Nghiên cứu kim loại phụ và công nghệ hàn vẩy nhôm với đồng

Ví dụ: khi cần sử dụng các loại vật liệu có tính dẫn điện rất cao để dùng trong ngành điện lực, lúc lại yêu cầu có độ c ng lớn để làm các cấu kiện xây dựng, hoặc phải có tính dẻo cao để

vii

MỤC LỤC

Quyết định giao đề tài i

Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn ii

Lý lịch cá nhân iii

Lời cam đoan iv

Lời cảm ơn v

Tóm tắt vi

Mục lục vii

Danh sách kí hiệu, các chữ viết tắt ix

Danh mục các hình ảnh trong luận văn x

Danh mục các bảng trong luận văn xii

Ch ng 1: T NG QUAN 1

1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 3

1.3 Tính mới của đề tài 4

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

1.5 Mục đích và đối tượng nghiên cứu 4

1.6 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 5

1.7 Phương pháp nghiên cứu và kế hoạch thực tiễn 5

Ch ng 2: C SỞ LÝ THUYẾT 7

2.1 Khái quát về đồng và hợp kim đồng 7

2.2 Khái quát về nhôm và hợp kim nhôm 13

2.3 Khả năng hòa tan của nhôm và đồng 18

2.4 Các dạng mối ghép 19

2.5 Khảo sát phương án ghép nối 39

2.6 Lựa chọn phương án 40

2.7 Công nghệ hàn vẩy 41

2.8 Các phương pháp kiểm tra 51

Ch ng 3: CỄC PH NG ỄN THỰC HI N 61

3.1 Dữ liệu ban đầu 61

3.2 Các thong số kỹ thuật công nghệ hàn vẩy 63

viii

3.3 Các phương án thực hiện 64

3.4 Thí nghiệm kiểm tra mẫu hàn……… 69

3.5 Nhận xét – Đánh giá……….76

Ch ng 4: KẾT LUẬN - H ỚNG PHỄT TRIỂN 79

4.1 Kết luận 79

4.2 Hướng phát triển 80

x

DANH MỤC CỄC HÌNH NH TRONG LUẬN VĂN

Hình 2.1 Giản đồ trạng thái của Al và nguyên tố hợp kim 14

Hình 2.8 Mối ghép độ dôi được lắp bằng phương pháp lắp ép 23 Hình 2.9 Mối ghép độ dôi được lắp bằng phương pháp nung nóng 23 Hình 2.10 Sơ đồ mối ghép hàn (a) và tác dụng của nguồn nhiệt khi hàn hồ

Hình 2.22 Sự phụ thuộc góc nghiêng mỏ hàn vào chiều dày vật hàn 47

Hình 2.25

xi

Hình 3.8 Vật hàn nhôm đã được mạ một lớp đồng mỏng 67 Hình 3.9 Vật hàn nhôm mạ đồng bị biến dạng sau khi tiếp xúc nhiệt 67

xii

DANH MỤC CỄC B NG TRONG LUẬN VĂN

Bảng 2.1 Giới hạn các tạp chất cho phép của các loại đồng tinh thể 8

Bảng 2.2 Các đặc điểm của dây dẫn và cáp dẫn điện không có vỏ bọc 8 Bảng 2.3 Các ký hiệu và thành phần hợp kim đồng 10

Bảng 2.4 Công dụng của một số maac1 Brông thiếc 11

Bảng 2.7 Thành phần hóa học của que hàn nhôm theo tiêu chuẩn AWS

Bảng 3.5 Kết quả kiểm tra điện trở, tính toán nhiệt lượng và tuổi thọ Al, Cu và mối hàn Al-Cu 70 Bảng 3.6 Kết quả kiểm tra thời gian làm việc của mẫu hàn khi cho dòng điện có cường độ I = 3000 A chạy qua ở nhiệt độ t2

= 500oC 70 Bảng 3.7 Kết quả kiểm tra cường độ dòng điện qua mẫu hàn khi làm việc trong 30 phút ở nhiệt độ t2

Bảng 3.8 Kết quả kiểm tra độ bền kéo của mẫu hàn A-Cu 74

1

Ch ng 1

T NG QUAN

1.1 T ng quan chung v lĩnh v c nghiên cứu

Khoảng đầu th i đại đ đ ng, đ sắt, loài ng i đư biết đến hàn kim loại Từ

cuối thế kỷ 19, vật lý, hóa học và các môn khoa học khác phát triển rất mạnh Năm

1082, Pê-tơ-rốp, nhà bác học ng i Nga, đư tìm ra hiện t ợng h quang điện và chỉ

rõ khả năng sử dụng nhiệt năng c a nó để làm nóng chảy kim loại Năm 1882, kỹ s Bê-na-dơt đư dùng h quang cực than để hàn kim loại Năm 1888, Sla-vi-a-nôp đư

áp dụng cực điện nóng chảy - cực điện kim loại vào h quang điện

Năm 1900 - 1902, trong công nghiệp đư sản xuất đ ợc cacbua canxi và sau

đó, 1906, hàn khí ra đ i

Hàn tiếp xúc xuất hiện và phát triển chậm hơn Năm 1886, Tôm-sơn tìm ra

ph ơng pháp hàn tiếp xúc giáp mối Năm 1887, Bê-na-dớt tìm ra ph ơng pháp hàn điểm, nh ng mưi đến năm 1903, hàn giáp mối mới dùng trong công nghiệp Và đặc biệt, kể từ sau chiến tranh thế giới th hai, hàn tiếp xúc mới phát triển mạnh mẽ và xuất hiện nhiều ph ơng pháp hàn mới

Một đóng góp rất quan trọng cho sự phát triển hàn h quang là thành quả c a

kỹ s Thụy Điển Ken-be Năm 1907, ph ơng pháp n định quá trình phóng h quang và bảo vệ vùng hàn khỏi tác dụng c a không khí chung quanh bằng cách đắp lên cực kim loại một lớp vỏ thuốc Việc ng dụng que hàn bọc thuốc bảo đảm chất

l ợng cao c a mối hàn

Th i kỳ phát triển cao c a công nghệ hàn đư đ ợc m ra vào những năm cuối ba m ơi và đầu bốn m ơi c a thế kỷ tr ớc, với những công trình n i tiếng c a viện sĩ E O Pa-tôn về hàn d ới thuốc Ph ơng pháp hàn tự động và sau đó hàn bán

tự động d ới lớp thuốc ra đ i, nó đ ợc ng dụng rộng rưi trong công nghiệp Đó là thành tựu to lớn c a kỹ thuật hàn hiện đại Từ khi ra đ i cho đến nay, hàn d ới lớp thuốc vẫn là ph ơng pháp cơ khí hóa cơ bản trong kỹ thuật hàn

