Giáo trình Công nghệ hàn - Phần V: Hàn hồ quang dưới lớp thuốc
PHẦN V
HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC
Hàn hồ quang chìm (SAW) là một
phương pháp hàn hồ quang sử dụng một
hồ quang hoặc nhiều hồ quang giữa một
điện cực kim loại trần hoặc nhiều điện
cực và bể hàn. Hồ quang và kim loại
nóng chảy được bảo vệ bằng một lớp
chăn thuốc dạng hạt phủ lên bên trên vật
hàn. Phương pháp hàn không cần dùng
đến áp lực và kim loại điền đầy thu được
từ điện cực, và một vài nguồn cung cấp
(dây hàn, thuốc hoặc kim loại dạng hạt).
Phương pháp hàn hồ quang chìm được
trình bày trong hình 1.
Hình 1. Phương pháp hàn hồ quang chìm
1. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
Nguyên tắc hoạt động của phương pháp hàn hồ quang chìm được trình
bày trong hình 2. Sử dụng nhiệt của hồ quang giữa điện cực được cấp
liên tục và vật hàn. Nhiệt của hồ quang làm nóng chảy bề mặt của kim
loại cơ bản và đầu mút của điện cực, kim loại nóng chảy ngắt ra khỏi
điện cực xuyên suốt qua hồ quang tới vật hàn. Sau đó trở thành kim loại
mối hàn kết lắng. Sự bảo vệ thu được từ lớp chăn thuốc dạng hạt được
phủ ngay lập tức bên trên khu vực mối hàn. Thuốc được phủ sát hồ
quang nóng chảy và trộn lẫn với kim loại mối hàn nóng chảy giúp làm
tinh khiết và củng cố nó. Lớp xỉ được hình thành và nổi lên trên bề mặt
tạo thành một lớp phủ bảo vệ. Mối hàn hồ quang chìm nằm ở bên dưới
lớp thuốc và xỉ. Từ lúc này nó có tên là Hàn Hồ Quang Chìm.
BÐp hµn
D©y hµn
BÓ hµn XØ hµn
Thuèc hµn
Hå quang
Kim lo¹i c¬ b¶n
Kim lo¹i mèi hµn
Hình 2. Mô tả phương pháp hàn hồ quang chìm
38
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Hình ảnh hàn hồ quang chìm được trình bày trong hình 3. Thuốc hàn và
xỉ bình thường bảo vệ hồ quang cũng do đó mà không nhìn thấy được hồ
quang, phần thuốc hàn không bị nóng chảy có thể được sử dụng lại. Điện
cực được cấp vào trong hồ quang liên tục từ cuộn. Hồ quang được duy trì
tự động và di chuyển có thể bằng tay hoặc bằng máy. Hồ quang bắt đầu
bằng một dạng khởi động nóng chảy (kim loại).
Kiểu chuyển dịch kim loại không quang trọng trong hàn hồ quang chìm.
Hình 3. Hình ảnh phương pháp hàn hồ quang chìm
2. CÁC ƯU ĐIỂM VÀ TÍNH NĂNG SỬ DỤNG
Phương pháp hàn hồ quang chìm, được giới thiệu trong đầu những năm
1930. Một trong những phương pháp tự động và được đưa vào sử dụng
sớm nhất để chế tạo các đường nối theo chiều dọc của các ống rộng. Nó
rất phát triển trong việc cung cấp chất lượng cao kim loại mối hàn kết
lắng bằng hồ quang được bảo vệ và kim loại nóng chảy tránh được các
tác nhân xấu từ không khí.
Các ưu điểm chủ yếu của phương pháp:
Chất lượng kim loại mối hàn cao
Tỷ lệ và tốc độ đắp vô cùng cao
Mịn, mối hàn kết thúc đều, không bắn toé.
Ít hoặc không có khói.
Không loé hồ quang, do đó ít gây hại
Dây hàn được tận dụng cao.
