Cẩm nang hỏa công sau khi hàn kim loại

Khi hàn, nguồn nhiệt hàn sẽ nung nóng chảy một khối lượng kim loại tại vị trí hàn và nhiệt được truyền ra các vùng lân cận mối hàn. Dưới tác dụng của nguồn nhiệt kim loại sẽ bị giãn nở, co ngót. Sự tác dụng của nguồn nhiệt được thể hiện qua sự thay đổi các chỉ tiêu cơ tính của kim loại cơ bản.

Ứng suất và biến dạng hàn

1 Nguồn nhiệt và ảnh hưởng của

nó đến kim loại vật hàn.

1.1 Yêu cầu với nguồn nhiệt hàn

 Khi thực hiện quá trình hàn ta chỉ đốt nóng

cục bộ mép hàn tới trạng thái hàn

 Các phương pháp hàn khác nhau thì hiệu

suất sử dụng nhiệt cũng khác nhau

c tb

Q Q

 

1.2 Ảnh hưởng của nguồn nhiệt hàn đến

kim loại vật hàn.

 Khi hàn, nguồn nhiệt hàn sẽ nung nóng chảy

một khối lượng kim loại tại vị trí hàn và nhiệt được truyền ra các vùng lân cận mối hàn

 Dưới tác dụng của nguồn nhiệt kim loại sẽ bị

giãn nở, co ngót Sự tác dụng của nguồn nhiệt được thể hiện qua sự thay đổi các chỉ tiêu cơ tính của kim loại cơ bản

Hình 1 Phân bố nhiệt độ mối hàn

Mối hàn

Kim loại cơ bản

(thép thường)

Vùng nhiệt độ

Độ giãn dài tương đối 

Moduyn đàn hồi E

1.10 4

4

2.10 3.10 4

4

4.10 5.10 4

4

6.10 7.10 4

2 Sự tạo thành ứng suất và biến dạng khi hàn.

2.1 Khái niệm.

 Khi hàn, chi tiết được nung nóng không đồng

đều, do đó sự giãn nở nhiệt ở các vùng khác nhau là khác nhau, và tạo trạng thái ứng suất

dư (ứng suất nhiệt)

 Ứng suất và biến dạng hàn là trạng thái ứng

suất và biến dạng do quá trình hàn gây ra và tồn tại trong kết cấu sau khi hàn nó có ảnh hưởng rất lớn đến kết cấu hàn

2.2 Sự tạo thành ứng suất và biến dạng.

Khi thực hiện quá trình hàn mép hàn được đốt nóng cục bộ Do tác dụng của nguồn nhiệt hàn

và thuộc tính kim loại vì vậy chúng tạo ra ứng suất và biến dạng.

dạng hàn

 Nung nóng không đồng đều kim loại vật hàn.

 Độ co ngót kim loại lỏng sau khi kết tinh.

 Sự thay đổi tổ chức kim loại lân cận mối hàn.

a) Nung nóng không đồng đều cục bộ kim

loại vật hàn Các vùng ở xa nguồn nhiệt không hoặc ít bị biến dạng nhiệt, chúng sẽ cản trở lại sự biến dạng ở vùng lân cận mối hàn Do vậy xuất hiện ứng suất trong mối hàn và vùng lân cận nó Trường ứng suất vẫn tồn tại kể cả sau khi kết thúc quá trình hàn và vật hàn trở về nhiệt độ ban đầu

Ví dụ 1 hình 3.

Hình 3 Vật 1 đầu tự do

Để nguội

về nhiệt độ ban đầu

•Chiều dài ban đầu

Ví dụ 2 hình 4.

Hình 4 Vật 1 đầu ngàm cứng,

1 đầu tựa vách cứng

Chưa nung nóng

•Thanh 1 đầu ngàm

cứng, đầu kia tựa lên

vách cứng

Để nguội về nhiệt độ ban đầu

•Khi để nguội thanh

Ví dụ 3 hình 5.

Hình 5 Vật 2 đầu ngàm cứng.

Chưa nung nóng

Khảo sát mối hàn giáp mối.

a) Phân bố nhiệt độ và giãn nở.

b) Phân bố ứng suất khi nung nóng.

c) Phân bố ứng suất khi để nguội.