2

Từ năm bốn m ơi c a thế kỷ tr ớc, các ph ơng pháp hàn trong môi tr ng khí bảo vệ cũng đ ợc nghiên c u và đ a vào sản xuất Việc khai thác rộng rưi các khí tự nhiên (hê-li, ac-gông Mỹ, khí cacbonic Liên Xô …) lúc đó đư làm cho các ph ơng pháp hàn này phát triển mạnh mẽ Hàn trong môi tr ng khí bảo vệ nâng cao chất l ợng mối hàn và đ ợc ng dụng mỗi ngày một nhiều hơn

Một phát minh n i tiếng nữa c a tập thể Viện Hàn điện mang tên B O tôn (Ki-ep Liên Xô) là hàn điện xỉ Quá trình hàn điện xỉ đ ợc các nhà bác học Xô Viết phát hiện năm 1949, nghiên c u và đ a vào sản xuất trong những năm năm

Pa-m ơi Ph ơng pháp hàn điện xỉ ra đ i và phát triển là Pa-một cuộc cách Pa-mạng kỹ thuật trong ngành chế tạo máy móc hạng nặng nh lò hơi, tuabin, máy ép cỡ lớn

Những năm gần đây hàng loạt ph ơng pháp hàn mới ra đ i nh hàn bằng tia điện tử, hàn ma sát, hàn n , hàn siêu âm, hàn plasma v.v… Hiện nay có hơn 120

ph ơng pháp hàn khác nhau

Nói chung, các ph ơng pháp hàn ngày càng đ ợc hoàn thiện hơn và đ ợc sử dụng rộng rưi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và đặc biệt là trong ngành du hành vũ trụ Có thể nói hàn là một ph ơng pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại

Hàn Việt Nam cũng đư xuất hiện từ th i th ợng c , h i đó cha ông ta đư biết sử dụng hàn để làm ra những dụng cụ cần thiết phục vụ cho đ i sống và cải tiến điều kiện lao động

Tr ớc Cách mạng tháng tám và trong th i kỳ kháng chiến, công nghệ hàn

đ ợc phát triển, nó đư đóng góp vào nền công nghiệp quốc phòng mới mẻ c a chúng ta Sau hòa bình, chúng ta đư sử dụng hàn rất nhiều trong cuộc cách mạng kỹ thuật và xây dựng nền kinh tế xư hội ch nghĩa Nhiều công trình đ sộ đư mọc lên

sử dụng nhiều đến hàn nh lò cao khu gang thép Thái Nguyên, nhà công nghiệp, tàu

bè, n i hơi v.v… Tuy vậy, việc nghiên c u áp dụng các ph ơng pháp hàn tiên tiến còn gặp nhiều khó khăn và ch a đ điều kiện để phát triển mạnh mẽ

Ngày nay, khi khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển trong các lĩnh vực công nghiệp, quốc phòng, đ i sống xư hội, … đòi hỏi vật liệu sử dụng cần phải có

3

nhiều tính chất khác nhau Ví dụ: khi cần sử dụng các loại vật liệu có tính dẫn điện rất cao để dùng trong ngành điện lực, lúc lại yêu cầu có độ c ng lớn để làm các cấu kiện xây dựng, hoặc phải có tính dẻo cao để cán, dập, kéo nguội, hay cần độ bền cao nh ng khối l ợng riêng nhỏ để dùng trong công nghiệp hàng không, … Và khi muốn liên kết các vật liệu khác nhau với nhau trong nhiều tr ng hợp cần thiết

Trong phạm vi c a đề tài sẽ chọn ph ơng pháp hàn vẩy để hàn các vật liệu

có tính chất khác nhau với nhau, cụ thể là vật liệu đ ng và vật liệu nhôm Sau đó, tiến hành kiểm tra độ dẫn điện c a mối hàn so với vật liệu cơ bản, trong đó sẽ chú

trọng đến kim loại cơ bản có độ dẫn điện cao hơn Thành công c a đề tài sẽ góp phần vào sự phát triển c a nghành khoa học hàn trong n ớc cũng nh việc ng

dụng công nghệ hàn mới này trong sản xuất công nghiệp

1.2 Tính c ấp thi t của đ tài

Qua tìm hiểu hiện nay trên thị tr ng do vật liệu nhôm có giá bán trên thị

tr ng thấp hơn nhiều so với vật liệu đ ng, chi phí sản xuất và gia công vì thế cũng

rẻ hơn Đ ng th i, giữa vật liệu đ ng và vật liệu nhôm cũng có những tính chất

t ơng đối giống nhau nh độ dẫn điện, dẫn nhiệt, độ chống ăn mòn; đ ng th i vật liệu nhôm có khối l ợng riêng chỉ khoảng 1/3 so với vật liệu đ ng nên trong quá trình sản xuất sẽ làm giảm khối l ợng kết cấu, chi tiết,…Vì vậy, trong việc sản xuất máy biến thế c a một số công ty tr ớc đây sử dụng các thanh đ ng có nhu cầu thay thế các thanh đ ng bằng thanh nhôm mà những chỗ tiếp điểm vẫn sử dụng thanh

đ ng

4

Nh đư đề cập mục 1.1, hiện nay, trên thế giới và Việt Nam đều có xu

h ớng nghiên c u ng dụng công nghệ hàn mới vào trong sản xuất Tuy nhiên, tình hình triển khai và ng dụng công nghệ hàn Việt Nam còn rất hạn chế Một trong những nguyên nhân khiến kỹ thuật công nghệ hàn mới ch a đ ợc ng dụng rộng rưi Việt Nam là vì các công ty c a Việt Nam ch a làm ch đ ợc công nghệ này, ch a nắm đ ợc quy trình vận hành, ch a có đội ngũ các kỹ thuật viên đ ợc đào tạo bài bản về công nghệ Và trên hết, hệ thống thiết bị, vật liệu hàn ch a đ ợc trang bị đầy

đ , đáp ng đ ợc yêu cầu c a thực tiễn sản xuất

Đón đầu và hòa nhập với xu h ớng nghiên c u trên thế giới, đề tài “Nghiên

cứu kim loại phụ và công nghệ hàn để hàn vẩy nhôm với đồng ” sẽ góp một phần

nhỏ vào sự phát triển c a lĩnh vực khoa học hàn trong n ớc và quan trọng hơn hết là việc ng dụng kết quả c a đề tài trong sản xuất công nghiệp, giúp các công ty thiết

bị điện hiểu rõ hơn về lợi ích c a công nghệ hàn vẩy nhôm và đ ng, từ đó sẽ có định h ớng đúng trong việc thay thế, sửa chữa các thiết bị điện nhằm giảm chi phí

sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, góp phần n định nền kinh tế hiện nay

1.3 Tính m i c ủa đ tài

- Nghiên c u kim loại phụ (kim loại hàn) và tìm hiểu công nghệ hàn vẩy để hàn nhôm với đ ng, một trong những công nghệ mới hiện nay ch a có học viện, trung tâm nào Việt Nam nghiên c u

