DE CUONG BAI GIANG HAN AP LUC đ HOC

- Overlapped with wire electrode: Hàn chồng với với điện dây; Chủ biên: Th.S KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội... * Hình dạng và kí hiệu của T

Trang 1

I CÁC TỪ KHÓA: (Được sử dụng để tra cứu/ tìm kiếm thông tin trên

Internet):

23: Hàn tiếp xúc điện cực giả: Projection welding – RB;

24: Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy: Flash welding – RA;

25: Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở: Butt welding – RPS;

29: Các quá trình hàn tiếp xúc khác: Other resistance welding processes

- Overlapped with wire electrode: Hàn chồng với với điện dây;

Chủ biên: Th.S KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Trang 2

- Clamping towers: Các thân má kẹp;

II KHÁI NIỆM VỀ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC:

2.1 Thực chất, đặc điểm và ứng dụng:

a Thực chất:

Hàn điện tiếp xúc là một dạng hàn áp lực, dùng dòng điện có cường độlớn đi qua chỗ tiếp xúc giữa các chi tiết hàn để sinh ra nhiệt lượng nung nóngvùng hàn đến trạng thái chảy hoặc dẻo, sau đó sử dụng lực ép thích hợp để épcác bề mặt tiếp xúc lại với nhau tạo thành mối hàn

Khi có dòng điện lớn đi qua, bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết được nungnóng lên rất nhanh do điện trở tiếp xúc giữa chúng lớn hơn điện trở của các chitiết, nhiệt lượng sinh ra tại chỗ tiếp xúc sẽ tỷ lệ thuận với điện trở tiếp xúc, vớibình phương của cường độ dòng điện và tỷ lệ thuận với thời gian dòng điệnchạy qua chi tiết

Q = 0,24.I2.R.tKhi bề mặt tiếp xúc của các chi tiết được nung nóng, dưới tác dụng củalực ép, các nguyên tử kim loại sẽ liên kết và tạo thành mối hàn

b Đặc điểm:

- Dòng điện có cường độ rất lớn

- Thời gian tác dụng ngắn

- Không cần dùng que hàn phụ, thuốc hàn hay khí bảo vệ

- Chất lượng mối hàn cao, mối hàn không có xỉ

- Năng suất quá trình hàn cao, chi tiết hàn biến dạng ít

K.S Nguyễn Quốc Mạnh - Bộ môn Hàn & CNKL - Trường Đại học SPKT Hưng Yên.

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Email: manhthaoutehy@gmail.com; manhrobocon@gmail.com; manhndt@gmail.com.

Hình 1: Quá trình hình thành mối hàn điện tiếp xúc

Trang 3

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn.

* Hàn tiếp xúc điểm:

- Điện cực với diện tích tiếp xúc nhỏ;

- Mối nối tại một điểm;

- Mối hàn có hình bánh dẹt và:

- Hình dáng mối hàn phụ thuộc vào hình dáng của điện cực

* Hàn tiếp xúc đường:

- Điện cực hàn có dạng bánh xe (chủ động hoặc bị động, nhưng tối thiểu phải có một bánh xe chủ động);

- Có thể hàn liên tục hoặc gián đoạn và:

- Công suất của máy hàn lớn

* Hàn tiếp xúc điện cực giả:

- Phôi hàn được tạo đỉnh (để thực hiện nhiệm vụ tạo mật độ dòng điện hàn lớn tại những điểm nhô);

- Hình dạng của mối hàn phụ thuộc vào hình dạng đỉnh nhô của phôi;

- Điện cực có diện tích tiếp xúc lớn;

- Một lần thao tác có thể hàn được khoảng 50 điểm và:

- Công suất của máy hàn lớn

Hình 2: Quá trình hàn điện tiếp xúc điểm và tiếp xúc đường

Trang 4

* Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy:

- Xung quanh mối hàn xuất hiện những pavia không đều;

- Phải chuẩn bị mép hàn đạt độ nhám yêu cầu;

- Có những trường hợp phải nung nóng sơ bộ mép hàn và:

- Tác động hai giai đoạn: Kéo hồ quang và ép lại

* Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở:

- Xung quanh mối hàn xuất hiện những pavia đều nhau;

- Phải chuẩn bị mép hàn với bề mặt song song nhau, độ nhám yêu cầu nhỏ và bề mặt tiếp xúc phải sạch

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Hình 4: Quá trình hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy và đối đầu điện trở

Trang 5

c Ứng dụng:

- Được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo máy bay,ôtô, xe máy, chế tạo thiết bị và dụng cụ đo, ngành công nghiệp điện tử,…

* Hàn tiếp xúc điểm:

- Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng;

- Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,5 ÷ 3,0mm (0,05 ÷ 30mm) và:

- Hàn nhôm và hợp kim nhôm có δ = 0,5 ÷ 2,0mm (0,1 ÷ 8,0mm)

