CTP3-THIẾT KẾ, CHẾ TẠO PHÔI HÀN_TL

Mối hàn weld: là một phần của liên kết hàn được tạo ra bằng cách nung nóng cục bộ các kim loại đến nhiệt độ cần hàn, có sử dụng hoặc không sử dụng áp lực và có hoặc không sử dụng kim lo

• ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG HÀN

PHẦN 3 – THIẾT KẾ CHẾ TẠO KẾT CẤU HÀN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hàn

DWE CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Trước GC Sau GC

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CƠ BẢN TẠO RA MỘT CHI TIẾT ĐƠN GIẢN

CHỒN

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

I.1- Khái niệm

Hàn là phương pháp công nghệ nối các chi tiết

bằng kim loại lại với nhau bằng cách nung nóng

chỗ nối đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo) Sau

đó kim loại hóa rắn hoặc kết hợp với lực ép, chỗ

nối tạo thành mối liên kết bền vững gọi là mối

hàn.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

I.2- Đặc điểm

→ Ưu điểm:

* Tiết kiệm kim loại so với các phương pháp khác:

- So với tán rivê, ghép bulông: 10 đến 25 %.

- So với Đúc : ~ 50 %.

* Hàn được nhiều loại vật liệu khác nhau:

- Kim loại đen ↔ Kim loại đen,

- Kim loại ↔ Vật liệu phi kim, v.v

* Chế tạo các kết cấu phức tạp (mà các phương pháp khác không thực hiện được).

* Độ bền mối hàn cao, mối hàn kín.

→ Nhược điểm:

* Tồn tại ứng suất dư, vật hàn dễ bị cong vênh biến dạng.

* Chịu tải trọng va đập kém v.v

❖ Căn cứ theo trạng thái kim loại mối hàn

(trạng thái hàn) → chia thành 2 nhóm

hàn chính:

A Hàn nóng chảy: Vị trí hàn và vật liệu hàn

bổ sung được nung nóng đến trạng thái nóng

chảy. * Yêu cầu nguồn nhiệt

phải có công suất đủ lớn * Phải bảo vệ

vùng hàn khỏi sự thâm nhập của không khí

xung quanh (bằng thuốc hàn, khí bảo vệ, )

B Hàn Áp lực: Nung nóng chỗ nối tới trạng

thái dẻo đồng thời kết hợp với lực ép.

* Phạm vi tác động của nguồn nhiệt lớn, kim loại cơ bản được nung nóng tới nhiệt

độ bắt đầu nóng chảy hoặc chỉ đến trạng thái

dẻo.

* Không sử dụng kim loại bổ xung.

* Không sử dụng khí hay thuốc hàn bảo vệ.

❖ Căn cứ theo dạng năng lượng sử dụng.

→ Hàn điện, hàn hóa học, hàn cơ học, …

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

I.3- Phân loại

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

I.3- Phân loại

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hànCHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

II Một số thuật ngữ trong hàn

1 Hàn (welding).

2 Vật hàn (weldment): là các phần tử kim loại được nối với nhau bằng hàn.

3 Kim loại cơ bản (base metal): là kim loại hoặc hợp kim của phần tử hàn (vật hàn).

4 Kim loại phụ- Kim loại bổ xung - (filler metal): là kim loại hoặc hợp kim được bổ xung vào mối hàn.

5 Liên kết hàn: là liên kết liền khối được tạo ra bằng phương pháp hàn bao gồm mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt.

6 Đường hàn (bead): là một phần của liên kết hàn được hình thành nhờ sự kết tinh của kim loại lỏng trong bể hàn.

7 Mối hàn (weld): là một phần của liên kết hàn được tạo ra bằng cách nung nóng cục bộ các kim loại đến nhiệt độ cần hàn, có sử dụng hoặc không sử dụng áp lực và có hoặc không sử dụng kim loại phụ Trong hàn nóng chảy mối hàn có thể là tập hợp của một hoặc nhiều đường hàn.

8 Kim loại mối hàn (weld metal): là toàn bộ kim loại cơ bản và kim loại bổ xung( nếu có) hoà trộn trong bể hàn(đối với hàn nóng chảy) hoặc được chuyển sang trạng thái dẻo (hàn áp lực) sau khi kết tinh được giữ lại trong mối hàn.