- Đề suất thay đ i vật liệu chế tạo thiết bị điện từ đ ng sang nhôm nhằm giảm trọng l ợng và giá thành mà chất l ợng thiết bị và độ dẫn điện tại các tiếp điểm và mối hàn vẫn đ ợc đảm bảo

- Đề xuất thay thế các thanh đ ng bằng thanh nhôm trong việc sửa chữa các thiết bị điện nhằm tinh giảm chi phí sản xuất

1.4 Ý nghĩa khoa học và th c ti n của đ tài

1.4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên c u về công nghệ hàn vẩy (hàn vẩy c ng) nhằm mục đích m rộng khả năng công nghệ trong lĩnh vực hàn các kim loại và hợp kim có tính chất khác nhau

5

1.4.2 Ý nghĩa th c ti n

Nghiên c u công nghệ hàn vẩy để hàn những kim loại và hợp kim có tính chất khác nhau với nhau, giảm chi phí sản xuất, tối u hoá các thông số hàn, đạt chất l ợng, hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh tế cao Vì thế, đề tài có tính ng dụng trong việc ghép nối những thanh đ ng và thanh nhôm để làm thanh dẫn trong các thiết bị điện, phù hợp cho các công ty điện lực và chế tạo thiết bị điện

1.5 M ục đích vƠ đối t ợng nghiên cứu

1.5.1 M ục đích nghiên cứu

Nghiên c u kim loại phụ (kim loại hàn) và công nghệ hàn để hàn vẩy nhôm với đ ng

1.5.2 Đối t ợng nghiên cứu

Mối ghép đ ng và nhôm bằng công nghệ hàn vẩy

1.6 Nhi m v ụ và gi i hạn của đ tài

1.6.1 Nhi m v ụ của đ tài

- Khái quát về nhôm, đ ng và khả năng hòa tan giữa chúng

- Đ ng th i, do đặc điểm c a nhôm - đ ng (dễ bị oxi hóa, khả năng hòa tan,

…), tác giả tiến hành đề xuất các ph ơng án và phân tích dựa trên cơ s lý thuyết Qua đó, tác giả thực hiện thí nghiệm ph ơng án khả thi nhất

1.7 Ph ng pháp nghiên cứu và k hoạch th c hi n

- Nghiên c u các dạng mối ghép tháo đ ợc và không tháo đ ợc

- Nghiên c u cơ s lý thuyết về giản đ trạng thái 02 và 03 cấu tử và phân tích một số hợp kim liên quan

- Đề xuất các ph ơng án và phân tích Lựa chọn ph ơng án khả thi để tiến hành thí nghiệm

- Thực hiện thí nghiệm và đánh giá kết quả

đ ng đỏ bằng các ph ơng pháp gia công áp lực là rất thuận lợi Tính đúc c a đ ng

đỏ không cao vì trạng thái lỏng đ ng hòa tan khí rất mạnh, đục dễ bị rỗ (bọt) Độ chảy loưng không cao Do đó đ ng đỏ ít dùng trạng thái đúc Tính cắt gọt c a

đ ng đỏ không cao vì rất dẻo, khi dũa dễ bị phoi dính răng dũa Đ ng đỏ bền trong môi tr ng kiềm, nh ng dễ bị ăn mòn trong các môi tr ng axit

- Các tính chất về điện của đồng nguyên chất như sau:

+ Độ dẫn điện riêng γ đối với đ ng nguyên chất nhất là 59,5 m/Ω.mm2

+ Độ dẫn điện riêng γ đối với đ ng nguyên chất “tiêu chuẩn” là 58 m/Ω.mm2

+ Điện tr suất c a đ ng “tiêu chuẩn” ρ là 0,017241 μΩ.m Hệ số nhiệt điện

tr suất  là 4,3.103

(0~150oC) K-1 + S c nhiệt điện động so với platin: 0,14 mV khi nhiệt độ đầu hàn 0o

+ Đ ng đỏ dùng làm dây dẫn điện phải là đ ng nguyên chất điện phân (Cu E)

và trạng thái để bảo đảm có điện tr suất nhỏ nhất

+ Đ ng đỏ còn dùng làm vành góp, c góp trong máy điện

+ Đ ng đỏ còn có thể dùng làm một số linh kiện điện cố định, không tháo

m th ng xuyên vì đ ng đỏ có tính chống mài mòn do ma sát kém Đ ng đỏ còn dùng làm các cơ cấu phân phối, các cuộn dây trong biến áp, động cơ, điện cực trong

bể mạ đ ng, vòng cảm ng để tôi cao tần, khuôn kết tinh khi đúc liên tục thép thỏi,

+ Trong công nghiệp điện, đ ng đỏ còn dùng chế tạo anot c a đèn phát có làm nguội c ỡng b c bằng n ớc hay không khí, thanh đối catot c a ống rơnghen, trong đó ng i ta hàn đ ng với th y tinh mặc dù hệ số giưn n nhiệt c a đ ng không hoàn toàn bằng th y tinh nh ng nó có tính hàn với th y tinh rất tốt và khi hàn th ng dùng ph ơng pháp “hàn viền mép”

Bảng 2.2 Các đặc điểm c a dây dẫn và cáp dẫn điện không có vỏ bọc

 Latông hay còn gọi lƠ đ ng thau:

Là hợp kim c a đ ng và kẽm (Zn), thành phần kẽm ch a trong latông th ng không quá 45% Riêng hợp kim latông dùng để làm que hàn có thành phần kẽm trên 45%

- Nếu hợp kim latông có thành phần Zn d ới 39% thì gọi là latông 1 pha Latông 1 pha còn có tên gọi là đ ng tômpắc (Đ ng tôm pắc có thành phần (4-10)%

Zn, đ ng nửa tôm pắc có thành phần (15-20)% Zn, latông có 20% Zn có màu rất giống vàng ròng) Latông 1 pha rất dẻo, dễ kéo, dập nguội, dập nóng nh ng có tính chống mài mòn kém Do đó latông 1 pha không nên dùng làm các chi tiết dễ mòn

nh bu lông, dai ốc, cầu dao điện Các loại chi tiết nêu trên nên dùng loại la tông 2

- Ký hiệu: Theo TCVN, latông có chữ L đ ng đầu, sau đó là ký hiệu c a các

nguyên tố Ví dụ: LCuZn30 có 30% Zn còn lại là Cu; LCuZn29Sn1 có 29% Zn, 1%

Sn còn lại là Cu; LCuZn27Ni18 có 27% Zn, 18% Ni còn lại là Cu

- Để chế tạo bu lông, đai ốc trong các khí cụ điện nh cầu dao, công tắc, trục vít, bánh vít, ng i ta dùng latông ph c tạp g m 64-68% Zn, 4-7% Al, 2-4% Fe, 1,5-3% Mn (ký hiệu LCuZn23Al6Fe3Mn2) còn lại là kẽm Để làm bánh răng dùng latông mác LCuZn34Mn2Sn2Pb2

