Nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép, chương 13 pptx

Yêu cầu đối với độ chính xác lắp ráp với hàn dưới lớp thuốc Nếu trong hàn hồ quang tay, thợ hàn điều chỉnh những chỗ mép... hàn không đều, trong hàn tự động dưới lớp thuốc, giá trị dòng

Chương 13: CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI

HÀN

Các bước chuẩn bị trước khi hàn bao gồm:

1 Làm sạch bề mặt

2 Gá lắp

Vì thể tích kim loại và xỉ lỏng lớn hơn nhiều so với hàn hồ quang tay, việc chuẩn bị và lắp ráp mép hàn đòi hỏi chính xác hơn

nhiều (bề mặt gia công có độ chính xác tối thiểu cấp 4, R a max = 50)

Hình 2-28 Yêu cầu đối với độ chính xác lắp ráp với hàn dưới lớp

thuốc

Nếu trong hàn hồ

quang tay, thợ hàn điều

chỉnh những chỗ mép

hàn không đều, trong hàn tự động dưới lớp thuốc, giá trị dòng điện hàn cao, hồ quang nung chảy sâu, thợ hàn không thể nhìn thấy để điều chỉnh Do đó cần sử dụng các thiết bị cắt tự động bằng khí cháy hoặc plasma hoặc gia công cơ để vát mép Không nên cắt bằng thiết bị thủ công (trừ trường hợp lắp ráp ngoài hiện trường ) Công tác lắp ráp cần được tiến hành bằng đồ gá đặc biệt

3 Để đảm bảo chất

lượng mối hàn, nơi bắt

đầu và kết thúc mối hàn

(nơi hay có các khuyết tật) được hàn đính vào bằng các bản dẫn cho đầu và cuối mối hàn và sau khi hàn xong, các bản dẫn đó sẽ được loại bỏ khỏi vật hàn

4 Nhu cầu duy trì kim loại vũng hàn có kích thước lớn trong một thời gian dài cho đến khi nó kết tinh ở phía đáy Trong trường hợp này người ta thường sử dụng kỹ thuật lót đáy

Hình 2-29 Bản dẫn để bắt đầu và kết thúc

mối hàn thẳng

Hình 2-30 Các kỹ thuật lót đáy

 A – lót đáy bằng dải kim loại.

 B – lót đáy bằng tấm đồng.

 C – lót đáy bằng phần tử kết cấu.

 D – lót đáy bằng kim loại cơ bản.

 E – lót đáy bằng mối hàn lót có dán sứ.

 F – lót đáy bằng tấm gốm hỗn hợp.

 G – lót đáy bằng thuốc hàn.

Ngoài ra, còn có thể lót đáy mối hàn bằng một mối hàn chân (được thực hiện bằng hàn hồ quang tay hay hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường CO2)

2.8 KỸ THUẬT HÀN

2.8.1 Kỹ thuật bắt đầu gây và kết thúc hồ quang

Có thể gây hồ quang bằng một trong các biện pháp sau:

1) Dùng phoi ép vụn hoặc bột sắt:

Đặc một cuộn tròn phoi thép có đường kính khoảng 10 mm vào nơi cần gây hồ quang trên bề mặt liên kết, cho dây hàn hạ xuống cho đến khi nó ép chặt cuộn phoi thép (cũng có thể đổ bột thép mịn vào giữa đầu dây hàn và bề mặt vật hàn); sau đó đổ thuốc hàn vào và bắt đầu hàn

2) Làm nhọn đầu dây hàn:

Cắt nhọn đầu dây hàn để có mật độ dòng lớn; sau đó hạ dây hàn để tiếp xúc bề mặt vật hàn; đổ thuốc hàn và bắt dầu hàn

3) Chuyển động quẹt đầu dây hàn:

Hạ dây hàn xuống cho tiếp xúc với bề mặt vật hàn; đổ thuốc hàn xuống; cho xe hàn chạy; ngay sau đó bật dòng điện hàn

4) Tạo vũng xỉ nóng chảy:

Khi hàn bằng nhiều dây hàn, một dây tạo vũng xỉ nóng chảy; sau đó các dây hàn kia tự gây hồ quang khi chúng được đưa vào vũng xỉ và bật dòng hàn

5) Chuyển động xuống và lên dây hàn:

Phương pháp này hữu ích và mang tính kinh tế khi cần thường xuyên gây hồ quang và khi phải gây hồ quang tại những điểm nhất định Nó chỉ dùng cho nguồn hàn có đặc tính dốc đi kèm với bộ cấp dây có tốc độ biến đổi

Đầu tiên dây hàn được hạ xuống để tiếp xúc bề mặt vật hàn; sau đó đổ thuốc hàn xuống và bật dòng điện hàn Điện áp thấp giữa đầu dây hàn và vật hàn sẽ cung cấp tín hiệu cho bộ cấp dây rút đầu dây hàn ra khỏi vật hàn Lúc đó xuất hiện hồ quang Điện áp hồ quang tiếp tục tăng khi dây đang được kéo lên và động cơ bộ cấp dây nhanh chóng đổi chiều để cấp dây vào hồ quang Tốc độ cấp dây tăng cho đến khi tốc độ chảy của dây hàn và điện áp hồ quang

ổn định ở chế độ đặt trước

6) Dùng bộ tạo tần số cao:

Khi cần hàn gián đoạn hay hàn tốc độ cao Bộ tạo tần số và điện áp cao được nối song song với mạch hàn, tự động tạo ra hồ quang giữa đầu dây hàn và bề mặt vật hàn khi khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn 1,6 mm

Các bước để kết thúc hồ quang: Dừng xe hàn; ngừng cấp

dây hàn và ngắt dòng điện hàn sau vài dây

2.8.2 Kỹ thuật hàn tự động tấm phẳng

1) Hàn giáp mối từ một phía

Việc chuẩn bị mép hàn cần đơn giản nhất Do đặc điểm của quá trình hàn, có thể hàn tự động một lớp không vát mép tới chiều dày tấm 20 mm Việc tăng độ lớn khe đáy có thể khắc phục hiện tượng mối hàn lồi quá mức do dòng điện hàn cao

Sử dụng đệm lót cần bảo đảm đủ lực ép của tấm đệm nhằm tạo dáng tốt mối hàn (đệm đồng: cho tấm mỏng đến 3 mm; đệm thuốc hàn: cho tấm 4 ÷ 8 mm)

Khi chiều dày s > 30 mm, có thể hàn một hoặc nhiều lớp Hàn chiều lớp cho phép giảm cường độ dòng điện hàn và bảo đảm chiều sâu ngấu đủ lớn Ngoài ra, hàn nhiều lớp thép hợp kim thấp

dễ tôi có tác dụng ram vùng ảnh hưởng nhiệt của các lớp trước đó

Khi hàn tấm mỏng, cần giảm năng lượng đường để chống

cháy thủng (chọn cường độ hàn I nhỏ) nhưng cần chọn chế độ hàn bảo đảm chiều sâu ngấu h cần thiết là nhỏ nhất.

Chuẩn bị cạnh hàn và kích thước mối hàn giáp mối từ một phía: (xem phụ lục 1)

2) Hàn giáp mối từ hai phía

Kỹ thuật hàn giáp mối từ hai phía khác với chỉ hàn từ một phía Mặt đáy có kích thước lớn hơn nhiều so với hàn hồ quang tay Khe đáy thường rất nhỏ hoặc không có khe đáy Lớp hàn đầu tiên không được ngấu toàn bộ mặt đáy (phần ngấu vào khoảng 2/3

giá trị mặt đáy) Sau đó quay ngược để hàn lớp đầu tiên từ phía ngược lại (phải ngấu phần chân đường hàn trước đó)

Nếu chỉ hàn một lớp từ mỗi phía, chiều sâu chảy lớp thứ hai gần bằng 2/3 chiều dày tấm

Khuyết tật thường gặp: đường hàn bị lệch về một bên, do dẫn hướng dây hàn không chính giữa mối hàn, làm một phần mặt đáy không ngấu hết Trình tự đặt các đường hàn từ hai phía nên xem xét quá trình hình thành biến dạng khi hàn sao cho biến dạng dư là nhỏ nhất