9 Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ- Heat Affected Zone):là một phần của vật hàn, tuy không tham gia vào quá trình hàn nhưng do tác dụng của nhiệt độ cao làm tổ chức tế vi và cơ tính của chúng bị thay đổi so với kim loại cơ bản.

10 Bể hàn (weld pool): là vùng kin loại lỏng bao gồm kim loại cơ bản và kim loại bổ xung ( nếu có), được ngăn cách với kim loại cơ bản bởi đường nóng chảy.

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hànCHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

Liên kết giáp mối

Liên kết góc

Liên kết chữ T Liên kết hàn chồngTHEO DẠNG HÌNH HỌC CỦA LIÊN KẾT → THEO TCVN 2010

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

Các minh họa mối liên kết hàn

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hàn

IV Tư thế hàn

IV.1- Phân loại tư thế hàn theo góc của mặt phẳng chứa mối hàn và vị trí tương quan với que hàn

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Xét trong mặt phẳng ngang

➢ Từ 0  600 các mối hàn thuộc

vị trí hàn sấp

➢ Từ 60  1200 các mối hànthuộc vị trí hàn đứng hayngang

IV Tư thế hàn

IV.2- Phân loại tư thế hàn theo góc nghiêng và góc quay của mối hàn

→ Theo phân loại của Mỹ - AWS

Đường đáy

Góc nghiêng mối hàn

Góc quay mối hàn làgóc giữa phần trên củamặt phẳng tham chiếuthẳng đứng đi qua đườngđáy mối hàn và đườngthẳng đi qua đáy đó, cắt

bề mặt mối hàn tại điểmcách đều hai mép mốihàn

IV Tư thế hàn

IV.2- Phân loại tư thế hàn theo góc nghiêng và góc quay của mối hàn

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

→ Theo phân loại của Mỹ - AWS

• Tư thế hàn sấp (hàn bằng) : Góc nghiêng mối hàn ≤10o và góc quay mối hàn

• Tư thế hàn đứng : góc nghiêng mối hàn > 450 và góc quay mối hàn > 900

• Tư thế hàn ngửa (hàn trần) : Góc nghiêng mối hàn ≤45o và góc quay mối hàn

>90o.

IV Tư thế hàn

IV.3- Kí hiệu tư thế hàn theo tiêu chuẩn quốc tế.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Tiêu chuẩn quốc tế ISO 6947 & ASME

→ mang tính bắt buộc khi phải được thể hiện

trong bản thông số công nghệ hàn

Cho các mối hàn tấm phẳng

Cho các mối hàn ống

• Chữ cái tiếp theo thể hiện loại mối

IV Tư thế hàn

IV.3- Kí hiệu tư thế hàn theo tiêu chuẩn quốc tế.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Các vị trí hàn kết cấu được mã hóa theo quy tắc sau:

Với chữ số đầu tiên thể hiện vị trí

hàn:

1: vị trí nằm ngang và thợ hàn hàn

ở vị trí hàn bằng khi ống quay

2: vị trí gá đứng và thợ hàn thực hiện mối hàn ngang.

5: vị trí ống ngang cố định và thợ hàn hàn mối hàn trần, mối hàn ngang và mối hàn bằng.

6: Ống ở vị trí 45° và thợ hàn thực hiện hàn ở vị trí hàn bằng, hàn ngang, hàn đứng và hàn trần.

Chữ cái tiếp theo thể hiện loại mối

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hàn

VI Nguồn nhiệt hàn

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Yêu cầu chung của nguồn nhiệt là :

• Bảo đảm cung cấp đủ nhiệt để nung nóng vật hàn và vật liệu bổ xung đạt đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo).

❖ Đối với các phương pháp hàn áp lực , nhiệt độ hàn được xác định bằng

mức độ dẻo và khả năng khuếch tán của vật liệu hàn

❖ Đối với các phương pháp hàn nóng chảy thì mối hàn chỉ thực hiện hoàn

hảo khi nhiệt độ nguồn nhiệt phải lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của VL hàn và

VL cơ bản

1

Q Q

→ Đánh giá qua 2 thông số:

C

Q Q

2) Hiệu suất nhiệt hiệu dụng (ηT):

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hàn

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực

nóng chảy

VII.1- Sự nóng chảy điện cực KL.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Tính chất nóng chảy và di chuyển kim loại điện cực → ảnh hưởng lớn đối với năng suất hàn, sự tương tác của kim loại với xỉ và khí, tính ổn định của hồ quang, sự mất mát kim loại, sự tạo thành mối hàn và các yếu tố công nghệ khác.