Dễ dàng tự động hoá cho các ứng dụng
Không yêu cầu cao đối với thợ vận hành
Phương pháp hàn hồ quang chìm được sử dụng rộng rãi trong công việc
chế tạo thép dày, bao gồm hàn trong xây dựng, các ống có đường kính
39
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
rộng, chế tạo các thành phần cơ khí cho tất cả các dạng công nghiệp
nặng, chế tạo bình, bồn áp lực và kho chứa.
Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng tàu như ghép nối và
lắp ghép chế tạo, và nhiều nghành công nghiệp khác sử dụng đến thép từ
trung bình đến chiều dày lớn. Nó cũng được sử dụng để hàn phủ lớp mặt
và công việc xây dựng, bảo dưỡng và sửa chữa.
3. HỆ THỐNG HÀN VÀ DÒNG ĐIỆN
Hệ thống hàn được sử dụng cho hàn hồ quang chìm một điện cực được
trình bày trong hình 8. Phương pháp hàn hồ quang chìm sử dụng hoặc
dòng điện một chiều hoặc xoay chiều cho nguồn hàn. Dòng điện một
chiều được sử dụng tốt nhất cho ứng dụng hàn một hồ quang.
1. Nguồn hàn
4. Cuộn dây hàn
7. Vật liệu hàn cơ bản
10. Dây cáp điều khiển
2. Bộ điều khiển
5. Mô tơ cấp dây
8. Dây nối kẹp mát
3. Dây hàn
6. Phễu đựng thuốc hàn
9. Dây cáp hàn
Hình 8. Biểu đồ khối phương pháp hàn SAW
Cả hai dòng điện một chiều phân cực âm (DCEN) và một chiều phân cực
dương (DCEP) được sử dụng.
Loại điện áp ổn định (Constant Voltage - CV) của nguồn hàn DC được
ưa chuộng cho hàn hồ quang chìm cùng với đường kính dây hàn 3.2mm
và nhỏ hơn.
Loại dòng điện ổn định (Constant Current - CC) của hệ thống nguồn hàn
được sử dụng cho hàn đối với dây hàn có đường kính 4mm và lớn hơn.
Đối với hàn Xoay chiều (AC) nguồn hàn có đặc tính dòng điện không
đổi luôn luôn được sử dụng.
40
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Khi hàn với nhiều dây hàn thì dùng hệ thống cấp nhiều dây hàn và có thể
sử dụng cùng với cả hai hồ quang AC và DC với một hoặc nhiều nguồn
hàn và có đặc tính dòng điện không đổi (CC).
Tuy nhiên, hệ thống hàn điện áp không đổi (CV), chỉ có thể được áp
dụng với tối đa hai dây hàn cùng chung một nguồn hàn.
Dòng hàn cho hàn hồ quang chìm có thể thay đổi từ mức thấp như 50A
tới mức cao như 2000 A. Xong thực tế dòng điện hàn hồ quang chìm tốt
nhất được đặt ở 200 tới 1200A.
4. THIẾT BỊ ĐƯỢC YÊU CẦU
Thành phần thiết bị được yêu cầu cho hàn hồ quang chìm (hình 8) gồm
có:
Máy hàn (nguồn hàn).
Bộ phận cung cấp dây và hệ thống điều khiển
Kìm hàn cho hàn tự động, hoặc súng hàn bộ phận lắp ráp
cáp hàn cho hàn bán tự động
Hộp đựng thuốc hàn và cơ cấu cung cấp và thông thường có
hệ thống hút thuốc để tái sử dụng.
Cơ cấu di chuyển cho hàn tự động.
Nguồn hàn hồ quang chìm có hệ số tải (duty cycle) là 100%, bởi vì quá
trình hàn sẽ phải thực hiện mối hàn liên tục và ổn định, thường quá
khoảng thời gian 10 phút. Nếu dùng bộ nguồn hàn chỉ có hệ số tải 60%
thì chúng chỉ có thể hàn ở khoảng cường độ mà máy có hệ số tải 100%
mà thôi.
Khi hàn với thiết bị có đặc tính ngoài CC thì có thể hàn với đầu hàn dùng
dòng AC hoặc DC điều chỉnh tốc độ theo tín hiệu hồi tiếp của hồ quang.