 Brông hay còn gọi lƠ đ ng thanh

- Là hợp kim c a đ ng với các nguyên tố không phải là kẽm Ví dụ: hợp kim Cu-Sn, Cu-Pb, Cu-Al, Cu-Ni, Cu-Be,

- Ký hiệu: Hợp kim brông theo TCVN đ ng đầu có chữ B, sau đó là ký hiệu

các nguyên tố Ví dụ: bảng 2.3

Bảng 2.3 Các ký hiệu và thành phần hợp kim brông

1 BCuSn5Zn5Pb5 5% Sn, 5% Zn, 55 Pb, còn lại là Cu

2 BCuAl9Fe4 9% Al, 45 Fe, còn lại là Cu

3 BCuSn3Zn7Pb5Ni1 3% Sn, 7% Zn, 5% Pb, 1% Ni, còn lại là Cu

Brông thiếc

- Hợp kim brông thiếc là hợp kim c a đ ng và thiếc Khi có thành phần c a thiếc nhó hơn 8% gọi là brông 1 pha Brông thiếc 1 pha rất dẻo Khi hàm l ợng thiếc trong brông lớn hơn 8% gọi là brông 2 pha

- Công dụng c a một số mác brông thiếc (bảng 2.4)

Bảng 2.4 Công dụng c a một số mác brông thiếc

1 BCuSn3Zn7Pb5Ni1 Các chi tiết tàu th y tiếp xúc với n ớc biển và chi

tiết trong n i hơi có áp suất tới 25At

2 BCuSn3Zn12Pb5 Các chi tiết làm viêc trong n ớc ngọt và hơi n ớc có

áp suất tới 25at

3 BCuSn5Zn5Pb5 Các chi tiết chịu ma sát, mài mòn, tr ợt

Brông nhôm

- Là hợp kim c a đ ng và nhôm Tính dòn c a brông nhôm thấp nên th ng cho thêm một số nguyên tố khác nh mangan, sắt, niken là cho brông nhôm đ dòn hơn Đặc biệt Niken làm cho brông có tính bền nhiệt Brông nhôm có thể nhiệt luyện bằng cách tôi 900oC trong n ớc và ram 650oC trong 1,5 gi , cơ tính sẽ tăng lên rõ rệt Brông nhôm có tính chống mài mòn và chịu ăn mòn trong n ớc biển tốt hơn brông thiếc nhiều, giá thành lại rẻ hơn Tuy nhiên, nh ợc điểm c a brông nhôm là có độ co ngót khi đúc lớn, dễ gưy, n t và khó hàn

- Công dụng c a một số mác brông nhôm (bảng 2.5)

Bảng 2.5 Công dụng c a một số mác brông nhôm

1 BCuAl5, BCuAl7 Cán thành tấm, băng, dập huy hiệu

(25 Ký hiệu c a brông chì là BCuPb25, BCuPb30

- Ký hiệu c a brông bêri theo TCVN là BCuBe2

2.1.3 Tính hƠn của đ ng vƠ hợp kim đ ng:

- Đ ng và hợp kim đ ng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao do đó cần có ngu n nhiệt lớn để tạo nên bể hàn Vùng ảnh h ng nhiệt lớn làm giảm cơ tính c a vật hàn, gây biến dạng lớn khi nung nóng và làm nguội

- nhiệt độ cao, độ bền mối hàn giảm do đó ng suất nhiệt sinh ra khi hàn

dễ tạo nên n t, dễ bị oxi hóa tạo nên CuO, Cu2này làm cho kim loại giòn

Cùng tinh Cu-Cu2O có nhiệt độ nóng chảy 1064 oC, phân bố theo tỉnh giới, làm giảm tính dẻo và có thể gây n t nóng khi hàn Giảm l ợng oxit trong kim loại mối hàn, khử oxi kim loại mối hàn bằng P, Mn, Si:

2P + 5Cu2O = 10Cu + P2O5

P2O5 + 3Cu2O = P2O5(Cu2O)3(đi vào xỉ hàn)

13

Si + 3Cu2O = 4Cu + SiO2

Mn + Cu2O = 2Cu + MnO SiO2 + MnO = MnO.SiO2 (đi vào xỉ hàn)

- Tạp chất các cùng tinh có nhiệt độ nóng chảy thấp (c a BiO, Bi2O3, Bi2O4,

Bi2O5 nóng chảy 270 oC) Yêu cầu hàm l ợng: < 0,002% Bi; < 0,005% Pb hoặc biến tính mối hàn bằng Ce, Zr để liên kết thành các chất có nhiệt độ nóng chảy cao Khi hàn đ ng thanh thuộc hệ Cu-Al có thể hình thành Al2O3 gây lẫn xỉ Có thể dùng thuốc hàn (muối c a F, Cl và các kim loại kiềm)

- Khi hàn đ ng thau, kẽm dễ bị bay hơi do có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt

độ nóng chảy c a đ ng, làm rỗ mối hàn Hơi ZnO: độc hại cho s c khỏe Có thể nung nóng sơ bộ đến (200-300) oC, tăng tốc độ hàn để giảm thể tích kim loại nóng chảy

- Hệ số dưn dài δ cao (= 1,5 lần thép) có thể gây nên ng suất và biến dạng (nhiệt và d ) cao khi hàn Sự kết hợp ng suất nhiệt cao với cơ tính thấp (δ, ψ, σB) tại khoảng nhiệt độ (400-600) oC có thể gây nên n t khi hàn

- Đ ng (Cu) lỏng hòa tan nhiều Hydro (H) Khi kết tinh nhanh, H không kịp thoát ra khỏi vũng hàn Độ hòa tan c a H trong Cu giảm theo nhiệt độ, xu h ớng: Cu2O + 2H = 2Cu +H2O, làm rỗ khí và n t tế vi Cần giảm l ợng Hydro dựa vào mối hàn (vật liệu hàn khô) hoặc dùng CO để hoàn nguyên đ ng: Cu2O + CO = 2Cu + CO2 tuy nhiên có thể gây rỗ khí Nitơ hầu nh trung hòa đối với đ ng nên có thể

