Luận văn thạc sĩ nghiên cứu Ảnh hưởng của chế Độ hàn Đến sự hình thành mối hàn khi hàn tự Động dưới lớp thuốc mối hàn góc ngang bằng thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HA NOI VŨ THANH QUYNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỚNG CỦA CHÉ ĐỘ HÀN ĐÈN SỰ HÌNH THÀNH MÓI IÂN KIII IẢN TỰ DỌNG DƯỚI LỚP 'THUỐC MỖI HÀN GÓC NGANG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HA NOI

VŨ THANH QUYNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỚNG CỦA CHÉ ĐỘ HÀN ĐÈN SỰ

HÌNH THÀNH MÓI IÂN KIII IẢN TỰ DỌNG DƯỚI LỚP

'THUỐC MỖI HÀN GÓC NGANG BẰNG THUỘC HÀN THIÊU

KET HE BAZ.O TRUNG BINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYỂN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

TIÀ NỘI - 2015

BO GIAO DUC VA BAO TAO

‘G DAT IIOC BACII KIIOA IIA NOI

VŨ THANH QUYNH

NGIIIÊN CỨU ẢNII HƯỚNG CỦA CHẾ DỌ HÀN DEN SU

HÌNH THÀNH MÓI HÀN KHI HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP

THUỐC MỚI HẢN GÓC NGANG BẰNG THUỐC HẢN THIÊU

KẾT HỆ BAZƠ TRUNG BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYỂN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS VO HUY LAN

IIA NOI - 2015

c Bách khoa Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Vũ Thanh Quynh, hạc viên lớp Cao hạc Công nghệ hàn - Khoả 2013,

Trường Dại hoc Bach Khoa Ila Nội, thực hiện đề tài: “Nghiên cửu ảnh hưởng

của chế ñộ hàn đến sự hình thành mỗi bản khủ hàn tự động dưới lớp thuốc mỗi hàn góc ngang bằng thuậc hàn thiêu kết hệ baxo trung bình”

Tôi xin cam doan những kết quả có được trong luận văn lả do bản thân thực hiện dưới sự hướng đẫn khoa học của TS Vũ Huy Lân Ngoài các kiến thức cơ bản,

thông số, bằng biểu, tải liệu tham khảo đã được hệt kế được phép sit dung trong nghiên cửu, học tập thì các số liệu và kết quả thực nghiệm là trung thực và chưa được ai công bồ trong bắt cứ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 28 thẳng 9 năm 2015

Tuận văn Thạc xi nee SR Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

LOI CAM ON

Tôi xin bảy tổ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Vii Huy Lan - Giang

viên bộ muôn Công nghệ hàn - Viện cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Ha Nội,

người thầy đã trục tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quả trình thực hiện để tài này

Tôi xin bảy tỏ lời căm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Viện Đảo lao Sau dại học, Viện Cơ khi, thư viện Ta Quang Buu cùng các giảng viên trưởng, Đại hoc

Bach khoa LIá Nội đã hưởng dẫn tôi trong khỏa học va hoàn thành đề tải này

Cuối cùng, tôi xi gửi lới toàn thể bạn bê và đẳng nghiệp lời biết ơn chân thành vẻ những tỉnh cám tốt dẹp cùng sự giúp đỡ quý bảu má mọi người đã dành cho tôi trong suốt thời gian làm việc, học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài này

pc DCEN DC"

DCEP, ĐC”

DT

EN HAZ

mw T8O m8 KLCB NDT PWHT SAW SMAW TCVN VALIN WPQR

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

ic CAC KY HIEU VA CHT VIET TAT

Alternating Curent American Welding Society American Society for Testing of Materials American Society of Machine Engineers Direct Current

Direct Current Electrode Negative Direct Current Electrode Positive Destructive Testing

European Stancareds Heat affected zone International Institute Welding Tnlernational Standard Orgamzalion Japanese Industrial Standards

Kim loại cơ bản Nondestructive Testing Post Weld Heat ‘Ireatment Submerged Aro Welding Shielded Metal Are Welding

'Tiêu chuẩn Việt Nam

Vùng ảnh hướng nhiệt Welding Procedure Qualiffication Recode

Độ đại và đập Giới hạn chảy

LLL Sa dé nguyén lj han tự động dưới lớp thuốc 5

1.1.2 Đặc điểm cầu quả trình hàn bồ quang đưới lắp thuốc và ứng dụng ố

1.2 Thị bi han hồ quang tự dộng dười lớp thuốc 8

1.42 Nội dung nghiên cửu

1.43 Sơ đã nghiên cửu của đề t

1.4.4 Đỗi tượng nghiên cứu

2.1.4 Xây dựng phicong tink héi qup

2.1.5 Kiểm tra sự tương thích cũa phương trình NỖi qup

2.2

'ác bước xác dịnh các thông số chế đã bàn hop ly

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 3: TIỀN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỚNG

CUA CHE BO HAN DEN SỰ HINH THANH MOI HAN GOC NGANG 49 3.1 Tính toàn sơ bộ các thông số chế độ