Trong khi nếu bộ nguồn có đặc tính CV thì chỉ cần dùng bộ cấp dây vận
hành bằng môtơ có tốc độ cố định. Thiết bị có đặc tính CV chỉ được sử
dụng với dòng DC.
Cả hai loại thiết bị, kiểu máy phát và biến áp-nắn điện đều được ứng
dụng cho phương pháp hàn hồ quang chìm, xong loại biến áp-nắn điện
phổ biến hơn. Máy hàn hồ quang chìm có phạm vi điều chỉnh cường độ
dòng điện từ 300A đến 1500A. Các máy này lại có thể nối song song với
nhau khi cần cấp dòng hàn cao hơn.
Khi hàn hồ quang chìm bán tự động thì dùng máy hàn DC còn khi hàn tự
động bộ nguồn AC thích hợp hơn. Thiết bị hàn hồ quang chìm nhiều dây
cần các mạch điều khiển đặc biệt và dùng nguồn hàn AC.
41
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Khi hàn bán tự động, dây hàn được cấp qua ống mềm đến tay hàn, trên
tay hàn có phễu nhỏ đựng thuốc hàn. Lượng thuốc hàn cấp nhiều hay ít
tuỳ thuộc vào khe hở giữa miệng phễu và chi tiết hàn.
Khi hàn tự động, đầu hàn được gắn bộ cấp dây hàn và phễu đựng thuốc
hàn. Phễu đó sẽ đổ thuốc hàn khi van lá được mở bởi bộ điều khiển.
Ngoài ra còn có trang bị phục vụ cho sự chuyển động của đầu hàn dọc
theo mối hàn và thiết bị thu hồi thuốc hàn.
Thiết bị hàn hồ quang chìm thường được trang bị thêm các trang thiết bị
khác như thiết bị dò rãnh hàn (đầu dò quang học), bộ lắc ngang, bộ điều
khiển từ xa.
5. DÂY HÀN VÀ THUỐC HÀN
Hai vật liệu được sử dụng trong hàn hồ quang chìm là thuốc hàn và dây
hàn.
Hiệp hội hàn Mỹ có hai sự chỉ định, trong đó hệ thống phân loại bao
gồm cả hai: Thuốc và dây hàn
“ Phân loại đối với các dây hàn thép carbon và các thuốc hàn cho hàn hồ
quang chìm” theo AWS A5.17 (Hiệp hội hàn Mỹ).
“ Phân loại đối với các dây hàn thép hợp kim thấp và các thuốc hàn cho
hàn hồ quang chìm” theo AWS A5.23 (Hiệp hội hàn Mỹ).
Thuốc hàn được ghi rõ bằng chữ cái F theo sau là hai hoặc ba chữ số chỉ
cho biết sức bền kéo nhỏ nhất trong mức tăng dần của 10,000 psi. Tiếp
theo sau là chữ cái chỉ cho biết điều kiện của sử lý nhiệt cho kiểm tra
mối hàn.
A có giá trị cho “Hàn” và P có giá trị cho “Sử lý nhiệt mối hàn”.
Tiếp theo sau là một hoặc hai chữ số trong đó chỉ cho biết nhiệt độ nhỏ
nhất trong thang nhiệt Fa-ren-hét (0F ) của kiểm tra va đập thu được 20
ft-Ib của năng lượng hấp thụ (hoặc nhiệt độ nhỏ nhất trong nhiệt độ bách
phân của kiểm tra va đập thu được 27 joules của năng lượng hấp thụ).
Có 8 sự phân loại cho cường độ va đập. Sự phân loại cho thuốc hàn được
tổng kết trong hình 9.
42
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
F
X
X
X
CÁC ĐẶC TÍNH
CƠ KHÍ
XỬ LÝ NHIỆT
ĐỘ VA ĐẬP
NHỎ NHẤT
THUỐC HÀN
6 - 60-80.000 cường độ kéo
48.000 cường độ uốn, min.
22% độ giãn dài trong 2”
7 - 70-95.000 cường độ kéo
58.000 cường độ uốn, min.
