp không tải tối thiểu là 70V.



Chú ý: Hiệu suất đắp Kc của que hàn được hiểu là tỉ số về khối lượng giữa kimloại đắp của mối hàn và kim loại nóng chảy từ lõi que hàn , tính bằng %. Thông tinnày chỉ được cung cấp trong ký hiệu que hàn khi Kc 105%.

Cơ sở dữ liệu hình thành mã ký hiệu que hàn theo ISO 2560 :

Que hàn

Cơ tính của kim loại mối hàn

Giới hạn bềnkéo σ6

*,Mpa

Độ giãn

dài δ5,%

Nhiệt độ, 0C,khiKCV=28J/cm2

Ký hiệu Hệ vỏ thuốc

E 43E 43E 43E 43E 43E 43

012345

430 ÷ 510

430 ÷ 510

430 ÷ 510

430 ÷ 510

430 ÷ 510

430 ÷ 510

-2022242424

-+200-20-30-40

Axít(oxítsắt)

Axít(rutin)

Kiềm(Bazơ)Xenlulô

Axít (oxít sắt)

Axít (rutin)

Kiềm (Bazơ)Xenlulô

E 51E 51E 51E 51E 51E 51

012345

510 ÷ 610

510 ÷ 610

510 ÷ 610

510 ÷ 610

510 ÷ 610

510 ÷ 610

-1818202020

-+200-20-30-40

Oxi hóa

Rutin(vỏtrungbình)

Rutin(vỏdày)

Các hệvỏthuốckhác

Oxi hóa

Rutin (vỏ trung bình)

Rutin (vỏ dày)

Các hệ vỏ thuốckhác

* Giới hạn trên : + 40 Mpa

Que hànE 51 5 B 120 2 6 H

Hiệu suất đắpcủa que hàn

123

Chỉsố

Vị trí mối hàn trongkhông gian

Chỉsố

Cực tính củanguồn mộtchiều

Điện ápkhông tải(U0,V)

Hàmlượnghydrotrong kim



Chỉsố

Kc , % 4 1 Mọi vị trí 0123456789

Nghịch (+)Bất kỳ (+/-)Thuận (-)++/--++/--+

-505050707070909090

loại đắpthấp hơn15m3/100g

110 105÷115 2 Mọi vị trí, trừ hànđứng từ trên xuống.

120 115÷125 3 Phẳng ngang và đứngdưới lên (leo)

……

…… 4 Phẳng (giáp mối vàgóc)

200 195÷205 5 Như “3” và đứng trênxuống (tụt)

- Que hàn thép hợp kim chịu nhiệt theo tiêu chuẩn ISO 3580

Cấu trúc ký hiệu:

Chữcái

-

Hàm lượng (nếu hơn 1%) vàký hiệu nguyên tố hợp kim

-

1~2 chữcái

-

1 chữ số

-

1 chữ số

E Cr MoHệ vỏthuốc

Hệ vỏthuốc

Vị trí mốihàn trongkhông gian.

Loại nguồn điện,cực tính và U0, V

Các nguyên tố hợp kim chủ yếu quyết định tính chịu nhiệt của thép là Cr, Mo vàV. Tương ứng với các kim loại này, người ta chia thép thành các loại: thép molipden,thép crôm, thép crôm-molipden, thép crôm-molipden-vanadi.

Hàm lượng các nguyên tố hợp kim trong thép càng cao thì tính chịu nhiệt củakim loại cơ bản và kim loại đắp càng cao. Vì thế cấu trúc ký hiệu que hàn theo ISO3580 được qui định như trên.

Các ký hiệu tượng trưng cho hệ thuốc bọc que hàn, vị trí mối hàn trong khônggian, loại và cực tính của dòng điện được qui định như trong tiêu chuẩn ISO 2560.

Về thành phần hóa học của kim loại đắp được qui định như trong bảng dướiđây.

Ký hiệuHàm lượng các nguyên tố (%)C(*) Si Mn

Cr Mo Các nguyên tố khácKhông lớn hơn



Mo05CrMo05CrMoV1CrMo1CrMoV2CrMo5CrMoV5CrMoV9CrMo12CrMoV

0,120,120,120,120,120,120,120,120,120,5 ÷0,22

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

0,9

0,9

0,9

0,8

1,51,51,51,51,51,51,51,51,51,5

-0,3 ÷ 0,80,3 ÷0,60,8 ÷ 1,50,9 ÷ 1,32,0 ÷ 2,64,0 ÷ 6,04,0 ÷ 6,08,0 ÷10,011,0 ÷ 13,0

0,4 ÷ 0,70,4 ÷ 0,70,8 ÷1,20,4 ÷0,70,4 ÷0,70,9 ÷1,30,4 ÷0,70,4 ÷0,70,9 ÷1,20,8 ÷1,2

--V 0,25 ÷ 0,60-V 0,10 ÷ 0,35--V 0,10 ÷ 0,35-V=0,2 ÷ 0,4W=0,4 ÷ 0,6

(*) Nếu hàm lượng cácbon trong kim loại đắp thấp hơn 0,05% thì trong ký hiệucó thêm chữ cái “L”.

Ví dụ: E 5Cr Mo V B 2 0 theo ISO 3580 có nghĩa là: que hàn hồ quang tay théphợp kim chịu nhiệt. Khi hàn đảm bảo nhận được kim loại đắp có thành phần hoá họclà : 5%Cr ; 1%Mo ; 1%V. Que hàn có vỏ thuốc thuộc hệ bazơ, thích hợp để hàn mốihàn phân bố ở các vị trí khác nhau, trừ vị trí hàn đứng từ trên xuống. Loại que hàn nàychỉ dùng với nguồn hàn một chiều nối nghịch.c. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn của hiệp hội hàn Hoa Kỳ AWS (AmericanWelding Society)

- Que hàn thép cácbon theo AWS A5.1

Hệ thống ký hiệu que hàn thép cácbon theo tiêu chuẩn AWS A5.1 có cấu trúc vàcác tham số như sau :

Phân loại AWS Giới hạn bền kéo, min Giới hạn chảy , minĐộ giãn dàiL = 4d (%)

Que hàn E60

ksi Mpa ksi Mpa



E6010E6011E6012E6013E6020E6022E6027

62626767626762

430430460460430460430

5050555550Không chỉ định50

340340380380340-340

2222171722Không chỉ định22

Que hàn E70E7014E7015E7016E7018E7024E7027E7028E7048

72 500 60 420

1722222217222222

E 70 1 8“E”-que hàn hồ quang tay

Chỉsố

Vị trí mối hàn trong không gianLoại vỏ thuốc, dòng điện, cực tính, hiệusuất đắp

1 Ơ mọi vị trí 0 1 2 3 4 5 6 8

2 Bằng và ngang 0 4 7 8

4Ơ mọi vị trí, hàn đứng từ trênxuống

Giải mã tổ hợp ký hiệu theo bảng dưới đây



Loại vỏ thuốc, dòng điện, cực tính và vị trí hàn của các loại que hàn theo AWS A5.1

Phân loại AWS Loại vỏ thuốc Vị trí hàn Loại dòng điện, cực tínhQue hàn E60

E6010E6011E6012E6013E6020E6022E6027

Natri xenlulo cao (C)Kali xenlulo cao (C)Natri titan cao (R)Kali titan cao (RR)Oxít sắt cao (A)Oxít sắt cao (A)Oxít sắt cao, bột sắt (A).

F, V, OH, HF, V, OH, HF, V, OH, HF, V, OH, HH, FF, HH, F

DC+

DC+ , ACDC- , AC

DC±, ACDC- , AC

DC± , ACDC - , AC

Que hàn E70E7014E7015E7016E7018E7024E7027E7028E7048

Bột sắt , titan (RR)Natri hydro thấp (B)Kali hydro thấp (B)Kali hydro thấp bột sắt (B)Bột sắt, titan (RR)Oxít sắt cao bột sắt (A)Kali hydro thấp bột sắt (B)Kali hydro thấp bột sắt (B)

F, V, OH, HF, V, OH, HF, V, OH, HF, V, OH, HH, FF, HH, FF, V, OH, H

DC±, ACDC+

DC+ , ACDC+ , AC

DC±, ACDC- , ACDC- , ACDC + , AC

Ghi chú : F (flat) : hàn phẳng; V (vertical) : hàn đứng ; OH (overhead): hàn

trần; Hàn (horizontal) : hàn ngang; DC+ : dòng 1 chiều nối nghịch ; DC- : dòng 1

chiều nối thuận ; AC : dòng xoay chiều.

* Một số điểm cần chú ý trong tiêu chuẩn que hàn của AWS:

01 - Hệ thống đơn vị đo lường của Mỹ vẫn dựa vào hệ đơn vị foot – pound(1 foot = 0,3048 m ; 1 pound = 0,454kg)

02 - Không qui định giá trị giới hạn trên của giới hạn bền kéo.03 - Không có loại que hàn vỏ thuốc hệ rutin axít (AR), oxi hóa (O) và các

hệ hỗn hợp khác (S).04 - Không định lượng hiệu suất đắp Kc và hàm lượng hydro thấp của kim

loại đắp.05 - Khi dùng dòng xoay chiều (AC), không chỉ rõ giá trị của điện áp

không tải U0

d. Chọn que hàn hồ quang tay

- Có thể căn cứ vào các yếu tố chủ yếu sau đây để chọn que hàn :

- Que hàn phải cho phép tạo ra được kim loại mối hàn có các đặc tính bền vàthành phần hóa học tương ứng với kim loại cơ bản.



- Que hàn có thể ứng dụng để hàn ở các vị trí tron không gian cho trước của mốihàn.

- Que hàn phải thích hợp với nguồn điện và máy hàn: về phạm vi điều chỉnh dòngđiện hàn, loại dòng điện (AC hay DC) điện áp không tải U0, cực tính của nguồn …

- Phụ thuộc vào kiểu liên kết và các yêu cầu về mối hàn: đặc điểm ngấu (sâu,trung bình hay nông), kiểu vát mép, chiều dày, số lớp …

- Phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu: cần xác định điều kiện sử dụng củasản phẩm như nhiệt độ áp suất, tải trọng môi trường làm việc.

- Phải phù hợp với qui trình công nghệ hàn hoặc các yêu cầu kỹ thuật cho trước.- Có năng suất hàn cao nhất: ví dụ để tăng hệ số đắp cũng như năng suất hàn ở vị

trí hàn sấp có thể sử dụng các loại que hàn có hàm lượng bột sắt cao và đường kínhlớn.

- Trong thực tiễn sản xuất , khi cần thay thế một loại que hàn nào đó chúng tacũng phải cân nhắc các yếu tố nêu trên để chọn vật liệu tương đương phù hợp theocác tiêu chuẩn khác nhau.

e. Bảo quản và sử dụng que hàn:

- Que hàn phải được đặt trong những nhà kho khô ráo thông thoáng, nhiệt độtrong kho không được <180C.

- Que hàn phải được đặt lên các giá cách mặt đất và cách tường một khoảng tốithiểu 30cm.

Các kho chứa que hàn phải có phòng sấy que hàn.- Khi thấy que hàn bị ẩm ứơt phải đem đi sấy trước khi sử dụng. Nhiệt độ sấy

cho que hàn axít (A) là 1500C; que hàn kiềm (B) là 2500C, trong thời gian khoảng từ1~2h.

- Que hàn sau khi sấy xong đem đi hàn thử, nếu lớp thuốc bọc của que hàn khôngbị bong ra từng mảng hoặc khi hàn không rời từng cục thì coi như que hàn đạt yêucầu.

- Nếu làm việc ngoài trời qua đêm cần phải có biện pháp che chắn và bảo quảnque hàn tốt, tránh để que hàn bị ẩm và biến chất.

3.5.2.4. Thiết bị hồ quang tay

a. Yêu cầu đối với máy hàn

- Các thiết bị dùng để cung cấp năng lượng cho quá trình hàn hồ quang tay đượcgọi là máy hàn hồ quang. Máy hàn hồ quang rất đa dạng, đựơc thiết kế thích hợp vớicác phương pháp hàn hồ quang khác nhau. Tuy nhiên, chúng đều phải thỏa mãn mộtsố yêu cầu cơ bản sau đây:



- Điện áp không tải của máy U0 phải đủ để gây hồ quang, nhưng không gây nguyhiểm cho người sử dụng (tối đa là 90V). Điện áp không tải U0 là điện áp ở các đầu racủa máy hàn trong điều kiện không có tải. Thông thường, đối với nguồn điện xoaychiều U0 = 55~80V, đối với nguồn một chiều U0 = 30~55V. Lưu ý , khi hàn điện áphàn Uhq của nguồn xoay chiều thường nằm trong khoảng 25~45V, và nguồn một chiềulà 16~35V.

- Quan hệ điện áp trên hai đầu ra của nguồn điện hàn và cường độ dòng điện hànđược gọi là đặc tính ngoài của máy. Đường đặc tính ngoài của máy hàn phải là đườngcong dốc liên tục để khi hàn chiều dài hồ quang thay đổi điện áp thay đổi thì dòng điệnthay đổi ít.

- Trong quá trình hàn hồ quang tay hiện tượng ngắn mạch xảy ra thường xuyên,lúc này cường độ dòng hàn rất có thể làm hỏng máy. Vì vậy yêu cầu máy hàn phải códòng điện đoản mạch không được quá lớn, thường I0 ≤ (1,3~1,4)Ih (Ih -cường độ dòng

hàn).- Máy hàn hồ quang tay phải điều chỉnh được với nhiều chế độ hàn khác nhau.- Đối với máy hàn dùng dòng điện xoay chiều, để cho quá trình hàn ổn định thì

giữa điện áp và dòng điện hàn phải có sự lệch pha nhau tức là chúng không có cùng trịsố là 0 tại cùng một thời điểm.

- Máy hàn hồ quang tay phải có kích thước, khối lượng càng nhỏ càng tốt, hệ sốcông suất hữu ích cao, giá thành thấp, dễ dàng sử dụng bảo hành và sửa chữa.

b. Máy hàn hồ quang xoay chiều

Máy hàn xoay chiều có lõi từ di động:

- Cấu tạo:

- Nguyên lý làm việc:

Giữa khoảng 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đặt 1 lõi từ di động để tạo ra sự phânnhánh từ thông sinh ra trong lõi của máy. Nếu điều chỉnh lõi từ đi sâu vào khung lõibiến áp thì trị số thông rẽ qua lõi từ càng lớn, phần từ thông đi qua lõi cuộn thứ cấp



cảng nhỏ và dòng điện sinh ra trong mạch hàn càng nhỏ. Ngược lại, nếu điều chỉnh lõitừ di chuyển xa lõi biến áp tạo nên khoảng không khí lớn thì từ thông rẽ qua lõi từcàng nhỏ và dòng điện trong mạch rẽ càng lớn và dòng điện hàn càng lớn. Vì vậy loạibiến áp này có thể điều chỉnh vô cấp dòng điện hàn và có khả năng điều chỉnh rấtchính xác.

c. Máy hàn hồ quang một chiều:

- Máy hàn một chiều có các cực từ lắp rời (máy phát điện hà)

+ Cấu tạo:

Gồm 4 cực từ : 2 cực từ cùng tên thì được nối song song với nhau. Trên cực điệncó lắp 3 chổi than. Trong đó : AC cung cấp hồ quang ; BC cung cấp cho cuộn dây kíchtừ.

+ Nguyên lý hoạt động:

Phản ứng roto:Theo nguyên lý điện từ khi có điện đi qua rôto của máy hàn điện thì sẽ sinh ra một

từ thông, từ thông này có tác dụng làm yếu từ trường sẵn có. Phản ứng này gọi là phảnứng Rôto.

Khi không có tải:Trong rôto của máy phát điện không có dòng điện hàn đi qua do đó không sinh ra

phản ứng rôto vì thế điện thế không tải là hơi cao nên dễ gây hồ quang.

Khi có tải:Khi có tải, rôto của máy phát điện khi đó có dòng điện hàn đi qua do đó sẽ sinh ra

phản ứng rôto và làm giảm từ trường của máy phát điện, vì vậy điện thế của máy phátđiện giảm xuống mức tương đương với điện thế dùng để đốt cháy que hàn 1 cách ổnđịnh.



Khi chiều dài hồ quang thay đổi thì phản ứng rôto cũng thay đổi theo do đó sẽ đápứng được các yêu cầu khi hàn.

Khi ngắn mạch thì phản ứng rôto tăng lên rất cao làm cho điện thế của máy phátđiện giảm đến số “0”. Vì vậy hạn chế được dòng điện ngắn mạch đảm bảo các thiết bịhoạt động bình thường.

- Phương pháp điều chỉnh dòng điện:

Điều chỉnh sơ bộ:Thay đổi vị trí của chổi điện than cùng với chiều quay của rôto thì phản ứng rôto

sẽ tăng, điện thế máy phát điện giảm xuống cùng với dòng điện hàn cũng giảm theo.Khi di chuyển chổi than ngược với chiều quay của rôto thì phản ứng rôto sẽ giảm ,điện thế máy phát điện tăng lên kéo theo dòng điện hàn tăng lên.

Điều chỉnh kỹ:Dùng biến trở để thay đổi dòng điện kích từ để tăng hoặc giảm từ thông của máy

phát điện, từ đó thay đổi điện thế của máy phát điện.Ngoài 2 cách điều chỉnh trên, ta có thể thay đổi cực tính khi hàn bằng cách đấu

thuận hay đấu nghịch.

- Chỉnh lưu hàn:

+ Chỉnh lưu hn một pha:

Cấu tạo gồm 2 phần chính :

Máy biến áp : là một máy xoay chiều có phần điều chỉnh dòng điện . Chỉnh lưu : được lắp trên cuộn dây thứ cấp. Chỉnh lưu hàn 1 pha có tác

dụng biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều . Trong một nửa chu kỳ đầu chỉnh lưu chỉ chỉnh cho dòng điện tại điốt 1

và 3; nửa chu kỳ sau chỉnh cho dòng điện tại điốt 2 và 4. Vì vậy trong cả chu kỳ thìdòng điện xoay chiều biến đổi thành dòng một chiều. Do đó trong suốt quá trình hànhồ quang cháy ổn định (chỉnh cả sóng)



- Chỉnh lưu hàn 3 pha:

Trong mỗi 1/6 chu kỳ có một cặp chỉnh lưu làm việc tuần tự như sau : 1-5; 2-4;3-6. Kết quả: trong toàn bộ chu kỳ thì dòng điện được chỉnh lưu liên tục và đườngcong của điện thế sẽ gần như một đường thẳng. Như vậy dòng điện xoay chiều 3 phakhi đi qua chỉnh lưu chỉ theo hướng nhất định (chỉnh cả sóng)

d. Bảo quản, sử dụng máy hàn và xử lý sự cố

- Bảo quản và sử dụng máy hàn

Máy hàn phải đặt nơi khô ráo, thông thoáng tốt, không nên để gần những nơi cónhiệt độ quá cao, máy phải được đặt vững vàng.