- Hàn các vật liệu kim loại khác

* Hàn tiếp xúc đường:

- Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng (có một vài trường hợp được dùng để hàn giáp mối);

- Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,5 ÷ 2,0mm (0,05 ÷ 3,5mm) và:

-Hàn các vật liệu kim loại khác

* Hàn tiếp xúc điện cực giả:

- Được sử dụng để hàn các liên kết hàn chồng;

- Hàn các vật liệu là thép có δ = 0,8 ÷ 3,0mm (0,5 ÷ 8,0mm) và:

* Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy:

- Được sử dụng để hàn các chi tiết dạng thanh, ống;

- Hàn các vật liệu là thép có đường kính ∅1,5 ÷ ∅300mm (max: 10000mm 2 );

- Hàn nhôm và hợp kim nhôm đến 12000mm2 và:

* Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở:

- Được sử dụng để hàn các chi tiết dạng thanh, ống;

- Hàn các vật liệu là thép có đường kính ∅0,5 ÷ ∅30mm (max: 600mm 2 );

Trang 6

- Hàn nhôm và hợp kim nhôm (chỉ hàn những chi tiết có đường kính nhỏ) và:

2.2 Khái niệm:

Hàn điện tiếp xúc là quá trình hàn áp lực, sử dụng điện trở của dòngđiện chạy qua bề mặt mép hàn để nung kim loại mép hàn đến trạng thái hàn(dẻo hoặc rơm rớm chảy), sau đó sử dụng lực để ép hai chi tiết hàn lại với nhau.Kim loại ở hai mép hàn sẽ khuếch tán và thẩm thấu sang nhau để tạo thành liênkết hàn

Chú ý: Đối với quá trình hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy (flash welding– 24), sử dụng nhiệt của hồ quang để nung nóng chảy mép hàn, sau đó sử dụnglực ép để ép hai chi tiết hàn lại với nhau

2.3 Phân loại quá trình hàn điện tiếp xúc:

3.1 Một số định luật điện học liên quan:

3.1.1 Định luật Ohm:

R

U

I =

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC

CÔNG NGHÊ KẾT CẤU TRẠNG THÁI KL PP CẤP ĐIÊN

Hàn

điểm đườngHàn

Hàn chồng

Hàn giáp mối

Tiếp xúc chảy

Tiếp xúc không chảy

Hàn một phía

Hàn hai phía

Hình 5: Phân loại các quá trình hàn điện tiếp xúc

Trang 7

Trong đó: I: Cường độ dòng điện (A);

U: Điện áp (V) và:

R: Điện trở (Ω)

Với mạch nối tiếp:

i U

n I I

I = 1 = =

i R

R=∑

Với mạch song song:

i I

n U U

U = 1 = =

i R R

11

=

χ: Điện trở suất (m/Ω.mm 2 ) và:

A: Tiết diện dây dẫn (mm 2 ).

2.1.3 Công suất mạch điện:

I U

P el = (W)Năng lượng:

t I

U

2.1.4 Hiệu ứng nhiệt:

t R I

Q= 2 (J)

2.2 Đặc tính của một số phần tử điện liên quan:

2.2.1 Điện trở:

a Khái niệm:

Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn

Trang 8

điện tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại, vật cách điện có điện trở cực lớn.

Điện trở dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫnđược tính theo công thức:

.L

R S

ρ

=

Trong đó: R là điện trở có đơn vị là Omh (Ω)

ρ: Điện trở suất

L là chiều dài của dây

S là tiết diện của dây dẫn

b Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử:

c Hình dáng và kí hiệu:

Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nólà một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử Chúng được làm từ hợp chấtcủa cacbon và kim loại và được pha theo tỉ lệ mà tạo ra các con điện trở có điệndung khác nhau

Đơn vị của điện trở được đo bằng: Ω, K Ω, MΩ

2.2.2 Tụ điện:

Tụ Điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rất rộng rãi trong cácmạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyềntín hiệu mạch xoay chiều, mạch dao động

a Khái niệm:

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Hình 6: Hình dạng của điện trở trong thực tế

Hình 7: Hình dạng của điện trở trong các sơ đồ mạch điện tử

Trang 9

Tụ điện là linh kiện dùng để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và đượcđặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp.

