Bài giảng ứng suất và biến dạng kim loại hàn

Bài giảng ứng suất và biến dạng kim loại hàn

7.1 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG TRONG KIM LOẠI HÀN

1 Hiện tượng vật lý xẩy ra trong quá trình đốt nóng và nguội của kim loại

Tất cả kim loạt đều dán nở khi bị đốt nóng và co lại khi nguội đi Mức dãn nở của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ đốt nóng và hệ số dãn nở nhiệt của kim loại Khi đốt nóng thanh kim loại đến nhiệt độ nhất định, sau đó ngừng đối nóng và để thanh kim loại nguội tự nhiên xuống nhiệt độ môi trường thì thanh kim loại sẽ trở về với kích thước và hình dạng ban đầu Không có sự thay đổi kích thước và hình dạng Nhưng nếu trong quá trình bị đốt nóng hay nguội đi thanh kim loại bị khống chế bởi một lực nào đó thì ngay lập tức xuất hiện ứng suất trong thanh kim loại gây nên biến dạng dẻo, thay đổi kích thước, hình dạng của nó

Trong quá trình hàn xảy ra hiện tượng thay đổi cấu trúc kèm theo sự thay đổi thể tích kim loại mối hàn, dẫn đến hình thành ứng suất trong (còn gọi là ứng suất dư) Tuy nhiên đối với kim loại thuộc nhóm thép các bon thấp thì ứng suất trong có giá trị không lớn, không đáng quan tâm nhưng đối với thép hợp kim thì ứng suất trong xuất hiện trong quá trình hàn rất đáng xem xét

2 Ảnh hưởng của nguồn nhiệt hàn đến kim loại:

Khi hàn, nguồn nhiệt hàn làm nóng chảy một khối lượng nhất định kim loại cơ bản tại vị trí hàn và nhiệt được lan truyền ra vùng lân cận của kim loại cơ bản Trong thời gian rất ngắn, nhiệt độ kim loại tại chỗ mối hàn được nâng lên, từ nhiệt độ bình thường của môi trường tăng lên nhanh chóng tới nhiệt độ nóng chảy kim loại (chịu tác dụng của nguồn nhiệt đạt đến 20000 ÷ 30000 khi dùng hàn hơi và đạt tới 40000 khi dùng hàn điện), sau đó nhiệt độ mối hàn hạ thấp dần vì nguồn nhiệt hàn không tiếp tục đốt nóng nữa, di chuyển theo chiều phát triển của mối nối và bắt đầu hiện tượng tản nhiệt ra xung quanh Xét tổng thể cả chi tiết hàn được nóng lên không đều và nguội cũng không đều Từ những vùng gần với đường tâm mối hàn thì nhiệt độ cao hơn, nguội chậm hơn, ngược lại, vùng kim loại càng xa mối hàn thì nhiệt độ càng thấp và nguội nhanh hơn Kim loại mối hàn và kim loại vùng lân cận mối hàn (vùng ảnh hưởng nhiệt) xảy ra những thay đổi về tổ chức cấu trúc và thể tích Những thay đổi này ảnh hưởng đến cơ tính của kim loại hàn Cơ tính của kim loại thay đổi phụ thuộc vào sự biến đổi nhiệt độ của nó Người ta đã có những kết quả nghiên cứu cơ tính của kim loại thay đổi lừ nhiệt độ 200c đến 6000C Hình 7.1 minh hoạ thay đổi cơ tính của kim loại theo trạng thái nhiệt độ của nó Khi nhiệt độ tăng dện 5000C thì giới hạn chảy δch giảm từ từ, quá 5000C thì giới hạn chảy δch giảm nhanh, xuống 0 khi nhiệt độ đạt trên 6000C Giới hạn bền δb thay đổi không đáng kể trong khoảng nhiệt độ tăng đến 1000C, sau đó giới hạn bền δb giảm từ từ, khi nhiệt độ vượt quá 5000C giới hạn bền giảm mạnh

