Công nghệ chế tạo phôi ( Slide thuyết trình Chủ đề Hàn kim loại )

CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TẠO PHÔI BÀI BÁO CÁO NHÓM CHỦ ĐỀ HÀN NHÓM 9 GVHD Mai Vĩnh Phúc KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ 0 Một số hình ảnh về phương pháp gia công “HÀN” 1 I NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÀN 1 Khái niệm chung 2 Ưu điểm và nhược điểm 3 Phân loại phương pháp hàn 4 Kết cấu mối hàn.

Trang 1

Sinh viên thực hiện:

CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ TẠO PHÔI

BÀI BÁO CÁO NHÓM

Trang 2

Một số hình ảnh về phương pháp

Trang 3

I NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÀN

1 Khái niệm chung

2 Ưu điểm và nhược điểm

3 Phân loại phương pháp hàn

4 Kết cấu mối hàn

5 Tổ chức kim loại vùng hàn

6 Các hiện tượng thường xảy ra khi hàn

7 Các phương pháp kiểm tra mối hàn

Trang 4

 Hàn là phương pháp công nghệ nối hai hay nhiều phần

tử ( chi tiết, bộ phận) thành một khối bền vững bằngcách dùng nguồn nhiệt để nung nóng chỗ cần nối đếntrạng thái hàn Sau đó, kim loại lỏng tự kết tinh (ứng vớitrạng thái lỏng) hoặc dùng thêm ngoại lực ép chúng lạivới nhau (ứng với trạng thái nguội, dẻo) để tạo thànhmối hàn

1 Khái niệm chung

Trang 5

 Ưu điểm:

- Tiết kiệm 10 ÷ 20% khối lượng kim loại so với

phương pháp ghép nối khác

- Mối hàn có độ bền cao, đảm bảo được độ kín khít

cao, đáp ứng được các yêu cầu làm việc của các kết

cấu quan trọng như vỏ tàu, bồn bể, nồi hơi,

- Hàn cho phép chế tạo các kết cấu phức tạp, các kết

cấu có khối lượng rất lớn

- Hàn có năng suất cao vì có thể giảm được nguyên

công, cường độ lao động, ngoài ra vì hàn dễ tự động

hóa, cơ khí hóa

2 Ưu điểm

Trang 6

 Nhược điểm:

- Tạo ứng suất dư lớn, tổ chức kim loại có thể bị thay

đổi theo chiều hướng xấu đi (giảm khả năng chịu tải

trọng đông, vật hàn bị biến dạng, cong vênh, nứt) do sự

nung nóng nhiệt cục bộ

- Chỉ hàn được những kim loại có tính hàn tốt và không

phải kim loại nào cũng phù hợp với công nghệ hàn (như

là thép Carbon thấp – Low Carbon Mild Steel, nhôm –

Aluminum, thép không gỉ – Stainless Steel,…)

- Mối hàn dễ có khuyết tật làm giảm khả năng chịu tải và

độ tin cậy khi làm việc

2 Nhược điểm

Trang 8

3.1 Hàn nóng chảy:

 Hàn nóng chảy là chỗ hàn và que hàn bổ sung được

nung đến trạng thái nóng chảy

 Yêu cầu của phương pháp này là nguồn nhiệt phải có

công suất đủ lớn (ngọn lửa oxi – axetylen hồ quang

điện, ngọn lửa plasma,…) đảm bảo nung nóng cục bộ

phần kim loại ở mép hàn của vật liệu cơ bản và que hàn

tới nhiệt độ nóng chảy

 Để điều chỉnh quá trình hàn theo chiều hướng tốt thì

phải dùng các biện pháp công nghệ nhất định: dùng

thuốc bảo vệ, khí bảo vệ, hàn trong chân không,…

3 Phân loại phương pháp hàn (tt)

Trang 9

3.2 Hàn áp lực:

 Hàn áp lực là nếu chỗ nối của các chi tiết được nung nóng đến trạng thái dẻo thì phải dùng ngoại lực ép lại Sau khi ép thì mới

có khả năng tạo nên mối hàn bền vững.

 Đối với phương pháp này, phạm vi nguồn nhiệt tác động để hàn

là rất lớn Bằng nguồn nhiệt này, ở một số phương pháp hàn, kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt độ bắt đầu chảy (đối với hàn điểm, hàn đường,…).