Giả thiết

 Tấm được biến dạng tự do

 Các thớ dọc song song trục hàn độc lập nhau

 Các thớ ngang luôn vuông góc với trục hàn

 Sự giãn nở của các dải kim loại của tấm là tự do

và không ảnh hưởng lẫn nhau thì độ giãn nở tự

do của mỗi một dải sẽ là:

li =  Ti L (mm)

 Ti: Nhiệt độ trung bình của dải ta xét ( 0 C)

 Các lớp càng gần trục hàn nhiệt độ càng lớn,

những lớp ở xa nhiệt độ sẽ giảm

 Độ giãn dài các lớp tỉ lệ thuận với nhiệt độ Lớp

có nhiệt độ cao độ giãn dài sẽ lớn

4.3.3 Nắn nóng (hoả công).

 Là biện pháp được dùng rộng rãi vì nó đơn

giản và kinh tế nhất Người ta tiến hành nung nóng kết cấu bị biến dạng quá mức bằng ngọn lửa khí hoặc bằng điện nhằm đạt được hình dạng thiết kế yêu cầu của kết cấu

 Chọn khu vực nung và chế độ nung không

hợp lý có thể lại làm cho biến dạng thêm phức tạp

Cơ sở lý thuyết của nắn nóng:

 Xác định mặt phẳng uốn và mô men uốn gây

ra do nội lực tác dụng

 Xác định tiết diện, khối lượng và hình dáng

hợp lý của vùng ứng suất tác dụng ở khu vực nung nóng, bảo đảm tạo ra nội ứng lực làm biến dạng kết cấu theo hướng ngược lại

 Chọn chế độ nung hợp lý

a Những kiến thức hoả công cơ bản.

1 Điều chỉnh và đặt ngọn lửa của mỏ đốt.

2 Đặc tính của ngọn lửa hoả công.

3 Kết quả phụ thuộc vào tay nghề điều chỉnh

ngọn lửa tại vị trí hoả công.

4 Việc nắn phẳng các kết cấu để khắc phục

biến dạng cục bộ kết cấu hàn.

5 Các yêu cầu nắn phẳng áp dụng thực tế theo

dung sai chế tạovà nghiệm thu các phân đoạn

và bề mặt vỏ tàu.

6 Việc nắn phẳng trước khi lắp ráp được tiến

hành sau khi hàn xong phần kết cấu cụ thể (chi tiết, cụm chi tiết) Nếu là các phân đoạn nhỏ thì thực hiện sau khi hàn xong phân đoạn Ngoại lệ cũng có thể nắn phẳng các chi tiết kết cấu bị biến dạng quá mức trước khi hàn chế tạo phân đoạn Nguyên nhân gây ra biến dạng các chi tiết, cụm chi tiết có thể trong quá trình chế tạo, vận chuyển

7 Công việc nắn phẳng trên tàu phải tiến hành tốt

cùng phối hợp với việc lắp ráp và phải chú ý đến các nguyên tắc sau.

7.1 Tại khu vực nắn phẳng phải hàn xong các

chi tiết kết cấu.

7.2 Các kết cấu được nắn phẳng không nằm

trong khu vực phải hàn, không có khả năng nhiệt lượng do hàn trong khu vực lân cận không ảnh hưởng đến các kết cấu tại khu vực nắn phẳng

7.3 Hoả công nắn phẳng phải được thực hiện

trước khi thử kín, kiểm tra, nghiệm thu kết cấu hàn.

8 Kỹ thuật

 Với công nghệ nắn nóng, có bốn mẫu gia nhiệt

được áp dụng để nắn kết cấu hàn Tuỳ theo kết cấu mà ta sử dụng riêng rẽ hay kết hợp 4 mẫu gia nhiệt này

ngấm ¾ chiều dày

•Gia nhiệt điểm

•Gia nhiệt theo đường

•Gia nhiệt theo hình chữ V

•Gia nhiệt hình khối

b Các nguyên tắc hỏa công

1 Để đạt được kết quả tốt , việc hoả công nắn

phẳng phải bắt đầu từ các chi tiết kết cấu có độ cứng lớn nhất

2 Trình tự nắn phẳng phân đoạn

– Nắn thẳng các kết cấu gia cường.

– Nắn biến dạng tôn tại khu vực kết cấu gia cường.

– Nắn biến dạng của các tấm khu vực hàn giáp mối.

– Sửa chữa những chỗ tôn bao giữa các kết cấu gia

cường, bị lồi lõm, mất ổn đinh.

– Nắn phẳng các mép tự do của tôn, và các biến dạng

quanh lỗ khoét.

2 Nắn thẳng biến

dạng các mối hàn góc.

3 Nắn thẳng biến

dạng mối hàn nối tôn.

3 Nắn phẳng các phân đoạn khối thượng tầng.

• Nắn phẳng boong và tiếp theo là các vách phía

C Thao tác trước khi hoả công nắn phẳng.