Khi đấu máy hàn vào lưới điện thì điện thế của máy phải phù hợp với điện thếcủa lưới điện. Vì vậy các đầu dây của cuộn dây sơ cấp phải có các cầu đổi lưới điện.

Khi điều chỉnh dòng điện hàn và thay đổi cực tính khi hàn ta phải tiến hành khimáy không tải.

Không được sử dụng máy hàn vượt quá công suất qui định.Phải đảm bảo các chỗ nối dây dẫn điện tốt, kiểm tra sự cách điện của dây cáp

hàn- đề phòng bị chập mạch với vật hàn .Máy hàn phải đảm bảo sạch sẽ, có kế hoạch vệ sinh định kỳ bằng cách dùng khí

nén thổi sạch bụi bẩn trên máy.Đối với máy hàn một chiều ở các ổ quay thường xuyên phải kiểm tra và thay dầu

mỡ .Thường xuyên đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa chổi điện than và cổ góp điệnCổ góp điện phải được đánh sạch bằng máy giáp mịn.Thường xuyên kiểm tra dây tiếp đất của máy hàn để đảm bảo an toàn trong quá

trình sử dụng .Khi có sự cố xảy ra trước hết phải tắt nguồn điện.

- Một số sự cố của máy hàn



+ Sự cố của máy hàn một chiều

Sự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục01 - Mô tơ máy hàn quay

ngượcMô tơ đấu sai với lướiđiện .

Thay đổi vị trí nối dây.

02 - Sau khi khởi động,máy chạy rất chậm vàcó tiếng kêu .

- 1 trong 3 cầu chì của3 pha bị cháy

- Cuộn dây trong statocủa môtơ bị đứt.

- Thay cầu chì .- Quấn lại dây trong stato

03 - Máy hàn quá nóng - Máy chạy quá tải- Cuộn dây roto của

máy phát điện bị chậpmạch

- Cổ góp điện bị chập.- Cổ góp điện không

sạch.

- Ngưng máy và giảm dòng điệnhàn .

- Sửa chữa lại cuộn dây rôto- Sửa chữa cổ góp điện khỏi bị

chập.- Dùng giấy nhám để lau sạch bề

mặt của cổ góp điện.04 - Chổi điện than có tia

lửa- Do chổi điện than và

cổ điện than tiếp xúckhông tốt.

- Chổi điện than bị kẹt.- Miếng mêka của cổ

góp điện bị lồi ra.

- Dùng giấy nhám mịn làm sạch bềmặt tiếp xúc của chổi điện than vàcổ góp điện.

- Điều chỉnh khe hở của chổi điệnthan .

- Dùng lưỡi dao để cắt miếng mêkasao cho thấp hơn bề mặt của cổgóp điện ít nhất 1mm.

+ Sự cố của máy hàn xoay chiềuSự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục01 - Máy biến thế

hàn quá nóng

- Máy chạy quá tải- Cuộn dây trong máy biến thế chập

mạch

- Tắt máy và giảm cường độdòng điện

- Sửa chữa các cuộn dây.02 - Chỗ nối dây

quá nóng

- Chỗ nối dây không chặt - Kiểm tra và nối lại dây.

03 - Trong quátrình hàn,dòng điện hànkhi lớn khinhỏ

- Vật hàn và dây hàn tiếp xúckhông tốt .

- Do phần động của máy di chuyểntheo sự chấn động của máy hàn .

- Nối vật hàn với dây hàn chotốt .

- Hạn chế bớt sự di chuyển củaphần động máy hàn.

04 - Khi hàn lõithép di độngphát ra tiếngkêu lớn

- Các vít của lõi thép di động bị lớilỏng.

- Các cơ cấu di động của lõi thép diđộng bị mài mỏng .

- Cuộn dây thứ cấp và sơ cấp bị

- Vặn chặt các vít và điềuchỉnh sức kéo của lò xo.

- Thay các cơ cấu di động củalõi thép.

- Thay các cuộn dây sơ cấp và



chập mạch. thứ cấp .05 - Vỏ ngoài của

máy hàn cóđiện

- Do sự cách điện giữa hai cuộn dâyvới vỏ và giữa cuộn dây với lõithép di động .

- Đảm bảo sự cách điện tốtgiữa hai cuộn dây với vỏ vàgiữa cuộn dây với lõi thép diđộng .

Bài 3. CÔNG NGHỆ HÀN HỒ QUANG TAY3.3.1. VỊ TRÍ HÀN TRONG KHÔNG GIAN

Trong một kết cấu hàn , tất cả các mối hàn phân bố theo các vị trí không giankhác nhau. Có thể qui ước chia thành 4 loại mối hàn trong không gian như sau :

3.3.1.1. Các mối hàn bằng (F - Flat):

Các mối hàn ở vị trí này thường dễ thựchiện và năng suất cao nhất. Vì thế khi hàn ,nếu có thể xoay lật kết cấu được, nên cố gắngđưa về vị trí hàn này là tốt nhất. Mối hànbằng phân bố trên các mặt phẳng trong góctừ 00~600.

3.3.1.2. Các mối hàn đứng (V - Vertical)Khi thực hiện mối hàn với hướng đi lên gọi là hàn leo và khi hàn với hướng

xuống dưới gọi là hàn tụt. Mối hàn đứng phân bố trên các mặt phẳng nằm trong góc từ600~1200.

3.3.1.3. Các mối hàn ngang (H- Horizontal)Là trường hợp đặc biệt của mối hàn đứng. Các mối hàn này cũng phân bố trên

các mặt phẳng nằm trong góc từ 600~1200 nhưng khi thực hiện thì que hàn chuyểnđộng theo hướng sang phải hoặc trái.

3.3.1.4. Các mối hàn trần (O, OH - Overhead)Là các mối hàn nằm trên các mặt phẳng trong góc 1200~1800. Khi thực hiện,

người công nhân phải ngửa mặt lên trên nên còn gọi là hàn ngửa. Loại mối hàn nàykhó thực hiện, khó đạt chất lượng cao, năng suất hàn thấp và đòi hỏi thợ phải có taynghề cao.

3.3.2. CHẾ ĐỘ HÀN HỒ QUANG TAY

3.3.2.1. Định nghĩa

Chế độ hàn hồ quang tay là tổ hợp các thông số cơ bản của quá trình hàn đểđảm bảo nhận được mối hàn có hình dáng, kích thước mong muốn.



3.3.2.2. Các thông số đặc trưng của chế độ hàn

- Đường kính que hàn (d):

Trong thực tế hay dùng nhất là loại que hàn có đường kính từ 0,2~5mm. Đây làthông số quan trọng được xác định chủ yếu dựa vào chiều dày của liên kết giáp mốitấm và ống hoặc kích thước của cạnh mối hàn. Cách chọn đường kính như sau :

Đường kính que hàn (d), mm 1,6~2 3 4 4~5 5 5~6 6~10

Chiều dày liên kết giáp mối, mm ≤ 2 3 4~8 9~12 13~15 16~20 > 20

Cạnh của mối hàn góc, mm - 3 4~6 6~8 - - -

Ngoài ra người thợ hàn có thể lựa chọn đường kính que hàn theo các công thứcthực nghiệm sau :

Đối với mối hàn giáp mối 12

Sd = + (mm) d- Đường kính que hàn (mm)

S - Chiều dày vật hàn (mm)k- Cạnh mối hàn (mm)Đối với mối hàn góc 2

2

kd = + (mm)

- Cường độ dòng điện hàn I h:

Phương pháp lựa chọn cường độ dòng điện hàn rất quan trọng vì nó ảnh hưởngtrực tiếp đến chất lượng mối hàn. Ứng với mỗi đường kính của loại que hàn cụ thể cócác khoảng dòng điện hàn phù hợp. Trên nhãn, mác của que hàn thường ghi rõ cườngđộ dòng hàn yêu cầu.

Mặt khác ta có thể lựa chọn dòng điện hàn theo công thức sau :

( 3 5 5 0 )hI d= ÷ (A)

Trong đó : d – đường kính que hàn (mm)

Chú ý:Khi hàn các vật mỏng, hàn các mối hàn ngang, hàn đứng và hàn trần nên lấy giá

trị Ih bé nhất theo công thức trên.Tăng Ih sẽ làm tăng chiều sâu ngấu của mối hàn, nhưng nếu Ih quá lớn sẽ làm que

hàn quá nóng và ảnh hưởng xấu đến chất lượng mối hàn. Ngược lại, nếu Ih quá thấpthì hồ quang sẽ yếu và chiều sâu ngấu bé.

Que hàn được qui định để hàn với dòng DC có thể không dùng được với máy hànAC.

Khi hàn mối hàn bằng ta có thể tính theo công thức sau :

( )hI d d = + (A)



Trong đó : Ih – cường độ dòng điện (A); β = 20 ; α = 6 ;

d- đường kính que hàn (mm)Nếu vật hàn có chiều dày >3d, để đảm bảo độ ngấu thì phải tăng dòng điện hàn

lên 15%.Nếu vật hàn có chiều dày < 1,5d , để đảm bảo độ ngấu thì giảm dòng điện hàn

xuống 15%.Khi hàn đứng và ngang thì giảm dòng điện từ 10~15% so với hàn bằng.Khi hàn trần thì giảm dòng điện từ 15~20% so với hàn bằng

- Chiều dài hồ quang (lhq)

Là khoảng cách từ đầu mút que hàn đến mặt thoáng của vũng hàn. Đây là thôngsố có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn :

Trong quá trình hàn nếu duy trì hồ quang dài thì mối hàn dễ bị tác động xấu củamôi trường không khí, ngoài ra hồ quang dài còn làm cho điện áp hàn tăng dẫn đếnchiều sâu ngấu của mối hàn giảm, sự mất mát kim loại do bắn tóe, bay hơi trong quátrình hàn tăng lên, bề mặt mối hàn gồ ghề và dễ bị khuyết tật chảy loang và cháy chân.

Ngược lại nếu duy trì hồ quang ngắn thì điện áp hàn sẽ giảm, hồ quang cháykhông ổn định, dễ gây ra hiện tượng đoản mạch, chiều rộng mối hàn giảm, bề mặt mốihàn không mịn. Nhưng nếu hàn với dòng DC thì hồ quang ngắn giúp giảm bớt hiệntượng thổi lệch hồ quang.

Có thể phân biệt hồ quang như sau :

Hồ quang bình thường : lhq = 1,1d

Hồ quang ngắn : lhq < 1,1d

Hồ quang dài : lhq > 1,1d

- Tốc độ hàn:

Là tốc độ dịch chuyển que hàn dọc theo trục mối hàn. Nếu tốc độ hàn quá lớnmối hàn sẽ hẹp, chiều sâu ngấu giảm, không phẳng và có thể bị gián đoạn. Ngược lại,nếu tốc độ hàn quá nhỏ sẽ bị hiện tượng cháy chân, kim loại cơ bản bị nung nóng quámức, vùng ảnh hưởng nhiệt lớn, chiều rộng và chiều sâu ngấu của mối hàn tăng ……

Tốc độ hàn phụ thuộc vào hệ số đắp của que hàn , cường độ dòng điện hàn và tiếtdiện ngang của mối hàn. Vì thế, để tăng năng suất lao động có thể sử dụng que hàn cóhệ số đắp lớn, hàn với dòng điện cao ở mức cho phép, hoặc chọn kiểu vát mép chi tiếtthich hợp để tiết diện mối hàn là bé nhất.

3.3.3. CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN KHI HÀN HỒ QUANG TAY



Trong quá trình hàn hồ quang tay, người thợ hàn phải cùng một lúc thực hiện bachuyển động cơ bản của que hàn : chuyển độngtheo hướng trục que hàn , chuyển động dọc theotrục mối hàn và dao động ngang.

3.3.3.1. Chuyển động theo trục que hàn (1)

Để điều chỉnh chiều dài hồ quang. Chuyển độngnày phải có tốc độ bằng tốc độ chảy của que hànthì mới có thể duy trì được hồ quang cháy ổn định.

3.3.3.2. Chuyển động dọc theo trục mối hàn (2)

Để hàn hết chiều dài mối hàn. Chuyển động này có ảnh hưởng khá lớn đến chất lượngmối hàn và năng suất lao động.

3.3.3.3. Dao động ngang (3)

Để đảm bảo chiều rộng mối hàn.

- Nếu khi hàn không có dao động ngang (phương pháp kéo thẳng) thì chiều rộng mốihàn chỉ đạt được khoảng (0,8~1,5)d. Chiều rộng này chỉ phù hợp khi hàn các chi tiếtmỏng không vát mép hay hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp. Đa số các trườnghợp khác, chiều rộng của mối hàn yêu cầu bằng (3~5)d với d là đường kính que hàn.Do đó, trong quá trình hàn, que hàn cần phải có dao động ngang.

- Một số phương pháp dao động ngang que hàn :

+ Que hàn chuyển động theo đường thẳng (1):Duy trì chiều dài hồ quang không đổi , que hàn không có chuyển động ngang,

hồ quang cháy ổn định, chiều sâu ngấu của mối hàn lớn nhưng chiều rộng mối hàntương đối hẹp, bằng (1~1,5)d.+ Que hàn chuyển động theo hình đường thẳng đi lại (2):



Phương pháp chuyển động này cho tốc độ hàn nhanh, mối hàn hẹp, tỏa nhiệtnhanh, thường được áp dụng để hàn các chi tiết có chiều dày nhỏ, không yêu cầu bềrộng mối hàn lớn hoặc dùng để hàn lớp hàn thứ nhất của mối hàn nhiều lớp.+ Que hàn chuyển động hình răng cưa (3) :

Phương pháp này khống chế được tính lưu động của kim loại nóng chảy vàbề rộng mối hàn cần thiết để cho mối hàn được hình thành tốt. Phương pháp này dễthao tác và được ứng dụng rộng dãi trong thực tế sản xuất dùng để hàn các chi tiết cóchiều dày lớn ở vị trí bằng và vị trí đứng.+ Que hàn chuyển động theo hình bán nguyệt (4) :

Phương pháp này cũng được sử dụng rộng rãi vì dễ thực hiện, kim loại nóngchảy tốt, có thời gian giữ nhiệt tương đối dài nên xỉ hàn và các tạp chất khác dễ nổi lêntrên do đó nâng cao được chất lượng mối hàn.+ Que hàn chuyển động theo hình đường tròn (5) :

Phương pháp này thích hợp để hàn các chi tiết dày ở vị trí hàn bằng với ưuđiểm : làm cho kim loại nóng chảy tốt tạo điều kiện cho các thể khí như Oxy, Nitơ vàcác tạp chất khác dễ nổi lên.+ Que hàn chuyển động theo hình tròn lệch (6) :

Phương pháp này có ưu điểm là khống chế được kim loại nóng chảy khôngnhỏ giọt xuống phía dưới. Vì vậy thường được sử dụng để hàn các mối hàn : bằng góc,trần góc và mối hàn ngang giáp mối.+ Que hàn chuyển động theo hình tam giác cân (7) :

Phương pháp di chuyển này giúp cho nhiệt lượng tập trung tại trung tâm vậthàn lớn, độ sâu nóng chảy của mối hàn lớn tạo điều kiện cho xỉ và các tạp chất dễ nổilên trên. Phương pháp này dùng để hàn mối hàn giáp mối vát mép ở vị trí đứng.+ Que hàn chuyển động theo hình tam giác nghiêng (8) :

Phương pháp này khống chế được kim loại nóng chảy không rơi xuống phíadưới , thường được ứng dụng để hàn mối hàn góc ở vị trí bằng,mối hàn trần-góc vàmối hàn ngang giáp mối có vát mép.+ Que hàn chuyển động theo hình zích zắc đơn (9) và zích zắc kép (10) :

Hai phương pháp chuyển động này đảm bảo duy trì sự gia nhiệt tốt ởi hai bêncạnh của mối hàn. Đảm bảo mối hàn không bị khuyết cạnh, ứng dụng để hàn các chitiết có chiều dày lớn cần hàn 1 lớp.

3.3.4. KỸ THUẬT THỰC HIỆN MỐI HÀN Ở CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAUTRONG KHÔNG GIAN

3.3.4.1. Hàn mối hàn bằng (hàn sấp): F – flat

a. Đặc điểm



Hàn bằng là vị trí dễ thực hiện nhất, đảm bảo nhận được mối hàn có chất lượngcao nhất, bởi vì điều kiện thoát khí và xỉ nổi lên nhất, đồng thời sự hình thành mối hàncũng tốt nhất so với tất cả các vị trí hàn khác.

b. Lựa chọn chế độ hàn

Đường kính que hàn :

Mối hàn bằng giáp mối :1

2d

= + (mm)δ - chiều dày vật hàn

d – đường kính que hàn(mm)

Mối hàn góc vị trí hàn bằng 22

kd = + (mm) k – cạnh mối hàn (mm)

Cường độ dòng điện hàn :

Ih = (β + αd)d (A) ; với β = 20 và α = 6.

(khi hàn mối hàn góc ở vị trí bằng tăng Ih lên 5%).

c. Xác định góc độ que hàn (theo 2 hướng cơ bản)

- Hàn bằng giáp mối:

+ Hướng 1: dọc theo trục đường hàn, que hàn nghiêng một góc β=(150~200) so vớiđường vuông góc của bề mặt vật hàn.

+ Hướng 2 : nhìn theo mặt cắt ngang của mối hàn, que hàn tạo với vật hàn một góc α= 900.

- Hàn mối hàn góc ở vị trí bằng :

+ Hướng 1 : dọc theo trục mối hàn, quehàn tạo với trục đường hàn một gócβ=700~800

+ Hướng 2 : theo mặt cắt ngang mối hàn,

que hàn sẽ chia góc hàn thành 2 góc α1

và α2. Nếu 2 chi tiết có chiều dày bằngnhau thì que hàn trùng với đường phân giác của góc hàn (S1 = S2 thì α1 = α2 = 450).

Nếu 2 chi tiết có chiều dày khác nhau thì phải hướng hồ quang về phía chi tiết có chiềudày lớn hơn. Cụ thể : nếu S1 > S2 thì α1 > α2 ; nếu S1 < S2 thì α1 < α2.