3.1.1 Các buốc tính toán sơ bộ các thông số chế độ han

3.23 Xác định các yêu tô ũnh hưỡng

323 Xác định số lượng mẫu thí nghiệm

CHUONG 4: XU LY SO LIEU THU

HAN TOL UU

Tuận văn Thạc xi nee SR Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

4.2 Biểu diễn ảnh hướng của các thông số chế độ hàn đến các hàm mục tiêu

4.2.1 Biểu diễn các đường đặc trưng

4.2.1.1 Sự phụ thuộc của chiều rộng mối bản vào chế dộ han

Bang 1.1 Chấp nhận khuyết tật hán khi kiém tra VT

Bang 1.2 Yeu câu về cơ lính kim loại mỗi hàn theo AWS A5.17 - 80

27

Bang 1.3 Công thử độ dai va dập của kim loại mỗi hàn

Bang 1.4 Thanh phan hod học và một sé thông số chủ yếu của đây hàn tự động đưới lớp thuốc theo AWS A5.17 — 80 - - - 27

Bang 3.3 Các chỉ tiêu cơ tính dây hàn EMI2K - %4

Bang 3.4 Thanh phan xỉ hản của thuốc hắn (94) 55 Bang 3.5 Gid trị và khoảng biển thiên của các yếu tổ

Bang 3.6 Kẻ hoạch thực nghiệm thực trực giao bậc 2 38

Bang 4.1 Cac gia trị giới lrạn của các thông số chế độ hản

Bang 4.2 Cac gid tri giới bạn của các hằm mục tiêu 86

Bang 4.3 Khoảng giá trị của các thông số chế độ hàn hợp lý (với log(D) khá cao)

cho day han d= 4,0mm

Bang 4.4 Gid tri các thông số el

Tuận văn Thạc xi nee SR Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

THingi 1.4 Hình ảnh về máy hán hồ quang tụ động dưới lớp thuốc làm thực ngingm.9

Hình 1.5 Các khả năng chuyển dộng của dầu hàn "— 9 Tĩnh L.6 Sơ để nguyên lý xe hàn vạn răng, cocococeo "¬ 10

Tình 1.7 Hướng kết tình của các tính thể

Hình 1.8 Các đường ding nhiệt trên bê mặt mối hàn

THỉnh 1.9 Bể mặt mỗi hàn khi tốc dé han cao i2

Tình 1.10 Các kích thước đặc Irưng của môi hàn giáp mỗi 13

1Iỉnh 1.11 Các kích thước đặc trưng của mỗi hàn góc sec 14

` — 16 Hình 1.14 Sự thay đối hình đạng mỗi hàn theo điện áp hàn 16 Hin 1.15 Su thay déi hình dạng mối hản Heo tiết điện điện cục 17

Hình 1.16 Ảnh hưởng của tốc độ hàn lên sự phân bố lực trong hỏ quang 18 Tình 1.17 Ảnh hưởng của lốc độ bàn lên sự phân bồ lực trong hỗ quang 18 Hinh 1.18 Ảnh hưởng của góc nghiêng điện cực khi hàn mối hàn góc 19 linh 1.19 Ảnh hưởng của tư thể vật hàn khi han mdi han géc "¬ 20 Tình 1.20 Một số dạng khuyết tật phố biến đối với mỗi hàn góc 20 Tình 1.21 Yêu câu chiều sâu ngẫu và chiều dày vật hàn dỗi với môi hàn góc 2] Tlinh 1.22 Yéu cau chiều rộng mỗi hàn và chiều sâu ngấu đổi với mỗi hàn góc

Hình 1.23 Yêu câu chiều cao lỗi và chiều rang han đối với mỗi han góc 22

Hình 1.34 Sơ đỗ ki hiệu thuốc bàn - đây han AWS AS5.17 - 80 ¬" 26

Tinh I.25 Sơ để nghiên cửu của để tài - 34 Tình 2.1 Các kích thước mỗi hàn góc - - - 37

Tuận văn Thạc xi nee SR Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tĩnh 3.5 Thước đo mỗi hàn đa năng hàn 021tr 5S Tình 3.6 Cách đo các thông số môi hàn - $6

Hình 42 Sự phụ thuộc của chiều rộng môi hàn vào điện áp hàn T2

Tình 43 Sự phụ thuộc của chiều rộng mỗi hàm vào vận tốc hàn 72 Hình 4.4 Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hàn vào L vả LỬ TH re 73

Tnhh 4.5 Sự phụ thuộc của chiêu rộng môi hàn vào T và Vụ T3 Tình 4.6 Sự phụ thuộc của chiều rộng mối han vio Uva Vp — 73 Linh 4.7 Sự phụ thuộc của chiêu cao đắp méi han vao cường độ dòng điện bàn 74 Tình 48 Sự phụ thuộc của chiều cao đấp mỗi hàn vào điện áp hàn 74

Hình 4.9 Sự phụ thuộc của chiều cao dip mdi han vao vận tốc hàn 74 Tĩnh 4.10 Sự phụ thuộc của chiều cao đắp mồi hàn vào Ï và U SH hs 75

Hình 4.11 Sự phụ thuộc của chiếu cao đắp mới hãn vào I va Vp 75

Hình 4.12 Sự phụ thuộc của chiều cao đắp môi hàn vào LJ vả Vụ,

Tinh 4.13 Sự phụ thuộc của chiêu sâu ngẫu mỗi hàn vào cường độ đồng điện hàn76

Tuận văn Thạc xi nee SR Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Sự phụ thuộc của chiều sâu ngẫu mỗi hàn vào U và Vụ