1 Xác định độ dài, kích thước và loại biến dạng

Chú ý

• Những chỗ gãy lớn của mối hàn góc, đốt tôn dọc

theo khoảng cách 2 gia cường đốt 1 Sau khi ngừng đốt, chờ nguội, đốt tiếp những vị trí tôn chưa đốt dọc theo các cơ cấu gia cường.

• Trong trường hợp gãy khác, phải tiến hành đốt ngay

những vùng giữa các gia cường Nếu mép của các kết cấu cần phải nắn thẳng đã được cố định ( thí dụ vách đã được hàn với boong, mạn, đáy) thì phải ngừng đốt ở khoảng cách mép 300mm.

D Những phương pháp nắn phẳng.

1 Nắn thẳng các chi tiết kết cấu gia cường bằng

cách đốt theo các dải ngang trên cạnh mép còn phần hàn với tôn thì đốt theo hình tam giác (hình khối) Khoảng cách giữa của các dải đốt khoảng 400-600mm Nếu chưa đạt kết quả thì đốt các dải tiếp theo tại những vị trí gián tiếp, chiều rộng của các dải đốt trên cạnh mép 20-30mm Đốt các cạnh hàn với tôn hình tam giác bằng chiều cao 1/3-1/2 chiều cao của mép hình

đó Phương pháp đốt các loại thép hình đúc, hoặc thép hình hàn chế tạo

Thép đúc chữ U

Thép hàn chữ T

Nắn thép hình

2 Việc loại bỏ các biến dạng ở vùng hàn cơ cấu gia

cường

• Đốt theo dải dọc trục của cơ cấu gia cường này.

• Dải đốt có thể liên tục hoặc đứt đoạn tuỳ theo độ

cong vênh

• Nắn phẳng bao giờ cũng được thực hiện ở những

chỗ lồi, phía đối diện với các đường hàn cơ cấu

• Đối với tôn mỏng thì khoảng cách giữa các dải

đốt với trục tâm cơ cấu gia cường nhỏ hơn so với tôn dày Trong khoảng 300mm từ mép tôn không thực hiện đốt.

Nắn thẳng biến dạng khu vực kết cấu gia cường.

a: Chiều dày tôn

3 Biến dạng do mối hàn nối tấm phẳng

• Nắn thẳng bằng đốt các dải song song với mối

hàn Các dải đốt này có thể thực hiện liên tục khi biến dạng lớn, hay đốt từng đoạn với biến dạng nhỏ Đốt được thực hiện ở phía lồi với nhiệt độ khoảng 6500C

Chú ý: Khi hoả công khu vực mối hàn nối tấm

phẳng, không được làm mát bằng nước, bằng khí nén để dải tôn dọc mối hàn không bị tôi luyện (mất cơ tính) bị giòn

Loại bỏ biến dạng do hàn giáp mối

4 Nắn mép tự do tôn bao

• Nắn thẳng các mép tự do của tôn, bằng cách sử

dụng mỏ đốt, đốt từng đoạn hoặc theo đường

• Trường hợp chiều dài mép của tôn bao lớn, khi

đốt luôn bắt đầu từ mép tấm theo hướng kết cấu gia cường đến tâm của tấm tôn đó

200

Đốt theo tuyến Đốt từng đoạn

5 Nắn phẳng những nơi có độ lồi nhỏ và hẹp.

• Cần phải đốt 2 hoặc 3 dải trên vùng biến dạng

(công đoạn 1) Những dải đốt đầu tiên phải đi qua tâm điểm lồi

• Sau khi những nơi đốt đã nguội, thì thực hiện

các dải khác nối tiếp (công đoạn 2)

• Nếu các dải đốt ở trung tâm vẫn chưa sửa được

các biến dạng trên thì đốt thêm các dải khác bên cạnh chỗ lồi (công đoạn 3, công đoạn 4)

Công đoạn 1, 2. Công đoạn 3,4.

Nắn tôn có độ lồi nhỏ và hẹp.

7 Nắn phẳng những vùng có độ lồi lõm lớn và

rộng

• Bắt đầu đốt những dải dọc theo kết cấu gia

cường (công đoạn 1, 2)

• Những chỗ độ cong lớn, sau công đoạn 1 và 2,

đốt thay đổi các dải với chiều rộng của ngọn lửa theo hướng tâm của phần lồi (công đoạn 3, và 4)

• Để gia cường không bị biến dạng cần đốt các

dải đứt đoạn ( không liên tục)

6 Nếu phần lồi ở tâm lớn, thì phải đốt các dải cạnh,

giữa các dải trung tâm như công đoạn 2.

Nắn tôn có độ lồi, lõm lớn.