- Để nâng cao năng suất và chất lượng khi hàn mối hàn góc tốt hơn nên đưa về vị tríhàn lòng thuyền.

d. Phương pháp chuyển động que hàn

- Hàn giáp mối :

+ Khi hàn các chi tiết có chiều dày < 3mm, que hàn có thể chuyển động theo kiểuđường thẳng đi lại.+ Khi chiều dày chi tiết từ 3~5 mm, có thể chuyển động que hàn theo kiểu răng cưa,bán nguyệt hoặc đường tròn là thích hợp.+ Khi hàn các chi tiết có chiều dày > 5mm, hàn nhiều lớp :

Lớp 1: chọn đường kính que hàn nhỏ và dao động theo kiểu đường thẳngđi lại .

Các lớp sau: chọn que hàn có đường kính lớn hơn và dao động theo hìnhrăng cưa, bán nguyệt hoặc đường tròn.

- Hàn bằng góc :

+ Khi hàn các chi tiết có chiều dày nhỏ dưới 3 mm, que hàn có thể chuyển động theokiểu đường thẳng đi lại.+ Khi hàn các chi tiết có chiều dày trungbình từ 3~5 mm, que hàn có thể chuyềnđộng theo hình răng cưa, bán nguyệt hayđường tròn lệch.+ Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn cầntiến hành hàn nhiều lớp để đảm bảo kíchthước và chất lượng mối hàn.

e. Trình tự hàn

- Đối với mối hàn có chiều dài ngắn (L < 500 mm) chophép hàn liên tục từ đầu đến cuối.- Các mối hàn có chiều dài trung bình (L = 500~1000mm) nên hàn từ giữa ra hai đầu.- Các mối hàn có chiều dài lớn (L > 1000 mm) nêndùng phương pháp phân đoạn nghịch để hàn, tức làchia chiều dài mối hàn thành các đoạn ngắn(150~250mm) và hàn từng đoạn theo hướng ngược lạivới hướng hn chung, nhằm trnh ứng suất tập trung, dođó giảm được biến dạng khi hn.- Khi hàn các mối hàn giáp mối nhiều lớp, thứ tự thựchiện các lớp hàn nên tiến hành như hình (a). Các mối



hàn lần lượt phủ lên nhau nhưng ngược chiều nhau để hạn chế biến dạng.

- Khi hàn các mối hàn góc nên tiến hành như hình (b).- Khi hàn các mối hàn có vát mép đối xứng thì nên thực hiện theo thứ tự đối xứng nhưhình (c) để giảm biến dạng cục bộ.- Với những vật liệu có tính hàn xấu có thể sử dụng phương pháp hàn phân đoạn kiểubậc thang (d) hoặc hạ dốc (e) như hình sau :

3.3.4.2. Hàn mối hàn đứng: V – Vertical

a. Đặc điểm

Khó khăn chủ yếu khi hàn đứng là kim loại lỏng ở vũng hàn và kim loại lỏng ởđầu que hàn dễ chảy xuống phía dưới. Do đó phải giữ chiều dài hồ quang ngắn.

Khi hàn có thể hàn từ dưới lên (hàn leo) hoặc hàn từ trên xuống (hàn tụt). Trongđó hàn leo dễ thực hiện hơn vì ngoài sức căng bề mặt ra, kim loại lỏng còn được giữlại ở vũng hàn nhờ phần mối hàn ở dưới đã kết tinh.

b. Chọn chế độ hàn

- Đường kính que hàn :



Với mối hàn leo góc 22

kd = + (mm). k – cạnh mối hàn (mm)

δ - chiều dày vật hàn (mm)

d – đường kính que hàn (mm)Với mối hàn leo giáp mối 12

d= + (mm)

- Cường độ dòng điện hàn :

( . ) .(85 90% )hI d d = + ÷ (A)

Để giảm bớt thể tích vũng hàn, khi hàn đứng cần giảm bớt cường độ dòng điệnxuống 10~15% so với hàn bằng và nên dùng que hàn có đường kính d < 5mm.

c. Xác định góc độ que hàn

Hướng 1 Hướng 2

Hànleogiápmối

Dọc theo mối hàn, quehàn tạo với đường vuônggóc trục mối hàn một góckhoảng β=45~500

Theo mặt cắt ngang mối hàn, que hàn tạo vớibề mặt vật hàn một góc α= 900.

Hànleogóc :

Dọc theo mối hàn, quehàn tạo với trục mối hànmột góc khoảngα=70~800.

Theo mặt cắt ngang kết cấu hàn, que hànchia đôi góc tạo bởi 2 chi tiết. Khi hàn các chitiết có chiều dày khác nhau thì que hàn hướngnhiều hơn về phía chi tiết có chiều dày lớn hơnđể đảm bảo sự nóng chảy đồng đều.




- Khi hàn các chi tiết có chiều dày nhỏ δ < 3mm, nên chuyển động que hàn theo hình

bán nguyệt hoặc hình răng cưa nhưng que hàn vẩy lên trên ở 2 mép hàn để cung cấphồ quang gián đoạn vào vũng hàn trong khi vẫn duy trì hồ quang (gần giống vớiphương pháp chấm ngắt). Có thể gọi phương pháp này là hồ quang nhảy.- Khi hàn các chi tiết có chiều dày trung bình δ = 3~5mm cần kích thước mối hàn lớnhơn nên áp dụng phương pháp chuyển động que hàn theo hình răng cưa hoặc bánnguyệt.- Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn δ>5mm nên hàn thành nhiều lớp :

+ Lớp 1: chọn que hàn có đường kính nhỏ (2,5 hoặc 3,2 mm) và chuyển động que hàntheo kiểu hồ quang nhảy.+ Các lớp tiếp theo: chọn que hàn có đường kính lớn hơn và chuyển động que hàntheo hình răng cưa, bán nguyệt, tam giác cân ……

e. Trình tự hàn: (tương tự như khi hàn bằng)

3.3.4.3. Hàn mối hàn ngang: H – Horizontal

a. Đặc điểm

Đây là mối hàn khó thực hiện hơn mối hàn bằng và hàn đứng vì kim loại lỏngthường chảy xuống mép của chi tiết phía dưới, dễ gây ra các khuyết tật cho mối hànnhư : lẫn xỉ, chảy sệ…… Vì vậy cần người thợ phải có tay nghề cao.


Đường kính que hàn 12

d= + (mm) (d<4mm)

Cường độ dòng điện hàn ( . ) . . (8 0 8 5 % )hI d d = + ÷ (A)

c. Xác định góc độ que hàn

Hướng 1Dọc theo mối hàn, que hàn tạo với

đường vuông góc trục mối hàn một góckhoảng β=15~200.

Hướng 2

Theo mặt cắt ngang vật hàn, que hàn tạo



với bề mặt vật hàn một góc α= 70~800


- Khi hàn các chi tiết có chiều dày δ≤3mm , que hàn chuyển động theo hình đườngthẳng đi lại.- Khi hàn các chi tiết có chiều dày trung bình δ =3~5 mm , que hàn chuyển động theohình đường tròn lệch.- Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn δ >5 mm, hàn nhiều lớp :

+ Lớp 1: chọn que hàn nhỏ , que hàn chuyển động theo đường thẳng đi lại.+ Các lớp sau: chọn que hàn lớn hơn, que hàn chuyển động theo đường tròn lệch.

f. Trình tự hàn: (tương tự như hn bằng)

3.3.4.4. Hàn mối hàn trần: OH – Overhead

a. Đặc điểm

Hàn trần là vị trí hàn khó nhất trong tất cả các vị trí hàn trong không gian; bởi vịdưới tác dụng của trọng lực, kim loại lỏng rất dễ chảy ra khỏi vũng hàn; đồng thời cácgiọt kim loại lỏng từ đầu que hàn khó dịch chuyển vào vũng hàn hơn các vị trí hànkhác. Vì vậy mối hàn dễ bị các khuyết tật như : rỗ hơi, ngậm xỉ …


- Đường kính que hàn

Hàn trần giáp mối : 12

d= + (mm) δ - chiều dày vật hàn

d < 4mmk – cạnh mối hànHàn trần góc : 2

2

kd = + (mm)

- Cường độ dòng điện hàn

( . ) . . (8 0 8 5 % )hI d d = + ÷ (A)

c. Xác định cường độ của que hàn

Hướng 1 Hướng 2

Hàn trầngiáp mối

Que hàn tạo với trụcmối hàn một gócα=70~800

Theo bề mặt cắt ngang vật hàn và mối hàn,

que hàn tạo với bề mặt vật hàn một góc β=

900.



Hàn trầngóc

Que hàn tạo với trụcmối hàn một góc β=

70~800

Theo bề mặt cắt ngang vật hàn và mối hàn,

que hàn chia góc hàn thành 2 góc α1 = 500

và α2 = 400.


δ≤3mm δ =3~5 mm δ> 5mm (hàn nhiều lớp)Hàntrầngiápmối

Que hànchuyển động theohình đường thẳngđi lại

Que hànchuyển động theohình răng cưahoặc bán nguyệt

Lớp 1: chọn que hàn nhỏ , quehàn chuyển động theo đườngthẳng đi lại.

Các lớp sau : chọn que hàn lớnhơn, que hàn chuyển động theohình răng cưa hoặc bán nguyệt

Hàntrầngóc

Que hànchuyển động theohình đường thẳnghoặc đường thẳngđi lại

Que hànchuyển động theohình bán nguyệthoặc đường trònlệch.

Lớp 1: chọn que hàn nhỏ , quehàn chuyển động theo đườngthẳng hoặc đường thẳng đi lại.

Các lớp sau: chọn que hàn lớnhơn, que hàn chuyển động theo



hình bán nguyệt hoặc đường trònlệch, với thứ tự hàn từ trong rangoài – từ dưới lên trên .

3.3.5. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG SUẤT HÀN HỒ QUANG TAY

3.3.5.1. Hàn bằng bó que hàn

Thực chất của biện pháp này là người ta chập hai hay bốn que hàn lại thành mộtbó để hàn. Theo chiều dài của que hàn, dùng dây thép nhỏ buộc hai, ba chỗ và hànđính chúng lại với nhau ở chỗ kẹp vào kìm hàn để khi hàn dòng điện chạy qua tất cảcác que hàn. Với phương pháp này có thể sử dụng dòng điện lớn, tăng năng suất hànlên khoảng 30% so với bình thường.

3.3.5.2. Hàn bằng hồ quang ba pha

Trong trường hợp này người ta dùng que hàn đặc biệt có 2 lõi que. Khi hàn, 2pha của nguồn điện được nối với que hàn, còn pha thứ 3 nối với vật hàn. Như vậytrong quá trình hàn có 3 hồ quang cháy đồng thời (2 hồ quang cháy giữa que hàn vớivật hàn, còn một hồ quang cháy giữa hai lõi qh). Vì thế năng suất hàn có thể tăng từ2~2,5 lần và tiết kiệm được 20~25% năng lượng điện.

Tuy vậy biện pháp này có nhược điểm là chế tạo que hàn tương đối khó và chỉthích hợp để hàn ở vị trí sấp.

3.3.5.2. Hàn bằng que hàn có đường kính lớn

Sử dụng que hàn có đường kính d > 6mm để hàn là một biện pháp nâng caonăng suất hàn, vì vậy cho phép hàn với cường độ dòng điện hàn lớn. Tuy nhiên, biệnpháp này bị hạn chế vì phải tăng kích thước của kìm hàn, điều này khiến người thợnhanh mệt mỏi.

3.3.5.3. Sử dụng que hàn có hệ số đắp cao

Tức là sử dụng que hàn có hàm lượng bột sắt cao.

Ví dụ: que hàn E 51 5 B 200 2 6 H (số 200 chỉ hệ số đắp kc = 195% ~205 %) ……

Bài 4. KHUYẾT TẬT HÀN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA

3.4.1. CÁC DẠNG KHUYẾT TẬT BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

3.4.1.1. Khuyết tật nứt



a. Khái niệm

Nứt là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của liên kết hàn. Nứt có thểxuất hiện trên bề mặt mối hàn, trong mối hàn và ở vùng ảnh hưởng nhiệt.

b. Phân loại

- Phân loại theo nhiệt độ nứt

Nứt nóng: xuất hiện trong quá trình kết tinh của liên kết hàn khi nhiệt độcòn khá cao (trên 10000C).

Nứt nguội: xuất hiện sau khi kết thúc quá trình hàn và ở nhiệt độ dưới10000C. Nứt nguội có thể xuất hiện sau vài giờ thậm chí vài ngày sau khi hàn.

- Phân loại theo kích thước nứt

Vết nứt có các kích thước khác nhau, có thể là nứt tế vi hay nứt thô đại. Các vết nứt tế vi, trong quá trình làm việc của kết cấu sẽ phát triển rộng dần

tạo thành các vết nứt thô đại. Các vết nứt thô đại có thể phá hủy kết cấu ngay khi làm việc.

c. Các dạng nứt và biện pháp phòng tránh



Dạngvết nứt

Phương phápkiểm tra

Nguyên nhân Giải pháp công nghệ

Nứt dọc

01 - Bằng mắtthường

02 - Dùng bộttừ

03 - Dùngchất chỉthị màu

04 - Chụp X-quang

05 - Siêu âm

01 - Sử dụng vật liệuhàn chưa đúng

02 - Tồn tại ứng suấtdư trong liên kếthàn.

03 - Tốc độ làm nguộicao.

04 - Liên kết hànkhông hợp lý

05 - Bố trí các mốihàn chưa hợp lý .

01 - Sử dụng vật liệu hàn phù hợp.02 - Giải phóng các lực kẹp chặt cho

liên kết hàn khi hàn. Tăng khảnăng điền đầy của vật liệu hàn .

03 - Gia nhiệt trước cho vật hàn, giữnhiệt cho liên kết hàn để giảmtốc độ nguội.

04 - Sử dụng liên kết hợp lý, vátmép, giảm khe hở giữa các vậthàn ……

05 - Bố trí so le các mối hàn .

Nứt ởvùng gâyvà kết thúchồ quang

(như trên)

01 - Vị trí kết thúc hồquang bị lõm, tồntại nhiều tạp chất.

02 - Hồ quang khôngđựơc bảo vệ tốt .

01 - Sử dụng thiết bị hàn phù hợp, cóchế độ riêng cho lúc gây và kếtthúc hồ quang .

02 - Sử dụng các bản nối công nghệở vị trí bắt đầu và kết thúc hồquang để các vết nứt này nằmngoài liên kết hàn.

Nứt ngang (như trên)


02 - Tốc độ nguội cao03 - Mối hàn quá nhỏ

so với liên kếthàn

01 - Sử dụng vật liệu hàn phù hợp02 - Tăng dòng điện và kích thước

điện cực hàn .03 - Gia nhiệt trước khi hàn .

Dạngvết nứt

Phương phápkiểm tra

Nguyên nhân Giải pháp công nghệ

Nứt dọc

06 - Bằng mắtthường

07 - Dùng bộttừ

08 - Dùngchất chỉthị màu

09 - Chụp X-quang

10 - Siêu âm


07 - Tồn tại ứng suấtdư trong liên kếthàn.

08 - Tốc độ làm nguộicao.

09 - Liên kết hànkhông hợp lý

10 - Bố trí các mốihàn chưa hợp lý .

06 - Sử dụng vật liệu hàn phù hợp.07 - Giải phóng các lực kẹp chặt cho

liên kết hàn khi hàn. Tăng khảnăng điền đầy của vật liệu hàn .

08 - Gia nhiệt trước cho vật hàn, giữnhiệt cho liên kết hàn để giảmtốc độ nguội.

09 - Sử dụng liên kết hợp lý, vátmép, giảm khe hở giữa các vậthàn ……

10 - Bố trí so le các mối hàn .

Nứt ởvùng gâyvà kết thúchồ quang

(như trên)

03 - Vị trí kết thúc hồquang bị lõm, tồntại nhiều tạp chất.

04 - Hồ quang không

03 - Sử dụng thiết bị hàn phù hợp, cóchế độ riêng cho lúc gây và kếtthúc hồ quang .

04 - Sử dụng các bản nối công nghệ



đựơc bảo vệ tốt . ở vị trí bắt đầu và kết thúc hồquang để các vết nứt này nằmngoài liên kết hàn.

Nứt ngang (như trên)


05 - Tốc độ nguội cao06 - Mối hàn quá nhỏ

so với liên kếthàn

04 - Sử dụng vật liệu hàn phù hợp05 - Tăng dòng điện và kích thước

điện cực hàn .06 - Gia nhiệt trước khi hàn .

3.4.2. Khuyết tật rỗ khí

3.4.2.1. Khái niệm

Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loạilỏng của mối hàn không kịp thoát ra ngoài khi kimloại vũng hàn đông đặc. Rỗ khí có thể sinh ra ở bêntrong (1) hoặc bề mặt của mối hàn (2). Rỗ khí có thểnằm ở ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loạiđắp (3).

Rỗ khí có thể phân bố tập trung (4) hoặc nằm rời rạcc trong mối hàn. Sự tồn tạicủa rỗ khí trong liên kết sẽ làm giảm tiết diện làm việc, giảm cường độ chịu lực và độkín của liên kết.

3.4.2.2. Nguyên nhân

Hàm lượng cacbon trong kim loại cơ bản hoặc trong vật liệu hàn quá cao.Vật liệu hàn bị ẩm ; bề mặt chi tiết hàn khi hàn bị bẩn, dính sơn, dầu, mỡ, gỉ, hơi

nước ……Chiều dài cột hồ quang lớn , tốc độ hàn quá cao.

3.4.2.3. Biện pháp phòng tránh

Dùng vật liệu hàn có hàm lượng cacbon phù hợp.Trước khi hàn, vật liệu hàn phải đựơc sấy khô và bề mặt hàn phải được làm sạch.Giữ chiều dài cột hồ quang ngắn, giảm tốc độ hàn.Sau khi hàn , không gõ xỉ hàn ngay, kéo dài thời gian giữ nhiệt cho mối hàn.Riêng đối với hàn có khí bảo vệ (MIG, MAG……): sử dụng khí bảo vệ phù hợp,

kiểm tra hệ thống cấp khí, làm sạch chụp khí. Lựa chọn khoảng cách giữa chụp khí vớivật hàn đảm bảo bảo vệ tốt hồ quang. Kiểm tra lưu lượng khí tránh quá cao hoặc quáthấp.

Đối với hàn tự động dưới lớp thuốc, thuốc hàn phải đảm bảo không bị ẩm. Cungcấp thuốc đầy đủ trong quá trình hàn.



3.4.2.4. Khuyết tật lẫn xỉ (kẹt xỉ)

a. Khái niệm

Lẫn xỉ (hoặc một số tạp chất khác) là loạikhuyết tật rất dễ xuất hiện trong mối hàn. Xỉ hànvà tạp chất có thể tồn tại trong mối hàn (1), cũngcó thể nằm trên bề mặt mối hàn (2), chỗ giápranh giữa kim loại mối hàn và phần kim loại cơbản (3) hoặc giữa các lượt hàn (4).