Sự phụ thuộc của cạnh trên mỗi hàn vào cường độ đông điện hản 78

Sự phụ thuộc của cạnh trên mới hàn vào điện áp hận 78

Sự phụ thuộc của cạnh trên mỏi hàn vào vận tóc han "¬¬ 78

Sự phụ thuộc của cạnh trên mỗi hàn vào lạ và Ư TH se 79

Sự phụ thuộc của cạnh trên mi hàn vào Ty và Vụ, 79

Sự phụ thuộc của cạnh trên mỗi hản vào U và Vh,

1linh 4.27 Sự phụ thuộc của cạnh dưới mỗi hàn vào vận tốc hản 80

Hình 428 Sự phụ thuộc của cạnh dưới mdi han vao I, va U 81 Hin 429 Sự phụ thuộc của cạnh dưới ruồi hàn vào Í, và Vụ 81 Tĩinh 4.30 Sự phụ thuộc của cạnh dưới mồi hàn vào U và Vụ, "— 81 Hình 4.31 Sự phụ thuộc của lượng thuắc nóng chây vào cường độ đông điện bàn 82 Tình 4.32 Sự phụ thuộc của lượng thuốc nóng chây vào điện áp hàn 82

Hình 4.33 Sự phụ thuộc của lượng thuốc nóng chảy vào vận tốc hàn, 82

Tình 4.34 Sự phụ thuộc của lượng thuốc nóng chây vào T va U han 83 Tình 4.35 Sự phụ thuộc của lượng thuốc nóng chây vào Ï và Vụ bản 83 1Iinh 4.36 Sự phụ thuộc của lượng thuốc nóng chảy vào U và Vị hản 83

Tình 4.37 Mối hàn thực hiện bằng các giá trị thông số chế độ hàn lối tru tìm được

Xuân văn Thạc sĩ Trường Đại hạc Bách khoa Hà Nội

_———_————Ỷ-Ỷ Ỷ-e

MỞ ĐẢU

1 Lịch sử nghiên cứu

Năm 1929, người Is đã tìm ra phương pháp hàn lự động dưới lớp thuốc trong

diễu kiện thị nghiệm với thuốc hàn sử dụng là hén hợp của than gổ, tình bét, min cưa và bề hóng, [lin tu dong ra đời đã tăng được công suất hỗ quang, bảo vệ được vung hản tốt, do vậy nêng cao được chất lượng muối hàn vả tăng nắng suất của quá trình hàn, đồng thỏi cải thiện được điều kiện làm việc cho người thợ hán, Nhờ vậy

ma han tự động phát triển một cách nhanh chóng cả về công nghệ và thiết bị Giải

quyết khó khăn eda vie lắp ghép các phân doạn, kết cầu lại với nhau cũng là một

vấn để quan trọng mà chứng ta đã cố gắng tìm cách sao cho công nghệ lắp ghép lả

liện đại, chính xác và hiệu quả shất để trong quá trình sử đựng an toàn cho con người

Trải qua một thời gian đài kiểm chứng trong thục tế thì công nghệ han dan như đã khẳng định được vị trí quan trọng của mình trong ngành công nghiệp Tuy không phủ nhận hoàn toàu sự câu thiết của các phương pháp lắp ghép kháe nhưng

có thể khẳng định công nghệ hàn đã và đang được sử dựng rộng rãi trong tắt cả các

uha may trên toàn thê ũng như ở đất nước ta hiện nay Tính hiệu quả và tính

Trong quá trình xây đựng đất nước theo hướng công nghiệp hỏa hiện đại hỏa

ở nuốc la ngành han dang phát triển rất mạnh mẽ với sự ra đời của nhiều phương pháp han mdi, cdc thiét bi han ngày cảng hiện đại nhằm giảm bớt sức lao động và

mang đến những sản phẩm mới với chất lượng ngày càng cao Một trong những công nghệ Hàn mới ở Việt Nam đỏ là công nghệ ban tu động dưới lớp thuốc

Phương pháp nảy có rất nhiều ru điểm và đặc biệt phủ hợp với sắn xuất lớn nhất lả

khi han các mổi han géc ngang trong kiến trúc xây dựng, cẩu, đường cao tốc, sản

c Bách khoa HÀ Nội

Trong quá trình hàn góc ngang sự hình thành mỗi hàn khi hàn tự dộng đưới

lớp thuốc phụ thuộc nhiều vào vật liệu hàn và chế độ hản, tay nhiên vẫn đề nghiên cứu về ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn góc ngàng còn chưa

được chủ ý dũng mức

Đo vậy, để tài sẽ đi sâu nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn khi hàn tự

động đưới lớp thuốc đến sự hình thành môi hàn góc ngàng, trên cơ sở đó cho phép

lựa chọn được chế độ hàn tối ưu để hản các môi hàn góc ngang khi hàn kết cấu

thép, vỏ tàu thuỷ, giúp năng cao chất hrợng và năng suất hàn

Được sự hướng din cia TS Vii Huy Lân tôi đã chọn để tài nghiên cứu

“Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mỗi hàn khi hàn te

động dưới lắp thuốc mỗi bàn gúc ngàng bằng thuốc hàn thiêu két hé basa trung bình”

3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn

a) Mục địch nghiên cứu

~ Mục dích nghiên cứu là Xác định được ảnh hưởng của các thông số chế dộ hàn đối với mỗi hàn góc ngang khi hản tự động đưới lớp thuốc thiêu kết hệ bazo

trung bình

- Dũng làm tải liệu tham khảo cho giảng dạy và học tập

ð) Dối tượng và phạm vì nghiên cứu

Đôi tượng nghiên cứu của để tài là

- Các chế độ hàn góc ngang (2H) khi hản tự động đưới lớp thuốc,

~ Vặt liệu cơ bản là thép cacbon thấp có mác SM⁄100B - thép kết câu hàn theo JI8 G3106 -1998, chiêu dây vật hàn 8 — 1 5mm

- Thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trang bình (F7A (P)4-BK)

- Day han ®4 mác BM12K theo AWS AS.17 — 80

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

4 Nội dung cửa đề tải

Bao gồm các chương:

Cheong 1: Téng quan về quá trình hàn tự động đưới lớp thuậc

Chương 2: Cơ số lý thuyết phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm

Chương 3: Nghiên củ thực nghiệm ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hinh thành mỗi hàn góc trgang,

Chương 4: Xử lý số liệu thực nghiệm vả xác định chế độ hàn tối ưu

Với ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn sau khi hoàn thành sẽ

có những đồng góp đáng kế cho việc xây dựng các chế độ hàn phủ hợp theo yên cầu thực tế cho mối hàn góc ngang khi hản tự động dưới lớp thuốc,

Ÿ nghĩa khaa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phân bố sung cho

cơ sở lý thuyết về nghiên cứu các ãnh hưởng của chế độ bản tự động dưới lớp

thuốc mối đối với mỗi hàn góc ngang, lựa chọn chế độ hàn phù hợp cho vật liệu thép cacbon thấp, ứng dụng vảo giãng dạy, học tập và sân xuất một cách có hiệu

quả

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cửa của đề tài là cơ sở để cái tiến chất lượng sân phẩm chỉ liết gïa công phục vụ cho thục liễu sâu xuất, đặc biệt các kết câu thép dang tâm, vỏ kich thước lớn, các dâm thép có khẩu độ và chiều cao, đầm câu vượt, kết câu dâm cầu trục, hộp, góc chữ l, trong công nghiệp déng tau v.v

Chủ yếu được ứng dụng để hàn các mỗi bản ở vị trí hàn bằng, hàn góc ngang với các mỗi han có chiêu dải lớn và có quỹ dạo không phức tạp

S Phương pháp nghiên cửu

Để tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với

thực nghiệm:

- Nghiên củu oơ sở lý thuyết

~ Tiến hành thực nghiệm

- Phân tích vá đánh giá kết quả

Sau một thời gian nghiên cứu và tiên hành thực nghiệm được sự hướng dẫn

nhidt tình của TS Vũ Huy lân đến ray luận văm của tôi đã được hoàn thành Mặc

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

dù đã rất cổ gắng nhưng đo kiển thức, kinh nghiệm còn hạn ché, thời gian tìm hiểu thục tế không nhiều nên chắc chin luận văn còn nhiều thiểu sót, Rất mong nhận được sự gộp ý kiến của quý thấy cô và cáo bạn đồng nghiệp

Hà Nội, ngày 2ð tháng 09 năm 2015

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

——ễ

CHUONG 1: TONG QUAN VE QUA TRINH HAN TU DONG

DƯỚI LỚP THUOC

1.1 Sơ lược về quả trình hàn hỗ quang tự động dưới lớp thuốc

1.1.1 Sơ đồ nguyên lí hàn tự động dưới lớp thuốc

Han ho quang tự đông là phương pháp han ho quang ma cac thao tac han

được thực hiện tự động (nếu chỉ có một số thao tác được thực hiện được gọi là hản

hồ quang bán tự động)

Hân hỗ quang tự động dưới lớp thuốc bảo về là phương pháp hàn hồ quang

chim, qua trinh han nong chảy do hỗ quang cháy giữa day han va vat han dưới một

lớp thuốc bảo vệ

Công nghệ han hỏ quang dưới lớp thuốc là quả trình hàn điện nóng chây,

nguồn nhiệt do hỗ quang điện sinh ra giữa điện cực hản (dây hàn, băng hản) và vật

han (goi theo tiéng Anh la SAW (Submerged Arc Welding) Nhiệt lượng sinh ra do

hỗ quang điện lâm nóng chảy kim loại điện cực vá kim loại cơ bản và thuốc hàn, tạo

thành vom vỉ bão về vùng hỗ quang và vũng hàn khỏi sự xâm nhập và ảnh hưởng co

hại của mỗi trưởng khí quyền xung quanh (nên còn gọi là phương pháp hàn ho quang ngằm)

Nguyên lý của quá trình han dưới lớp thuốc được trình bảy trên hình 1,1

Đường cấp

thuốc hàn Hường hàn

Midge

Kim loại cơ bản

Kem loại mãi hân 'Kim loại nóng chảy

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý quá trình hàn tự động dười lớp thuốc

¬———ễễễễ

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Nguồn nhiệt của hỗ quang han lam mép han, đây hàn và một phần thuốc bản sát hỗ quang bị nóng chảy tạo thành vỏm hỗ quang vòm xí và vũng hàn Dây han được đây vào vũng hàn bằng một co cầu cấp đây với tốc độ phù hợp với tốc đô nóng chảy của nó và dam bảo duy trì hỏ quang chảy én dink Khí hồ quang han di chuyển theo hưởng han kim loại lỏng trong vững han sẽ nguội và kết tỉnh tạo thành xuôi han Trên mặt vũng hàn và phần mdi han kết tỉnh hình thành một lớp xỉ có Lác

dạng tham gia vào các quả trình luyện kia khi hẻn, báo về và giữ nhiệt cho mỗi hàn

và sẽ tách khỏi mỗi hàn sau khi hàn Phần thuốc hàn chưa bị nóng chảy có thế được

sử dương lại nhờ bộ phận thu hỏi và sàng lọc thuốc hàm

‘Theo mite dé ty động của các chuyển động cấp dây han, dao động điện cực

và chuyến động theo đường hàn có thế chia thành hàn tự động và bán tự động đưới

Top thuốc

Các nguyên céng cơ bản của quá trình công nghệ hàn là: gây hỏ quang, dịch

chuyến điện cực đọc theo trục mới hàn đề hàn hết chiều đài mối hàn Những nguyên công nảy khi hàn tự động dược thực hiện bằng máy