Tụ không phân cực là tụ có 2 cực có vai trò như nhau và giá trị thườngnhỏ (pF)

Tụ phân cực là tụ có 2 cực tính âm và dương và không thể dùng lẫn lộnnhau được và nó có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực

b Tụ điện trong thực tế và trong các mạch điện tử:

2.2.3 Biến trở:

Biến trở là điện trở có thể thay đổi giá trị và có kí hiệu là VR và có hìnhdạng như sau:

Hình 8: Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý

Hình 9: Tụ hoá, tụ gốm, tụ giấy và tụ xoay

Hình 10: Biến trở trong thực tế và trong các mạch điện

Trang 10

Biến trở thuờng được lắp ráp

trong máy phục vụ cho quá trình sửa

chữa, cân chỉnh của kĩ thuật viên và có

cấu tạo như sau:

Biến trở nhiệt là có điện trở thay

đổi theo nhiệt độ Trong thực tế mà ta

hay gặp loại biến trở có giá trị thay đổi

bằng cách xoay vít

Triết áp: Cũng có cấu tạo tương

tự như điện trở nhưng có thêm cần chỉnh

và thường bố trí ở trước mặt máy cho người điều chỉnh dễ sử dụng, nó có côngdụng triết ra 1 phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ quy định như: Volume,Bass…

Gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N

Nếu ghép theo thứ tự

PNP ta có Transitor thuận,

nếu ghép theo thứ tự NPN ta

có Transitor nghịch Về

phuơng diện cấu tạo thì

Transitor tương đương với

hai Diode có dấu ngược

chiều nhau

Ba lớp đó được nối thành 3 cực: Lớp giữa gọi là cực gốc kí hiệu là B(Base), còn hai lớp bên ngoài nối thành cực phát E (Emitter) và cực thu là C

Trang 11

(Collector) Cực B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp, còn vùng bán dẫn E và

C có bán dẫn cùng loại (N hay P) nhưng có nồng độ tạp chất khác nhau nênkhông hoán vị được

* Nguyên tắc hoạt động của Transitor:

Đối với NPN ta xét hoạt động của Nó theo hình vẽ sau

Ta cấp nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó cực C nối với

(+) còn cực E nối (-) như hình vẽ

Ta cấp nguồn U BE đi qua công tắc và hạn trở dòng vào hai cực B và E

trong đó (+) vào chân B còn (-) vào chân E

Khi ta mở công tắc ta thấy rằng khi hai cực C và E đã có dòng điệnnhương đèn lại không sáng lúc này dòng qua C =0

* Hình dạng và kí hiệu của Transitor:

Trong các mạch điện tử thì Transitor có hình dạng sau:

Hình 14: Ký hiệu của Transitor trong các mạch sơ đồ nguyên lý

Hình 13: Nguyên lý hoạt động của Transitor

Trang 12

2.2.5 Rơle:

a Khái niệm:

Rơle là một thiết bị bảo vệ hệ thống hoặt động trên nguyên lý đóng cắt.Nó có vai trò như là một khoá

Kí hiệu và cấu tạo:

Nguyên tắc hoạt động: Là biến đổi dòng điện thành từ trường thông quacuộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học thông qua lực hút để thực hiện mộtđộng tắc về cơ khí như đóng mở các hành trình của các thiết bị tự động

a Phân loại:

Có một số loại Role như sau:

+ Role điện: Đóng cắt bằng điện;

+ Role từ: Đóng cắt bằng từ;

+ Role nhiệt: Đóng cắt bằng nhiệt và:

+ Role thời gian: Sau 1 thời gian thì Role sẽ đóng cắt

b Đóng cắt Role:

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Hình 17: Cấu tạo của rơle

Trang 13

Đóng Rơle bằng cách cho điện vào hai cực của nam châm điện có tuỳloại Role mà ta đưa điện áp vào Role ví dụ như 5 V , 12 V… Sau đây là mạchbiểu thị hoạt động của Rơle.

2.2.6 IC:

a Khái niệm:

Trong thực thế IC có rất nhiều loại, mỗi loại lại có chức năng khácnhau IC là một khối gồm rất nhiều các linh kiện như điện trở, Transitor, TụĐiện Cấu tạo thành một khối giữ 1 chức năng nhất định

Hình 18: Nguyên lý hoạt động của rơle

Hình 19: IC khuếch đại

Trang 14

- IC nguồn: Dùng để ổn định nguồn như: LM 7805 , LM 7809,…

- IC có khả năng lập trình: Nó có rất nhièu chân và mỗi chân lại có chứcnăng khác nhau như CY8C 29466, 8051; AT89C2051…

Nói chung chíp lập trình đa dạng mỗi loại lại có cấu hình chân và cổngkhác nhau muốn học được thì mình phải đi tìm hiểu sâu về nó hơn

2.2.7 Thrysito:

a Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor:

Thyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghộp lại tạo thành haiTransistor mắc nối tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược (như sơ

đồ tương đương ở trên) Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là

A-K-Chủ biên: Th.S KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Hình 22: Nguyên lý hoạt động

của Thyristor Hình 21: Cấu tạo Thyristor và Thyristor trong sơ đồ tương đương

Trang 15

G, Thyristor là Diode cú điều khiển, bình thường khi được phân cực thuận,Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫncho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp nguồn Thyristor mới ngưngdẫn Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của Thyristor

Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dự được phân cực thuậnnhưng vẫn không có dòng điện chạy qua => đèn không sáng

Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn =>kéo theo đèn Q1 dẫn => dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng

Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, và khi Q1 dẫn,điện áp chân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1giảm làm đèn Q1 dẫn, như vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trạng tháidẫn điện

Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điệnvà ngưng trạng thái hoạt động

Khi Thyristor đó ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sángnhư trường hợp ban đầu

Trang 16

2.3 Biến áp điện:

Công thức thiết kế máy biến áp:

2

1 2

1

I

I N

N U

2 2 1 1 2

1 P U I U I

m R

N

I1 1

=φ

t N U

∆

2 2

Trong đó: ∅: Từ thông (Vs);

I 1 : Dòng điện sơ cấp (A);

N 1 : Số vòng dây cuộn sơ cấp (vòng) và:

R m : Từ trở (A/Vs).

2.5 Công suất dòng xoay chiều:

2.5.1 Với tải thuần trở:

Công suất biểu kiến:

2 2

S

P

=ϕcos

Q: Công suất phản kháng.

2.6 Cơ sở sinh nhiệt trong quá trình hàn điện tiếp xúc:

2.6.1 Cơ sở sinh nhiệt trong quá trình hàn:

K.S Nguyễn Quốc Mạnh - Bộ môn Hàn & CNKL - Trường Đại học SPKT Hưng Yên Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88 Email: manhthaoutehy@gmail.com; manhrobocon@gmail.com; manhndt@gmail.com.

Trang 17

Khi ta cung cấp một lượng nhiệt Q nhất định cho một khối lượng kimloại m thì nhiệt độ của nó sẽ tăng lên một lượng nhất định Lượng nhiệt đóđược xác định bằng công thức sau:

c m

Q T

=

∆

Trong đó: ∆T: Lượng tăng nhiệt độ;

c: Nhiệt dung riêng của kim loại.

Đối với hàn điện tiếp xúc, người ta sử dụng nguồn nhiệt điện trở để đưakim loại hàn đến trạng thái hàn

Lượng nhiệt sinh ra do dòng điện chạy trong kim loại được xác địnhtheo công thức:

t I R

Q= 2

Trong đó: Q: Nhiệt lượng sinh ra (J);

R: Điện trở của kim loại (Ω);

I: Cường độ dòng điện (A) và:

T: Thời gian (s).

2.6.2 Sự thất thoát nhiệt trong quá trình hàn:

Trong quá trình hàn, tổng năng lượng nhiệt của nguồn hàn bị phân tánthành các năng lượng nhiệt thành phần

Phần lớn lượng nhiệt của quá trình hàn được tập trung tại vị trí hàn(mối hàn), lượng nhiệt còn lại bị phân tán và một phần được truyền vào hai đầuđiện cực, phần còn lại được truyền vào các chi tiết hàn (phần lớn) và truyền ramôi trường xung quanh

eff Q Q

La Ls

Trang 18

Trong đó:

+ Q Ls : Năng lượng truyền vào chi tiết hàn;

+ Q La : Năng lượng truyền vào môi trường và:

+ η: Hệ hố hiệu dụng.

2.7 Điện trở và tính toán điện trở trong hàn tiếp xúc:

2.7.1 Điện trở trong hàn tiếp xúc:

Trong hàn điện tiếp xúc, có 2 loại điện trở và có tất cả 7 vùng điện trởtrong một mạch hàn

Điện trở tiếp xúc giữa điện cực với chi tiết hàn và điện trở tiếp xúc giữahai chi tiết hàn với nhau có một ý nghĩa rất lớn đối với quá trình hình thành mốihàn Chúng là những điện trở sinh nhiệt chủ yếu trong quá trình hàn

Trong đó: R EL : Điện trở điện cực hàn;

R S : Điện trở chi tiết hàn;

R ES : Điện trở tiếp xúc giữa chi tiết và điện cực hàn;

R SS : Điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn.

2.7.2 Tính toán điện trở trong hàn tiếp xúc:

a Cơ sở tính toán:

Trang 19

R I

t R I

Q=0,24 2

).1

F: Diện tích tiết diện ngang của chi tiết và:

α1 = 0,004: Hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ.