22% độ giãn dài trong 2”
8 - 80-100.000 cường độ kéo
68.000 cường độ uốn, min.
20% độ giãn dài trong 2”
9 - 90-110.000 cường độ kéo
78.000 cường độ uốn, min.
17% độ giãn dài trong 2”
A - Hàn bình thường
P - Xử lý nhiệt sau khi hàn
27 J
Z - Không yêu cầu
0 - 00 F = - 180 C
2 - 0 F = - 180 C
4 - 00 F = - 180 C
5 - 00 F = - 180 C
6 - 00 F = - 180 C
8 - 00 F = - 180 C
10 00 F = - 180 C
-
10 - 100-120.000 cường độ kéo
88.000 cường độ uốn, min.
16% độ giãn dài trong 2”
Hình 9. Hệ thống phân loại thuốc hàn hồ quang chìm
Biện cực hàn được ghi rõ bằng chữ cái E tiếp theo sau bằng ba chữ số.
Lưu ý, tuy nhiên, Chữ cái E có thể được tiếp theo sau bằng chữ cái C
nếu điện cực của cấu trúc hỗn hợp. Bỏ đi chữ cái C chỉ cho biết là loại
điện cực đặc.
Chữ số tiếp theo được chỉ định lượng Mangan.
Tiếp theo sau là một hoặc hai chữ số được sử dụng chỉ cho biết lượng
carbon danh nghĩa nhân với 0,01% carbon. Tiếp theo sau các chữ số
bằng một chữ cái K được chỉ cho biết điện cực thép đã được loại bỏ
silicol. Nếu thép của một dạng khác chữ cái K không xuất hiện. Tiếp
theo sau hai chữ số chỉ cho biết các hợp kim xuất hiện. Điều này thỉnh
thoảng đi theo sau bằng hai chữ số trong đó bao gồm thép hợp kim. Hình
10. Trình bày hệ thống phân loại dây hàn thép carbon. Tuy nhiên, điều
này không bao gồm thép hợp kim.
43
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
F
C
X
XX
X
X
LƯỢNG
MANGAN
LƯỢNG
CARBON
x 0.01
TÁC DỤNG
KHỬ OXY
ĐIỆN CỰC
(Dây hàn
L - Thấp (0.60 Mn ‘max.’)
M - Trung bình (1.25 Mn ‘max’)
H - Cao (2.25 Mn ‘max’)
K bao gồm
khử silicon
Thêm vào
trong đó bao
gồm thép hợp
kim (trong
thép hợp kim)
Bao gồm dây hàn
hỗn hợp-bỏ đi C
bao gồm dây hàn
đặc
Hình 9. Hệ thống phân loại dây hàn hồ quang chìm
Đối với các thông tin đầy đủ cho thép hợp kim tham khảo tới (AWS
A5.23 Armerican Welding Soceity).
Ví dụ hệ thống phân loại của thuốc hàn - dây hàn như sau:
= F7A6-EM12K: Chỉ cho biết thuốc hàn-dây hàn kết hợp sẽ
cung cấp kim loại mối hàn điều đó có trong điều kiện hàn sẽ
có cường độ kéo không nhỏ hơn 70.000 psi và sức bền va đập
nhỏ nhất 27J ở -160F khi đông đặc cùng với dây hàn EM12K
dưới các điều kiện tiêu chuẩn được yêu cầu trong phân loại
của AWS.
Thuốc hàn bảo vệ hồ quang và kim loại hàn nóng chảy tránh được các
tác nhân xấu từ oxy trong không khí và nitơ. Thuốc hàn bao gồm chất
khử oxy và lọc sạch chất bẩn có trong vũng hàn, do đó giúp dời đi các
chất bẩn từ kim loại mối hàn. Thuốc hàn cũng là phương tiện cung cấp
đưa hợp kim vào trong kim loại mối hàn. Hợp kim và chất khử oxy có
thể cũng được đưa vào từ điện cực hàn (dây hàn).