• Vì tốc độ nóng chảy  nhiều vào chế độ hàn nên khi xác định ảnh hưởng của các yếu tốkhác nhau đối với sự nóng chảy của điện cực thuận tiện hơn là dùng giá trị riêng (tínhcho một đơn vị dòng điện), gọi là HỆ SỐ NÓNG CHẢY - α ch

• Tốc độ nóng chảy của điện cực G ch quan hệ với hệ số nóng chảy αch và dòng điện hàn

Ih, theo biểu thức: G ch = k α ch I h với k: hệ số  sự chọn đơn vị đo

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực

nóng chảy

VII.1- Sự nóng chảy điện cực KL.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• HỆ SỐ NÓNG CHẢY: αch Tốc độ nóng chảy của điện cực Gch = k αch Ih

• Các trị số quan trọng nhất đặc trưng cho quá trình nóng chảy của điện cực là HỆ SỐ ĐẮP α d và HỆ SỐ MẤT MÁT ψ m.Tốc độ hàn đắp G d = k α d I h

• HỆ SỐ MẤT MÁT ψm đặc trưng cho sự mất mát kim loại điện cực do bắn tóe và bay hơiđược xác định từ biểu thức: Ψ m = ( G ch – G d ) / G ch

TỐC ĐỘ NÓNG CHẢY

 tuyến tính vào Cường độ dòng điện Ih

 cực tính dòng hàn (Phân cực thuận & nghịch)

 điện áp hàn Uh

 một số yếu tố khác

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực

nóng chảy

VII.2- Sự di chuyển KL điện cực.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

• KL điện cực khi nóng chảy trên mút điện cực tạo thành giọt kim loại lỏng Nhiệt độ cao và

bề mặt các giọt lớn tạo sự tương tác mạnh của kim loại và môi trường bao bọc

• Sự di chuyển kim loại điện cực phụ thuộc vào các lực tác dụng trên giọt kim loại đầu mútđiện cực, bao gồm:

CÓ 4 DẠNG DỊCH CHUYỂN:

1 Dịch chuyển tia dọc trục (Dịch chuyển phun)

2 Dịch chuyển giọt lớn

3 Dịch chuyển ngắn mạch (Dịch chuyển nhúng)

4 Dịch chuyển tia dạng xung (Dịch chuyển phun)

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại

II Một số thuật ngữ trong hàn

III Các dạng liên kết hàn cơ bản

IV Tư thế hàn

V Ký hiệu mối hàn trong bản vẽ kết cấu

VI Nguồn nhiệt hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VII Sự nóng chảy và di chuyển KL điện cực trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy

X Tính hàn của KL và HK

IX Tổ chức KL mối hàn

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.1- Đặc điểm của quá trình luyện kim khi hàn nóng chảy.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Do số lượng kim loại chảy và các chất tham gia phản ứng không lớn với thời gian tương tác của chúng ngắn nên sự hàn nóng chảy được coi như một quá trình vi luyện kim ≡ quá trình luyện kim khi nấu chảy thép

Đặc điểm:

• Chu kì phản ứng ngắn

• Nhiệt độ hàn rất cao.

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1) Sự oxy hóa kim loại khi hàn và các biện pháp ngăn ngừa.

2) Sự nitơ hóa kim loại khi hàn và các biện pháp ngăn ngừa.

3) Ảnh hưởng của Hydro

4) Vai trò của xỉ trong quá trình luyện kim hàn.

5) Ảnh hưởng của lưu huỳnh và photpho.

6) Hợp kim hóa mối hàn.

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1) Sự oxy hóa kim loại khi hàn và các biện pháp ngăn ngừa.

Oxy đi vào kim loại nóng chảy từ môi trường xung quanh và có thể có măt ở trong kim loại mối hàn cả dưới dạng dung dịch rắn và tạp chất phi kim loại, Cả hai dạng đều ảnh hưởng xấu đến các tính chất của mối hàn → làm giảm độ dẻo, độ bền, độ dai va đập, độ bền nhiệt và tính chống ăn mòn.

Biện pháp cụ thể

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

2) Sự nitơ hóa kim loại khi hàn và các biện pháp ngăn ngừa.