1.1.2 Đặc điểm của quá tình hàn hỖ quang dưới lúp thuốc và ứng dụng

> Sw phan bỗ của nguồn nhiệt:

Trên hình 1.2 dưới dây là sơ đỏ cân bằng nhiệt khi han dưới lớp thuốc 8o với hàn hỗ quang tay, có sự khác biệt đáng kể trong lượng nhiệt truyền vào kim

loại cơ bản Một phản thuốc hàn không sử đụng hết sẽ được tải sử dụng thông qua

tệ thông thu hỏi thuốc hản Hệ thông diễu khiển dam bao cap dé day hàn xuống,

vũng hỗ quang thông qua cơ cầu cấp day han

Diiy ban 25%

XI hán 22%

Kim loại &

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Với phương pháp hán tự động dưới lớp thuốc, các công doạn sau day déu được tự động hóa: việc cấp thuốc hàn xuống vùng phía trước hé quang, việc cắp đây hàn xuống đầu hàn và việc điểu chính chiêu đài hỗ quang và đao đông ngang của hỗ quang (nếu cản),

+* Phạm vi ứng dụng cửa hàn hồ quang dưới lớp thuốc:

dâm

- Ứng dụng để hàn các kết cầu thép đạng tắm, vỗ kích thước lớn,

thép có khẩu độ và chiều cao, cáo ông thép có dường kính lớn, các bên, bễ chứa,

trình chịu áp lực trong nhiều lĩnh vực công nghiệp

- Phạm vi ứng đụng để hàn các mỗi han 6 ur thé han bằng, hàn góc, môi hàn ngang với các dường hản có chiều dài lớn và có quý dạo không quả phức tạp, nêu

chỉ tiết hình trụ thì đường kính không quá nhỏ

++ Ưu nhược điểm của phương pháp bản tự động dưới lớp thuốc:

+ Ưu điểm chưng của hàn tự động đưới lớp thuốc:

Môi trường hồ quang hàn cháy ngẫm dưới lớp thuốc trong vom xi bao vệ vũng hỗ quang hản và vũng hàn khỏi tác dụng có hại của môi trường xung quanh

TIễ quang tập trung và nhiệt độ cao cho phép hân với tốc độ lớn và có thê than những chỉ tiết có chiếu day từ vài mm cho đến hàng trăm mua mà không can phải vát mép, tiết kiêm kim loại và sức lao động chuẩn bị mép hàn

Chất lượng kim loại mỗi han cao do vung hàn được bảo về tốt khỏi tác đụng

của oxi và ritơ trong khí quyền xưng quanh Kim loại mỗi han dong nhất về thành phân hỏa học, do khả nắng tình luyện kim loại mối hàn tết hơn

Mối hàn có hình dang đẹp, đêu đặn, ít bị các khuyết tật đo tự động hóa

Giảm tiêu hao vật hêu (dây hàn), không ban toc kit loại, nên hệ số đấp cao,

ít tổn thất Năng suâi hản cao

Điền kiện làm việc tốt do hỗ quang kín không làm hại mắt và da của thợ hàn Lượng khí thải it, chỉ tiêu vẻ sinh môi trường tốt

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tốc độ đắp vả toc dé han cao Có năng suất cao hơn từ 5 ~ 10 lần so với hàn

hỗ quang tay (dòng điện han và tốc độ hàn cao hơn, hệ số đắp lớn) Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, ít biển dạng sau khi hàn

Dé cơ khí hóa va tự động hóa qua trinh han

* Nhược điểm của hàn tự động dưới lớp thuốc

Đôi hỏi kim loại cơ bản và vật liêu hàn phải sạch hơn so với hàn hỗ quang tay Chuẩn bị trước khi hản công phu hơn

Không thể quan sắt trực tiếp vũng hản Chỉ hản được ở tư thế hàn sắp, với các

đường hàn có hình đạng tương đổi đơn giản (thẳng, tròn quay)

Thiết bị có giả thành cao

1.2 Thiết bị hàn hỗ quang tự động dưới lớp thuốc

1.21 Thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc

Độ thiết bị cơ bản cho hản tự động dưới lớp thuốc bao gồm:

+ Bộ phận cap day han có chức năng cap dây hản tới vùng hỗ quang thông qua ống tiếp xúc của đầu hàn