* Điện trở mặt tiếp xúc:

- Nếu như t < 600°C khi đó sẽ xuất hiện điện trở mặt tiếp xúc (Rk)

- Nếu t > 600°C thì điện trở mặt tiếp xúc coi như không tồn tại

α

P

r R

k

tx = =

Trong đó: R k : Điện trở mặt tiếp xúc (Ω);

r k : Điện trở tiếp xúc đơn vị sinh ra do tác dụng lực (P = 1kg);

P: Lực tác dụng (kg);

α: Hệ số kể đến ảnh hưởng của lực P đến R k Nếu vật liệu là thép: r k = 0,005 ÷ 0,006 (Ω); α = 0,65 ÷ 0,75

Nếu vật liệu là nhôm: r k = 0,001 ÷ 0,002 (Ω); α = 0,75 ÷ 0,85

b Điện trở khi hàn tiếp xúc giáp mối:

* Khi hàn giáp mối điện trở:

k ct

ct R R R

RΣ = 1 + 2 +

F

l

R ct =ρT

Ví dụ: Xác định điện trở giai đoạn đầu, giai đoạn cuối và điện trở trung bình

khi hàn giáp mối điện trở hai thanh thép cacbon thấp biết:

+ F1 = F2 = 700 (mm2); + l1 = l2 = 30 (mm); + P = 500 (kg);

Trang 20

+ Nhiệt độ môi trường t = 25°C; + Nhiệt độ kết thúc t = 1250°C; α1

= α2 = 0,004

+ rk = 0,006 (Ω); + α = 0,75 và: + ρ0= 13,5 (µΩ.cm)

* Nhiệt độ giai đoạn đầu (25°C - 600°C):

k ct i

F

L t

R ct =ρ +0(1 α1.1) (µΩ)+ Tại 600°C ta có:

F

L t

R ct =ρ +0(1 α2.2) (µΩ)

* Nhiệt độ giai đoạn cuối tính tương tự

* Điện trở trung bình:

+ Giai đoạn đầu:

2

600 250

Σ Σ

Σ Σ Σ

ct R R R

RΣ = 1+ 2 +

J V F

R k

9500

3

1 3 2

=

Trong đó: R k : Điện trở khi hàn giáp mối nóng chảy (µΩ);

F: Diện tích của tiết điện của chi tiết (mm 2 );

J: Mật độ dòng điện (A/mm 2 ) và:

V: Vận tốc nóng chảy (cm/s).

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Trang 21

c Điện trở khi hàn điểm:

k E

ct R R R

σ

π

4

Giai đoạn đầu σc = 4000 (kg/mm 2 );

Giai đoạn cuối: σc = 450 (kg/mm 2 );

RΣ = 2R ct ;

δ: Chiều dày của chi tiết;

d Điện trở mạch rẽ:

n n

r I R Z

I

U = =

2 2

T

d

l F

l R

2

δρ

=

Trong đó: l: Chiều dài bước hàn;

D m : Đường kính điện cực.

2.8 Ảnh hưởng của các thông số đến điện trở tiếp xúc.

2.8.1 Ảnh hưởng của lực ép điện cực:

Trang 22

Lực ép điện cực có ảnh hưởng rất lớn đến điện trở tiếp xúc của chi tiếthàn Khi lực ép điện cực càng lớn thì điện trở tiếp xúc giảm càng nhanh vàngược lại.

2.8.2 Thay đổi điều kiện tiếp xúc khi hàn do lực ép điện cực và nhiệt sinh ra:

- Diện tích tiếp xúc lý tưởng (theo lý thuyết): 100% dẫn điện;

- Tiếp xúc tại nhiệt độ phòng:

+ Lực ép điện cực thấp;

+ Điện trở tiếp xúc lớn

- Bắt đầu hàn:

+ Lực ép điện cực lớn;

+ Điện trở tiếp xúc nhỏ hơn

- Sau khi hàn một thời gian (khoảng vài ms):

+ Lực ép không tồn tại;

+ Điện trở tiếp xúc giảm xuống

2.8.3 Thay đổi điện trở trong quá trình hàn:

Trang 23

Khi quá trình hàn bắt đầu lực ép của điện cực ở gia đoạn đầu (còn gọilà lực ép sơ bộ), đồng thời chưa cho dòng hàn chạy qua chi tiết Khi đó điện trởtiếp xúc giữa hai chi tiết tăng lên rất nhanh (lớn nhất), điện trở tiếp xúc giữađiện cực với chi tiết hàn cũng tăng lên rất nhanh Ở giai đoạn này, điện trở tiếpxúc của vật liệu cũng bắt đầu tăng nhưng không đáng kể.

Sau một thời gian ngắn (khoảng vài ms), khi lực ép điện cực gia tănglên một trị số nhất định, khi đó điện trở tiếp xúc và nhiệt độ trong quá trình hànbiến thiên Điện trở tiếp xúc thay đổi kéo theo sự thay đổi điện trở của vật liệu

Tại thời điểm kết thúc quá trình hàn, điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiếtvà điện trở tiếp xúc giữa điện cực với chi tiết giữ nguyên Lúc này điện trở củavật liệu tăng lên

2.8.4 Thay đổi nhiệt độ trong quá trình hàn:

Khi quá trình hàn bắt đầu lực ép của điện cực ở gia đoạn đầu (còn gọilà lực ép sơ bộ), đồng thời chưa cho dòng hàn chạy qua chi tiết Nhiệt độ ở giaiđoạn này bằng nhiệt độ của chi tiết