Lẫn xỉ ảnh hưởng lớn tới độ dai, độ bềnva đập và tính dẻo của kim loại mối hàn, giảmkhả năng làm việc của kết cấu dưới tác dụng củatải trọng động.

b. Nguyên nhân

Dòng điện hàn quá nhỏ, không đủ nhiệt lượng để cung cấp cho kim loại nóngchảy và xỉ khó thoát lên khỏi vũng hàn.

Mép hàn chưa được làm sạch hoặc khi hàn đính hay hàn nhiều lớp chưa gõ sạchxỉ.

Góc độ hàn chưa hợp lý và tốc độ hàn quá cao.Làm nguội mối hàn quá nhanh, xỉ hàn chưa kịp thoát ra ngoài.

c. Biện pháp phòng tránh

Tăng dòng điện hàn cho thích hợp. Hàn bằng hồ quang ngắn và tăng thời giandừng lại của hồ quang.

Làm sạch vật hàn trước khi hàn, gõ sạch xỉ ở mối hàn đính và các lớp hàn.Thay đổi góc độ và phương pháp đưa điện cực hàn cho hợp lý. Giảm tốc độ hàn,

tránh để xỉ chảy trộn lẫn vào trong vũng hàn hoặc chảy về phía trước vùng nóng chảy.

3.4.2.5. Khuyết tật không ngấu

a. Khái niệm

Hàn không ngấu là loại khuyết tật nghiêm trọng trong liên kết hàn. Ngoài ảnhhưởng không tốt như rỗ khí và lẫn xỉ, nó còn nguy hiểm hơn nữa là dẫn đến nứt, làmhỏng liên kết. Nhiều kết cấu hàn bị phá hủy do khuyết tật hàn không ngấu.

Hàn không ngấu sinh ra ở góc mối hàn, mép hàn hoặc giữa các lớp hàn.



b. Nguyên nhân

Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý, góc vát quá nhỏ.Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh.Góc độ điện cực hàn (que hàn) và cách đưa điện cực không hợp lý.Chiều dài cột hồ quang quá lớn.Điện cực hàn chuyển động không đúng theo trục mối hàn.

c. Biện pháp phòng tránh

Làm sạch liên kết hàn trước khi hàn, tănggóc vát và khe hở hàn.

Tăng dòng điện hàn và giảm tốc độ hàn,……

Sử dụng hồ quang ngắn.

3.4.2.6. Khuyết tật lẹm chân và chảy loang

a. Lẹm chân

- Khái niệm

Lẹm chân là phần bị lẹm (lõm, khuyết)thành rãnh dọc theo ranh giới giữa kim loạiđắp và kim loại cơ bản.

Lẹm chân làm giảm tiết diện làm việc củaliên kết, tạo sự tập trung ứng suất cao và có thểdẫn đến sự phá hủy kết cấu trong quá trình sử



dụng.

- Nguyên nhânDòng điện hàn quá lớnChiều dài cột hồ quang lớnGóc độ que hàn và cách đưa que hàn chưa hợp lýSử dụng chưa đúng kích thước điện cực hàn (quá lớn).

- Biện pháp phòng tránhChọn dòng điện hàn phù hợpĐiều chỉnh chiều dài hồ quang vừa phải (2~4mm).Chọn góc độ và cách đưa que hàn hợp lý (theo từng loại mối hàn )Sử dụng loại que hàn phù hợp.

b. Chảy loang

- Khái niệm

Chảy loang là hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt của liên kết hàn(bề mặt kim loại cơ bản-vùng không nóng chảy)

Chảy loang tạo ra sự tập trung ứng suất, làm sai lệch hình dạng của liên kết hàn.

- Nguyên nhânGóc nghiêng que hàn không hợp lýDòng điện hàn quá caoTư thế hàn và cách đặt vật hàn không hợp lý.

- Biện pháp phòng tránhĐiều chỉnh góc nghiêng điện cực hợp lý .Chọn dòng điện hàn phù hợp .Lựa chọn tư thế hàn và đặt vật hàn hợp lý.

3.4.2.7. Khuyết tật đóng cục

a. Khái niệm

Là những kim loại thừa còn bám vào trên bề mặt của mối hàn, khi mối hàn đóngcục sẽ làm cho bề mặt , mối hàn bị xấu, tạo ứng suất tập trung. Thường xảy ra với mốihàn leo và hàn trần.

b. Nguyên nhân



- Do sử dụng cường độ dòng điện hàn quá nhỏ hoặc quá lớn, tốc độ nóng chảy của quehàn quá nhanh.- Phương pháp chuyển động que hàn không hợp lý, chiều dài hồ quang quá lớn.- Tốc độ hàn quá chậm.

c. Biện pháp phòng tránh :- Lựa chọn cường độ dòng điện hàn phù hợp.- Chọn que hàn có tốc độ nóng chảy phù hợp- Lựa chọn phương pháp chuyển động que hàn và sử dụng chiều dài hồ quang hợp lý.- Điều chỉnh tốc độ hàn phù hợp với tình hình nóng chảy của kim loại mối hàn .

3.4.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN

3.4.3.1. Phương pháp kiểm tra phá hủy

Phương pháp này dùng để kiểm tra cơ tính của mối hàn như độ bền kéo, độ bềnuốn, độ chịu nén, độ dai va đập ……

Phương pháp này chủ yếu dùng trong các phòng thí nghiệm nên ít được ứng dụngrộng rãi.

3.4.3.2. Phương pháp kiểm tra không phá hủy

a. Kiểm tra bằng mắt thường

Phương pháp kiểm tra này dùng để xác định các khuyết tật như chảy loang, lẹmchân, rỗ khí, nứt bề mặt và các khuyết tật về hình dáng mặt ngoài của liên kết hàn. Cácthao tác bao gồm:

Làm sạch bề mặt liên kết hàn (bề mặt mối hàn và vùng kim loại cơ bản) Quan sát kỹ bằng mắt thường hoặc bằng kính lúp ;



Kiểm tra kích thước của liên kết hàn so với bản vẽ thiết kế; Kiểm tra kích thước mối hàn bằng các loại calip chuyên dụng với độ chính

xác cần thiết .

b. Kiểm tra bằng dầu hỏa

Dựa vào khả năng thẩm thấu của dầu hỏa thường có thể len lỏi qua các khe hởrất nhỏ mà nước hoặc các dung dịch khác không đi qua được. Phương pháp dùng đểkiểm tra các dụng cụ chịu áp lực thấp (< 30kg/mm2) như: tàu sông ……

Khi kiểm tra: một mặt của mối hàn được phủ một lớp vôi hoặc phấn trắng, mặtcòn lại được đổ dầu hỏa. Nếu mối hàn có khuyết tật như nứt hoặc rỗ khí thì dầu sẽthấm sang làm ẩm ướt lớp bột vôi (hoặc phấn) từ đó giúp ta phát hiện ra chỗ khuyết tậtcủa mối hàn.

Khi có khuyết tật bên trong, chiều dày hấp thụ bức xạ sẽ giảm, điều này tạo ra sựkhác biệt trong phần hấp thụ và được ghi lại tr ên phim ở dạng hình ảnh bóng gọi làảnh bức xạ.

c. Kiểm tra bằng sóng siêu âm (Radiographic Testing)

Sóng siêu âm là dạng sóngâm thanh dao động đàn hồi trongmôi trường vật chất nhất định. Khitruyền qua biên giới giữa các môitrường vật chất khác nhau sóng siêuâm sẽ bị khúc xạ hay phản xạ trở lại.Dựa vào đặc tính đó, người ta đã chếtạo ra các loại máy dò siêu âm đểphát hiện các khuyết tật nằm sâutrong lòng kim loại .

Phương pháp này cho phép



xác định được các vết nứt thô đại, hàn không ngấu , rỗ khí , kẹt xỉ … và cả những sựthay đổi rất nhỏ ở vùng ảnh hưởng nhiệt của liên kết hàn .

Để kiểm tra, ta cần làm sạch bề mặt liên kết hàn về cả hai phía từ 50~80mm, rồiquét lên đó một lớp chất tiếp âm như mỡ, dầu nhờn. Sau khi đã hiệu chỉnh các đặc tínhcủa máy theo căn mẫu chứa khuyết tật được chế tạo sẵn từ loại vật liệu tương tự, tacho dầu dò trượt nhẹ dọc theo cả hai phía của mối hàn theo hình chữ chi. Nếu trên mànảnh của máy xuất hiện những xung cao hơn bình thường, chứng tỏ đầu dò đã phát hiệnđược những khuyết tật. Theo hành trình của đầu dò về các hướng khác nhau và căn cứvào sự xuất hiện hay biến mất của xung trên màn ảnh ta cũng có thể xác định đượckích thước của khuyết tật.

d. Kiểm tra bằng tia X-quang (tia Rơnghen và Gamma)

Kiểm tra khuyết tật bằng tia Rơnghen (X) và tia Gamma (γ) chỉ tiến hành với cáckết cấu quan trọng như: các thiết bị chứa hóa chất, nồi hơi, thiết bị áp lực, các kết cấutrong công nghiệp đóng tàu, hàng không, chế tạo máy ……

Tia X và tia γ là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn, tần số dao động và nănglượng rất cao có thể đi xuyên qua những khối kim loại dày. Một phần bức xạ tia X (γ)

bị hấp thụ khi đi qua mẫu kiểm tra. Lượng hấp thụ và lượng đi qua được xác định theochiều dày của mẫu.

e. Phương pháp kiểm tra độ kín của liên kết hàn

- Kiểm tra bằng áp lực nước

Phương pháp này được sử dụng để kiểm tra các thiết bị chứa hơi, chứa chất lỏngnhư : chứa dầu, nước, các đường ống dẫn dầu, dẫn nước, cao áp, các thùng hoặc cáckét dầu , két nước …

Khi kiểm tra, nước được bơm vào kết cấu cần kiểm tra, tạo ra một áp suất dư caohơn áp suất làm việc 1,5~2 lần và giữ ở áp suất đó 5~6 phút. Tiếp theo hạ áp suấtxuống áp suất làm việc rồi dùng búa gõ nhẹ xung quanh mối hàn rộng 15~20mm vàquan sát xem nước có rò rỉ ra không. Nếu mối hàn có vết nứt hoặc các lỗ thủng nhỏhay thiết bị không chịu được áp suất đó thì nước qua đó sẽ ngấm qua bên ngoài giúp taphát hiện ra các khuyết tật. Cần đánh dấu vị trí bị khuyết tật sau đó tháo nước ra để sửachữa.

Chú ý: Sau khi kiểm tra xong phải tháo nước ra một cách từ từ tránh áp suất thay đổiđột ngột có thể làm vật hàn mất ổn định. Đối với các kết cấu hở như bể chứa, thùng,két dầu … chỉ cần thử bằng cách bơm nước vào và giữ từ 2~24 gijờ để quan sát vàphát hiện ra vị trí khuyết tật.



- Kiểm tra bằng áp lực hơi

Dùng để kiểm tra các cụng cụ chứa dầu chứa nước, chứa hơi như các đường ốngdẫn dầu, dẫn nước, các thùng dùng để chứa chất lỏng ……

Trước khi kiểm tra cần phải bịt kín kết cấu, sau đó người ta bơm khí nén vào kếtcấu thử đến khi đồng hồ báo áp suất gấp 1,5 lần áp suất làm việc bình thường kết cấuthì ngừng bơm và dùng dung dịch xà phòng quét lên vị trí mối hàn (100g xà phòng hòatan trong 1 lít nước). Nếu trên mối hàn có các vết nứt hoặc các lỗ thủng nhỏ hoặc kếtcấu không chịu được áp lực của khí nén thì khí nén sẽ qua vết nứt đó mà đi qua làmsủi bọt xà phòng, giúp ta phát hiện ra khuyết tật của mối hàn.

Với những kết cấu nhỏ gọn ta có thể nhấn chìm vào bể nước, sau đó bơm khôngkhí vào bên trong nó với áp suất lớn hơn áp suất làm việc từ 10~20% rồi quan sát vị trícó bong bóng nổi lên để phát hiện khuyết tật.

Bài 5. ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN

3.5.1. NGUYÊN NHÂN PHÁT SINH, PHÁT TRIỂN VÀ TỒN TẠI ỨNG SUẤTBIẾN DẠNG HÀN

3.5.1.1. Khái niệm cơ bản về ứng suất và biến dạng hàn

Ứng suất và biến dạng hàn là trạng thái ứng suất và biến dạng do quá trình hàngây nên, nó tồn tại trong kết cấu hàn sau khi đã kết thúc công việc hàn và có nhữngảnh hưởng nhất định đến chất lượng, khả năng làm việc của kết cấu hàn.

a. Nguyên nhân

Do nung nóng không đồng đều kim loại ở vật hàn. Do sự co ngót của kim loại nóng chảy ở mối hàn sau khi kết tinh. Do sự thay đổi tổ chức của vùng kim loại lân cận mối hàn.

b. Các loại ứng suất và biến dạng hàn

- Ứng suất và biến dạng dọc



Ứng suất dọc là ứng suất tác dụng song song với trục mối hàn và xuất hiện do sựco ngót của mối hàn. Kim loại ở khu vực có ứng suất dọc là ứng suất kéo. Giá trị ứngsuất kéo rất lớn, có thể đạt tới giới hạn chảy (σch )của vật liệu.

Ở các vùng còn lại ứng suất dọc là ứng suất nén. Ứng suất dọc giống nhau trênmọi mặt cắt ngang của mối hàn (trừ phần đầu và phần cuối của liên kết). Sau khi hàn,

tấm hàn bị ngắn đi một đoạn ∆ld (co dọc) và giảm chiều rộng một lượng ∆ln (co

ngang).

Khi hàn các kết cấu mà trọng tâm mặt cắt ngang của liên kết không trùng với trụcmối hàn thì ngoài ứng suất biến dạng dọc và ngang, vật hàn còn bị uốn với một độvõng dư f nhất định.

- Ứng suất và biến dạng ngang

Ứng suất ngang xuất hiện do hiện tượng co ngang và co dọc của mối hàn và đồngthời có thể do sự kẹp chặt chi tiết khi hàn.

Ứng suất do co ngang, trong những điều kiện bất lợi có thể dẫn đến việc xuấthiện các vết nứt dọc trong liên kết hàn.

Độ lớn và sự phân bố ứng suất ngang phụ thuộc vào chiều dày kim loại cơ bản,tính chất gá kẹp các chi tiếttrong khi hàn, kỹ thuật và thứtự thực hiện các mối hàn. Cùngvới việc tăng chiều dày kimloại và số lớp mối hàn, ứngsuất ngan cũng tăng lên.

- Biến dạng góc và mất ổnđịnh cục bộ do hàn



Các biến dạng góc xuất hiện do độ co ngang không đồng đều của kim loại theochiều dày của liên kết.

Khi hàn các liên kết giáp mối với kiểu vát chữ V, các biến dạng góc có thể đạtđến β≈ 3~60 với chiều dày tấm δ =6~12mm và β≥ 70 với chiều dày tấm δ = 13~20mm.

Sử dụng kiểu vát mép đối xứng có thể hạn chế tối đa loại biến dạng này.

Trong các liên kết chữ T, biến dạng góc biểu hiện qua các góc quay β của tấmbiên theo kiểu hình nấm.

3.5.2. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN

3.5.2.1. Các biện pháp trước khi hàn

Một trong những biện pháp đầu tiên để giảm ứng suất và biến dạng hàn là việclựa chọn kim loại cơ bản, vật liệu hàn hợp lý khi thiết kế. Kim loại cơ bản không cókhuynh hướng dễ bị tôi nguội trong môi trường không khí, còn vật liệu hàn bổ sungphải có khả năng tạ ra mối hàn có tính dẻo phù hợp với kim loại cơ bản. Ngoài ra củngcần phải thực hiện một số yêu cầu sau:

- Để tránh ứng suất phẳng và ứng suất khối, không nên thiết kế các mối hàn tập trunghay giao nhau (nhất là khi kết cấu đó làm việc với tải trọng va đập hay tải trọng động)- Không nên thiết kế các mối hàn khép kín có kích thước nhỏ (vi dụ các tấm tăng cứng,miếng vá) vì chúng sinh ra ứng suất phẳng lớn.- Cố gắng giảm tối đa số lượng các mối hàn và kích thước của mối hàn chỉ nên vừa đủkhông nên lấy lớn hơn mức cần thiết (trên cơ sở tính toán). Các mối hàn nên bố trí mộtcách đối xứng với trọng tâm của tiết diện để tạo ra biến dạng ngược chiều có tác dụngtriệt tiêu nhau.- Các gân tăng cường (gân cứng vững) cần sắp xếp sao cho khi hàn kim loại cơ bản sẽcùng được nung nóng ở cả hai phía của một khu vực để giảm bớt sự co ngang và ứngsuất khối của toàn bộ kết cấu.- Khi hàn giáp mối nếu chiều dày của hai tấm không bằng nhau thì cần phải vát bớttấm dày hơn, tránh thay đổi kích thước đột ngột vì điều này sẽ dẫn đến hiện tượng tậptrung ứng suất ở vùng mối hàn. Nên ưu tiên các liên kết vát mép hai phía, đối xứng đểhạn chế biến dạng góc.



- Khi thiết kế các kết cấu hàn phức tạp, cần tính đến khả năng chế tạo từng bộ phậnriêng rồi mới tới tổ hợp thành kết cấu lớn. Như vậy sẽ giảm bớt ràng buộc hạn chế sựco dãn tự do của các mối hàn và giảm bớt trạng thái ứng suất phẳng.- Trong các kết cấu dạng hộp có những đường hàn khép kín, để hạn chế biến dạng cụcbộ do mất ổn định thì cần phải đặt các gân cứng vững.3.5.2.2. Các biện pháp công nghệ trong khi hàn- Nung nóng sơ bộ trước khi hàn: Khi hàn các vật dày, các loại thép dễ bị tôi thì cầnxem xét việc nung nóng sơ bộ trước khi hàn hoặc công suất ngọn lửa hàn để tránh xuấthiện các vết nứt. Nung nóng sơ bộ toàn bộ vật hàn sẽ giảm ứng suất và biến dạng dưđáng kể.- Hàn một chiều hoặc từ giữa ra: Khi hàn các chi tiết bị kẹp chặt dễ sinh ra ứng suấtlớn. Do đó trình tự thực hiện các mối hàn trong kết cấu phải làm sao cho vật hàn luônluôn ở trạng thái tự do, nhất là đối với mối hàn giáp mối làa loại mối hàn có độ congang lớn. Khi hàn phải hàn theo một chiều hoặc từ giữa ra, không nên hàn từ hai đầuvào.- Hàn đối xứng: Các mối hàn đối xứng và song song nên hàn đồng thời hàn bằngnhiều thợ hoặc thực hiện một cách xen kẽ. Ap dụng cho vật hàn 2 bên như mối hàngiáp mối chữ X hoặc mối hàn góc chữ T với mục đích lợi dụng sự biến dạng ngượcchiều của mối hàn sau so với mối hàn trước, để giữ cho vật hàn luôn luôn ở trạng tháicân đối theo yêu cầu kỹ thuật.- Chế độ hàn: Cần chọn sao cho vùng ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ càng tốt.- Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch: Sẽ giảm được biến dạng vì nội lực sinhra chỉ ở từng khu vực nhỏ và hướng về vùng lân cân đối diện. Đặc biệt khi hàn các gântăng cứng cho dầm thép chữ I, cần đảo hướng hàn một cách xen kẽ để cân bằng ứngsuất.