14

ẩm có tính axit hay kiềm nhôm dễ bị ăn mòn Nhôm nguyên chất có tính dẻo cao,

nh ng độ bền, độ c ng thấp (b=60 N/mm2, 25 HB), do đó nhôm nguyên chất chỉ dùng chế tạo các chi tiết vỏ, bao bì, dụng cụ gia đình, hoặc làm vật liệu kĩ thuật điện

nh dây dẫn, các linh kiện điện Để chế tạo các chi tiết máy th ng dùng hợp kim nhôm Hợp kim nhôm chia làm hai loại: hợp kim nhôm đúc và hợp kim nhôm biến dạng

so với các thành phần khác Nếu cho thêm một ít (0,3-1)% Mg, độ bền và tính chống ăn mòn đ ợc cải thiện Cho thêm (3-5)% Cu trong lúc có Mn cơ tính sẽ cao hơn nhiều mà tính đúc vẫn tốt Hợp kim loại này nh mác hợp kim AlSi12CuMg0,6Ni1Đ (chữ Đ có nghĩa là đúc) th ng dùng để đúc pittông ô tô máy kéo Mác nhôm này có hệ số dưn n nhỏ, chịu nóng t ơng đối tốt Để chế tạo các

- Hệ hợp kim điển hình th ng dùng nhất c a nhóm này là hệ Al-Cu-Mg có tên gọi là hợp kim Đura, trong đó có (2,5-6)% Cu, (0,4-2,8)% Mg, (0,4-1)% Mn Ví dụ: Thành phần c a một số hợp kim Đura (bảng 2.6)

- Hợp kim Đura có cơ tính cao, từ (200-500) MPa hoặc (20-50) KG/mm2

16

- Khi hàn có thể hình thành màng Al2O3 Do đó cạnh mối hàn khó nóng chảy, lẫn xỉ trong khi hàn

- Khử màng Al2O3bằng các biện pháp:

+ Cơ học: cạo, chải bàng bàn chải có sợi thép không gỉ;

+ Hóa học: thuốc hàn, tạo thành các chất dễ bay hơi:

Thuốc (50% KCl + 15% NaCl + 35% Na3AlF2) cho phản ng (Al2O3 + 6KCl) tạo thành (2AlCl3 + 3K2O) Dung dịch axit hoặc kiềm

+ H quang: hiệu ng bắn phá catot c a h quang

b) Tại nhiệt độ cao, độ bền giảm nhanh, làm nhôm bị sụt khi hàn Độ chảy loưng cao, nhôm dễ chảy ra khỏi chân mối hàn Nhôm không đ i màu khi hàn, khó khống chế kích th ớc vũng hàn

- Hệ số dưn n nhiệt cao, module đàn h i thấp, nhôm dễ bị biến dạng khi hàn

- Hydro là ngu n gây rỗ khí ch yếu khi hàn nhôm Cần khử các chất ch a hydro trên bề mặt vật hàn

- Nhôm dẫn nhiệt tốt, phải dùng ngu n nhiệt có công suất cao hoặc ngu n xung

- Kim loại mối hàn dễ n t do cấu trúc hạt hình cột thô và cùng tinh có nhiệt

độ nóng chảy thấp tỉnh giới, cũng nh do co ngót (7%) khi kết tinh

c) V t li u hƠn nhôm:

- Que hàn nhôm và hợp kim nhôm để hàn h quang tay trong chế tạo các kết cấu chịu tải đơn giản và trong sửa chữa Tiêu chuẩn AWS A5.3 phân ra 3 loại que hàn (Bảng 2.7):

Bảng 2.7 Thành phần hóa học c a que hàn nhôm theo tiêu chuẩn AWS A5.3

Ký hi u ThƠnh phần (%) Gi i hạn b n,

MPa

Dùng cho

E 1100 0,95 (Si + Fe); 0,05 Cu; 0,1 Zn 90 Nhôm kỹ thuật

E 3003 0,95 Si; 0,7 Fe; (0,05-0,2) Cu; 0,1 100 Hợp kim 1100 và 3003

17

Zn; (1-1,5) Mn

E 4043 (4,5-6) Si; 0,8 Fe; 0,3 Cu; 0,1 Zn 100 Hợp kim đúc Al-Si;

1100; 1350; 3003 Sấy que hàn đến (175 - 200) oC để khử hơi n ớc TP = (150 - 200) oC

- Ký hiệu dây hàn (dây hàn phụ): Tiêu chuẩn AWS A5.10-1980 (Bảng 2.8): + ER: dây hàn dùng cho hàn khí, hàn plasma, hàn TIG, MIG

+ R: dây hàn dùng cho các quá trình hàn nêu trên, trừ hàn MIG

Bảng 2.8 Thành phần hóa học c a dây hàn theo tiêu chuẩn AWS A5.10

18

d) Công ngh vƠ kỹ thu t hƠn nhôm vƠ hợp kim nhôm:

- Tr ớc khi hàn: làm sạch lớp dầu mỡ bảo quản Tẩy bằng aceton hoặc dung môi khác trong khoảng rộng (100-150) mm từ mép.Lớp oxit bên d ới lớp dầu mỡ

đ ợc tẩy trong khoảng rộng (25-30) mm bằng ph ơng pháp cơ học (giấy ráp, bàn chải thép không gỉ có đ ng kính < 0,15 mm)

- Có thể dùng hóa chất để khử oxit (tẩm thực 0,5-1 phút) trong dung dịch 1 lít n ớc: 50g NaOH, 45g NaF Sau đó xối n ớc (1-2 phút) và trung hòa bằng dung dịch axit nitric (30-35)% (với hợp kim Al-Mn) hoặc dung dịch axit khác Sau đó xối lại bằng n ớc và sấy khô bằng không khí nóng (80-90) o

C trong (5-10) gi trong chân không (10-3)

2.3 Khả năng hòa tan của nhôm vƠ đ ng (Al-Cu)

Hình 2.2 Giản đ trạng thái c a nhôm và đ ng (Al-Cu)

Từ giản đ trạng thái c a nhôm và đ ng (xem hình 2.2), ta có nhận xét sau:

- Tại điểm ≤ 2% Cu, nhiệt độ th ng, ta thấy độ hòa tan c a nhôm và đ ng

là hoàn toàn

Từ đó, tác giả đ a ra kết luận là tại nhiệt độ 548,2oC với thành phần 33%

Cu, 67% Al sẽ tạo nên hỗn hợp cùng tinh, đ ng th i lúc đó sự hòa tan giữa đ ng và nhôm là tốt nhất

b) Nguyên lý liên k t trong mối ghép ren:

- Đối với mối ghép ren lắp có khe hở giữa thân bu lông và lỗ của tấm thép (hình 2.4):

20

Hình 2.4 Mối ghép ren lắp có khe h

Để tạo mối ghép ren ta xiết đai ốc bằng momen xoắn T, các tấm ghép đ ợc

ép chặt lại với nhau b i lực xiết V Trên bề mặt tiếp xúc c a hai tấm thép có lực ma sát Fms, lực ma sát cản tr sự tr ợt t ơng đối giữa hai tấm thép

- Đối với mối ghép ren lắp không có khe hở giữa thân bu lông và lỗ của tấm thép (hình 2.5):