Thuốc hàn nóng chảy khi nguội, nó tạo thành lớp xỉ dạng thuỷ tinh bao
phủ bề mặt kim loại mối hàn, và tiếp tục bảo vệ làm cho nó nguội chậm
lại. Phần không bị nóng chảy của thuốc hàn do đó không làm biến đổi
tính chất và không bị nhiễm bẩn, cũng phần thuốc hàn không bị nóng
chảy này có thể được thu hồi để sử dụng lại. Thuốc hàn nóng chảy tạo xỉ
bảo vệ phải được rời bỏ khỏi mối hàn. Điều này dễ dàng đạt được khi
mối hàn nguội lại, và trong nhiều trường hợp sẽ bong ra do biến dạng
nhiệt làm cho việc lấy xỉ đi không mất nhiều công sức. Trong mối hàn
rãnh xỉ hoá cứng có thể phải dùng đến búa để đục dời xỉ đi.
44
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
6. LỰA CHỌN THUỐC HÀN VÀ DÂY HÀN KẾT HỢP
Trong hàn hồ quang chìm cần thiết phải lựa chọn dây hàn và thuốc hàn
kết hợp tương xứng với thành phần và tính chất của vật liệu cơ bản.
Thuốc hàn của các nhà sản xuất khác nhau không được thay thế cho
nhau khi không có chứng chỉ chế tạo. Thuốc hàn có thể là trung tính
hoặc hoạt tính.
Thuốc hàn trung tính sẽ không đưa ra bất cứ tính chất thay đổi trong
thành phần hoá học kim loại mối hàn. Chúng thường được sử dụng cho
hàn nhiều lớp.
Thuốc hàn hoạt tính bao gồm một số lượng nhỏ mangan và/hoặc Silic
được sử dụng làm giảm bớt trạng thái rỗ và nứt mối hàn. Chúng thường
được sử dụng cho ứng dụng hàn nhiều lớp. Có ba dạng thuốc hàn hợp
kim, trong đó khi sử dụng cùng với điện cực thép carbon thường cho sản
phẩm kết lắng là mối hàn hợp kim. Điều này được tương xứng với các
kim loại cơ bản hoặc cùng với thêm vào hợp kim được sử dụng cho hàn
phủ cứng.
Mức độ thay đổi trong điện áp hồ quang làm thay đổi mức độ tiêu thụ
thuốc hàn. Điện áp hồ quang cao (chiều dài hồ quang dài) làm tăng thêm
số lượng thuốc bị nóng chảy hoặc bị lãng phí. Điều này có thể là nguyên
nhân nhiều hợp kim được kết lắng; Vì thế điều hệ trọng theo sau của nhà
sản xuất yêu cầu điện áp khi sử dụng thuốc kỹ lưỡng.
Tổng hợp, thuốc được lựa chọn căn cứ trên tính chất cơ học được yêu
cầu của mối hàn kết lắng. Dây hàn sẽ được lựa chọn chung với thuốc hàn
để tháo bỏ các tính chất cơ khí này. Nhà sản xuất thường có bản kê khai
thuốc hàn cùng với vài sự phối hợp với điện cực cho hàn thép khác nhau.
Sự giới thiệu của nhà sản xuất sẽ kèm theo sau cùng với chi tiết cụ thể
cho dạng hàn một hoặc nhiều lớp hàn của ứng dụng có liên quan tới tính
chất kim loại cơ bản. Nếu mối hàn có yêu cầu khó, việc thử nghiệm sẽ là
thủ tục đánh giá điều đó cho kết quả tính chất mối hàn mong muốn.
7. TỐC ĐỘ ĐẮP VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA MỐI HÀN.
Tốc độ lắng của phương pháp hàn hồ quang chìm cao hơn bất cứ phương
pháp hàn hồ quang nào khác.
Có 4 nhân tố kiểm soát tốc độ lắng của hàn hồ quang chìm:
o Phân cực hàn
o Độ nhú điện cực
o Chất phụ gia trong thuốc hàn
o Và thêm vào điện cực (nhiều dây hàn)
45
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Tốc độ lắng cao nhất đối với dòng điện DC phân cực âm (DCEN).