 Ở một số phương pháp khác, kim loại cơ bản chỉ đạt đến trạng thái dẻo (như hàn tiếp xúc điện trở hoặc công nghệ hàn khuếch tán) kim loại hoàn toàn không chảy, nhưng tất cả đều có sự liên kết hàn xảy ra là do khuếch tán ở trạng thái rắn có sự tác dụng của nhiệt và áp lực.

3 Phân loại phương pháp hàn (tt)

Trang 10

 Vị trí mối hàn: là nơi xếp đặt các đầu mút của các chi tiết

đem hàn lại với nhau

4 Kết cấu của mối hàn

Các kiểu vị trí của mối hàn

Trang 11

4 Kết cấu của mối hàn (tt)

 Kiểu dạng đường hàn: phụ thuộc vào kiểu vị trí hàn,

chiều dày của chi tiết đem hàn và phương pháp hàn

được chọn các dạng hàn quan trọng nhất là: đường hàn

vỉa, đường hàn chữ I, chữ V, góc ke vuông, chữ X và

chữ U

 Ở một số đường hàn, chi tiết đường hàn cần phải được

vát mép chuẩn bị trước khi hàn nhằm làm cho dạng liên

kết mối hàn phù hợp với dạng đường hàn Việc vát mép

có thể thực hiện bằng pp phay hoặc cắt bằng các tia

Trang 12

Các dạng đường hàn

Trang 13

 Biểu diễn đường hàn:

Kích thước quan trọng nhất của các đường hàn là chiều

dày của đường hàn Ở đường hàn chữ V và hàn góc ke,

nó chính là chiều cao của đường hàn Những đường hàn

lớn hơn sẽ được hàn thành nhiều vị trí Sau khi đã điền

đầy còn phải thực hiện hàn thêm các vị trí gốc và vị trí trần

nếu đòi hỏi một bề mặt nhẵn bóng, ta còn phải mài đi

những phần nhô cao hơn tại vùng gốc và trần mối hàn

Trang 14

Biểu diễn đường hàn

Trang 15

5 Tổ chức kim loại vùng mối hàn

Quan sát tổ chức kim loại vùng mối hàn có tiết diện hìnhchữ V có thể phân biệt ba vùng khác nhau: vùng vũng hàn(1), vùng viền chảy (2) và vùng ảnh hưởng nhiệt (3)

Cấu trúc mối hàn

Trang 16

5 Tổ chức kim loại vùng mối hàn (tt)

 Vùng vũng hàn: trong vùng này, kim loại nóng chảy hoàn

toàn, thành phần bao gồm cả kim loại vật hàn và kim loại

bổ sung từ ngoài vào, lớp sát biên có hạt mịn, lớp tiếp

theo có hạt hình trụ và vùng tâm có hạt lớn

 Vùng viền chảy: trong vùng này, kim loại không nóng

chảy hoàn toàn, do sự thẩm thấu qua lại của kim loại

vùng vũng hàn và kim loại hàn nên vùng này có thành

phần trung gian giữa kim loại vùng hàn và kim loại vật

hàn Chiều dày của vùng này rất hẹp

Trang 17

5 Tổ chức kim loại vùng mối hàn (tt)

 Vùng ảnh hưởng nhiệt: kim loại trong vùng này bị nung

nóng sau đó nguội cùng mối hàn Do ảnh hưởng nung

nóng và làm nguội, tổ chức kim loại vùng này thay đổi,

dẫn đến tính chất cơ lí thay đổi theo Tùy thuộc vào vật

liệu hàn, trong vùng này nhận được rất nhiều tổ chức

khác nhau

Vùng ảnh hưởng nhiệt có chiều dày thay đổi phụ thuộc

rất lớn vào phương pháp hàn Khi hàn hồ quang, vùng

ảnh hưởng nhiệt vào khoảng 2 ÷ 10 mm, khi hàn khí từ

20 ÷ 25 mm

Trang 18

6 Các hiện tượng thường xảy ra khi hàn

 Khi hàn bằng các phương pháp hàn nóng chảy, thường

xảy ra các quá trình tương tự trong luyện kim như oxy

hóa, khử oxy, cháy hao kim loại, hợp kim hóa, hòa tan

Trang 19

6 Các hiện tượng thường xảy ra khi hàn (tt)

 Ví dụ: Khi hàn mối hàn giáp mối có vát mép (chữ V, U)