- Để khử biến dạng góc: Thường ápdụng biện pháp tạo biến dạng ngượctrước khi hàn để sau khi hàn ứng suấtvà biến dạng dư sẽ làm kết cấu hàn bịco giật về vị trí mong muốn.

3.5.2.3. Các biện pháp công nghệ saukhi hàn



- Phương pháp ủ: Ủ vật hàn để trừ bỏ được ứng suất dư sau khi hàn. Nhiệt độ ủ phụthuộc vào loại vật liệu , với thép thường trong khoảng từ 5600~6600 C. Sau khi đã giữnhiệt trong thời gian phù hợp thì cho nguội một cách tự nhiên.- Gõ nhẹ sau khi hàn: Sau khi hàn xong, dùng búa tay có đầu tròn và khối lượng0,5~1,25 kg, gõ nhẹ đều và mau vào chung quanh mối hàn; có thể gõ nhẹ khi nhiệt độtrên 5000C hoặc thấp hơn 3000C. Nhờ vậy cũng có thể làm giảm được ứng suất hàn.- Nắn nguội: Biện pháp chủ yếu là đánh giãn hay cán những phần bị co, cong vênh đểđạt kích thước và hình dạng như thiết kế. Song điều này sẽ sinh ra biến cứng và tăngứng suất dư làm cho vật hàn dễ bị nứt, thậm chí có thể bị gãy. Ngoài ra, nắn nguội làmột quá trình công nghệ phức tạp nên nói chung ít dùng.- Nắng nóng: Nắn nóng là một phương pháp được dùng rộng rãi vì rất đơn giản vàkinh tế. Nung nóng cục bộ rồi cho nguội tự do có mục đích là làm co lại những khuvực đã bị giãn ra do tác động của quá trình hàn gây nên.Cần chú ý việc chọn khu vựcnung nóng, vì nếu chế độ nung nóng không hợp lý có thể còn làm cho biến dạng thêmphức tạp.

Bài 6. HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC VÀ TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍBẢO VỆ

3.6.1. HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ

3.6.1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng

a. Thực chất



- Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắtlà SAW (Submerged Arc Welding), là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữadây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ.- Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn và một phần thuốc hàn sát hồ quang bịnóng chảy tạo thành vũng hàn. Dây hàn được đẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu đặcbiệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy của nó.- Theo độ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội vàkết tinh tạo thành mối hàn. Trên mặt vũng hàn và phần mối hàn đã đông đặc hìnhthành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ vàgiữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn. Phần thuốc hàn chưa bịnóng chảy có thể sử dụng lại.

b. Đặc điểm

- Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao , cho phép hàn với tốc độ lớn.Vì vậy phương pháp hàn này có thể hàn những chi tiết có chiều dày lớn mà không cầnphải vát mép.- Chất lượng của liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng củaoxy và ni tơ trong không khí xung quanh. Kim loại mối hàn đồng nhất về thành phầnhóa học. Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên ít bị rỗ xỉ. Mối hàn có hìnhdạng tốt, đều đặn, ít bị các khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt và bắn tóe.- Giảm tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn)- Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn.Lượng khói (khí độc) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay.- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn.

c. Phạm vi ứng dụng

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vựccơ khí chế tạo như trong sản xuất:

- Các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu độ và chiều cao ;- Các ống thép có đường kính lớn, các bồn, bể chứa, bình chịu áp lực và trong côngnghiệp đóng tàu ……

Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu được ứng dụng để hàn các mối hàn ở vị tríhàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ đạo phức tạp.

Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn được các chi tiết từvài mm cho đến hàng trăm mm, với các mối hàn một lớp hoặc nhiều lớp, có vát mépvà không vát mép.



Chiềudày

chitiếtLoại mối hàn

(mm )

1,3 1,4 1,6 3,2 4,8 6,4 10 12,7 19 25 51 102 203…

Hàn một lớp không vátmép

Hàn một lớp có vát mép

Hàn nhiều lớp

3.6.1.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảovệ

a. Vật liệu hàn

- Dây hàn

+ Trong hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ, dây hàn là phầnkim loại bổ sung vào mối hàn, đồng thời đóng vai trò điện cực dẫn điện, gây hồ quangvà duy trì sự cháy hồ quang.+ Dây hàn thường có hàm lượng cacbon không quá 0,12%. Nếu hàm lượng cacbon caodễ làm giảm tính dẻo và khả năng xuất hiện nứt trong mối hàn.+ Đường kính dây hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc từ 1,6~6mm, còn đối với hànbán tự động là từ 0,8~2mm.

- Thuốc hàn

Có tác dụng bảo vệ vũng hàn , ổn định hồ quang, khử oxy, hợp kim hóa kimloại mối hàn và đảm bảo liên kết hàn có hình dáng tốt, dễ bong xỉ.

b. Thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ

- Cơ cấu cấp dây hàn và bộ điều khiển để gây hồ quang và ổn định hồ quang (đầu hàn).- Cơ cấu chuyển dịch đầu hàn dọc theo trục mối hàn hay tạo ra các chuyển động tươngđối của chi tiết hàn so với đầu hàn.- Bộ phận cấp và thu thuốc hàn.- Nguồn điện hàn và các thiết bị điều khiển quá trình hàn.

Tùy theo từng loại thiết bị cụ thể, các cơ cấu này có thể bố trí thành một khốihoặc thành các khối độc lập.

Đối với máy hàn bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ thì đầu hàn được thay bằngmỏ hàn hay súng hàn nhỏ gọn, dễ điều khiển bằng tay. Cơ cấu cấp dây có thể bố trí rờihoặc cùng khối trong nguồn hàn với các cơ cấu khác.



Nguồn điện hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ phải có hệ số làm việc liên tục100% và có phạm vi điều khiển dòng điện rộng từ vài trăm đến vài ngàn Ampe.

3.6.1.3. Công nghệ hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ

a. Chuẩn bị liên kết trước khi hàn

- Chuẩn bị vát mép và gá lắp vật hàn cho hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ yêu cầucẩn thận hơn nhiều so với hàn hồ quang tay.- Mép hàn phải bằng phẳng, khe hở hàn đều để cho mối hàn đều đặn, không bị congvênh, rỗ ……- Với hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ, những liên kết hàn có chiều dày nhỏ hơn20mm không phải vát mép khi hàn hai phía.- Những liên kết hàn có chiều dày lớn có thể vát mép bằng mỏ cắt khí, máy cắt plasmahoặc gia công trên máy cắt gọt.- Trước khi hàn phải làm sạch mép hàn trên một chiều rộng 50-60 mm về cả hai phíacủa mối hàn, sau đó hàn đính bằng que hàn chất lượng cao.

b. Chế độ hàn

- Dòng điện hàn

Chiều sâu ngấu của liên kết hàn tỷ lệ thuận với dòng điện hàn. Tuy nhiên khi tăng dòng điện hàn, lượng dây hàn nóng chảy tăng theo, hồ

quang chìm sâu vào kim loại cơ bản nên chiều rộng của mối hàn không tăng rõ rệtmà chỉ tăng chiều sâu ngấu và chiều cao phần nhô của mối hàn, tạo ra sự tập trungứng suất, giảm chất lượng bề mặt mối hàn, xỉ khó bong.

Nếu dòng điện quá nhỏ thì chiều sâu ngấu sẽ giảm, không đáp ứng yêu cầu.

- Điện áp hồ quang

Hồ quang dài thì điện áp hồ quang cao, áp lực của nó lên kim loại lỏnggiảm, do đó chiều sâu ngấu giảm và tăng chiều rộng mối hàn.

Điều chỉnh tốc độ cấp dây có thể làm thay đổi điện áp của cột hồ quang:tăng tốc độ cấp dây thì điện áp cột hồ quang sẽ thấp và ngược lại.

- Tốc độ hàn

Tốc độ hàn tăng , nhiệt lượng hồ quang trên một đơn vị chiều dài của mốihàn sẽ giảm, do đó độ sâu ngấu và chiều rộng của mối hàn cũng giảm theo.

- Đường kính dây hàn



Khi đường kính dây hàn tăng mà dòng điện không đổi thì chiều sâu ngấugiảm tương ứng.

Đường kính dây hàn giảm thì hồ quang ăn sâu hơn vào kim loại cơ bản, dođó mối hàn sẽ hẹp và chiều sâu ngấu lớn.

- Các yếu tố công nghệ khác

Độ dài phần nhô của dây hàn tăng lên thì tác dụng nung nóng của kim loạiđiện cực trước khi vào vùng hồ quang tăng lên.

Dây hàn cháy nhanh, đồng thời điện trở ở phần nhô tăng lên, dòng điện hàngiảm xuống, đặc biệt là khi hàn bằng dây hàn có đường kính bé hiện tượng này càngrõ rệt hơn.

Khi hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ có thể dùngdòng điện một chiều hoặc xoay chiều. Thông thường khi hàn những tấm thép dày thìdùng dòng điện xoay chiều, còn khi hàn những tấm thép mỏng thì dùng điện mộtchiều để giữ được hồ quang ổn định hơn.

Với các loại thuốc hàn đang dùng hiện nay, khi đổi từ nối thuận sang nốinghịch, chiều sâu ngấu sẽ tăng lên. Hàn bằng dòng xoay chiều có chiều sâu ngấutrung bình giữa hàn bằng dòng một chiều nối thuận và nối nghịch .

Cơ của hạt thuốc có ảnh hưởng nhất định đến độ ngấu của mối hàn. Thuốchàn có cỡ hạt nhỏ sẽ làm giảm bớt tính linh hoạt của hồ quang và làm tăng chiều sâungấu.

c. Kỹ thuật hàn

Khi hàn giáp mối một lớp, để tránh cháy lủng, để có độ ngấu hoàn toàn vàsự tạo thành tốt ở mặt trái mối hàn ta có thể áp dụng các biện pháp như : hàn lót phíadưới, dùng đệm thép, đệm thuốc, đệm đồng, đệm gốm hoặc dùng khóa chân.

Nếu chiều dày vật hàn tương đối lớn, có thể hàn lót bằng các phương pháptrên, rồi sau đó mới hàn chính thức.

Trong trường hợp không thể hàn lót được , có thể dùng đệm thép cố định đểcó thể hàn ngấu hoàn toàn.

Khóa chân : tương tự như hàn với đệm thép. Khóa chân hay dùng cho mốihàn của các vật hình trụ như ống, bồn chứa ……

Có thể dùng tấm đệm rời bằng đồng hoặc đệm đồng kết hợp với thuốc .



Khi hàn hồ quang tự động hoặc bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ, tốt nhấtnên dùng đệm thuốc để ngăn kim loại lỏng chảy khỏi khe hở hàn.

Khi hàn các liên kết chữ T và liên kết hàn góc có thể ứng dụng đệm thuốchoặc hàn lót phía bên kia. Các biện pháp này áp dụng cho vị trí hàn “lòng thuyền” khimà kim loại lỏng có khả năng chảy khỏi khe hàn. Biện pháp đặt vào khe hở hàn mộtmiếng átbét (amiăng) chỉ áp dụng cho hàn kim loại dày, vì sự tiếp xúc trực tiếp củaátbét với kim loại lỏng thường gây ra rỗ khí.



3.6.2. HÀN HỒ QUANG BẰNG ĐIỆN CỰC NÓNG CHẢY TRONG MÔITRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ

3.6.2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng

a. Thực chất và đặc điểm

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quátrình hàn nóng chảy trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữađiện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn; hồ quang và kim loại nóng chảy được bảovệ khỏi tác dụng của oxi và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặcmột hỗn hợp khí. Trong tiếng Anh phương pháp này được viết tắt là GMAW (GasMetal Arc Welding).

Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He) không tác dụngvới kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính (CO2 ; CO2 + O2;CO2+Ar ; …) có tác dụng chiếm chỗ và đẩy không khí ra khỏi vùng hàn để hạn chếtác dụng xấu của nó.



Dây hàn được cấp tự động vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây,còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn được thao tác bằng tay thì gọi là hànhồ quang bán tự động trong môi trường khí bảo vệ. Nếu tất cả chuyển động cơ bảnđược cơ khí hóa thì được gọi là hàn hồ quang tự động trong môi trường khí bảo vệ.

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ (Ar; He)tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas). Vì các loại khí trơ có giáthành cao nên phương pháp này không được ứng dụng rộng rãi, chỉ dùng để hàn cáckim loại mầu và thép hợp kim.

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính(thường dùng là khí CO2 hoặc hỗn hợp giữa CO2 với các loại khí khác như O2 ,Ar…) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas).

Phương pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 được ứng dụng rộng rãi docó rất nhiều ưu điểm :

Khí CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp; Năng suất hàn trong CO2 cao gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay ; Tính công nghệ của hàn trong CO2 so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc vì

có thể tiến hành ở mọi vị trí không gian khác nhau. Chất lượng hàn cao. Sàn phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc độ hàn cao,

nguồn nhiệt tập trung , hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp; Điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn

không phát sinh khí độc.

b. Phạm vi ứng dụng

Trong nền công nghiệp hiện đại hàn hồ quang nóng chảy trong môi trườngkhí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng. Nó không những có thể hàn các loại thépkết cấu thông thường mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thépbền nóng, các hợp kim đặc biệt, các hợp kim nhôm, magie, niken, các hợp kim có áilực hóa học mạnh với oxi.

Phương pháp này có thể sử dụng ở mọi vị trí trong không gian. Chiều dày vật hàn từ 0,4~4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không cần vát

mép; từ 1,6~10 mm thì hàn một lớp có vát mép; còn từ 3,2~25 mm thì hàn nhiều lớp.

3.6.2.2. Vật liệu và thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

a. Vật liệu hàn:

- Dây hàn

Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hóa kim loại mối hàn nhằmđảm bảo các tính chất yêu cầu của mối hàn được thực hiện chủ yếu thông qua dây hàn.



Do vậy những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạngvà chất lượng dây hàn. Khi hàn MAG, thường sử dụng dây hàn có đường kính từ0,8~2,4mm .

Sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộcnhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn. Cần chú ý đến phương pháp bảo quản, cất giữ vàbiện pháp làm sạch dây hàn nếu dây bị gỉ hoặc bẩn.Một trong những cách để giảiquyết là sử dụng dây hàn có lớp mạ động. Dây mạ đồng sẽ nâng cao chất lượng bề mặtvà khả năng chống gỉ, đồng thời nâng cao tính ổn định của quá trình hàn.

Theo hệ thống tiêu chuẩn của Hiệp hội hàn Mỹ (AWS), dây hàn thép cácbonthông dụng như sau:

Cấu trúc ký hiệu : ER 70 S- X

Trong đó : ER : Ký hiệu điện cực hàn hoặc que hàn phụ (ElectrodeRod)

70 : Độ bền kéo nhỏ nhất (ksi – Kilogram per Square Inch)S- : Dây hàn đặc (Solid)X : Thành phần hóa học và khí bảo vệ

Một số loại dây hàn thông dụng theo tiêu chuẩn AWS :

Ký hiệu theoAWS

Điều kiện hàn Cơ tính

Cực tínhKhí bảovệ

Giới hạn bền kéocủa liên kếtMin (psi)

Giới hạn chảy củakim loại mối hànMin (psi)

Độ dãn dài% (min)

E70S – 2E70S – 3E70S – 4E70S – 5E70S – 6E70S – 7

DCEPDCEPDCEPDCEPDCEPDCEP

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

CO2

72.00072.00072.00072.00072.00072.000

60.00060.00060.00060.00060.00060.000

222222222222

AWS

Thành phần hóa học (%)

C Mn Si Các nguyên tố khác



E70S – 2

E70S – 3E70S – 4E70S – 5E70S – 6E70S – 7

0,6

0,06~0,150,07~0,150,07~0,190,07~0,150,07~0,15

0,90~1,40

1,40~1,851,50~2,00

0,40~0,70

0,45~0,700,65~0,850,30~0,600,30~1,150,50~0,80

Ti – 0,05 ~0,15 ; Zi – 0,02~0,12 ;Al – 0,05~0,15

Al – 0,50~0,90

Đối với thép hợp kim thấp thường sử dụng dây hàn có ký hiệu ER – 80S – 02 vớikhí bảo vệ là CO2, dòng điện DCEP (một chiều nối nghịch).

- Khí bảo vệ

Khí Ar tinh khiết (≈100%) thường được dùng để hàn kim loại mầu. Khí He tinhkhiết (≈100%) thường được dùng để hàn các liên kết có kích thước lớn với các vật liệucó tính dẫn nhiệt cao như Al, Mg, Cu, …

Khi dùng khí He tinh khiết bề rộng mối hàn sẽ lớn hơn so với dùng loại khí khác,vì vậy có thể dùng hỗn hợp khí Ar + (50~80 %) He. Do khí He có trọng lượng riêngnhỏ hơn khí Ar nên lưu lượng khí He cần dùng cao hơn 2 đến 3 lần so với khí Ar.

Khi hàn các hợp kim chứa Fe có thể bổ sung thêm O2 hoặc CO2 vào Ar để khắcphục các khuyết tật như lõm khuyết, bắn tóe và hình dạng mối hàn không đồng đều.

CO2 được dùng rộng rãi để hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp, do giá thànhthấp, mối hàn ổn định, cơ tính của liên kết hàn đạt yêu cầu, tốc độ hàn cao và tốc độngấu sâu.

Nhược điểm của hàn trong khí bảo vệ CO2 là gây bắn tóe kim loại lỏng .

Một số loại khí bảo vệ tương ứng với kim loại cơ bản

Khí bảo vệ Kim loại cơ bảnAr (He) Kim loại và hợp kim không có sắtAr + 1% O2 Thép austenitAr + 2% O2 Thép ferít (hàn đứng từ trên xuống)Ar + 5% O2 Thép ferít (hàn tấm mỏng, hàn đứng từ trên

xuống)Ar + 20% O2 Thép ferít và austenit (hàn ở mọi vị trí)Ar + 15% CO2 + 5%

O2

Thép ferít và austenit (hàn ở mọi vị trí)

CO2 Thép ferít (hàn ở mọi vị trí)



b. Thiết bị hàn

Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hàn hồ quang nóng chảy trong môitrường khí bảo vệ bao gồm : nguồn điện hàn, cơ cấu cấp dây hàn tự động, mỏ hàn haysúng hàn đi cùng các đường ống dẫn khí, dẫn dây hàn và cáp điện, chai chứa khí bảovệ kèm theo bộ đồng hồ, lưu lượng kế và van khí.