Kim loại nóng chảy và đông đặc tạo thành mối hàn nối có tiến trình diễn biến tương tự như quá trình đúc kim loại Tỉ lệ co ngót thể tích kim loại đúc có thể được tham khảo như

tỉ lệ co ngót kim loại trong quá trình hình thành mối hàn Kinh nghiệm cho thấy rằng tỉ lệ co ngót kim loại đúc phụ thuộc vào giai đoạn đông đặc của kim loại Tỉ lệ co ngót tính bằng % của thể tích toàn phần vật đúc Cơ tính của thép các bon thấp thay đổi ở nhiệt độ khác nhau được liệt kê ở bảng 7 1

Bảng 7.1 Nhiệt độ 0 C Modul đàn hồi

Hình 7.1 : Tính chất của kim loại thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ

- Từ thời điểm kết thúc đông đặc đến nguội hoàn toàn : 7,35%

Dưới tác dụng của hồ quang điện hàn, nhiệt độ kim loại vùng hàn nóng chảy, khi nhiệt độ xuống đến khỏang 15000C, kim loại bắt đầu đông đặc, hình thành vách bao xung quanh vũng kim loại lỏng (chưa kịp hạ thấp nhiệt độ) Kim loại bắt đầu kết tính nhưng còn dẻo, dễ dàng giải phóng ứng suất nhiệt, (loại ứng suất có thể xuất hiện trongquá trình kim loại nguội) Kim loại mối hàn tiếp tục kết tinh, đông đặc kéo theo giảm dần tính dẻo Đó là lúc co ngót nhiều nhất Hiện tượng này gây ra ứng suất, biến dạng kim loại nguội bao bọc xung quanh môi hàn đang đông đặc Khi kim loại vách xung quanh mối hàn rất rắn, ứng suất nhiệt khu vực này phức tạp, dẫn đến phá vỡ mối liên kết (hiện tượng nứt xuất hiện) Tính dẻo của kim loại bảo đảm cho kim loại biến dạng trong giớ hạn nhất định thì mối hàn không bị nứt Sự phân bố ứng suất và hình thành biến dạng phụ thuộc vào tính dẻo của vách kim loại và trạng thái co ngót, dán nở của kim loại mối hàn

3 Cơ chế hình thành ứng suất và biến dạng trong mối hàn

Quá trình hàn kim loại bị đốt nóng đến nhiệt độ nhất định, thường là nhiệt độ nóng chảy và nguội đi Quá trình nguội, các tinh thể kim loại chuyển từ trạng thái lỏng (nóng chảy) sang thể rắn tức là kết tinh tạo thành mối hàn Trong quá trình đó, kim loại trải qua hai trạng thái : dán nở và co ngót Nhưng cả hai đều bị khống chế không thể dán nở tự do hay co ngót tự do Trong lòng mối hàn xuất hiện lực nén và lực kéo Tức là xuất hiện nội lực và tạo thành ứng suất dư

Thực nghiệm 2 :

Đốt nóng thanh kim loại dài 1, rộng b, chiều dầy s đến nhiệt độ T rồi cố định hai đầu thanh kim loại, và để nó nguội đi Hiện tượng gì xảy ra trong thanh kim loại ? Trong thanh kim loại xuất hiện lực kéo P theo phương trùng với đường tâm dọc trục của thanh kim loại

và theo chiều ngược nhau về hai phía Lực kéo P này gây nên ứng suất kéo trong thanh kim loại bị khống chế hai đầu đang nguội đi

Nếu được tự do thì thanh kim loại bị đốt nóng đến nhiệt độ T thanh kim loại sẽ dán nở dát một đoạn ∆l được tính theo công thức:

∆l = α T 1Trong đó: α - hệ số dán nở nhiệt của kim loại (l/0c);

T - nhiệt độ bị đốt nóng của thanh kim loại (0c);