Cũng như O 2 , N 2 là nguyên tố có hại trong thép và mối hàn Khi hàn, tại vùng hồ quang KL hấp thụ nitơ là chủ yếu Khi bể hàn kết tinh sự hòa tan của nitơ không theo quy luật → gây rỗ trong kim loại mối hàn và ảnh hưởng đến tính chất cơ học của mối hàn.

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

3) Ảnh hưởng của Hydro

Ảnh hưởng của H 2 biểu hiện ở chỗ :

• Làm giảm độ bền cơ họccủa mối hàn , chủ yếu là độ dẻo

• Xuất hiện khuyết tật dạng rỗ bọng, các vết nứt nóng và nứt tế vi trong kim loại mối hàn và các vết nứt nguội ở vùng lân cận mối hàn làm giảm tuổi thọ của kết cấu.

H 2 đi vào vùng hàn từ vỏ bọc, môi trường, vật hàn bẩn.

Biện pháp cụ thể

a) “Làm loãng" các chất khí ở vùng hồ quang tạo bởi sự phân hủy các chất hữu cơ hoặc muối trong vỏ bọc (thuốc hàn) → làm giảm áp lực của hyđro trên KL lỏng.

b) Giảm lượng hyđro trong vỏ bọc, thuốc và khí bảo vệ c) Liên kết hyđro thành các chất không hòa tan trong thép lỏng và bền ở nhiệt độ hồ quang

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

4) Vai trò của xỉ trong quá trình luyện kim hàn

• Trong hầu hết các quá trình hàn, KL nóng chảy không tiếp xúc trực tiếp với vùng hồquang Trường hợp nếu có sự tiếp xúc xẩy ra thì có nghĩa là khi đó xỉ bảo vệ kém

• Xỉ gồm các chất phi kim nóng chảy như oxit, halogen, sunphit,… có mặt ở thể rắn tự

do hoặc dưới dạng các hợp chất phức

Chú ý: Xỉ bảo vệ hiệu quả KL lỏng nhưng không hoàn toàn, vì xỉ hàn là chất thấm khí, đặcbiệt đối với O2, H2 là những chất khí hòa tan trong xỉ O2 có mặt trong xỉ dưới dạng các oxit,còn H – dạng hyđroxit (OH)

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

5) Ảnh hưởng của lưu huỳnh và photpho.

S và P là những tạp chất rất có hại cho mối hàn, bởi S xúc tiến sự tạo các vết nứt kết tinh và P làm giảm độ dẻo của KL mối hàn ở nhiệt độ thấp Vì vậy việc đánh giá vai trò của xỉ hàn trong sự khử S và P khi hàn cần được quan tâm.

• Thực nghiệm cho thấy S có trong KL cơ bản (vật hàn) chuyển hòan toàn vào

kim loại mối hàn Đồng thời một nửa S mối hàn hấp thụ từ lõi que hàn và chỉ một phần ba từ vỏ bọc.

• P chuyển từ KL cơ bản, lõi và vỏ bọc que hàn vào kim loại mối hàn Trong kim

loại mối hàn P tồn tại dưới dạng photphit sắt Sự oxi hóa P với oxit sắt để tạo

P 2 O 5 không hòa tan trong kim loại mà thuận lợi cho nó chuyển vào xỉ.

VIII Quá trình luyện kim khi hàn hồ quang nóng chảy

VIII.2- Các quá trình luyện kim.

CHƯƠNG 1 - KHÁI NIỆM CƠ BẢN

6) Hợp kim hóa mối hàn.

Một yêu cầu rất thường xuyên được đặt ra là hợp kim hóa kim loại mối hàn nhằm nhận được mối hàn có thành phần và tính chất mong muốn Nhiều nguyên tố hợp kim bị oxy hóa trong quá trình hàn Nguyên tố nào càng bị oxy hóa nhiều thì hàm lượng của nó trong bể hàn và trong kim loại mối hàn càng ít Bể hàn chỉ hấp thụ mạnh những nguyên tố mà các oxit của chúng có khả năng khuếch tán cao hơn hoặc bằng các oxit sắt (Cu, Ni, Co, W, Mo).

Biện pháp cụ thể a) Sử dụng dây đặc để hợp kim hóa b) Khi hàn với que hàn chất lượng cao → sử dụng các bột kim loại

trong thuốc bọc