+ Nguồn điện hàn cung cap dòng điện hàn cho dây hàn tại ông tiếp xúc

+ Bộ phận giữ và cập thuốc cho hỗ quang,

+ Bộ phận điều khiển dao động ngang

———ễỄỄỂ®ẰỄỂỄỂỄ—Ễ—Ằ®Ằ®Ằễ

Bang điều khiển

TIệp chứa cuộn đây hàn

a Đông cơ cap day han

na Các con lăn đây dây

8 Giá đỡ ảng tiếp xúc

9, Đầu din hướng,

10 Iệp chứa thuốc hàn

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Xe han (xe tự hành chứa dầu hàn) có 2 bảnh truyền dòng phia sau, 2 bánh bị động phia trước và động cơ đây một chiêu có hộp giảm tóc Tốc độ xe được đặt thẳng tay từ 0,2 © 2,0 m/phút (điều chữnh điện từ) Hướng đi của xe được đặt Irước bằng công tắc Xe có thể làm cho dầu bản thực hiện dao động ngang

Cân đõ đầu hàn và đầu hàn: Có thể điều chỉnh chính xác chiều cao dau han

và góc nighiông của nó (dho hàn hiến kết chữ T, nghiêng 45°1 Đầu hàn chứa bộ phận

nắn và cấp dây từ cuộn dây vào ống tiếp xúc (có chức năng din dong điện bàn)

Bộ cấp đây gồm động cơ một chiều, 4 trục đây day, hộp giảm tốc và cuộn

đây hàn Có thể dùng nữn điều khiển trên bằng điều khiển để thay đổi liên tục lốc

độ cấp đây từ 0,1 + 7,5 m/phút (tốc độ này được điều khiển bằng điện từ) Dầu hản

Thường bao gầm cả bộ phận đẫn hướng để đò vị trí rãnh hàn ở phía trước mỏi hàn

Một số thiết bị hiện đại còn sử dụng các đầu đò laser Ngoài ra đầu hàn còn được

gắn phiếu chứa thuốc hàn

Bang diéu khién nim trên xe han; chế đã hàn được điểu khiến từ mặt trước

của băng Bắng diểu khiển bao gồm đẳng hỗ chỉ tốc độ xe han (m/phnit), ampe ké va vôn kế, chiết áp xoay để đặt tốc độ xe bản và tốc độ cấp dây; công tắc đổi chiều đi của xe hàn; cơ cầu điều chính đây lên xuống; rút khổi động và tắt

1.22 Trang thiết bị phụ trợ

Các trang thiết bị phụ trợ được dùng tủy trường hợp và có thể bao gém:

+ Đường ray cho xe hàn — đừng cho mốt han thang,

+ Bộ gá lắp dặc biệt khi xe han chuyển dộng trực tiếp trên vật hàn

+ Bộ thu hỏi thuốc bàn chưa đùng hết (máy hút thuốc bản du)

1 Đỗ gá vật hàn và xe hàn (đầu hàn),

1.23 Sự hình thành mỗi hàn và các yẫu ti dink luũng dễn hình dạng mỗi

han

a) Sự kết tình và cắu inic kim leai mi hin:

'Lễ chức kim loại mối han va tinh déng nhất của nó có ảnh hướng quyết định

đến tính chat của liên kết hàn Tế chức sơ cấp (kim loại kết tỉnh) của mỗi han nói

chung có đhmg cáo tình thể hình trụ như khi đúc, rục chính của nó có hướng hùng

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Việc xáo định các kích thước eơ bản và lủnh dạng mối hản có ý nghữa quan

trọng trong lựa chọn chế dé han, va do do, cả chất lượng mỗi hàn Hình dạng mỗi hân đo các yêu tổ chiều sâu ngẫu h, chiều rộng b và chiều cao đắp c hoặc chiều cao toàn bộ HH e+h của mối hàn tạo nên

Đôi với liên kết hàn giáp mối: hai hệ số đặc trưng cho hình dạng mốt hản là

hệ số ngắu (hệ số hình đạng bên trong) Ứn = beh (thường có giả trị 0,8 ~ 4, tối

ưu từ 1,3 : 2) và hệ số hình đạng môi hàn (hệ số hình đạng bên ngoai) Wfmh — ble

+10)

(thường cỏ giá trị từ

1Rình 1.10 Các kích thước đặc trưng của mỗi hàn giáp mỗi

So sánh với hàn hồ quang tay ta thầy, khi hân hồ quang tay, hề số hình dạng

trong môi hản (hệ số ngẫu) thường nằm trong khoảng, n = 5 + 6,7, trong, khi đỏ với

hân dưới lớp thuôc, ''n = 1,3 + 2 (giá trị chiều sâu ngân lớn hơn nhiều)

Nếu hệ số hình dang bên trong nhỏ hơn 0,8 mối hàn để bị nứt nông và khi nó lớn hơn 4 khá năng biến dạng của mối han sẽ rất lớn Nếu hệ số hình dạng bên

ngoài nhỏ hem 7, sư chuyển tiếp kim loại từ mỏi hàn vào kim loại eơ bản không déu,

dễ gây lập trưng ứng suất; khi hệ số này lớn hơn 10, khả răng biến dang mdi ban

tăng, làm giảm khả năng chịu tải trọng động

+* Mỗi hàn góc:

Đối với mối hàn góc trong các liên kết hàn chữ T, chữ thập, các kích thước

cơ bản đặc trưng cho sự hình thành môi hản như sau:

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1,11, Các kích thước dặc trưng của mỗi bàn góc

© ảnh hướng của các thông số chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn

+» Đặc trưng ảnh hưởng chung dối với mối ban giáp mỗi:

Lượng nhiệt sinh ra trong hỗ quang (hảm số của dòng điện hản, điện ap han

và tốc độ hàn) ảnh hưởng đến kích thước vá bình đựng mỗi hàn

* Ảnh hưởng của dòng điện han:

Khi tăng cường độ đàng điện hàn (các thông sỏ khác giữ nguyên), lượng kim

loại nóng chây tăng do mật độ dòng điện lăng, làm tầng lượng điện cực nóng chảy

(chiéu cao dap c của mỗi hản tăng) Theo đó, sự tập trưng nhiệt trong hỗ quang ting

vả làm áp lực của hỗ quang tăng Kết quả là chiều sâu ngau h tăng Có thé ding công thứu h k], với hệ số k theo công thức [2] Chiều rộng muối hàn b hâu nhu không dồi Do do hệ số ngấu giảm

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

= Cwing d6 dong dign han I fA]

Current — Semiautomatic Current — Automatic 3/32" (2.4 mm) Wire, 35 volts; 24 ipm (0.6 m/min) 7.32° (88 mm) Wire, 34 volts, 30 jpm (0.78 m/min}

Ể 8

Hình 1.12 Sự thay đôi hình dạng mối hàn theo cường độ dòng điện hàn

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1.13 Sự thay đối hình dạng mỗi hàn và mức tiêu thụ thuốc hàn theo điện áp

hàn Điện áp hàn tăng sẽ làm tăng chiều dải cột hồ quang Do đỏ lượng nhiệt sinh

ra trong hỗ quang sẽ tác động lên một điện tích lớn hơn của kim loại cơ bản, làm

giảm chiều sâu ngâu h nhưng lại làm tăng chiều rộng môi han b

Tiên thực tế, điện áp han được xác định theo cường độ dòng điện hán nhằm

đạt được hệ số ngâu cân thiết

Voltage — Semiautomatic 3/32” (2.4 mm) Wire, 500 amps, 24 ipm (0.6 mym Voltage — Automatic

7/32" (6.6 mm) Wire, 850 amps, 30 lam (0.76 m/min)

27 volts: 45 volts:

Hình 1.14 Sự thay đổi hình dạng mỗi hàn theo điện áp hàm

*.Ảnh hưởng của tiết điện điện cực:

Khi cường độ dòng diện hản không dỗi, I — const, nếu tăng đường kính điện

cực sẽ dẫn đến tăng chiều rộng b vả giám chiều sâu ngấu h của mỗi hàn

Tinh 1.15 Su thay déi hinh dạng mỗi hàn theo tiết điện điện cực

* Ảnh kuông cầu tic dé han:

Khi cường độ của dòng điện hàn và điện áp han khéng đối, sự thay đổi tốc độ

hân sẽ làm thay đổi lượng nhiệt đưa vào một đơn vi chiéu dai mối hàn Sự thay đối

tốc dộ hàn làm thay dỗi hướng tác đông của hỗ quang và sự phân bỏ lực trong hỗ quang Với tốc độ hàn dưới LÔn/h, hỗ quang cháy bấu như vuông góc, tức là thánh

phần nằm ngang của lực hồ quang (oó tác dựng đẩy mạnh nhất đối với kim loại

nóng cháy ra khỏi hỗ quang) là không dàng kế, dẫn dén chiều sâu ngẫu không lớn Tốc độ tăng hơn sẽ làm nghiêng cột hỗ quang, đẫn đến tăng chiều sâu ngẫu Ngoài

ra, tốc độ hàn tăng làm giâm mức độ thiêu thụ thuốc hản

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

———————————

Hinh 1.16 Anh hưởng của tốc độ hàn lên sự phân bỗ lực trong hỗ quang

Khi tiếp tục tăng tốc độ hàn thì lượng nhiệt sinh ra không đủ nung chảy cạnh

hàn, làm giảm chiều sâu ngẫu Với tốc độ hàn rất lớn, sẽ xây ra hàn không ngẫu hai

bên mỗi han vả hỗ quang không ồn định

Travel Speed — Semiautomatic Travel Speed — Automatic 3/32" (2.4 mm) Wire, 500 amps, 35 volt 7/82" (6.6 mm) Wire, 850 amps, 34 volts

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Ngoài các đặc trưng ãnh hưởng chưng như mỗi hản giếp mỗi, đố: với mỗi han

góc thưởng được thực hiện đối với các liên kết hàn chữ T và liên kết hàn chẳng còn

xét đến các yêu Lỗ đưới đây |2; 9|

Góc nghiêng điện cực thay đổi đối với mới han góc ngang, điển hình là liên

*kết hàn chữ T đên chiêu sâu ngắn và cac canh méi hàn như sau

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

*Một số dạng khuyết tật và yêu cầu về hình dạng cũa mỗi hàn góc:

Một số dạng khuyết tật phỗ biến đối với mối hàn góc:

Lom Loi Cháy cạnh Chảy xẻ Cạnh Không ngâu

quá mức gua: THức khong déu

Cac dang khuyet tit cua mỏi hàn góc

Hinh 1.20 Mét s6 dang khuyét tật phổ biến đối với mỗi han góc

e Một số yêu cầu cơ bản vả mức cho phép đối với mối hàn góc [7: 8; 9]:

~ Chiều sâu ngâu

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1.21 Yêu cầu chiều sâu ngấu và chiều dày vật hàn đối với mỗi hàn góc