Hình 2.5 Mối ghép ren lắp không có khe h Nguyên lý làm việc t ơng tự nh mối ghép đinh tán Đai ốc gần nh đóng vai trò c a mũi đinh tán, lực xiết V chỉ có tác dụng hỗ trợ thêm cho mối ghép Khi tính toán mối ghép, không kể đến lực ma sát trên mặt tấm ghép do lực xiết V gây nên

c) u-nh ợc đi m:

 u điểm:

- Dễ tháo lắp, không làm hỏng các chi tiết máy ghép và tấm thép;

- Chi tiết máy có ren đ ợc tiêu chuẩn hóa cao, thuận tiện cho việc thay thế,

sửa chữa nhanh chóng, tốn ít công s c;

 Nh ợc điểm:

21

- Mối ghép nặng nề, nhất là tr ng hợp dùng nhiều bu lông trong một mối ghép;

- Có tập trung ng suất chân ren nên chịu tải trọng va đập kém;

- Tạo mối ghép vít, vít cấy t ơng đối ph c tạp, tốn công s c

d) Phạm vi sử dụng:

- Dùng cho mối ghép phải tháo lắp nhiều lần trong quá trình sử dụng;

- Dùng lắp ghép các tấm thép bằng vật liệu không chịu đ ợc nhiệt độ cao, vật liệu kém bền;

- Dùng lắp ghép khi một tấm ghép có chiều dày quá lớn

Hình 2.6 Kết cấu c a mối ghép đinh tán

b) Nguyên lý liên k t của mối ghép đinh tán:

Thân đinh tán tiếp xúc với lỗ c a các tấm ghép, lỗ c a các tấm đệm, đinh tán

có tác dụng nh một cái chốt cản tr sự tr ợt t ơng đối giữa các tấm ghép với nhau, giữa các tấm ghép với tấm đệm

c) u-nh ợc đi m:

 u điểm:

- Dễ quan sát kiểm tra chất l ợng c a mối ghép;

- Tốn vật liệu, gia công lỗ sau đó lại điền đầy bằng vật liệu đinh tán;

- Chế tạo mối ghép ph c tạp, giá thành chế tạo mối ghép cao;

- Kích th ớc c a mối ghép t ơng đối c ng kềnh, khối l ợng lớn

d) Phạm vi ứng dụng:

- Th ng dùng trong những mối ghép đặc biệt quan trọng, những mối ghép chịu tải trọng rung động hoặc va đập;

- Dùng trong các mối ghép không đ ợc phép đốt nóng tấm thép;

- Dùng trong mối ghép cố định, các tấm thép bằng vật liệu ch a hàn đ ợc

b) Ph ng pháp lắp ghép tạo mối ghép đ dôi:

Để có mối ghép độ dôi, ta cần phải lắp chi tiết trục vào lỗ c a chi tiết bạc, có thể thực hiện theo các ph ơng pháp sau:

- Ph ơng pháp lắp ép: ph ơng pháp này đ ợc thực hiện nhiệt độ bình

th ng Dùng một lực lớn ép trục vào lỗ Lúc này trục và bạc bị biến dạng, kích

23

th ớc dT giảm đi và kích th ớc dL tăng lên, trục đ ợc lắp vào lỗ c a bạc Sau khi lắp xong, do biến dạng đàn h i nên trục luôn có xu h ớng n ra và bạc có xu h ớng

co lại (hình 2.8)

Hình 2.8 Mối ghép độ dôi đ ợc lắp bằng ph ơng pháp lắp ép

- Ph ơng pháp lắp nung nóng: Đốt nóng chi tiết bạc với nhiệt độ cao, bạc bị

dưn n nhiệt cho đến khi kích th ớc dL xấp xỉ bằng dT Khi dL đ lớn, ta tiến hành lắp trục vào lỗ c a bạc Sau khi nguội, bạc co lại ép lên bề mặt trục, tạo lực ma sát, liên kết hai chi tiết với nhau (hình 2.9)

Hình 2.9 Mối ghép độ dôi đ ợc lắp bằng ph ơng pháp lắp nung nóng

- Ph ơng pháp lắp làm lạnh: Làm lạnh chi tiết trục, trục bị co lại cho đến khi

kích th ớc dTxấp xỉ bằng dL Khi dTđ nhỏ, ta tiến hành lắp trục vào lỗ Sau khi tr lại nhiệt độ môi tr ng, trục n ra, ép lên bề mặt lỗ tạo lực ma sát, liên kết hai chi tiết với nhau

c) u-nh ợc đi m:

 u điểm:

- Chịu đ ợc tải trọng lớn và tải trọng va đập;

- Dễ đảm bảo độ đ ng tâm giữa chi tiết trục và bạc lắp trên trục;

- Kết cấu đơn giản, chế tạo nhanh, giá thành hạ

 Nh ợc điểm:

24

- Lắp và tháo ph c tạp, có thể làm hỏng bề mặt các chi tiết máy ghép;

- Khó xác định chính xác khả năng tải c a mối ghép, vì nó phụ thuộc vào hệ

số ma sát và độ dôi;

- Khả năng tải c a mối ghép không cao

d) Phạm vi ứng dụng:

- Dùng trong mối ghép lăn trên trục, đĩa tuabin trên trục;

- Dùng ghép các phần c a trục khuỷu, lắp ghép vành răng bánh vít với mayo;

- Dùng kết hợp với mối ghép then để lắp bánh răng, bánh vít, bánh đai, đảm bảo độ đ ng tâm cao

Mối ghép hàn:

a) Khái ni m:

- Hàn là ph ơng pháp ghép nối cơ khí mà vật cần ghép nối đ ợc nung nóng đến trạng thái chảy hoặc trạng thái dẻo r i dùng lực hoặc không dùng lực để ép cho

2 vật hàn cần ghép nối dính lại với nhau tạo thành mối ghép c ng

- Khi hàn nóng chảy, kim loại bị nóng chảy, sau đó kết tinh hoàn toàn tạo thành mối hàn

- Khi hàn áp lực, kim loại đ ợc nung đến trạng thái dẻo, sau đó đ ợc ép để tạo nên mối liên kết kim loại và tăng khả năng thẩm thấu, khuếch tán c a các phần

tử vật chất giữa hai mặt chi tiết cần hàn làm cho các chi tiết liên kết chặt với nhau tạo thành mối hàn

- Có thể dùng kim loại trung gian nóng chảy r i nh sự hòa tan, khuếch tán kim loại hàn vào vật hàn mà tạo nên mối ghép gọi là hàn vẩy

b) Phơn loại:

Căn c vào mối quan hệ giữa nhiệt độ nóng chảy c a các loại vật liệu chính (chi tiết đ ợc hàn) và vật liệu phụ (vật liệu hàn) khi hàn so với nhiệt độ nung nóng khi hàn ng i ta chia các ph ơng pháp hàn thành 3 nhóm chính: hàn nóng chảy, hàn

áp lực và hàn vẩy

HƠn nóng chảy

Khái ni m:

25

- Hàn nóng chảy là các ph ơng pháp hàn mà nhiệt độ nung nóng khi hàn lớn hơn nhiệt độ nóng chảy c a cả kim loại vật hàn và kim loại hàn TH > TKL, TH > TPH Trong đó:

TKL là nhiệt độ nóng chảy c a kim loại vật hàn;

THlà nhiệt độ nung nóng để hàn;

TPH là nhiệt độ nóng chảy c a kim loại hàn

- Hàn nóng chảy bao g m các ph ơng pháp hàn sau: hàn h quang, hàn khí, hàn điện xỉ, hàn bằng tia điện tử, hàn bằng tia laze, hàn plasma,…

(a) (b)

Hình 2.10 Sơ đ mối ghép hàn (a) và tác dụng c a ngu n nhiệt khi hàn h quang (b)

Vũng hƠn vƠ đặc đi m của nó:

Khi hàn, d ới tác dụng c a ngu n nhiệt, vùng kim loại nóng chảy tạo nên một vũng hàn Kim loại đây là hỗn hợp các nguyên tố c a kim loại cơ bản và kim loại vật liệu hàn Vũng hàn đ ợc chia ra 2 vùng chính: vùng đầu và đuôi vũng hàn (xem hình 2.11)

26

Hình 2.11 Sơ đ đ ng hàn và vị trí vũng hàn I- Vùng đầu vũng hàn II- Vùng đuôi vũng hàn 1- Vùng có nhiệt độ không xác định; 2- Vùng có nhiệt độ khoảng 1800o

C 3- Vùng có nhiệt độ gần nhiệt độ nóng chảy (khoảng 1500o

C) B- Chiều rộng mối hàn C- Chiều cao mối hàn H- Chiều sâu c a mối hàn

T chức kim loại mối hƠn vƠ vùng c n mối hƠn:

Sau khi động đặc, kim loại mối hàn sẽ có thành phần khác so với kim loại cơ bản D ới tác dụng c a nhiệt độ t ch c kim loại mối hàn cũng đ ợc chia thành nhiều vùng khác nhau:

- Vùng mối hàn là vùng có thành phần kim loại hỗn hợp giữa vật hàn, thuốc hàn và que hàn T ch c có dạng kéo về tâm mối hàn (theo h ớng kết tinh);

- Vùng viền chảy là vùng kim loại nóng chảy không hoàn toàn Thành phần kim loại có lẫn các nguyên tố c a que hàn và thuốc hàn;

- Vùng ảnh h ng nhiệt là vùng có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy nh ng có t ch c và tính chất thay đ i d ới tác dụng c a nhiệt độ Chiều rộng vùng này phụ thuộc chiều dày vật hàn, ngu n nhiệt, chế độ hàn, ph ơng pháp hàn,….Bao g m có các vùng nh vùng quá nhiệt to

C = (1100 - 1200) oC, vùng

th ng hóa to

C = (880 - 1100) oC, vùng kết tinh lại không hoàn toàn to

C = (720 - 880) oC, vùng kết tinh lại to

Quá trìn h gây hồ quang khi hàn xảy ra ba giai đoạn:

- Giai đoạn chạm mạch ngắn (hình 2.12a): Cho hai điện cực chạm vào nhau,

do diện tích diện ngang c a mạch điện bé và điện tr vùng tiếp xúc giữa các điện cực lớn Vì vậy trong mạch xuất hiện một dòng điện c ng độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh

- Giai đoạn ion hóa (hình 2.12b): Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực

th hai một khoảng từ 25 mm, các điện tử b t ra khỏi quỹ đạo c a mình và chuyển động nhanh về phía anot (cực d ơng) và va chạm vào các phân tử khí trung hòa làm chúng bị ion hóa Sự ion hóa các phân tử khí kèm theo sự phát nhiệt lớn và phát sáng mạnh

- Gia đoạn h quang cháy n định (hình 2.12c): Khi m c độ ion hóa đạt tới

m c bưo hòa, cột h quang ngừng phát triển, nếu giữ cho khoảng cách giữa hai điện cực không đ i, cột h quang đ ợc duy trì m c n định

Phơn loại:

- Phân loại theo dòng điện hàn:

Bao g m hàn bằng dòng điện một chiều và hàn bằng dòng điện xoay chiều

- Phân loại theo điện cực:

28

Bao g m điện cực hàn không nóng chảy (hàn TIG - Tungsten Inert Gas) và điện cực hàn nóng chảy (Hàn MAG - Metal Active Gas Welding; hàn MIG - Metal

Inert Gas Welding)

- Phân loại theo cách đấu dây các điện cực khi hàn:

Bao g m đấu dây trực tiếp, đấu dây gián tiếp và đấu dây 3 pha

Đặc đi m:

- Mật độ dòng điện lớn (J-A/mm2

);

- Nhiệt độ cao khoảng trên 3000oC và tập trung

- H quang c a dòng điện một chiều cháy n định H quang c a dòng xoay chiều không n định nên chất l ợng mối hàn kém hơn

- Nhiệt độ catôt khoảng 2100o

C, ngu n nhiệt tỏa ra chiếm khoảng 36%; anôt khoảng 2300oC, chiếm khoảng 43%; cột h quang (5000-7000) oC, chiếm khoảng 21%

Phạm vi ứng dụng:

- Thích hợp cho hàn các chiều dày nhỏ và trung bình mọi t thế trong không gian

- Sử dụng rộng rưi trong xây dựng kết cấu thép và chế tạo công nghiệp

- Th ng hàn thép các bon, thép hợp kim cao và thấp, thép không gỉ, gang xám và gang dẻo Ít ph biến cho hàn kim loại màu: Niken, đ ng, nhôm và hợp kim

D ới tác dụng nhiệt c a h quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn sát h quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn Dây hàn đ ợc đẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy c a nó Từ đó, theo độ

- Nhiệt l ợng h quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hàn với tốc

độ lớn thích hợp cho mối hàn những chi tiết có chiều dày lớn mà không cần phải vát mép

- Chất l ợng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng

c a oxi và nitơ trong không khí xung quanh Kim loại mối hàn đ ng nhất về thành phần hóa học Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên ít bị thiên tích Mối hàn có hình dạng tốt, đều đặn, ít bị các khuyết tật nh không ngấu, rỗ khí, n t và bắn tóe

- H quang đ ợc bao bọc kín b i thuốc hàn nên không làm hại mắt và da c a thợ hàn L ợng khói (khí độc) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn h quang tay

- Giảm tiêu hao vật liệu (dây hàn) Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn

Phạm vi ứng dụng:

30

- Hàn h quang d ới lớp thuốc bảo vệ có ng dụng rộng rưi trong nhiều lĩnh vực cơ khí chế tạo, nh trong sản xuất: Các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích th ớc lớn, các dầm thép có khẩu độ và chiều cao, các ống thép có đ ng kính lớn, các

b n, bể ch a, bình chịu áp lực và trong công nghiệp đóng tàu v.v

- Tuy nhiên, ph ơng pháp này ch yếu đ ợc ng dụng để hàn các mối hàn

vị trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ đạo không ph c tạp

- Ph ơng pháp hàn h quang d ới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn đ ợc các chi tiết có chiều dày từ vài mm cho đến hàng trăm mm

 Hàn khí:

Khái ni m:

Hàn khí (hàn hơi, hàn oxy-acetylene) là ph ơng pháp hàn sử dụng nhiệt c a ngọn lửa sinh ra khi đốt cháy các chất khi cháy (C2H2, CH4, C6H6…) hoặc H2 với oxy để nung chảy kim loại Thông dụng nhất là hàn bằng khí oxy-acetylene vì nhiệt sinh ra do phản ng cháy c a hai khí này lớn và tập chung, tạo thành ngọn lửa có nhiệt độ cao (vùng cao nhất tới 3200oC); còn ngọn lửa giữa oxy và các chất khí cháy khác chỉ có nhiệt độ từ (2000 - 2200) o

C

Hiện nay, hàn khí đ ợc sử dụng rộng rưi vì thiết bị hàn đơn giản, giá thành

hạ mặc dù năng suất thấp hơn so với hàn điện h quang Hàn khí rất thuận lợi ch những nơi xa ngu n điện Hợp lý nhất là sử dụng ph ơng pháp này để hàn các chi tiết có chiều dày bé, chế tạo và sửa chữa các loại chi tiết từ vật liệu: thép, đ ng, nhôm,

Đặc đi m:

- Có thể hàn đ ợc nhiều loại kim loại và hợp kim (gang, đ ng, nhôm thép )

- Hàn đ ợc các chi tiết mỏng và các loại vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp

- Hàn khí đ ợc sử dụng rộng rưi vì thiết bị hàn rẻ tiền

- Năng suất thấp, vật hàn bị nung nóng nhiều nên dễ cong vênh

Phạm vi ứng dụng:

31

- Hàn khí dùng nhiều khi hàn các vật hàn có chiều dày bé, chế tạo và sửa chữa các chi tiết mỏng, sửa chữa các chi tiết đúc bằng gang, đ ng thanh, nhôm, magiê

- Hàn nối các ống có đ ng kính nhỏ và trung bình Hàn các chi tiết bằng kim loại màu, hàn vảy kim loại, hàn đắp hợp kim c ng v.v…

- Ngọn lửa khi hàn cũng có thể dùng để cắt các loại thép mỏng, các kim loại màu và nhiều vật liệu khác

HƠn áp l c

Hàn áp lực là ph ơng pháp hàn mà nhiệt độ nung nóng để hàn nhỏ hơn nhiệt

độ nóng chảy c a kim loại vật hàn TH < TKL, không dùng kim loại hàn và sau khi nung nóng phải dùng lực để ép dính 2 vật hàn lại với nhau

Hàn áp lực bao g m các ph ơng pháp hàn sau: hàn điện tiếp xúc, hàn siêu

âm, hàn cao tần, hàn n , hàn ma sát, hàn khuếch tán, …

 HƠn đi n ti p xúc:

Khái ni m:

Hàn điện tiếp xúc (còn gọi là hàn tiếp xúc) là dạng hàn áp lực, sử dụng nhiệt

do biến đ i điện năng thành nhiệt năng bằng cách cho dòng điện có c ng độ lớn đi qua mặt tiếp xúc c a hai chi tiết hàn để nung nóng kim loại

Đặc đi m:

- Th i gian hàn ngắn, năng suất cao Mối hàn đẹp và bền

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa các hệ thống hàn điện tiếp xúc

- Đòi hỏi phải có máy hàn công suất lớn (dòng điện hàn có thể lên đến vài chục ngàn Ampe) Thiết bị hàn đắt, vốn đầu t lớn

32

Nguyên lý:

Hình 2.14 Sơ đ máy hàn điện tiếp xúc giáp mối Hai chi tiết hàn (1) và (4) đ ợc kẹp chặt trên giá cố định (2) và giá di động (3), đ ợc nối với hai đầu cuộn dây th cấp c a biến áp hàn (5) Nh một cơ cấu ép

cơ khí hoặc th y lực hai chi tiết hàn đ ợc ép vào nhau khi hàn (hình 2.14)

* Hàn điểm:

Khái ni m:

Hàn điểm (còn gọi là hàn điểm điện tr - Spot welding RSW) là ph ơng

pháp hàn điện tiếp xúc mà mối hàn không thực hiện liên tục trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc mà chỉ thực hiện theo từng điểm riêng biệt gọi là điểm hàn

Khi hàn điểm hai chi tiết hàn dạng tấm đ ợc đặt xếp ch ng lên nhau Theo cách bố trí điện cực hàn có ba kiểu hàn điểm: hàn một phía, hàn hai phía và hàn

điểm bằng điện cực giả

* Hàn đường:

Khái ni m:

Hàn đ ng là ph ơng pháp hàn điện tiếp xúc, trong đó mối hàn là tập hợp các điểm hàn liên tục

33

Đặc đi m:

- Mối hàn đơn giản, bền đẹp, kín

- Dùng để chế tạo những chi tiết thép các bon thấp, thép không gỉ, thép bền nóng, trong một số tr ng hợp có thể hàn chiều dày 2mm

- Có 03 ph ơng pháp hàn ma sát: Hàn ma sát quay, hàn ma sát tịnh tuyến, hàn ma sát ngoáy

- Cơ tính mối hàn rất tốt Khuyết tật mối hàn hầu nh không có

- Môi tr ng sản xuất sạch Không phát xạ độc hại (khói độc, bắn tóe, b c xạ điện tử ngoại, )

 Nh ợc điểm:

- Mối hàn l i bavia nên mất công cắt bỏ Chiều dài c a chi tiết hàn bị giảm

- Thiết bị hàn đắt tiền Kích th ớc c a chi tiết hàn bị hạn chế, không hàn

u - nh ợc đi m:

 u điểm:

- Hàn siêu âm có khả năng hàn nối các chi tiết kim loại mà không cần làm

sạch lớp bề mặt, không cần nấu chảy chỗ hàn

- Hàn siêu âm có thể hàn tốt những kim loại có điện tr nhỏ (nh đ ng điện

kỹ thuật, nhôm, bạc, vàng…) mà các ph ơng pháp khác không đáp ng đ ợc

- Hàn siêu âm có u điểm là có thể hàn đ ợc các lá kim loại mỏng, hàn các

giấy kim loại

- Hàn siêu âm có thể hàn các kim loại khác nhau với nhau, hàn kim loại với

phi kim, hàn chất dẻo, hàn x ơng…