Tốc độ lắng đối với dòng điện xoay chiều nằm ở giữa DCEN và DCEP.
Phân cực cho nhiệt lớn nhất là cực âm.
Tốc độ đắp ứng với dòng hàn bất kỳ sẽ tăng khi tăng độ nhú điện cực
tăng (Stickout). Độ nhú là khoảng cách này từ đầu bép hàn tới đầu dây
hàn đo được khi hồ quang kết thúc. Thông thường khoảng cách giữa bép
hàn và vật hàn từ 25 tới 38mm (1 tới 1½ in). Nếu khoảng cách được tăng
lên, nó sẽ là nguyên nhân nung nóng sơ bộ dây điện cực do đó sẽ làm
tăng thêm tốc độ lắng.
Cũng như khoảng cách này được tăng lên, quá trình thâm nhập vào trong
vật liệu cơ bản bị giảm đi. Hệ số này phải được dựa vào lý do đúng đắn
bởi vì trong một vài trường hợp mối hàn đòi hỏi độ ngấu sâu.
Tốc độ lắng có thể được tăng thêm bằng cách cho thêm chất phụ gia kim
loại vào trong thuốc hàn hồ quang chìm. Tăng thêm điện cực có thể được
sử dụng làm tăng thêm bao gồm tốc độ lắng.
Khi hàn tự động thì các khuyết tật thường xảy ra ở giai đoạn khởi động
và kết thúc mối hàn. Để loại bỏ tình trạng này ta nên hàn thêm các tấm
đệm ở đầu và cuối đường hàn (được chuẩn bị như mối hàn). Các tấm này
sẽ được cắt bỏ sau khi hoàn tất mối hàn.
8. CÁC THÔNG SỐ HÀN
Các thông số hàn dùng cho phương pháp hàn SAW giống như các
phương pháp hàn khác, cùng với một vài trường hợp ngoại lệ.
Trong hàn hồ quang chìm, loại dây hàn và thuốc hàn thường được chọn
theo yêu cầu cơ tính của mối hàn. Kích thước dây hàn được chọn theo
kích thước mối hàn và dòng điện ứng cho từng loại mối hàn. Điều này
cũng phải được xét đến trong việc xác định số lượng các lớp hàn hoặc
các con hàn cho từng mối ghép hàn. Các mối hàn có cùng kích thước
giống nhau có thể được chế tạo cùng với nhiều hoặc một vài con hàn;
Tuỳ thuộc vào yêu cầu luyện kim của mối hàn. Hàn nhiều lớp tạo chi phí
nhiều nhưng cho kim loại mối hàn lắng có chất lượng cao. Cực tính dòng
điện cũng là thông số không thể bỏ qua nhất là khi hàn các mối ghép có
yêu cầu về độ ngấu hoặc yêu cầu về tốc độ đắp.
Thông số chính có ảnh hưởng lớn nhất đến mối hàn bao gồm nhiệt cung
cấp và bao gồm dòng điện hàn, điện áp hồ quang, và tốc độ di chuyển.
Dòng điện hàn là quan trọng nhất. Đối với mối hàn một lớp dòng điện
phải phù hợp cho độ ngấu yêu cầu mà không làm cháy thủng. Dòng điện
hàn cao, tạo cho độ ngấu sâu. Trong hàn nhiều lớp dòng điện phải phù
hợp với quy trình kích thước của mối hàn cho từng lớp hàn.
46
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Điện áp hồ quang chỉ được thay đổi trong phạm vi giới hạn nhỏ. Nó có
ảnh hưởng lớn tới bề rộng và hình dạng của mối hàn. Điện áp cao sẽ cho
mối hàn rộng và phẳng. Điện áp cao quá có thể gây nứt mối hàn. Vì điều
này làm cho lượng thuốc hàn nóng chảy không bình thường và lượng dư
thừa chất khử oxy trong mối hàn, làm giảm độ dẻo của mối hàn. Điện áp
hồ quang càng cao thì càng làm tăng thêm số lượng thuốc hàn nóng
chảy. Các quy trình điện áp hồ quang thấp cải thiện được độ ngấu mối
hàn đặc biệt là khi hàn các rãnh sâu. Nếu điện áp hàn quá thấp, đường
hàn hẹp và kết quả là bị ngậm xỉ ở chân mối hàn sẽ tạo khó khăn trong
việc tẩy xỉ.