1 - chiều dài thanh kim loại (mm)

Quá trình hàn, kim loại mối hàn cũng bị đốt nóng nâng lên đến nhiệt độ nóng chảy một cách không đồng nhất, rồi nguội đi không đều ở những vị in khác nhau trên chi tiết hàn

Xét hiện tượng thì trạng thái diễn biến nhiệt độ và nhưng động thái ứng suất trong kim loại chi tiết hàn cũng tương tự như hiện tượng xảy ra trong hai thực nghiệm nói trên

4 Phân loại ứng suất và biến dạng hàn

Ứng suất hàn được phân biệt các loại như sau:

l) Theo nguyên nhân cơ bản tạo ra ứng suất, có các loại:

Ứng suất nhiệt, do nhiệt lượng hàn phân bổ không đều gây nên;

Ứng suất cấu trúc, do sự chuyển biến cấu trúc ở vùng ảnh hưởng nhiệt gây nên

2) Theo thời gian tồn tại của ứng suất:

- Ứng suất tạm thời, chỉ xuất hiện nhất thời ở mối nối trong quá trình hàn

- Ứng suất dư, loại ứng suất này còn tồn tại vĩnh viễn trong chi tiết hàn sau khi hàn nếu không áp dụng biện pháp công nghệ nào giải toả

3) Theo tính chất hoạt động, tác dụng của ứng suất:

- Ứng suất chủ động, là loại ứng suất hàn xuất hiện và chi phối tình trạng chịu tải của chi tiết

- Ứng suất phản ứng, là loại ứng suất xuất hiện trong tình trạng chi tiết hàn bị khống chế biến dạng tự do bằng các đồ gá hàn

Ngoài ra còn phân biệt ứng suất theo đặc tính trạng thái ứng suất:

- Ứùng suất đường chỉ tác dụng theo một chiều

- Ứùng suất mặt phẳng tác dụng theo hai chiều trên hai phương khác nhau (hai đường thẳng tạo nên một mặt phẳng)

- Ứùng suất khối tác dụng theo ba chiều trong không gian.

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất hàn đến sức bền của kết cấu hàn chỉ ra rằng thiết kế kết cấu và công nghệ chế tạo hợp lý có ý nghĩa quyết định đèn hình thành ứng suất và sức bền của sản phẩm hàn Ngoài ra biến dạng cũng là yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến sự định hình không gian và sức bền của chi tiết hàn

Biến dạng hàn là hậu quả của úng suất hàn Biến dạng hàn được phân biệt các loài biến dạng ngang, dọc và góc

Biến dạng đàn hồi xuất hiện trong quá trình lực tác dụng hay kim loại bị gia nhiệt nhưng sẽ mất đi ngay sau khi ngừng tác dụng lực hoặc chấm dứt gia nhiệt làm nguội chi tiết, đưa chi tiết trở về trạng thái nhict độ bình phương

Biến dạng dẻo hay biến dạng dư xuất hiện dưới tác dụng của lực cơ học hay nguồn

nhiệt đốt nóng kim loại và giữ nguyên biến dạng đó sau khi ngừng tác dụng lực vào chi tiết hoặc ngừng đốt nóng và làm nguội đưa chi tiết trở về trạng thái nhiệt độ bình thường

Do quá trình bi đốt nóng ứng suất trong xuất hiện dọc theo đường tâm của chi tiết Cùng với quá trình nguội, hiện tượng co ngói xuất hiện dọc theo trục mối hàn đối xứng qua trọng tâm mát cắt chi tiết, khiến cho chiều dài chi tiết giảm đi Thực tế cho thấy khi hàn thép các bon dầy 5mm ÷ 6mm độ co ngót tới 0 05mm ÷ 0,3mm / 1 mét dài đường hàn.