Sau một thời gian ngắn (khoảng vài ms), khi lực ép điện cực gia tănglên một trị số nhất định, khi đó điện trở tiếp xúc thay đổi kéo theo sự thay đổicủa nhiệt độ trong quá trình hàn làm cho nhiệt độ của vật liệu thay đổi

Tại thời điểm kết thúc quá trình hàn (giai đoạn hình thành điểm hàn),lúc này điện trở của vật liệu tăng lên làm cho nhiệt độ của chi tiết cũng tănglên

Trang 24

Chương 3:

NGUYÊN LÝ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC

3.1 Hàn tiếp xúc điểm:

- Khi hàn tiếp xúc điểm, cường độ dòng điện hàn rất cao chạy từ máybiến áp qua hệ thống dây dẫn dạng bản tới điện cực hàn, qua các bề mặt tiếpxúc giữa điện cực và chi tiết, qua bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn

- Do điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn lớn nên tại chỗ tiếp xúc sinh

ra lượng nhiệt chủ yếu Sau một thời gian dòng điện chạy qua, kim loại tại bề

mặt tiếp xúc của hai chi tiết hàn sẽ được nung nóng đến trạng thái hàn (dẻo hoặc rơm rớm chảy).

- Khi đó ta sử dụng lực ép P thông qua cơ cấu đòn bẩy hoặc khí nén hoặcthuỷ lực tác động lên điện cực để ép hai chi tiết lại với nhau và giữ lực ép này ởmột thời gian nhất định, sau khi nguội ta sẽ được liên kết hàn theo yêu cầu

3.1.1 Các dạng hàn tiếp xúc điểm:

a Hàn điểm trực tiếp (hàn từ hai phía):

Đặc điểm:

- Dòng hàn chạy trực tiếp, hầu như không có sự tổn hao mạch rẽ;

- Hầu hết các máy hàn điểm tiêu chuẩn được thiết kế để hàn theo kiểunày

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Hình 27: Sơ đồ nguyên lý hàn tiếp xúc điểm và mối hàn tiếp xúc điểm

Hình 28: Sơ đồ nguyên lý hàn điểm trực tiếp

Trang 25

b Hàn điểm gián tiếp (hàn từ một phía):

Đặc điểm:

- Dòng điện chạy theo nhiều đường đẫn đến hiện tượng tổn hao dòngmạch rẽ nhiều;

- Chất lượng hàn không cao bằng hàn trực tiếp (hàn từ hai phía);

- Khắc phục khó khăn khi bố trí điện cực ở phía đối diện, thích hợp khihàn những kết cấu lớn và kết cấu phức tạp

3.1.2 Hiện tượng dòng mạch rẽ:

Hình 29: Sơ đồ nguyên lý hàn điểm gián tiếp

Trang 26

IWseq: Dòng điện tổng; IW: Dòng điện hiệu dụng; Ish: Dòng mạch rẽNguyên nhân:

- Do khoảng cách của hai điểm hàn quá gần nhau;

- Vật liệu của chi tiết hàn ở gần điểm hàn bị tiếp xúc với nhau;

- Khi hàn một phía (hàn gián tiếp);

- Do tiếp xúc điện giữa vật hàn với mạch động lực;

3.1.3 Hiện tượng tổn hao do cảm ứng.

Nguyên nhân:

- Do độ lớn của cửa sổ thứ cấp (cao * sâu);

- Do tần số của dòng thứ cấp và lượng từ hoá của phôi làm trở kháng củamạch hàn tăng lên, do đó dòng hàn thứ cấp bị giảm đi

3.1.4 Hiện tượng mài mòn điện cực khi hàn:

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Sâu

Ca o

Hình 31: Hiện tượng tổn hao do cảm ứng trong hàn điện tiếp xúc

Hình 32: Hiện tượng mài mòn điện cực trong hàn điện tiếp xúc

Trang 27

- Mật độ dòng điện hàn giảm;

- Chất lượng mối hàn giảm

3.2 Hàn tiếp xúc đường:

3.2.1 Nguyên lý:

- Dòng điện I có cường độ rất cao chạy từ biến áp hàn qua hệ thống dâydẫn dạng bản tới điện cực dạng bánh xe, sau đó đi qua các bề mặt tiếp xúc giữađiện cực và chi tiết hàn rồi qua bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn;

- Vì điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn lớn nên tại chỗ tiếp xúc sẽ sinh

ra một lượng nhiệt chủ yếu Sau một thời gian có dòng điện chạy qua, kim loại

tại bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết sẽ được nung nóng đến trạng thái hàn (dẻo hoặc rơm rớm chảy);

F I

Trang 28

- Khi đó ta sử dụng một lực ép P phù hợp thông qua cơ cấu đòn bẩyhoặc khí nén hoặc thuỷ lực tác động lên điện cực để ép hai chi tiết lại với nhautạo thành liên kết hàn.

