Giáo trình Công nghệ hàn - Phần I: Giới thiệu hàn hồ quang

PHẦN I

GIỚI THIỆU HÀN HỒ QUANG

1

THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM HÀN HỒ QUANG

1.1 Thực chất

Hàn là phương pháp nối các phần tử thành một mối liên kết không thể

tháo rời được bằng cách nung nóng chỗ nối tới trạng thái chảy lỏng

hoặc dẻo.

Khi hàn ở trạng thái chảy thì chỗ nối của vật hàn nóng chảy ra

cùng với kim loại hàn, sau đó kết tinh và đông đặc lại cho ta

mối hàn.

Ở trạng thái dẻo thì chỗ nối của vật hàn được nung nóng tới

trạng thái dẻo, khi đó khả năng để đảm bảo được mối hàn bền

chắc chưa được nên phải tác dụng lên chỗ đó một ngoại lực.

Hàn hồ quang - Là quá trình sử dụng nhiệt của hồ quang để làm nóng

chảy kim loại phụ (que hàn, dây hàn… ) và kim loại gốc.

Trong quá trình hàn hồ quang bao gồm các chuyển động như gây hồ

quang, dịch chuyển hồ quang, dịch chuyển bằng tay. Một hoặc nhiều

mối hàn có thể tạo thành một kết cấu hàn.

Kết cấu hàn có thể là một sản phẩm hoàn chỉnh cũng có thể là một bộ

phận.

# Chú ý :

∗ Trạng thái hàn có thể là trạng thái lỏng, dẻo thậm chí là trạng

thái nguội bình thường.

∗ Khi hàn nếu kim loại đạt tới trạng thái lỏng, thì trong phần lớn

các trường hợp, mối hàn tự hình thành mà không cần lực ép,

việc tạo ra mối hàn có hình dáng và kích thước cho trước có

thể cần hoặc không cần kim loại bổ xung. (thông qua vật liệu

hàn).

1

Giới thiệu hàn hồ quang - VTH/Apave

∗ Nếu kim loại chỗ cần nối khi hàn có nhiệt độ thấp, hoặc chỉ đạt

tới trạng thái dẻo thì để đạt được mối hàn cần có ngoại lực tác

động.

∗ Về bản chất thì hàn đắp, hàn vảy và dán kim loại cũng tương tự

như hàn. Do đó trong kỹ thuật nó cũng được coi như là lĩnh

vực riêng của hàn.

1.2 Đặc điểm

Liên kết hàn không tháo rời được bởi tính đặc trưng liên tục và

nguyên khối, đó là dạng liên kết cứng và bền.

Với khả năng làm việc, so với các phương pháp nối ghép khác như tán

đinh, bu lông…thì kết cấu hàn cho phép tiết kiệm từ 10 - 20% khối

lượng kim loại. Hình dáng của chi tiết cân đối hơn do không phải đột

lỗ khoan hay tán đinh.

So với phương pháp đúc thì phương pháp hàn tiết kiệm 50% khối

lượng công việc vì hàn không cần hệ thống đốt và khuôn, giảm được

thời gian và giá thành.

Hàn cho phép chế tạo các kết cấu phức tạp, và có thể liên kết được

các kim loại có tính chất khác nhau.

Vd:

Kim loại đen với kim loại đen

Kim loại màu với kim loại màu

Kim loại màu với kim loại đen

# Ngoài ra còn hàn nối được các kim loại có tính chất khác nhau

nhưng phụ thuộc vào que hàn, máy hàn và môi trường khí bảo vệ.

Hàn tạo ra liên kết có độ bền cao, độ kín cao đáp ứng được các yêu

cầu công việc của các kết cấu quan trọng như: Bình bồn áp lực, tàu

thuyền…

Hàn có tính linh động và năng suất cao so với các phương pháp gia

công khác, dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất.

∗ Giảm được tiếng ồn và mức độ đầu tư cho hàn không cao.

∗ Thiết bị hàn tương đối đơn giản và dễ chế tạo.

2

Giới thiệu hàn hồ quang - VTH/Apave

∗ Độ bền mối hàn cao, mối hàn kín do kim loại mối hàn tốt hơn

kim loại vật hàn, nên chịu tải trọng tĩnh tốt, mối hàn chịu được

áp suất cao.

1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp hàn

Ưu điểm.

∗ Phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế

tạo mới và tu sửa như đóng tàu, cầu phà, bình bồn, nhà

xưởng…

∗ Nói chung những bộ phận máy có hình dáng phức tạp phải chịu

lực tương đối lớn, có chiều dày nhỏ đều được gia công chế tạo

bằng phương pháp hàn.

Nhược điểm

∗ Dễ tạo ra biến dạng kim loại, có thể làm thay đổi tính chất kim

loại, làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu và là nghề được

xếp vào nghề độc hại.

∗ Trong kết cấu hàn thường tồn tại trạng thái ứng xuất dư và biến

dạng dư, tạo ra ứng suất mỏi của sản phẩm trong quá trình sử

dụng.

2

PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP HÀN

PHƯƠNG PHÁP HÀN CÓ THỂ ĐƯỢC CHIA

THEO CÁC CÁCH SAU.

2.1 CĂN CỨ THEO DẠNG NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG

Các phương pháp hàn dùng điện năng

Bao gồm các phương pháp dùng điện năng biến thành nhiệt

năng để cung cấp nhiệt cho quá trình hàn.

Hàn hồ quang

Hàn điện trở

Hàn điện xỉ

Hàn tia điện tử

3

Giới thiệu hàn hồ quang - VTH/Apave

Các phương pháp hàn cơ năng

Bao gồm các phương pháp sử dụng cơ năng để làm biến dạng

kim loại tại khu vực cần hàn và tạo ra liên kết hàn.

Hàn ma sát

Hàn áp lực

Các phương pháp hàn hóa năng

Bao gồm các phương pháp sử dụng các phản ứng hóa học tạo

ra để nung nóng kim loại mối hàn.

Hàn khí

Hàn nhiệt nhôm

Hàn nổ

Các phương pháp hàn chùm hạt năng lượng cao

Bao gồm các phương pháp hàn dùng các tia điện tử có năng

lượng cao đốt chảy kim loại cục bộ để tạo liên kết hàn.

Hàn tia laser

Phương pháp hàn bằng năng lượng sóng siêu âm

Hàn siêu âm

2.2 CĂN CỨ VÀO TRẠNG THÁI CỦA KIM LOẠI MỐI HÀN

Ở TẠI THỜI ĐIỂM HÀN.

ª Nhóm hàn nóng chảy

Trong nhóm hàn nóng chảy còn được chia ra thành các phương

pháp hàn như:

Các phương pháp hàn khí nhiên liệu

Phương pháp hàn nhiệt nhôm

Phương pháp hàn điện xỉ

Phương pháp hàn tia điện tử

Phương pháp hàn tia laser

Các phương pháp hàn hồ quang

ª Nhóm hàn áp lực

4

Giới thiệu hàn hồ quang - VTH/Apave

Phương pháp này chỉ thích hợp với các loại kim loại khi biến

thành thể lỏng phải qua thể nhão (dẻo), những kim loại khác như

Gang thì không thể áp dụng hàn ở phương pháp này được vì không

có thể dẻo.

Trong nhóm này cũng được chia ra các phương pháp hàn khác

như:

Phương pháp hàn áp lực khí

Phương pháp hàn điện trở

Phương pháp hàn rèn

Phương pháp hàn siêu âm

Phương pháp hàn ma sát

Phương pháp hàn áp lực nguội

Phương pháp hàn nổ

5

Giới thiệu hàn hồ quang - VTH/Apave