Cách dẫn hướng dây hàn: có thể nghiêng đầu dây hàn ở các lớp trên

Trình tự hàn: thường hàn từ 2 đến 4 đường hàn từ một bên, sau đó hàn với số lớp nhiều hơn ở phía ngược lại

Cách chuẩn bị cạnh hàn và kích thước mối hàn liên kết giáp mối từ hai phía: (xem phụ lục 2)

2.8.3 Hàn góc

Hàn góc thường được thực hiện đối với các liên kết hàn chữ

T và liên kết hàn chồng Khi hàn, có thể vát mép hoặc không; có thể hàn một hoặc nhiều lớp

Liên kết hàn chữ T và liên kết hàn chồng có thể chia thành các kiểu như sau: (xem phụ lục 3)

Để hàn mối hàn góc có hai tư thế phổ biến:

Tư thế hàn sấp (hàn lòng máng) được sử dụng khi cần hàn ngấu đều cả hai mép hàn hoặc bố trí dây hàn không đối xứng các cạnh hàn Có thể hàn mối hàn lớn có chuyển tiếp từ mối hàn đều vào kim loại cơ bản Cần sử dụng đệm lót (tấm đồng, mối hàn lót

hồ quang tay, thuốc hàn)

Tư thế hàn ngang (có nghiêng dây hàn) được sử dụng khi không cần phải giữ chính xác khe hở giữa hai tấm Chỉ có thể hàn tối đa mối hàn kích thước 6 mm cho một lớp hàn Dao động tối đa đầu dây hàn dọc đường hàn là 1 mm Góc nghiêng dây hàn 20 ÷

30o

Hình 2-31 Góc nghiêng điện cực khi hàn mối hàn góc

2.8.4 Các loại khuyết tật mối hàn

Khuyết tật làm giảm chất lượng mối hàn và tăng nguy cơ phá hủy kết cấu hàn trong quá trình vận hành Các khuyết tật có thể là bên ngoài (nhìn thấy bằng mắt thường), hoặc bên trong (có thể phát hiện bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy) Nguy hiểm nhất là các khuyết tật dạng vết cắt (nứt, hàn không ngấu, lẫn

xỉ có mép nhọn)

Nguyên nhân gây ra khuyết tật nhiều nhất là do thiết kế mối hàn không thích hợp; chọn sai kim loại cơ bản và vật liệu hàn, công nghệ và nhiệt luyện sau khi hàn; không giữ vững quy tắc công nghệ

Sau đây là các khuyết tật thường xuất hiện khi hàn dưới lớp thuốc:

Không đối xứng

Mối hàn hẹp, cao Không ngấu chân

mối hàn

Kim loại tràn chân mối hàn

Vết cắt chân mối hàn

Profil mối hàn

1) Rỗ khí

Rỗ khí thường do dính dầu mở, bẩn, ẩm bề mặt vật hàn (hoặc dây hàn) gây nên Rỉ cần được loại bỏ bằng bàn chải sắt; dầu mở được loại bỏ bằng dung môi Để đảm bảo loại bỏ ẩm hoàn toàn khỏi bề mặt mép hàn, khi hàn, người ta thường mỏ nung để nung

bề mặt mép ở khoảng cách 300 ÷ 600 mm phía trước hồ quang đặc biệt đối với lớp hàn thứ nhất Ngoài ra, thuốc hàn cần được nung nóng nhằm loại bỏ ẩm trước khi hàn

2) Nứt

Các liên kết hàn từ thép cacbon thông thường có chiều dày từ

10 mm trở xuống ít khi bị nứt do hàn Với các chiều dày lớn hơn, nứt mối hàn có thể do các nguyên nhân sau:

 Tốc độ nguội nhanh

 Độ cứng vững cao của liên kết hàn

 Mối hàn bị hợp kim hóa mạnh từ kim loại cơ bản thông qua cacbon và nguyên tố hợp kim

 Lượng hydro khuyếch tán trong kim loại mối hàn cao

do không khử ẩm triệt để trước khi hàn