- Chiều rộng môi hàn: để đảm bão hình dạng vũng hàn kết tỉnh thuận lợi và

tránh khuyết tật hản nguy hiểm nhất là xu hướng xuất hiện nút, hình dạng mối han

can đáp ứng quan hệ giữa chiều rộng và chiều sầu ngẫu như hình dưới đây:

vet nut

Hinh 1.22 Yéu cdu chiéu réng méi han và chiều sâu ngấu đối với mối hàn góc

Như vậy chiêu rộng môi hàn phải thỏa mãn điều kiên chịu tải (tiết điện ngang

mỗi hàn) vả điều kiện ngừa nứt môi hàn: b> 1,25 h

~ Chiều cao lỗi bẻ mặt mỗi han

w

[ LY

L-sze+| bse] S¥iveto 0

chieu cao phan lôi yêu cau @chiéu cao phan lôi chap nhan duce

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình 1,33 Yêu câu chiều cao lỗi và chiều rộng hàn dối với mỗi hàn góc

- Yêu cầu chiêu cao lỗi bề mặt mỗi hản và chiểu rộng hàn ICVN 7472 2005

Bang 1.1 Chấp nhận khuyết tật hàn khi kiểm tra VT

(Theo ISO S817 hay TCVN 7472 — 2005)

- Hàn giáp mỗi h<0,5s cho phép cho

1a - Trường hợp Khe, ich

_ thước lớn nhất cho 2 loại |2mm

hong _ | khuyếttật này là:

kéo 2015

3 | aa org | Sane tnata

4s - Han giáp môi h<05s h<04s h

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

¿ Kish asd rên sân

ngắn Soh “roe Lae tf

3mm

GVHD: TS Vit Huy Lan 23 Hạc viên: Vũ Thanh Quỳnh

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Tuận văn Thạc xi Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Ghi chit: B, C.D là các ký hiện nnie độ chấp nhận khuyết tật:

© B: Mite bat bude tnghiém ngét}

C: Mike tang gian

D: Mite vừa phải

Ngoài ra, còn một vải khuyết tật khác không được đưa ra ở đây,

én cuc a = 30° + 50” theo trục tang sẽ đám báo

chiểu sâu ngâu và các cạnh môi hàn ngấu đều Tìo vậy, các thí nghiệm sẽ được tiễn

ảnh với œ — 40° và các số liệu kiểm tra cho thiy là hợp lý

13 Vật liệu hàn tự động dưới lớp thuốc

4131 Dây hàn

Đối với quả trình hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc, vật liệu hàn, bao gêm dây hàn và thuốc hản có ảnh hướng quyết định đến các chỉ tiêu chất lượng kim loại

mối hàn Sự phối hợp thuốc hàn và dây hàn có thể cho phép đạt được kim loại mỗi

“hân với thành phần hóa học khác nhau

TỆ thống tiêu chuẩn dé phân laại vả ký hiệu thuốc hản của Việt Nam chua

có, nên hiệu nay việu chọn thuốc hàn thường tham khảo một số tiêu chuẩn phổ biến

trên thể giới như AWS (Tiêu chuẩn của Hiệp hội hàn Mỹ) Tiều chuẩn nảy thường,

giới thiêu kết hợp thuốc hàn với đây hàn đặc để hàn tự động dưới lớp thuốc Theo

Loại xỉ hàn, chữ cái nảy có thể không có

Chữ số chỉ giới hạn bên kéo tối thiếu của kim loại mối hàn

Chế đô nhiệt luyện của mối hàn

" Số qui ước nhiệt đồ thứ độ đại va đập

FS X X X- ECXXX-IIX

Kí hiệu hàm lượng hidrô trong

kim loại mỗi han

Ki hiệu Điện cực (đây hàn đặc)

Hình 1.24 Sơ đồ lá hiệu thuốc hàn - đâu hàn 4WS 45.17 ~ 80

Theo tiêu chuẩn AWS A5.17 - 80, thuốc bản được ký hiệu kết hợp với dây

hân tương ứng để đạt được cơ tính cân thiết của kim loại mối hàn Trong phân ký

Tuệu thuốc hàn FXXX, chữ X đầu liên là độ bền kéo tối thiểu cũa kim loại mỗi han,

*ksi Chữ X thử hai cho biết diêu kiệu nhiệt luyện khi thứ mẫu Chữ A - mẫu dược

tiến hành thử sau khi hản (As Welded) (không xử lý nhiệt) hoặc chữ P (có xử lý thiệt sau khi hàn), Chữ X thứ 3 có thể là chữ Z, hoặo các số cho biết nhiệt độ quy trớc thứ độ dai va đập với giá trị tương ứng ở cột bên phải

Theo tiêu chuẩn AWS A5.17 — 80 phân loại dây hàn thép cacbon thành 8 loại trong 3 nhém có làm lượng mangan thấp, trung binh và cao ( (Kí hiệu là 1., M và 1U) Trong phân ki hiệu đây hản EXXX 1IX, chữ l/ là ký hiệu điện cực (dây hàn)

vả tiếp theo là chữ C có thế không có, Còn chữ X dau tiên là một trong 3 chữ L M

hoặc H; chữ X thứ 2 là một hoặc 2 chữ số (8; 12; 13; 14, 15) chỉ hàm lượng cacbon

danh nghĩa (quy ước); còn nêu có chữ K ở cuối là đây hàn được chế tạo từ thép khử

bằng siie Trong trường hợp đây hàn kí hiệu EG (hoặc ECG), ở đây chữ G là

NA CA Độ bên kéo tôi thiểu ¬ „_ | Độ giãn dai

- eek tương đối

tính Mpa ksi _ | tối thiếu, MPa

dưới lớp thuốc theo AWS A5.17 — 8U