3.2.2 Các dạng hàn trên máy hàn tiếp xúc đường:

+ Hàn thông thường (hàn liên tục)

- Hàn điểm lăn

- Hàn đường

+ Hàn gián đoạn

3.2.3 Các dạng thiết bị hàn tiếp xúc đường:

- Máy hàn vòng;

- Máy hàn dọc và:

- Máy hàn có bánh xe di động

3.2.4 Các dạng liên kết có thể thực hiện

- Hàn chồng;

- Hàn chéo mép;

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Hình 34: Các dạng hàn trên máy hàn tiếp xúc đường

Hình 35: Các dạng máy hàn tiếp xúc đường

Trang 29

- Hàn giáp mối với lá kim loại;

- Hàn chồng với lá kim loại và:

- Hàn chồng với điện cực dây

3.3 Hàn tiếp xúc điện cực giả:

- Khi đó ta sử dụng một lực ép P phù hợp thông qua cơ cấu đòn bẩyhoặc khí nén hoặc thuỷ lực tác động lên điện cực để ép hai chi tiết lại với nhautạo thành liên kết hàn Sau khi ép, các điện cực giả sẽ bị chùn lại

3.3.2 Các dạng hàn tiếp xúc điện cực giả:

- Hàn điện cực giả dập nổi;

- Hàn điện cực giả dạng vòng;

- Hàn điện cực giả dạng vấu;

3.4 Hàn tiếp xúc đối đầu:

3.4.1 Hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy:

- Dòng điện I có cường độ rất cao chạy từ biến áp hàn qua hệ thống dâydẫn dạng bản tới điện cực dạng vam kẹp, sau đó đi qua các bề mặt tiếp xúc giữa

F I

Hình 36: Nguyên lý hàn tiếp xúc điện cực giả

F

I

Trang 30

điện cực và chi tiết hàn rồi qua bề mặt tiếp xúc đối đầu giữa hai chi tiết hàn (bề mặt tiếp xúc rộng);

- Vì điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn lớn và mật độ dòng điện tại vịtrí tiếp xúc giữa hai chi tiết lớn nên tại đó sẽ sinh ra một lượng nhiệt chủ yếu.Sau một thời gian có dòng điện chạy qua, kim loại tại bề mặt tiếp xúc giữa hai

chi tiết sẽ được nung nóng đến trạng thái hàn (dẻo);

- Khi đó ta sử dụng một lực ép P phù hợp thông qua cơ cấu đòn bẩyhoặc khí nén hoặc thuỷ lực tác động lên một đầu điện cực để ép hai chi tiết lạivới nhau tạo thành liên kết hàn

3.4.2 Hàn tiếp xúc đối đầu điện trở:

- Dòng điện I có cường độ rất cao chạy từ biến áp hàn qua hệ thống dâydẫn dạng bản tới điện cực dạng vam kẹp, sau đó đi qua các bề mặt tiếp xúc giữa

điện cực và chi tiết hàn rồi qua bề mặt tiếp xúc đối đầu giữa hai chi tiết hàn (bề mặt tiếp xúc rộng);

- Vì điện trở tiếp xúc giữa hai chi tiết hàn lớn và mật độ dòng điện tại

vị trí tiếp xúc giữa hai chi tiết lớn nên tại đó sẽ sinh ra một lượng nhiệt chủ yếu.Sau một thời gian có dòng điện chạy qua, kim loại tại bề mặt tiếp xúc giữa hai

chi tiết sẽ được nung nóng đến trạng thái hàn (dẻo);

Trang 31

- Khi đó ta sử dụng một lực ép P phù hợp thông qua cơ cấu đòn bẩyhoặc khí nén hoặc thuỷ lực tác động lên một đầu điện cực để ép hai chi tiết lạivới nhau tạo thành liên kết hàn.

Trang 32

Chương 4:

QUÁ TRÌNH NHIỆT KHI HÀN TIẾP XÚC

4.1 Trường nhiệt độ khi hàn tiếp xúc:

Tập hợp tất cả các đường đẳng nhiệt trong không gian tại các thời điểnxác định được gọi là trường nhiệt độ

T = f(x,y,t): Trường nhiệt độ mặt phẳng;

T = f(x,y,z,t): Trường nhiệt độ khối

4.2 Tính toán nhiệt khi hàn:

Khi dòng điện chạy qua kim loại thì màng tinh thể của kim loại bị nungnóng lên từ nhiệt độ ban đầu đến một nhiệt độ nhất định nào đó Khi đó, hệ số