Tốc độ di chuyển có ảnh hưởng trên cả hai yếu tố bề rộng và độ ngấu của
mối hàn. Tốc độ di chuyển nhanh sẽ cho mối hàn hẹp ngấu ít. Điều này
mang đến nhiều thuận lợi khi hàn các tấm kim loại mỏng. Tuy nhiên, nếu
tốc độ hàn quá nhanh mối hàn có xu hướng bị cháy chân và rỗ khí, vì
mối hàn đông đặc quá nhanh. Nếu tốc độ di chuyển quá chậm điện cực ở
trong vũng hàn quá lâu điều đó tạo cho hình dạng bể hàn xấu đi và có thể
tạo ra nhiều bắn toé và hồ quang cháy xuyên qua lớp thuốc bảo vệ.
Thông số thứ hai có sự ảnh hưởng lớn tới mối hàn bao gồm góc nghiêng
của điện cực tới vật hàn, và góc nghiêng của vật hàn. Chiều dày của lớp
thuốc hàn, và, quan trọng nhất, là độ nhú điện cực.
Chiều dày của lớp thuốc phủ phải được kiểm soát. Nếu nó quá mỏng làm
cho hồ quang cháy xuyên suốt lớp thuốc quá nhiều. Điều này có thể là
nguyên nhân của rỗ khí. Nếu chiều dày lớp thuốc quá nhiều mối hàn có
thể hẹp và mô cao, trên mặt bị các hạt thuốc chưa chảy làm cho rỗ.
9. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP
Một trong các ứng dụng chính cho hàn hồ quang chìm là hàn các mối
hàn vòng tròn, ở các bộ phận được quay với đầu hàn cố định. Các mối
hàn có thể được tạo từ đường kính bên trong hoặc bên ngoài ống.
Các tiến trình hàn hồ quang chìm là một bể hàn nóng chảy rộng và xỉ
nóng chảy và được chạy theo. Điều này bị bức chế khi hàn ở đường kính
ngoài của ống do đó điện cực phải được đặt ở vị trí vượt qua đỉnh hoặc ở
tại vị trí 12 giờ, để cho kim loại mối hàn đông rắn trước khi nó được
quay xang vị trí dốc. Điều này sẽ rất nghiêm trọng khi các chi tiết được
hàn nhỏ.
Vị trí điện cực không thích hợp sẽ làm tăng thêm khả năng ngậm xỉ hoặc
rỗ khí bề mặt mối hàn. Góc của điện cực cũng sẽ được thay đổi sao cho
hồ quang hướng theo chiều quay của ống. Khi mối hàn được thực hiện từ
phía trong chu vi thì điện cực được tạo một góc sao cho vượt quá điểm
giữa trung tâm điểm dưới cùng, hoặc vị trí 6 giờ. Hình 13. Minh hoạ hai
điều kiện đó.
47
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Kh«ng ë gi÷a
§iÖn cùc
Kh«ng ë gi÷a
§iÖn cùc
H−íng quay
H−íng quay
§−êng kÝnh bªn ngoµi
§−êng kÝnh bªn trong
Hình 13. Hàn trên các chi tiết tròn được quay
Chúng ta cũng có thể tạo các mối hàn khác nhau bằng cách chọn hướng
hàn là dốc xuống (hàn tuột) hoặc dốc lên (hàn leo). Khi hướng hàn là
tuột thì độ ngấu mối hàn thấp hơn và mối hàn rộng hơn. Trong khi
hướng hàn leo cho độ ngấu sâu hơn và mối hàn hẹp hơn. Xem hình 14.