do kim loại nóng chảy tập trung nhiều ở vát mép, nên khi

kết tinh sinh ra biến dạng góc

Biến dạng góc mối hàn vát mép chữ V do ứng suất co ngót

Trang 20

 Đối với co ngót theo phương X, sự giãn nở vì nhiệt của

kim loại là nguyên nhân chính (chiếm từ 90 – 95%), chỉ

cong khoảng 5 – 10% là do sự co ngót đong đặc của

kim loại que hàn Sự co ngót theo phương Y tương đối

nhỏ 0.1 ÷ 0.3 mm/m chiều dài mối hàn ( với mối hàn

góc thể lên đến 0.6 mm/m); nhưng ứng suất sinh ra

phương này lại lớn Sự co ngót theo phương Z không

thấy rõ đối với các mối hàn thông thường

Trang 21

 Sự co ngót góc hoặc sự biến dạng góc phụ thuộc vào

dạng mối hàn, phương pháp công nghệ và chiều dày vật

hàn

 Các khuyết tật trong khi hàn và trong mối hàn: chảy

loang bề mặt mối hàn, vết lõm mép hàn, cháy thủng,

thiếu hụt cuối đường hàn, rỗ khí, lẫn xỉ,…

Trang 22

7 Các phương pháp kiểm tra mối hàn

 Quan sát bên ngoài, đo thông số hình học của liên kết

Trang 24

1 Hàn hồ quang tay

1.1 Khái niệm:

Hàn hồ quang tay (hay còn gọi là hàn que) là quá trình hàn điện

nóng chảy sử dụng điện cực dưới dạng que hàn (thường có thuốc

bọc) và không sử dụng khí bảo vệ ,trong đó tất cả các thao tác

(gây hồ quang ,dịch chuyển que hàn ,thay que hàn ,vv ) đều do

người thợ hàn thực hiện bằng tay.

Trang 25

1 Hàn hồ quang tay (tt)

Thiết bị hàn hồ quang tay

Trang 26

1.2 Đặc điểm của hàn hồ quang tay:

• Có thể được thực hiện trong một không gian hẹp.

• Dùng được cả dòng một chiều(DC) và xoay chiều(AC).

• Là phương pháp có thiết bị đơn giản, rẻ tiền và cơ động nhất

• Phù hợp với hầu hết các kim loại cơ bản

• Kim loại được bảo về bằng thuốc bọc nên không cần phí phụ trợ

Trang 27

1.2 Đặc điểm của hàn hồ quang tay:

 Nhược điểm

• Bắn tóe kim loại lớn và phải đánh xỉ.

• Điều kiện làm việc của thợ hàn mang tính độc hại(do tiếp xúc

bức xạ, hơi, khí độc)

• Hình dạng, kích thước và thành phần hóa học mối hàn không

đồng đều do tốc độ hàn bị dao động, làm cho phần kim loại cơ

bản tham gia vào mối hàn thay đổi.

• Dễ tạo khuyết tật nên chất lượng mối hàn không cao

Trang 28

1.3 Điện cực:

Điện cực dùng để hàn hồ quang được chia làm 2 loại:

 Điện cực nóng chảy:

+ Là điện cực trong quá trình hàn bị nóng chảy Điện

cực này vừa làm nhiệm vụ gây hồ quang, duy trì sự

cháy của hồ quang đồng thời đảm bảo cung cấp kim

loại bổ sung cho mối hàn Điện cực nóng chảy có thể có

thuốc bọc hoặc không

+ Điện cực có thuốc bọc được sử dụng phổ biến hiện

nay và được gọi là que hàn

Trang 29

Kết cấu của que hàn điện

Trang 30

1.3 Điện cực: (tt)

+ Que hàn gồm dây lõi và vỏ thuốc hàn bao quanh

• Dây lõi khi hàn sẽ tạo ra đường hàn

• Vỏ bao thuốc hàn sẽ tạo ra khí, giúp ổn định hồ

quang và quá trình chuyển hóa thâm nhập vật liệu,

ngăn cách vùng kim loại chảy lỏng với không khí

xung quanh Phần vỏ bao que hàn bị chảy lỏng và nổi

lên như xỉ trên bề mặt đường hàn nhằm ngăn cản sự

cháy và sự nguội nhanh tại vị trí hàn  Hạn chế

được ứng suất co ngót và hiện tượng biến cứng tại

vùng hàn

Trang 31

 Điện cực không nóng chảy:

- Điện cực này không nóng chảy trong quá trình hàn Nó chỉ làm nhiệm vụ gây và duy trì sự cháy của ngọn lửa

hồ quang giữa điện cực và vật hàn

- Kim loại của vật hàn nóng chảy sẽ tạo thành mối hàn,

hoặc nhờ một que hàn bổ sung

- Loại điện cực không nóng chảy thường được chế tạo

từ Wolfram có đường kính 1 – 5 mm Nếu bằng graphit

thì phải có đường kính lớn hơn 4 – 12 mm; Chiều dài

điện cực không nóng chảy 1 ≥ 250 mm

Trang 32

 Điện cực không nóng chảy:

Trang 33

+ Vát mép nhằm mục đích làm tăng diện tích tiếp xúc

và như vậy sẽ làm tăng liên kết hàn

Trang 34

Trang 35

Các dạng vát mép vật hàn a) Uốn mép ; b) Không vát mép ; c) Vát mép chữ V ; d)

Vát mép chữ X ; e) Vát mép chữ U.

Trang 37

 Chế độ hàn:

- Chuyển động của que hàn:

+ Chuyển động theo hướng trục: nhằm giữ khoảng

cách giữa que hàn và bề mặt vật hàn, duy trì hồ

Trang 38

Sơ đồ quỹ đạo chuyển động của que hàn

Trang 39

2 Hàn hồ quang tự động và bán tự động

2.1 Khái niệm:

 Hàn hồ quang tự động là phương pháp hàn mà toàn bộ

các thao tác đều do máy điều khiển tự động như gây hồ

quang, duy trì và ổn định chiều dài hồ quang, dịch chuyểndọc theo mối hàn, kết thúc quá trình hàn, trở về vị trí ban đầu, cung cấp thuốc hàn, cung cấp khí bảo vệ cho mối

hàn

 Khi hàn hồ quang bán tự động thì quá trình dịch chuyển

dọc theo mối hàn được thực hiện bằng tay

Trang 40

2 Hàn hồ quang tự động và bán tự động (tt)

Một số hình ảnh về hàn hồ quang tự

động và bán tự động.

Trang 41

2.2 Phân loại:

 Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ:

- Khi hàn hồ quang tự động hay bán tự động thì điện cực

nóng chảy có thể là dây hàn trần, dây hàn có lõi thuốc (dây hàn bột) Hoặc có thể dùng loại điện cực không nóng chảy bằng vônfram (W), nhưng cần bổ sung kim loại cho mối hàn.

- Tác dụng của lớp thuốc: hiệu suất nhiệt cao, tạo được xỉ,

mối hàn nguội chậm, chất lượng đồng đều.

- Đối tượng sử dụng: các mối hàn dọc, dầy và dài, nhiệt tỏa

ra cao thì hàn hồ quang tự động và bán tự động có thể thay thế con người làm việc trong điều kiện khắc nhiệt này.

Trang 42

 Sơ đồ thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ.

Trang 43

- Dây hàn (4) cuốn trên tang (1) di chuyển xuống nhờ hộpgiảm tốc và cơ cấu kéo dây (2) của bộ truyền động đixuống để gây hồ quang với tốc độ bằng tốc độ chảy.

- Thuốc bảo vệ được cấp bởi cơ cấu phun thuốc (5)

- Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang hàn, kim loại mép hàn

và dây hàn nóng chảy tạo thành vũng hàn, đồng thời thuốchàn nóng chảy tạo thành túi khí bao quanh hồ quang hàn

và lớp xỉ lỏng (7) bảo vệ kim loại lỏng trong vũng hàn

- Khi kim loại đông đặc hình thành mối hàn (10), lớp xỉ (9)

- Thuốc hàn thừa được thu hồi để sử dụng lại

Trang 44

 Hàn hồ quang tự động trong môi trường khí bảo vệ:

- Điện cực nóng chảy (hàn MIG và hàn MAG):

• Khi hàn tự động điện cực hàn nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, xung quanh hồ quang hàn và vũng hàn được bao phủ một lớp khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He) hoặc khí hoạt tính không tác dụng với kim loại (CO2), lớp cách ly vũng hàn với trường khí quyển, nhờ đó kim loại được bảo vệ tránh hòa tan khí và oxy hóa.