- Nguồn điện hàn :thông thường là nguồn điện một chiều DC. Nguồn điện xoay chiềuAC không thích hợp do hồ quang bị tắt ở nửa chu kỳ và sự chcỉnh lưu chu kỳ phân cựcnghịch làm hồ quang không ổn định .Đặc tính ngoài của nguồn điện hàn thông thườnglà đặc tính cứng (điện áp không đổi). Điều này được dùng với tốc độ cấp dây hànkhông đổi, cho phép điều chỉnh tử động chiều dài hồ quang.

- Mỏ hàn (súng hàn): bao gồm bép tiếp điện để dẫn dòng điện hàn đến dây hàn , đườngdẫn khí và chụp khí để hướng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ quang, bộ phận làmnguội có thể bằng khí hoặc nước tuần hoàn, công tác đóng ngắt đồng bộ dòng điệnhàn, dây hàn và dòng khí bảo vệ.

c. Công nghệ hàn

- Chuẩn bị liên kết trước khi hànCác yêu cầu về hình dáng, kích thước, bề mặt liên kết trong phương pháp hàn hồ

quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ tương tự như ở các phương pháp hànkhác. Tuy nhiên, do đường kính dây hàn nhỏ hơn so với hàn dưới lớp thuốc bảo vệ nêngóc vát mép sẽ nhỏ hơn (thường khoảng 45~600), do dây hàn có khả năng đưa sâu vàotrong rãnh hàn.

- Các dạng truyền kim loại lỏng vào vũng hàn :

+ Truyền kim loại dạng cầu:

Giọt kim loại hình thành chậm trên điện cực và lưu lại ở đây lâu. Nếu kích thướcgiọt kim loại lỏng đủ lớn , nó sẽ chuyển vào vũng hàn theo các hướng khác nhau(đồng trục hoặc lệch trục dây hàn) do trọng lực hoặc do sự đoản mạch.

Kích thước giọt kim loại lỏng dạng cầu phụ thuộc vào loại khí sử dụng, vào vậtliệu và kích thước điện cực , điện áp hồ quang, cường độ dòng điện và cực tính. Khiđiện áp hồ quang và kích thước điện cực tăng thì đường kính tăng, còn khi cường độdòng điện tăng sẽ làm giảm đường kính giọt.

Quá trình hàn với sự truyền kim loại dạng cầu được ứng dụng chủ yếu cho cácliên kết ở vị trí hàn bằng.

+ Truyền kim loại dạng phun:



Ơ dạng này kim loại đi qua ở dạng các giọt rất nhỏ được định hướng đồng trục.Đường kính giọt kim loại bằng hoặc nhỏ hơn đường kính điện cực.

Hàn hồ quang kiểu phun rất thích hợp để hàn các chi tiết tương đồi dày với dòngđiện cao và hàn ở vị trí hàn đứng từ trên xuống.

+ Truyền kim loại dạng ngắn mạch hoặc nhỏ giọt

Kỹ thuật hàn hồ quang ngắn mạch hoặc nhỏ giọt thích hợp khi hàn các tấm mỏngở các vị trí hàn khác nhau.

Kỹ thuật hàn truyền kim loại dạng nhỏ giọt sử dụng dây hàn đường kính nhỏ(0,8~1,6mm), điện áp hồ quang thấp (16~22V), dòng điện thấp (60~180A). Kỹ thuậthàn này ít gây bắn tóe giọt kim loại lỏng.

- Chế độ hàn:

+ Dòng điện hàn:

Dòng điện hàn được chọn phụ thuộc vào kích thước điện cực (dây hàn) dạngtruyền kim loại lỏng và chiều dày của liên kết hàn. Khi dòng điện quá thấp sẽ khôngđảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết, giảm độ bền của mối hàn. Khi dòng điện quá cao,sẽ làm tăng sự bắn tóe kim loại gây ra rỗ xốp, biến dạng, mối hàn không đồng đều.

Với loại nguồn điện có đặc tính ngoài cứng (điện áp không đổi) dòng điện hàntăng và sẽ làm tăng tốc độ cấp dây, và ngược lại.

+ Điện áp hànĐây là thông số rất quan trọng trong hàn GMAW, quyết định dạng truyền kim

loại lỏng. Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dày chi tiết hàn , kiểu liên kết,kích cỡ và thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn ……

Để có được giá trị điện áp hàn hợp lý, có thể phải hàn thử vài lần, bắt đầu bằnggiá trị điện áp hồ quang theo tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hoặc giảm theo quansát đường hàn để chọn giá trị điện áp thích hợp.

+ Tốc độ hàn

Tốc độ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ tay nghề của thợ hàn. Tốc độ hànquyết định chiều sâu ngấu của mối hàn. Nếu tốc độ hàn thấp, kích thước vũng hàn sẽlớn và ngấu sâu. Khi tăng tốc độ hàn, tốc độ cấp nhiệt của hồ quang sẽ giảm, làm giảmđộ ngấu và thu hẹp đường hàn. Tốc độ hàn còn phụ thuộc vào dòng điện hàn, tốc độnóng chảy của dây hàn …

+ Phần nhô điện cực hàn



Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và mép bép tiếp điện. Khi tăng chiều dàiphần nhô, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn này sẽ tăng, dẫn tới làm giảm cường độ dòngđiện hàn cần thiết để nóng chảy điện cực theo tốc độ cấp dây nhất định. Khoảng cáchnày rất quan trọng khi hàn thép không gỉ, sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sựbiến thiên dòng điện một cách rõ rệt.

Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn, làm giảmđộ ngấu và lãng phí kim loại hàn. Tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng. Nếuchiều dài phần nhô quá nhỏ , sẽ gây ra sự bắn tóe kim loại lỏng dính vào mỏ hàn,chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ, gây ra rỗ xốp trong mối hàn.

d. Kỹ thuật hàn

Khi hàn một phía, cần phải có đệm lót thích hợp ở dưới đường hàn. Đôi khi cóthể thực hiện đường hàn chân (hàn lót) bằng kỹ thuật ngắn mạch để có độ ngấu đồngđều, sau đó các lớp tiếp theo được thực hiện bằng kỹ thuật truyền kim loại kiểu phunvới dòng điện cao.

Cũng như với mọi phương pháp hàn hồ quang khác, góc độ và vị trí mỏ hàn vàđiện cực với đường hàn có ảnh hưởng rõ rệt tới độ sâu ngấu và hình dạng mối hàn.Góc mỏ hàn thường nghiêng khoảng 10~200 so với chiều thẳng đứng.

Độ nghiêng của mỏ hàn hoặc vật hàn quyết định hình dạng của mối hàn. Kỹ thuậtgiữ mỏ hàn vuông góc thường dùng chủ yếu trong hàn SAW không nên dùng tronghàn GMAW, do chụp khí làm hạn chế tầm nhìn của thợ hàn.



Chế độ hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ CO2 (dòng DCnghịch)

Thôngsố hàn

Đường kính dây hàn (mm)

0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,5Dònghàn(A)

30 -100

50 -150

60 – 180 90 - 140100 -500

120 -550

200 -600

250 -700

Điện áphồ quang(V)

18 – 20 18 - 22 18 - 24 18 – 42 18 – 45 19 - 46 23 -40 24 - 42

Tầm vớiđiện cực(mm)

6 – 10 8 - 12 8 - 14 10 - 40 10 - 45 15 - 50 15 – 60 17 -75

Chế độ hàn tự động và bán tự động liên kết hàn góc trong môi trường khí bảovệ CO2

Chiều dàytấm(mm)

Đk dâyhàn(mm)

Cạnh mốihàn góc(mm)

Số lớphàn(mm)

Dòngđiện hànIh

(A)

Điện áphàn Uh

(V)

Tốc độhàn(m/h)

Tầmvới điệncực

Tiêuhao khí(l/ph)

1 – 1,3 0,5 1,0-1,2 1 50-60 18-20 18-20 8-10 5-6

1 – 1,3 0,6 1,2-2,0 1 60-70 18-20 18-20 8-10 5-6

1,5 – 2,0 0,8 1,2-3,0 1 60-120 18-20 16-20 8-12 6-8

1,5 – 3,0 1,0 1,5-3,0 1 75-150 18-20 16-20 8-12 8-10

1,5 – 4,0 1,2 2,0-4,0 1 90-180 20 14-20 10-15 8-10

3,0 – 4,0 1,4 3,0-4,0 1 150-250 21-28 20-28 16-22 12-14

5,0 – 6,0 1,6 5,0-6,0 1 230-360 26-35 26-35 16-25 16-18

5,0 – 5,0 2,0 5,0-6,0 1 250-380 27-36 28-36 20-30 16-18

Khôngnhỏ hơncạnh mốihàn

2,0 7,0-9,0 1 320-380 30-25 20-25 20-30 18-20

2,0 9,0-11,0 2 320-380 30-28 24-28 20-30 18-20

2,0 11,0-13,0 3 320-380 30-28 24-28 20-30 18-20

2,0 13,0-15,0 4 320-380 30-28 4-28 20-30 18-20

Chế độ hàn tự động và bán tự động liên kết hàn giáp mối trong môi trường khí bảovệ CO2

Chiều dàytấm(mm)

Số lớphàn(mm)

Khe hởhàn(mm)

Đường kínhdây hàn(mm)

Dòng điệnhàn Ih

(A)

Điện áphàn Uh

(V)

Tốc độhàn(m/h)

Tiêuhao khí(l/ph)

0,6-1,0 1 0,5-0,8 0,5-0,8 50-60 18-20 20-30 6-7

1,2-2,0 1-2 0,8-1,0 0,8-1,0 70-120 18-21 18-25 10-12



3-5 1-2 1,6-2,2 1,4-2,0 280-320 22-39 20-25 14-16

6-8 1-2 1,8-2,2 2,0 280-380 28-35 18-24 16-18

8-12 2-3 1,8-2,2 2,5 280-450 27-35 16-30 18-20

Bài 7. HÀN KHÍ

3.7.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG

3.7.1.1. Thực chất

Hàn khí là quá trình nung nóng vật hàn và quehàn đến trạng thái nóng chảy bằng ngọn lửa của cáckhí cháy với oxy.

3.7.1.2. Nguyên lý

Ngọn lửa hàn (2) của hỗn hợp khí cháy và oxyđi từ mỏ hàn (3) ra làm nóng chảy chỗ cần nối củacác chi tiết (1) và que hàn phụ (4) tạo thành vũnghàn (5). Sau khi ngọn lửa hàn đi qua, kim loại lỏng của vũng hàn kết tinh lại tạothành mối hàn.

3.7.1.3. Đặc điểm

Ngoài chức năng nung nóng vật hàn để tạo thành vũng hàn , ngọn lửa hàn có tácdụng bảo vệ cho vũng hàn khỏi những ảnh hưởng xấu từ môi trường xung quanh,nhằm nâng cao chất lượng mối hàn.

3.7.1.4. Phạm vi ứng dụng

Hàn khí có phạm vi ứng dụng hẹp hơn so với hàn hồ quang tay (vì năng suất laođộng thấp hơn), song hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến do thiết bị hàn khá đơngiản, giá thành rẻ, có thể trang bị và sử dụng ở những vùng xa nguồn điện.

Hàn khí chủ yếu dùng để hàn các chi tiết mỏng, sửa chữa khuyết tật của vật đúc,hàn vảy, hàn đắp.

3.7.2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ DÙNG TRONG HÀN KHÍ



3.7.2.1. Vật liệu hàn khí

a. Khí dùng trong hàn khí

Khí dùng để hàn gồm có oxy và các loại khí cháy. Khí cháy có thể là các hợpchất của cacbuahydro (metan, axetylen, propan, buan,xăng …) hay khí hydro. Tronghàn khí, thường dùng nhất là khí axetylen, bởi vì khi cháy với oxy nhiệt độ của ngọnlửa axetylen khá cao (tới 31500C) và có vùng hoàn nguyên tốt rất thuận lợi cho việchàn và cắt kim loại.

Tuy nhiên đối với các chi tiết mỏng (< 4mm) hay các kim loại có nhiệt độ nóngchảy thấp, ta có thể sử dụng các loại khí cháy khác như hydro, metan, propan,bu tan,xăng , dầu hỏa …… để hàn.

- Khí oxy

Oxy trong kỹ thuật hàn có độ tinh khiết từ 98,5% đến 99,5% (còn lại là tạp chấtnitơ và argon) nên thường gọi là oxy kỹ thuật.

Oxy là loại khí trong suốt, không màu không mùi và không vị, khi tác dụng vớicác chất hữu cơ nó sinh ra một lượng nhiệt lớn. Khí oxy ở trạng thái bị nén, khi tiếpxúc với dầu mỡ khoáng vật hoặc các chất dễ cháy như bụi than …… có thể tự bốccháy. Vì vậy khi sử dụng oxy, đặc biệt là ở trạng thái bị nén, phải kiểm tra trước cẩnthẩn, tránh dầu mỡ và các chất bẩn khác.

- Khí axetylen

Axetylen là một loại khí cháy công thức là 2 2C H , chủ yếu được điều chếbằng cách cho đất đèn tác dụng với nước :

2 2 2 2 22 ( )CaC H O C H Ca OH Q+ → + ↓ +

Phản ứng sinh ra một lượng nhiệt Q khá lớn. Khí axetylen là chất khí không màu, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn không khí và

dễ tan trong nước. Ngọn lửa của khí C2H2 cháy với oxy nguyên chất có nhiệt lượng rất cao, có

thể đạt tới 31500 C. Khí Axetylen là chất khí dễ cháy nổ, nó có thể nổ ở các trường hợp sau :

Khi ở nhiệt độ trên 5800C và áp suất 1,5 at (atmosphere – áp suất khôngkhí) vì vậy các bình điều chế khí axetylen phải có áp suất < 1,5at để tránh khả năngnhổ ở nhiệt độ cao (do phản ứng của đất đèn và nước sinh ra).



Khi axetylen hóa hợp với không khí ở nhiệt độ 3050C~4700C hoặc với oxynguyên chất ở nhiệt độ từ 297~3060C chúng sẽ nổ. Khi nổ, tốc độ cháy của C2H2 rấtcao, đạt tới 3000m/giây và áp suất lớn – từ 350 đến 600at.

b. Que hàn phụ

Khi hàn các chi tiết mỏng có gấp mép thì không cần sử dụng que hàn phụcòn trong những trường hợp khác phải dùng que hàn phụ để bổ sung kim loại chomối hàn.

Que hàn phụ dùng để hàn thép cácbon và hợp kim thấp phải thỏa mãn cácyêu cầu như : có đường kính tỷ lệ với chiều dày chi tiết hàn; bề mặt phải sạch (khônggỉ, không dính dầu mỡ và các chất bẩn khác); ít gây ra hiện tượng bắn tóe kim loạilỏng ra khỏi vũng hàn ; không chứa các chất phi kim và dễ tạo thành các bọt khí trongkim loại mối hàn.

Thông thường que hàn phụ có dạng dây, đường kính từ 0,3 đến 12mm. Khihàn các chi tiết có chiều dày tới 15mm đường kính que hàn phụ d được chọn theocông thức kinh nghiệm sau :

Đối với phương pháp hàn trái 12

Sd = + (mm)

(S – chiều dày chi tiết hàn)

Đối với phương pháp hàn phải2

Sd = (mm)

Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn hơn 15mm, đường kính que hàn phụlấy bằng 6-8mm.

3.7.2.2. Thiết bị hàn khí

a. Thùng điều chế khí axetylen

Là thiết bị dùng để phân hủy đất đèn tạo ra khí axetylen phục vụ cho việc hàn vàcắt kim loại. Có nhiều loại máy sinh khí và mỗi loại có nhiều kiểu khác nhau nhưngbất kỳ loại máy sinh khí nào đều có các bộ phận sau :

Buồng sinh khí Thiết bị kiểm tra an toàn.

Bình ngăn lửa tạt lại (cháy ngược).

Thùng điều chế axetylen loại hỗn hợp TBP – 1,25

- Cấu tạo



- Nguyên lý làm việc:

Khi mở van (11), nước theo ống (12) chảy vào buồng (13) tác dụng với đấtđèn. Khí axetylen sinh ra sẽ theo ống (10) vào phần dưới của thùng và đẩy nước lênphần trên, còn khí axetylen thì theo ống dẫn cứng (7) ra ống mềm (6), qua van (5) vàphễu (4) đi ra khóa bảo hiểm (2) để đến thiết bị sử dụng. Có thể kiểm tra lưu lượng khíbằng van (1).

Ap suất của khí axetylen trong thùng và buồng sinh khí tăng dần lên, nước ởtrong buồng (13) sẽ bị đẩy ào bình côn (3) miệng hở và tới một lúc nào đó nước trongbuồng (13) sẽ không tiếp xúc được với đất đèn nữa làm cho quá trình sinh khí tạm thờingưng lại.

Khi áp suất trong thùng giảm xuống, nước ở bình (3) lại hạ xuống và quátrình sinh khí lại tiếp tục. Nếu áp suất ở trong thùng hạ xuống dưới 230~250mm cộtnước thì nước ở phần dưới của thùng dâng lên đến mức van (11) và lại bắt đầu chảyvào buồng (13).

Lưu ý khí khi sử dụng:

Theo lý thuyết, để phân hủy hết 1kg đất đèn cần đổ vào 0,5lít nước. Nhưngphản ứng này tỏa ra một lượng nhiệt rất lớn (đủ làm sôi 4 lít nước) dễ làm cho thùngđiều chế quá nóng và gây ra nổ. Vì thế , trong các thùng điều chế khí axetylen để giữcho nhiệt độ nước không quá cao , người ta thường đổ thêm nước vào với tỉ lệ 10 lítnước/ 1kg đất đèn.



Để biết khí axetylen bốc ra có quá nóng hay không, thường căn cứ vào màusắc của vôi tôi được tháo ra : nếu vôi có màu vàng, nâu hoặc đen sẫm chứng tỏ thùngđiều chế đã quá nóng, cần phải tăng lượng nứơc lên.

Thùng điều chế khí axetylen kiểu TBP-1,25 có hiệu suất sử dụng đất đèn caovì không có sự rò rỉ ra ngoài. Trong trường hợp lượng khí tiêu hao nhỏ, áp suất tối đaở trong thùng chỉ lên tới 800mm cột nước, do đó mỏ hàn và mỏ cắt làm việc tương đốiổn định.