α sẽ bị thay đổi kéo theo sự thay đổi của điện trở tại chỗ tiếp xúc Điện trở tiếpxúc sẽ thay đổi từ giá trị cực đại tới giá trị cực tiểu Điện trở tiếp xúc trong quátrình hàn phụ thuộc vào nhiệt độ và lực ép của điện cực

t R I

Q=0,24 2 (Calo)

T c V

Khi dòng điện chạy qua nung nóng tức thời các đỉnh nhấp nhô với mứccường độ dòng điện rất lớn và mật độ dòng rất lớn làm cho các đỉnh nóng chảytức thời Sau khi tác dụng một lực phù hợp, lực này sẽ san phẳng dần nhữngđỉnh nhấp nhô và lấp hết khoảng trống Lúc này cường độ dòng điện khôngthay đổi giá trị nhưng mật độ dòng điện lại bị thay đổi (mật độ dòng điện bị

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Trang 33

giảm xuống), bề mặt tiếp xúc tăng lên kéo theo sự thay đổi về điện trở tiếp xúc.Điện trở tiếp xúc tỷ lệ nghịch với lực ép của điện cực.

f

S =Σ∆

∆ ; ∆f: Các nhấp nhô của bề mặt chi tiết

 Khi hàn giáp mối điện trở:

λγπγ

ρ

24,0

24,

1 2

2 2

c F

t I R m F

c

t I K

λγπγ

ρ

24,0

24,

2

c F

t R m F

c

t K

T I

k T

h h

Công thức gần đúng (dùng để tra bảng)

Trang 34

2 2

T C d x d

8'

'

2.4

2

T C x

Tel: 03213 713 053 (CQ); 032122 242 399 (NR) Mobile: 0979 89 56 88.

Trang 35

Chương 5:

CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC

5.1 Đặc điểm khi hàn các kim loại và hợp kim khác nhau:

Dòng điện có cường độ rất lớn, thời gian tác dụng ngắn, không cần phảidùng que hàn phụ, thuốc hàn hay khí bảo vệ mà mối hàn vẫn đảm bảo chấtlượng; mối hàn hình thành không có xỉ, chi tiét hàn ít bị biến dạng; dễ cơ khíhoá tự động hoá nên năng suất hàn cao

5.2 Tính hàn của vật liệu:

Tính hàn của vật liệu được thể hiện qua công thức:

s

t x

s

.

λ

=

+Trong đó: X: là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (m/Ω.mm 2 )

λ: là khả năng dẫn nhiệt của vật liệu (cal/cm.s o c)

t s : là nhiệt độ nóng chảy của vật liệu ( o c) s: là hư số nói lên tính hàn của vật liệu

Bảng tính hàn của một số vật liệu cơ bản:

Electrode force

FEWeld current

Is

Trang 36

Fe: Lực ép điện cực (N); Is: Cường độ dòng hàn (A);

tv: Thời gian ép sơ bộ (chu kỳ) hoặc (giây);

ts: Thời gian hàn (chu kỳ) hoặc (giây);

tn: Thời gian ép nén (chu kỳ) hoặc (giây)

Chu trình hàn gồm 3 giai đoạn:

- Ép sơ bộ; - Hàn; - Ép nén

5.2.2 Các thông số hàn tiếp xúc điểm:

Tuỳ thuộc vào hình dáng của điện cực, vật liệu cần hàn, điều kiện làmmát, đặc tính của máy hàn,… mà cài đặt hay điều chỉnh các thông số hàn chophù hợp

BẢNG CÁC THÔNG SỐ HÀN TIẾP XÚC ĐIỂM.

Lực ép điện cực

t - chiều dày chi tiết mỏng hơn

5.3 Kích thước điểm hàn:

Trang 37

Lượng ngấu cho mỗi chi tiết hàn: 100%

δ

a

nếu A giảm thì độ bền và khả năng làm việc của mối hàn giảm

c: là lượng lõm do điện cực ép lên trên mỗi chi tiết 100%

5.3 Công nghệ hàn tiếp xúc điện cực giả:

5.3.1 Các kích thước của điện cực giả:

- Trong thực tế ta có thể áp dụng theo tiêu chuẩn hoặc phi tiêu chuẩn

Trang 38

+ Tiêu chuẩn hàn tròn: ISO 8167 hoặc EN 28167

+ Tiêu chuẩn hàn vòng: DIN 8519

5.3.2 Các thông số hàn tiếp xúc điện cực giả:

Fei (KN)

Dònghàn Iw

(KA)

Thờigianhàn tw

(ms)

Đ.kínhđiện cực

d1 (mm)

Chiều caođiện cựcgiả

h(mm)

Độbền cắt

Fei (KN)

Dònghàn Iw

(KA)

Thời gianhàn tw

(cycle)

Đ.kínhđiện cực

d1 (mm)

Chiều caođiện cựcgiả h(mm)

Độbền cắt

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	7,53 MB