• Điện cực nóng chảy 2 đi xuống nhờ cơ cấu đẩy dây để gây hồ quang, duy trì chiều dài hồ quang ổn định và làm nóng chảy vùng hàn giống như trường hợp hàn hồ quang tự động bảo vệ bằng thuốc hàn rời

Trang 45

Hình ảnh về hàn trong môi trường khí

bảo vệ

Trang 46

- Hàn MIG (Metal Inert Gas) là phương pháp hàn hồ

quang bằng điện cực nóng chảy, bảo vệ bằng khí trơ

(Ar, He) Hàn MIG ít được sử dụng do giá thành cao và

chỉ được sử dụng để hàn kim loại màu, thép hợp kim,…

- Hàn MAG (Metal Active Gas) là phương pháp hàn hồ

quang bằng điện cực nóng chảy, bảo vệ bằng khí hoạt

tính (CO2 và H2 Hoặc hỗn hợp khí CO2 với một số khí

khác như O2, Ar,…) Phương pháp hàn này được sử

dụng rộng rãi do CO2 là khí dễ kiếm, dễ sản xuất, giá

thành thấp, năng suất hàn trong CO2 cao,…

Trang 47

 Cấu tạo máy hàn MIG, MAG

Trang 48

Hình ảnh về máy hàn

MIG, MAG

Trang 49

 Điện cực không nóng chảy (hàn TIG):

Là quá trình hàn trong đó nguồn nhiệt cung cấp bởi hồ

quang tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vật

hàn Vùng vũng hàn được bảo vệ bằng môi trường khí

trơ (thường là Argon, Heli, ) để ngăn cản tác động của

oxy và nito trong không khí Điện cực không nóng chảy

thường dùng là Wolfram nên phương pháp hàn này

tiếng Anh gọi là TIG (Tungsten Inert Gas) hay tên gọi

khác là WIG (Wolfram Inert Gas)

Trang 50

 Phương pháp Hàn TIG:

Phương pháp này sử dụng điện cực wolfram không

nóng chảy, hồ quang hàn TIG có nhiệt độ rất cao, có thể

đạt tới hơn 61000C Que hàn bổ sung kim loại được

dùng tay dẫn theo hồ quang và bị chảy lỏng ở đó Trong

ống dây có dây dẫn điện hàn, ống khí bảo vệ, dây điện

điều khiển và với mỏ hàn lớn còn có các ống dẫn đến

và ống hồi nước làm mát Vũng hàn được bao bọc bởi

khí trơ thổi ra từ chụp khí

Trang 51

 Mỏ hàn TIG

Trang 52

Một số hình ảnh về máy

hàn TIG

Trang 53

3 Hàn điện tiếp xúc

3.1 Khái niệm và đặc điểm

• Hàn điện tiếp xúc là một trong những phương pháp hàn

tiên tiến không cần dùng que hàn hoặc chất trợ dung mà

vẫn đảm bảo được mối hàn tốt

• Phương pháp hàn điện tiếp xúc dựa trên nguyên lý: nhiệt

sinh ra khi cho dòng điện hàn đi qua điện trở tại bề mặt

tiếp xúc của hai chi tiết hàn (nguồn nhiệt Jun-lenxơ) nung

nóng chỗ hàn đến trạng thái dẻo, sau đó ngắt dòng điện

và ép một lực thích hợp để tạo mối hàn nối hai chi tiết

cần hàn lại với nhau

• Theo Jun-Lenxơ ta có: Q = 0,24I2.Rtx.t

Trang 54

3 Hàn điện tiếp xúc (tt)

• Ưu điểm:

+ Năng suất cao nhờ dòng điện lớn,

thời gian nung nóng nhanh

+ Chất lượng mối hàn cao, hình thức

đẹp, cơ tính đảm bảo

+ Có khả năng hàn các kim loại và hợp

kim cùng loại hay khác loại

 Nhờ vậy nó được dùng nhiều trong

các ngành giao thông vận tải, chế tạo

công cụ, bưu điện, điện tử, hàng dân

dụng

Trang 55

3.2 Phương pháp

3.2.1 Phương pháp hàn điện tiếp xúc giáp mối

Phương pháp hàn giáp mối được chia thành hai phương pháp

Hàn điện trở

Trang 56

Phương pháp hàn giáp mối điện trở

• Các đầu chi tiết hàn được tiếp xúc với

nhau, với một lực ép nhẹ và được nung

nóng bằng dòng điện đi qua chỗ tiếp xúc

và kim loại tại đây đạt tới một trạng thái

dẻo, sau đó ngắt dòng điện và ép cho hai

chi tiết dính lại với nhau thành một khối.

• Phương pháp hàn này dùng để hàn thép ít

cacbon và kim loại màu có bề mặt phẳng

và được làm sạch trước, diện tích bề mặt

không quá 1000mm 2

Định dạng
Số trang	136
Dung lượng	4,26 MB