Nhược điểm chủ yếu của kiểu thùng này là chỉ có một buồng sinh khí nênkhi thay đất đèn, quá trình hàn hoặc cắt bị ngưng lại.

Sau mỗi ca cần phải rửa sạch vôi tôi trong bình (3), van (11) và ống (12).

b. Bình chứa khí

Để bảo quản, vận chuyển các loại khí, người ta sử dụng các loại bình chứa vớidung tích khác nhau. Trong sản xuất và cắt kim loại , được dùng nhiều nhất là loạibình thép có dung tích 40 lít và chịu được áp suất dưới 200at. Mặt ngoài bình có sơncác màu sắc khác nhau để phân biệt các loại khí, ví dụ : màu xanh (oxy) , màu trắng(axetylen) , màu vàng (hyđro), …

Bình chứa dung tích 40lít có kích thước như sau :

Đường kính ngoài : 219 mm Chiều dài phần vỏ bình : 1390 mm Chiều dày thành bình (loại 200at) : 9,3 mm Khối lượng bình : 600 N

Khí oxy thường được nạp vào bình chứa dưới áp suất tối đa là 15at ; còn axetylentối đa là 16at. Để ngăn ngừa nguy cơ nổ của khí axetylen, người ta phải bỏ vào bìnhcác chất bọt xốp tẩm axêtôn là loại dung môi tốt cho sự hòa tan của axetylen.



c. Van giảm áp

01 - Cấu tạo :

- Chức năng: Van giảm áp có nhiệm vụ chủ yếu là :

Giảm áp suất cao của khí ở trong bình chứa tới áp suất thấp phù hợp với chếđộ hàn.

Điều chỉnh lượng tiêu hao khí nén và giữ cho áp suất của hỗn hợp khí ở đầumỏ hàn ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi áp suất trong bình chứa.

- Phân loại

Van giảm áp có nhiều loại khác nhau. Căn cứ vào số lượng buồng giảm áp, ngườita phân biệt loại van một buồng và loại van hai buồng. Căn cứ vào nguyên lý tác dụngngười ta có loại van tác dụng thuận và van tác dụng nghịch.

Trong thực tế sản xuất loại van tác dụng nghịch được sử dụng rộng rãi hơn mặcdù nguyên lý làm việc tương tự như van tác dụng thuận.

- Nguyên lý hoạt động van tác dụng nghịch một buồng :

Khí nén có áp suất cao từ bình chứa theo ống dẫn (1) vào buồng cao áp (4),áp suất trong buồng cao áp được đo bằng đồng hồ (2).

Vặn vít (10) theo chiều kim đồng hồ, lò xo (9) sẽ nén lại làm màng cao su(11) bị ép đẩy thanh (12) và nắp chắn (5) lên tạo ra khe hở.

Khí nén sẽ theo khe hở của nắp chắn (5) đi xuống bình thấp áp (8), với ápsuất được xác định bằng đồng hồ (7), rồi đi ra mỏ hàn.



Trong quá trình hàn, vì một lý do nào đó, áp suất ở buồng (8) thay đổi thì tựnó điêu chỉnh lấy. Ví dụ : áp suất ở buồng (8) giảm xuống thì lò xo (9) sẽ nâng màngcao su (11), thanh (12) và nắp van (5) lên làm cho thể tích buồng (8) thu hẹp lại, đồngthời lúc đó cửa van (5) mở rộng ra, lượng khí từ buồng (4) sẽ đi xuống nhiều hơn, dođó áp suất ở trong buồng (8) lại tăng lên tới mức yêu cầu. Khi áp suất tăng lên thì trìnhtự điều chỉnh sẽ ngược lại.

Vì chiều mở của van (5) ngược với chiều đi vào của dòng khí nên ta gọi loạivan này là van giảm áp tác dụng nghịch.

d. Khóa bảo hiểm

Trong hàn khí, thường xảy ra hiện tượng “ngọn lửa quặt” hay “cháy ngược” gâynguy hiểm cho người phục vụ và thiết bị. Có thể nói đó là hiện tượng lửa đi tìm khícháy, khi mà tốc độ cháy của oxy-axetylen lớn hơn tốc độ cung cấp của hỗn hợp khínày từ mỏ hàn ra.

Nhiệm vụ chủ yếu của khóa bảo hiểm là dập tắt ngọn lửa cháy ngựơc để bảo vệcho ống dẫn khí và thùng điều chế khí axetylen. Có hai loại khóa bảo hiểm thườngđược sử dụng là : khóa bảo hiểm kiểu hở và khóa bảo hiểm kiểu kín.

- Khóa bảo hiểm kiểu hở

Cấu tạo :

Nguyên lý hoạt động

Khi mở van (5), khí axetylen từ thùng điều chế theo ống (4), qua nước vàvan (3) đi ra mỏ hàn. Sự chênh lệch áp suất giữa axetylen và môi trường được biểu thịbằng cột nước Hàn (hình b).



Khi có ngọn lửa cháy ngược, áp suất trong vỏ (1) tăng lên, ép nước vào cảhai ống (4) và (8), mực nước trong vỏ (1) hạ xuống cho đến khi chân ống (8) hở ra.Hỗn hợp nổ lập tức theo ống (8) vào phễu (7) phá vỡ màng bảo hiểm (6) đi ra ngoài.

Sau khi ngọn lửa cháy ngược bị dập tắt, quá trình hàn trở lại bình thường.Cần phải kiểm tra thường xuyên lượng nước cần thiết trong vỏ (1) bằng van kiểm tra(2).

- Khóa bảo hiểm kiểu kín:

Cấu tạo :

Nguyên lý hoạt động:

Bình thường khi hàn, khí axetylen đi theo ống (2) qua van (3) , lỗ (4) để đivào ống (5) và theo ống (6) đi ra mỏ hàn .

Khi có hiện tượng ngọn lửa cháy ngược, áp suất trong vỏ (1) tăng lên, nắpvan (3) sẽ đóng lại ngăn không cho khí axetylen đi ra nữa. Hỗn hợp nổ sẽ phá vỡ màngbảo hiểm (7) thoát ra ngoài.

e. Ống dẫn khí

Ống dẫn khí O2 và C2H2 ra mỏ hàn yêu cầu phải đủ độ bền, chịu được áp suất khí(áp suất làm việc của ống khí oxy được tính là 1at, còn đối với axetylen là 3at), đủmềm nhưng không dễ bị gập và có đường kính trong phù hợp với lượng tiêu hao khíđã đựơc xác định. Để tránh nhầm lẫn đầu ống dẫn C2H2 thường được lắp vào mỏ hànhoặc mỏ cắt bằng ren trái.



Ống dẫn thường được chế tạo bằng vải lót cao su , chiều dày lớp cao su bên trongkhông nhỏ hơn 2mm và bên ngoài không nhỏ hơn 1mm. Thường dùng nhất là loại ốngcó đường kính trong 9,5mm với chiều dài từ 10 đến 25m.

f. Mỏ hàn khí

Mỏ hàn là dụng cụ quan trọng nhất trong trang bị của một trạm hàn khí. Nhiệmvụ cơ bản của nó là : nhận khí O2 và C2H2 từ các bình chứa khí (hoặc C2H2 từ thùngđiều chế) đến buồng hỗn hợp đưa ra mỏ hàn.

Mỏ hàn phải rất an toàn trong sử dụng, ổn định được sự cháy của ngọn lửa, nhẹnhàng, dễ điều chỉnh thành phần công suất của quá trình hàn.

Mỏ hàn có nhiều loại khác nhau nhưng chủ yếu được sử dụng là hai loại : mỏ hànhút và mỏ hàn đẳng áp.

- Mỏ hàn kiểu hút

Cấu tạo :

Nguyên lý hoạt động :

Khí oxy có áp suất (3~4)at theo ống dẫn (1) qua van điều chỉnh (8) vào miệngphun (2). Vì đầu miệng phun có đường kính rất bé nên dòng O2 đi qua có tốc độ rất lớntạo thành vùng áp suất thấp (3) xung quanh miệng phun. nhờ vậy, khí axetylen đượchút vào buồng hỗn hợp (5) qua ống dẫn (4) kết hợp với O2 tạo thành hỗn hợp khí. Hỗnhợp này theo ống (6) (thân mỏ hàn) đi ra đầu mỏ hàn (7) khí bị đốt sẽ tạo thành ngọnlửa hàn.đ

Lưu ý khi sử dụng :

Đặc điểm của mỏ hàn này là buồng hỗn hợp khí có cấu tạo phức tạp, tuyyêu cầu chế tạo thấp hơn so với loại mỏ hàn đẳng áp.

Theo nguyên lý cấu tạo kiểu hút ta cần chú ý là khi hàn cần mở oxy trước,mở axetylen sau. Vì nếu mở xae trước thì do áp lực thấp nó sẽ không ra được.



Trong quá trình hàn do sự ắn tóe của kim loại và xỉ lỏng, lỗ của đầu mỏhàn có thể bị bám bẩn làm cho ngọn lửa không đạt được hình dạng và tính chất yêucầu. Lúc đó , nên khóa các đường dẫn khí lại và thông lỗ đầu mỏ hàn.

Khi mỏ hàn quá nóng, ngọn lửa chập chờn gián đoạn hoặc nghe rõ nhữngtiếng nổ từ đầu mỏ hàn, nên tắt ngọn lửa, nhúng mỏ hàn vào nước để làm nguội rồitiếp tục hàn.

- Mỏ hàn đẳng áp

Cấu tạo :

Nguyên lý hoạt động :

Khí O2 và C2H2 theo ống (4) và (5) qua các van (3) và (6) đi vào buồng hỗn hợpdưới một áp suất như nhau, sau đó qua thân mỏ hàn (2) đi ra đầu mỏ hàn (1) để cháythành ngọn lửa. Sử dụng các van (3) và (6) để điều chỉnh lượng oxy va axetylen.

Lưu ý khi sử dụng :

So với loại mỏ hàn kiểu hút,mỏ hàn kiểu đẳng áp ít được sử dụng hơn.Nó chủ yếu được sử dụng khi cần đảm bảothành phần hỗn hợp của ngọn lửa là khôngđổi (khi hàn các loại hợp kim màu, théphợp kim, hoặc trong hàn khí tự động …)

Loại mỏ hàn naày có kết cấuđơn giản, dễ chế tạo, ngọn lửa cháy ổnđịnh, dễ hàn, song phải luông bảo đảmđược điều kiện ổn định của áp suất hàn. Vìvậy loại này chỉ được sử dụng trong điềukiện cả O2 và C2H2 được lấy trực tiếp từcác bình chứa qua van giảm áp (ít dùngtrong trường hợp C2H2 được lấy ra trựctiếp từ thùng điều chế).



Thông thường mỏ hàn khí được chế tạo thành bộ, gồm một thân mỏ vàmột số đầu hàn (4~7 đầu hàn) đánh số thứ tự từ nhỏ đến lớn. Vì vậy, khi chuẩn bị hànphải căn cứ vào công suất ngọn lửa cần thiết để chọn số hiệu đầu hàn cho phù hợp. Khíthay đầu hàn cần chú ý vặn chặt để tránh rò khí ra ngoài.

3.7.3. Công nghệ hàn khí

3.7.3.1. Điều chỉnh ngọn lửa hàn

Cấu tạo của ngọn lửa hàn gồm 3vùng riêng biệt. Hình dạng và màu sắc củacác vùng này phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệvề thể tích giữa khí oxy và khí axetylen

(hệ số β).

2

2 2

V O

V C H = (V - thể tích)

- Nếu β = 1,1~1,2 thì cho ngọn lửa hàn

bình thường (còn gọi là ngọn lửa trunghòa). Nhân của ngọn lửa này có phần đuôiuốn tròn đều đặn màu sáng trắng. Nhiệt độcủa vùng này chỉ khoảng 10000C.

Vùng hoàn nguyên có màusáng xanh. Thành phần khí của nó gồm có CO và H2 là những chất có khả năng bảo vệvũng hàn tốt. Chiều dài vùng này khoảng 20mm.

Tại vị trí cách đuôi nhân ngọn lửa chùng 3~5mm, vùng hoàn nguyên đạttới nhiệt độ cao nhất dùng để hàn rất tốt, vì thế cùng này còn gọi là vùng công tác.

Vùng cháy hoàn toàn (còn gọi là đuôi ngọn lửa) có màu nâu sẫm, nhiệt độthấp và có thành phân khí là hơi nước và cácbonnic nên không sử dụng để hàn kimloại .

- Nếu β > 1,2 thì cho ngọn lửa oxi hóa. So với ngọn lửa bình thường, hạt nhân củangọn lửa oxi hóa nhọn và ngắn hơn, có máu sáng nhạt. Vùng hoàn nguyên và vùngcháy hoàn toàn khó phân biệt ranh giới với nhau, có màu xanh tím.

Nhiệt độ của ngọn lửa oxy hóa lớn hơn so với ngọn lửa bình thường nhưngkhông dùng để hàn thép vì mối hàn nhận được rất giòn và dễ bị rỗ khí.

Ngọn lửa oxy hóa chủ yếu được sử dụng để hàn đồng thau, nung nóng vàcắt kim loại .



- Nếu β < 1,1 thì sẽ cho ngọn lửa cacbon hóa (thừa cacbon). Hạt nhân của ngọn lkửa bịkéo dài ra tạo thành một vành màu xanh ở cuối không có ranh giới rõ ràng với vùnghoàn nguyên.

Đuôi của ngọn lửa có màu vàng nhạt. Ngọn lửa cácbon hóa có nhiệt độ thấp hơn ngọn lửa bình thường, có vùng

hoàn nguyên thừa cacbon rất dễ xâm nhập vào thành phần của kim loại đắp, vì thế ítđược dùng để hàn thép, mà chủ yếu là dùng để hàn gang, hàn đắp thép cao tốc, tôi bềmặt và hợp kim cứng.

01 - Người thợ có thể xác định loại ngọn lửa hàn bằng mắt theo hình dạng vàmàu sắc của nó. Ví dụ, để có ngọn lửa bình thường, ta có thể tăng lượng C2H2 lên, sauđó giảm dần cho đến khi vành màu xanh ở gần cuối của hạt nhân biến mất, phần hoànnguyên phân biệt rõ ràng với hai vùng còn lại – đó là ngọn lửa bình thường.

3.7.3.2. Phương pháp hàn phải và hàn trái

a. Hàn phải

Khi hàn, mỏ hàn và que hàn chuyểnđộng từ trái sang phải (mỏ hàn đi trước, quehàn đi sau). Đặc điểm của phương phápnày là ngọn lửa luôn hướng vào vũng hàn ,nên hầu hết nhiệt tập trung vào việc làmchảy kim loại hàn.

Trong quá trình hàn do áp suất củangọn lửa mà kim loại lỏng của vũng hàn luôn luôn được xáo trộn đều, tạo điều kiệncho xỉ nổi lên tốt hơn. Mặt khác do ngọn lửa bao bọc lấy vũng hàn nên mối hàn đượcbảo vệ tốt, nguội chậm và có thể giảmđược ứng suất và biến dạng do quá trìnhhàn gây ra.

Phương pháp này thường dùng đểhàn các chi tiết dày (chiều dày S>5mm),hoặc những vật liệu có nhiệt độ nóng chảycao.

b. Hàn trái

Khi hàn, mỏ hàn và que hàn chuyển động từ phải sang trái (que hàn đi trước,mỏ hàn theo sau). Phương pháp này có đặc điểm ngược lại với phương pháp hànphải.



Trong quá trình hàn, ngọn lửa không hướng trực tiếp vào vũng hàn , do đó nhiệttập trung vào đây ít được xáo trộn đều và xỉ khó nổi lên hơn. Ngoài ra điều kiện bảo vệmối hàn không tốt, tốc độ nguội của mối hàn nhanh, ứng suất và biến dạng hàn sinh ralớn hơn phương pháp hàn trái.

Tuy nhiên, bằng phương pháp hàn trái, người thợ hàn rất dễ quan sát mép chi tiếthàn tạo khả năng nhận được mối hàn đều và đẹp.

Phương pháp này thường được sử dụng để hàn các chi tiết mỏng (S<5mm), hoặcnhững vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.

3.7.3.3. Chuẩn bị chi tiết hàn

Trước khi hàn, tùy theo chiều dày của chi tiết cà yêu cầu kỹ thuật, tiến hành vátmép. Hình dạng, kích thước kết cấu của mép chi tiết phải chọn đúng như tiêu chuẩnqui định đối với phương pháp hàn khí. Vát mép có thể dùng phương pháp cơ khí (phay, bào…) khi sản xuất hàng loạt, hoặc bằng dũa, đá mài tay khi sản xuất đơn chiếc.Cũng có thể dùng mỏ cắt khí để vát mép.

Cần tiến hành làm sạch mép các chi tiết hàn về cả hai phía, chiều rộng mỗi phíakhoảng 10~20mm. Việc làm sạch gỉ, dầu mỡ và các chất bẩn khác có thể thực hiệnbằng ngọn lửa đốt trước, sau đó mới làm sạch tiếp bằng bàn chải sắt, hoặc có thể sửdụng phương pháp phun cát hay dùng hóa chất.

Việc làm sạch mép các chi tiết trước khi hàn rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng rấtlớn đến chất lượng của mối hàn sau này.

Khi gá lắp nên hàn đính một số điểm để giữ vị trí tương đối của các chi tiết trongquá trình hàn. Chiều dài và khoảng cách giữa các mối hàn đính lấy như sau :

Đối với cá chi tiết mỏng : chiều dài mối hàn đính là 4~5mm và nằm cáchnhau một khoảng 50~100 mm.

Đối với những chi tiết lớn, dày :chiều dài mối hàn đính là 20~30mm và cáchnhau một khoảng 300~500 mm.

3.7.3.4. Chế độ hàn khí

a. Góc nghiêng của mỏ hànGóc nghiêng của mỏ hàn so với bề

mặt các chi tiết hàn phụ thuộc chủ yếu vàochiều dày và tính chất lý nhiệt của kim loạihàn. Chiều dày chi tiết lớn, góc nghiêngphải càng lớn.