H−íng hµn
Trªn xuèng
H−íng hµn
A - A
B
B»ng
B - B
C - C
B
H−íng hµn
D−íi lªn
Hình 14. Độ dốc vật hàn so với mối hàn
48
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
Mối hàn sẽ khác nhau phụ thuộc vào góc độ của điện cực cùng với mối
liên quan tới vật hàn khi ở vị trí bằng, góc chuyển dịch này cũng có thể
là góc đẩy hoặc góc kéo, và có tác động rõ ràng trên biên dạng và độ
ngấu kim loại mối hàn. Hình15. Trình bày mối quan hệ.
H−íng hµn
Gãc ®Èy
A
A - A
A
H−íng hµn
B
B - B
B
H−íng hµn
Gãc kÐo
C
C - C
C
Hình 15. Góc của điện cực so với mối hàn
Hàn một mặt cùng với độ ngấu chân hoàn toàn có thể đạt được cùng với
phương pháp hàn hồ quang chìm. Khi mối ghép hàn được thiết kế cùng
với khe hở khít và cùng với mép cùn khá rộng. Dòng điện cao và góc độ
điện cực được sử dụng đến.
Nếu mối ghép được thiết kế cùng với khe hở và mép cùn nhỏ, nó sẽ cần
thiết sử dụng tấm đệm từ phía bên kia làm cho kim loại mối hàn không
bị chảy thủng. Thuốc nóng chảy rất lỏng và sẽ chảy xuyên suốt vào trong
khe hở. Nếu điều này tình cờ, kim loại mối hàn sẽ đi theo sau và sẽ làm
thủng mối ghép. Tấm đệm cần đến khi có khe hở và mép cùn nhỏ.
Tấm đệm bằng đồng được sử dụng khi hàn thép mỏng. Không cùng với
tấm đệm, mối hàn sẽ có khuynh hướng chảy thủng và kim loại mối hàn
sẽ bị thụt xuống sâu từ mối ghép. Tấm đệm giữ kim loại mối hàn trong
tại vị trí cho đến khi đông đặc hoàn toàn. Tấm đệm bằng đồng có thể
được làm mát bằng nước để tránh bị nóng chảy.
49
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
10. GIỚI HẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP
Phần lớn giới hạn của phương pháp hàn hồ quang chìm là khả năng hàn
trong các vị trí. giới hạn khác là thép hàn.
Nhiệt cung cấp vào mối hàn cao, chu kỳ làm nguội chậm có thể là vấn đề
khi hàn thép nguội và thép tôi. Nhiệt cung cấp là giới hạn của thép phải
được tuân thủ đúng khi sử dụng bằng phương pháp hàn hồ quang chìm.
Điều này có thể được yêu cầu khi chế tạo cùng với nhiều lớp hàn, ở các
mối hàn một lớp đơn sẽ được ứng dụng trên thép mềm., trong một vài
trường hợp mang tính kinh tế có thể giảm bớt bằng hàn hồ quang dây
hàn lõi thuốc hoặc vài phương pháp khác sẽ được cân nhắc.
Trong hàn hồ quang chìm bán tự động, không có khả năng trông thấy hồ
quang và bể hàn có thể là sự bất lợi trong khả năng đi đến gốc của mối
hàn rãnh và sự điền đầy chính xác hoặc kích thước của mối hàn.
11. MỘT VÀI BIẾN ĐỔI CỦA PHƯƠNG PHÁP
Phần lớn sự biến đổi của phương pháp làm tăng thêm khả năng làm việc.
một vài biến đổi thông dụng của phương pháp hàn hồ quang chìm.
Hệ thống hai dây hàn có cùng một nguồn hàn
Hệ thống hai dây hàn có nguồn hàn riêng (không cùng nhau)
Hệ thống ba dây hàn có nguồn hàn riêng
Dây hàn dạng mảnh (dải) cho hàn phủ bề mặt
Bột sắt được thêm vào trong thuốc hàn
Độ nhú điện cực hàn dài (trước đây không được đề cập tới)
50
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc - VTH/Apave
13 trang
17960
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Công nghệ hàn - Phần V: Hàn hồ quang dưới lớp thuốc", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_han_phan_v_han_ho_quang_duoi_lop_thuoc.pdf