Góc nghiêng của mỏ hàn có thể thayđổi trong quá trình hàn. Lúc đầu, để nungnóng kim loại được tốt và hình thành mốihàn nhanh, góc nghiêng của mỏ hàn có trị



số lớn nhất (80~900).Trong quá trình hàn, góc nghiêng cần được thay đổi cho phù hợp với chiều dày

và tính chất của kim loại hàn.Lúc gần kết thúc, để mối hàn được điền đầy và tránh sự chảy kim loại , phải giảm

góc nghiêng của mỏ hàn xuống. Lúc đó, ngọn lửa hàn như trựơt trên bề mặt các chitiết.

b. Công suất ngọn lửa hàn

Công suất của ngọn lửa hàn được tính bằng lượng khí cháy tiêu hao trong mộtgiờ. Nó phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày chi tiết hàn và tính chất lý nhiệt của kim loạicơ bản : chiều dày càng lớn, nhiệt độ nóng chảy và tính dẫn nhiệt của kim loại cơ bảncàng cao, thì công suất của ngọn lửa càng lớn, và ngựơc lại.

Hàn thép cacbon và hợp kim thấp, công suất của ngọn lửa được xác định bằngcông thức kinh nghiệm sau:

Với phương pháp hàn phải V C2H2 = (120~150).S ; lít/giờ V – Công suất ngọn lửaS – Chiều dày chi tiết (mm)Với phương pháp hàn trái V C2H2 = (100~120).S ; lít/giờ

Phải căn cứ vào công suất của ngọn lửa để chọn số hiệu đầu mỏ hàn cho phù hợp.

c. Que hàn phụ

Khi hàn các chi tiết mỏng có gấp mép thì không cần dùng que hàn phụ, còn trongnhững trường hợp khác phải dùng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn.

Que hàn dùng để hàn thép cacbon và hợp kim thấp phải thỏa mãn các yêu cầunhư : Có đường kính tỷ lệ với chiều dày chi tiết hàn, bề mặt phải sạch (không gỉ,không dính dầu mỡ và các chất ẩn khác); ít gây ra hiện tượng bắn tóe kim loại lỏng rakhỏi vũng hàn ; không chứa các chất phi kim loại và dễ tạo thành các bọt khí trongkim loại mối hàn.

Thông thường que hàn phụ có dạng dây, đường kính từ 0,3 ~12mm. Khi hàn cácchi tiết có chiều dày lớn tới 15mm đường kính que hàn được chọn theo công thứckinh nghiệm sau :

Với phương pháp hàn phải2

Sd = (mm)

d – Đường kính que hàn phụS – Chiều dày chi tiết (mm)

Với phương pháp hàn trái 12

Sd = + (mm)

Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn hơn 15mm, đường kính que hàn phụ lấybằng 6~8mm.



3.7.3.5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ

Để thực hiện các mối hàn sấp bằng phương pháp hàn trái (không vát mép) khichiều dày chi tiết nhỏ hơn 3mm hoặc lớn hơn một chút bằng phương pháp hàn phải,chuyển động thường dùng nhất của mỏ hàn và que hàn phụ được giới thiệu ở hình (a).

Khi thực hiện mối hàn góc, để nhận đựơc mối hàn bình thường nên chọn chuyểnđộng của mỏ hàn và que hàn như hình (b).

Khi hàn các chi tiết có vá mép, thì mối hàn nằm sâu trong rãnh hàn. Lúc này mỏhàn chỉ có chuyển động dọc, còn dao động ngang là do que hàn thực hiện (hình c).

Hàn khí vì có năng suất thấp nên ít khi sử dụng để hàn các chi tiết có chiều dàylớn. Song, nếu cần thiết phải sử dụng thì mối hàn sẽ được thực hiện nhiều lớp theo thứtự như hình (d).

Những chi tiết mỏng có uốn mép, khi hàn không cần sử dụng que hàn phụ để bổsung kim loại. Chuyển động của mỏ hàn nên thực hiện theo hình xoắn ốc hay hình sinnhư hình (e) và (f).



Mục lụcPhần 1. CÔNG NGHỆ ĐÚC.........................................................................................1

Bài 1. CÔNG NGHỆ ĐÚC........................................................................................1

1.1.1. Khái niệm về quá trình sản xuất đúc ..........................................................11.1.1.1. Định nghĩa ............................................................................................11.1.1.2. Đặc điểm................................................................................................11.1.1.3. Nhược điểm ...........................................................................................11.1.1.4. Phân loại các phương pháp đúc ..........................................................11.1.1.5. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc ..........................1

1.1.2. Thiết kế đúc ..................................................................................................21.1.2.1. Thành lập bản vẽ đúc...........................................................................21.1.2.2. Xác định mặt phân khuôn ...................................................................21.1.2.3. Xác định các đại lượng của bản vẽ vật đúc........................................41.1.2.4. Xác định Lõi và gối lõi (ruột và đầu gác) ...........................................7

1.1.3. Bản vẽ mẫu ...................................................................................................81.1.4. Bản vẽ hộp lõi và lõi .....................................................................................91.1.5. Thiết kế hệ thống rót – đậu hơi – đậu ngót .................................................9

1.1.5.1. Hệ thống rót . .......................................................................................91.1.5.2. Đậu hơi- đậu ngót ...............................................................................111.1.5.3. Vị trí dẫn kim loại vào trong khuôn .................................................111.1.5.4. Tính đúc của hợp kim ........................................................................12

1.1.6. Đúc gang .....................................................................................................121.1.6.1. Phân loại gang.....................................................................................131.1.6.2. Các nguyên tố ảnh hưởng đến tính đúc của gang ...........................131.1.6.3. Vật liệu kim loại..................................................................................131.1.6.4. Chất trợ dung .....................................................................................131.1.6.5. Vật liệu chịu lửa..................................................................................131.1.6.6. Tính phôi liệu nấu gang .....................................................................141.1.6.7. Cách tính .............................................................................................141.1.6.8. Đặc điểm đúc gang .............................................................................15

1.1.7. Đúc kim loại màu (hợp kim màu)..............................................................151.1.7.1.Đúc đồng...............................................................................................151.1.7.2. Đúc hợp kim nhôm .............................................................................16

1.1.8. Các phương pháp đúc đặc biệt ..................................................................161.1.8.1. Đúc trong khuôn kim loại ..................................................................161.1.8.2. Đúc dưới áp lực (khí nén) ..................................................................171.1.8.3. Đúc li tâm ............................................................................................171.1.8.4. Đúc trong khuôn mẫu chảy ...............................................................171.1.8.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng .................................................................17



1.1.9. Khuyết tật vật đúc .......................................................................................181.1.9.1. Sai hình dáng kích thước và trọng lượng.........................................181.1.9.2. Khuyết tật mặt ngoài..........................................................................181.1.9.3. Nứt .......................................................................................................191.1.9.4. Lổ hổng trong vật đúc ........................................................................191.1.9.5. Lẫn tạp chất ........................................................................................201.1.9.6. Sai tổ c ức ............................................................................................201.1.9.7. Sai thành phần hoá học và cơ tính....................................................20

PHẦN 2 CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BẰNG ÁP LỰC ............................................20Bài 1. KHÁI NIỆM VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC ....................20

2.1.1. Định nghĩa ..................................................................................................202.1.2. Ưu, nhược điểm của gia công bằng áp lực ...............................................21

2.1.2.1. So với đúc ............................................................................................212.1.2.2. So với cắt gọt .......................................................................................212.1.2.3. Phân loại các phương pháp gia công bằng áp lực ...........................212.1.2.4. Sự biến dạng dẻo của kim loại...........................................................222.1.2.5. Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo của kim loại ....................24

2.1.2.6. Anh hưởng của biến dạng dẻo đến tính chất và tổ chức của kimloại.....................................................................................................................252.1.2.7. Sự kết tinh lại ......................................................................................252.1.2.8. Các định luật cơ bản áp dụng khi gia công bằng áp lực.................26

Bài 2 : NUNG NÓNG KIM LOẠI ĐỂ GIA CÔNG ÁP LỰC .............................26

2.2.1. Mục đích của nung nóng. ..........................................................................262.2.2. Những hiện tượng xảy ra khi nung nóng .................................................26

2.2.2.1. Hiện tượng ôxy hóa ............................................................................262.2.2.2. Hiện tượng thoát cacbon....................................................................272.2.2.3. Hiện tượng quá nhiệt .........................................................................272.2.2.4. Hiện tượng nứt....................................................................................27

2.2.3. Chế độ nung................................................................................................272.2.3.1 Nhiệt độ nung kim loại........................................................................272.2.3.2. Thời gian nung....................................................................................272.2.3.3. Tốc độ nung.........................................................................................272.2.3.4. Thiết bị nung nóng .............................................................................282.2.3.5. Làm nguội sau khi gia công áp lực ..................................................28

Bài 3.CÁN VÀ KÉO ................................................................................................28

2.3.1. Thực chất của quá trình cán .....................................................................282.3.1.1. Khái niệm ............................................................................................282.3.1.2. Biện pháp công nghệ tăng hệ số ma sát bằng cách .........................28

2.3.2. Các sản phẩm cán ......................................................................................282.3.3. Thiết bị cán .................................................................................................29



2.3.4. Bản chất của quá trình kéo dây.................................................................292.3.5. Dụng cụ và thiết bị kéo dây........................................................................30

Bài 4. RÈN TỰ DO VÀ RÈN KHUÔN .................................................................31

2.4.1. Khái niệm và phân loại các phương pháp rèn, dập..................................312.4.2. Thiết bị rèn dập...........................................................................................31

2.4.2.1. Đặc điểm các thiết bị tạo lực .............................................................332.4.2.2. Các loại máy búa ...............................................................................332.4.2.3. Các loại máy ép (máy nhóm 2) ..........................................................342.4.2.4. Máy nhóm 3 ........................................................................................35

2.4.3. Rèn tự do.....................................................................................................352.4.3.1. Các nguyên công rèn ..........................................................................352.4.3.2. Dụng cụ rèn tự do...............................................................................36

2.4.3. Thiết kế vật rèn tự do .................................................................................372.4.3.1. Lựa chọn kết cấu và hình dáng hợp lý của vật rèn .........................372.4.3.2. Thiết kế bản vẽ vật rèn ......................................................................372.4.3.3. Tính khối lượng phôi rèn...................................................................372.4.3.4. Tính kích thước phôi rèn ...................................................................372.4.3.5. Tính toán chế độ nung nóng và làm nguội .......................................382.4.3.6. Lập qui trình công nghệ rèn cơ bản .................................................382.4.3.7. Chọn máy gia công hợp lý .................................................................38

2.4.4. Thiết kế vật rèn khuôn và khuôn rèn ........................................................382.4.4.1. Xác định kết cấu hợp lý của vật rèn khuôn .....................................382.4.4.2. Xác định mặt phân khuôn .................................................................382.4.4.3. Xác định lượng dư và dung sai .........................................................392.4.4.4. Góc nghiêng và bán kính góc lượn ...................................................392.4.4.5. Lớp rèn chưa thấu của lỗ...................................................................392.4.4.6. Bản vẽ vật rèn .....................................................................................402.4.4.7. Khối khuôn rèn...................................................................................40

Bài 5. DẬP TẤM......................................................................................................40

2.5.1. Khái niệm....................................................................................................402.5.1.1. Dập tấm ...............................................................................................402.5.1.2. Lực tác dụng là lực tĩnh không có chu ky ........................................40

2.5.2. Các nguyên công cắt phôi ..........................................................................402.5.2.1. Cắt phôi theo đường thẳng ...............................................................402.5.2.2. Dập cắt và đột lỗ .................................................................................41

2.5.3. Dập không làm mỏng thành phôi..............................................................412.5.3.1. Thiết kế phôi dập................................................................................412.5.3.2. Thiết kế công nghệ dập ......................................................................412.5.3.3. Thiết kế khuôn dập ............................................................................41

Phần 3: CÔNG NGHỆ HÀN ......................................................................................43



Bài 1. KHÁI NIỆM NGÀNH HÀN........................................................................43

3.1.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ........433.1.1.1. Thực chất và đặc điểm .......................................................................43

3.1.2. Phân loại các phương pháp hàn ...............................................................433.1.2.1. Căn cứ vào dạng năng lượng sử dụng ..............................................433.1.2.2. Theo trạng thái của kim loại mối hàn tại thời điểm hàn ..............44

3.1.2. QUÁ TRÌNH VẬT LÝ VÀ LUYỆN KIM HÀN NÓNG CHẢY ................443.1.2.1. Khái niệm về vũng hàn và mối hàn ..................................................443.1.2.2. Quá trình luyện kim khi hàn nóng chảy ..........................................45

3.1.3. TÍNH HÀN CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM ............................................483.1.3.2. Khái niệm ............................................................................................483.1.3.2. Phân loại..............................................................................................48

3.2.4. Đánh giá tính hàn của kim loại, hợp kim thông qua các chỉ tiêu...........48Bài 2. HÀN HỒ QUANG TAY...............................................................................50

3.2.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA HÀN HỒ QUANG TAY ......................503.2.1.1. Thực chất.............................................................................................503.1.1.2. Đặc điểm..............................................................................................50

3.2.2. HỒ QUANG HÀN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NÓ.........................................513.2.2.1. Hồ quang hàn và các phương pháp gây hồ quang ..........................513.2.2.2. Hiện tượng thổi lệch hồ quang và biện pháp khắc phục ................51

3.2.3. PHÂN LOẠI HỒ QUANG TAY VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG ............523.2.3.1. Phân loại theo điện cực hàn...............................................................523.2.3.2. Phân loại theo dòng điện hàn ............................................................533.2.3.3. Phân loại theo cách nối dây ...............................................................53

3.2.4. LÀM SẠCH MÉP HÀN VÀ CHUẨN BỊ GÁ LẮP ...................................543.2.4.1. Chuẩn bị mép hàn ..............................................................................543.2.4.2. Làm sạch mép hàn..............................................................................563.2.4.3. Gá lắp và hàn đính .............................................................................56

3.2.5. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ HÀN HỒ QUANG TAY .................................563.2.5.1. Vật liệu hàn hồ quang tay..................................................................563.5.2.2. Một số tiêu chuẩn và phương pháp ký hiệu que hàn ......................593.5.2.4. Thiết bị hồ quang tay .........................................................................67

Bài 3. CÔNG NGHỆ HÀN HỒ QUANG TAY.....................................................73

3.3.1. VỊ TRÍ HÀN TRONG KHÔNG GIAN......................................................733.3.1.2. Các mối hàn đứng (V - Vertical).......................................................733.3.1.3. Các mối hàn ngang (H- Horizontal) ................................................733.3.1.4. Các mối hàn trần (O, OH - Overhead).............................................73

3.3.2. CHẾ ĐỘ HÀN HỒ QUANG TAY .............................................................733.3.2.1. Định nghĩa ...........................................................................................733.3.2.2. Các thông số đặc trưng của chế độ hàn............................................74



3.3.3. CÁC CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN KHI HÀN HỒ QUANG TAY ..............753.3.3.1. Chuyển động theo trục que hàn (1) ..................................................763.3.3.2. Chuyển động dọc theo trục mối hàn (2) ...........................................763.3.3.3. Dao động ngang (3) ............................................................................76

3.3.4. KỸ THUẬT THỰC HIỆN MỐI HÀN Ở CÁC VỊ TRÍ KHÁC NHAUTRONG KHÔNG GIAN.......................................................................................77

3.3.4.1. Hàn mối hàn bằng (hàn sấp): F – flat...............................................773.3.4.2. Hàn mối hàn đứng: V – Vertical.......................................................803.3.4.3. Hàn mối hàn ngang: H – Horizontal ................................................823.3.4.4. Hàn mối hàn trần: OH – Overhead..................................................83

3.3.5. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG SUẤT HÀN HỒ QUANG TAY..........853.3.5.1. Hàn bằng bó que hàn .........................................................................853.3.5.2. Hàn bằng hồ quang ba pha ...............................................................853.3.5.2. Hàn bằng que hàn có đường kính lớn ..............................................853.3.5.3. Sử dụng que hàn có hệ số đắp cao ...................................................85

Bài 4. KHUYẾT TẬT HÀN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA..............85

3.4.1. CÁC DẠNG KHUYẾT TẬT BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC ........................853.4.1.1. Khuyết tật nứt.....................................................................................85

3.4.2. Khuyết tật rỗ khí .........................................................................................883.4.2.1. Khái niệm ............................................................................................883.4.2.2. Nguyên nhân .......................................................................................883.4.2.3. Biện pháp phòng tránh ......................................................................883.4.2.4. Khuyết tật lẫn xỉ (kẹt xỉ) ....................................................................893.4.2.5. Khuyết tật không ngấu ......................................................................893.4.2.6. Khuyết tật lẹm chân và chảy loang...................................................903.4.2.7. Khuyết tật đóng cục ...........................................................................91

3.4.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN.............923.4.3.1. Phương pháp kiểm tra phá hủy ........................................................923.4.3.2. Phương pháp kiểm tra không phá hủy ............................................92

Bài 5. ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN ...........................................................95

3.5.1. NGUYÊN NHÂN PHÁT SINH, PHÁT TRIỂN VÀ TỒN TẠI ỨNGSUẤT BIẾN DẠNG HÀN....................................................................................95

3.5.1.1. Khái niệm cơ bản về ứng suất và biến dạng hàn.............................95

3.5.2. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN ..............973.5.2.1. Các biện pháp trước khi hàn.............................................................973.5.2.2. Các biện pháp công nghệ trong khi hàn...........................................983.5.2.3. Các biện pháp công nghệ sau khi hàn ..............................................98

Bài 6. HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC VÀ TRONG MÔI TRƯỜNGKHÍ BẢO VỆ ...........................................................................................................99

3.6.1. HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ ...................................99



3.6.1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng......................................99

3.6.1.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớpthuốc bảo vệ ...................................................................................................1013.6.1.3. Công nghệ hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ ...........................102

3.6.2. HÀN HỒ QUANG BẰNG ĐIỆN CỰC NÓNG CHẢY TRONG MÔITRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ ....................................................................................105

3.6.2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng....................................105

3.6.2.2. Vật liệu và thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khíbảo vệ ..............................................................................................................106

Bài 7. HÀN KHÍ ....................................................................................................113

3.7.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG .......................1133.7.1.1. Thực chất...........................................................................................1133.7.1.2. Nguyên lý...........................................................................................1133.7.1.3. Đặc điểm............................................................................................1133.7.1.4. Phạm vi ứng dụng ............................................................................113

3.7.2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ DÙNG TRONG HÀN KHÍ ..........................1133.7.2.1. Vật liệu hàn khí .................................................................................114

3.7.2.2. Thiết bị hàn khí ................................................................................115

3.7.3. Công nghệ hàn khí ...................................................................................1233.7.3.1. Điều chỉnh ngọn lửa hàn ..................................................................1233.7.3.2. Phương pháp hàn phải và hàn trái ................................................1243.7.3.3. Chuẩn bị chi tiết hàn ........................................................................1253.7.3.4. Chế độ hàn khí..................................................................................1253.7.3.5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ ....................................127

ường cao đẳng nghề số 8 – khoa cơ khí chế tạo phần 1. công ......

Documents