Sau khi hàn những kết cấu mỏng, ứng suất hàn gây nên biến dạng toàn bộ chi tiết.Biến dạng ngang của chi tiết hàn khiến chiều rộng của chi tiết (theo chiều đường góc với đường tâm trục mối hàn) co lại ngán đi Trong trường hợp hàn tôn tấm, tấm lô sẽ cong về phía khối lượng kim loại nóng chảy nhiều hơn (phía chiều dầy của mối hàn lớn) Biến dạng ngang có khả năng gây nên nứt xé mối nối Độ lớn của biến dạng phụ thuộc vào tính dẻo của kim loại, kích thước của vùng bị đốt nóng, vùng hàn kích thước Hình dạng của chi tiết hàn cấu trúc của kim loại cơ bản, tính dẫn nhiệt, và hệ số dãn dài của kim loại chi tiết hàn Những chi tiết có độ dẫn nhiệt tốt và hệ số dàn dải nhỏ thì độ biến dạng hàn nhỏ

So với thép các bon thấp, thép không gỉ có biến dạng hàn lớn, còn nhôm dẫn nhiệt tốt hơn, biến dạng hàn ít hơn Như vậy biến dạng của chi tiết hàn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố

Biến dạng góc : Biến dạng góc hình thành sau khi hàn do kim loại mối hàn bị co lại

không đều xảy ra ở những mối hàn đối đầu và mối hàn ghép góc Thể tích kim loại nóng chảy của những mối hàn nối này không bằng nhau kim loại ở vùng trên mối hàn co nhiều hơn và mạnh hơn kim loại cùng dưới mối hàn dẫn đến hiện tượng cong kim loại ở hai phía đối xưng nhau qua trục mối hàn về cùng một phía, tức là gây biến dạng góc ở những mối hàn đối đầu và ghép góc Kinh nghiệm cho thấy, hàn mối hàn đối đầu kiểu chứ V các chi tiết dáy 6 ÷ 12mm biến dạng góc có thể tạo ra góc α = 30 và α = 70 đối với chi tiết dầy

13mm ÷ 20mm Bằng giải pháp tạo biến dạng góc ban đầu có thể loại trừ biến dạng góc sau

khi hàn đối với kiểu hàn chữ V Cũng có thể ứng dụng kiểu mối hàn chữ X để loại trừ hoàn

toàn biến dạng góc (hình 7.2)

Hình 7.2 Biến dạng ngang mối hàn a) Biến dạng mối hàn đối đầu, b) Biến dạng mối hàn chữ T

Hình 7.3 Biến dạng dọc mối hàn chữ T

7.2 BIỆN PHÁP HẠN CHẾVÀ CHỐNG BIẾN DẠNG HÀN

Tuỳ theo từng trường hợp cụ thể của chi tiết hàn và điều kiện kỹ thuật cho phép, có thể áp dụng một trong những giải pháp hoặc kết hơn đồng thời một số giải pháp thích hợp nhằm hạn chế và chống biến dạng hàn dưới đây:

1 Giải pháp kết cấu :

Ngay trong bước thiết kế, hạn chế số lượng mối hàn tới mức có thể, hạn chế khối lượng kim loại bị đốt nóng (tổng khối lượng kim loại mối hàn) Bằng cách này hạn chế nhiệt lượng đưa vào kim loại hàn Hạn chế tận gốc nguồn gây biến dạng

- Bố trí mối hàn ở những vị trí hợp lý nhằm phân tán nhiệt nhanh, phân tán nhiệt đều

- Bố trí mối hàn ở những vị trí đối xứng nhau qua trọng tâm của chi tiết, qua đường trục đối xứng, hay qua tâm đối xứng của chi tiết, tạo điều kiện để chính lương tác của ứng suất sau hàn triệt tiêu nhau trong chi hết hàn

- Không bố trí mối hàn tạo thành nơi tập trung ứng suất sau khí hàn (Mối hàn giao nhau cùng một vị trí Đặc biệt với kết cấu tấm, khoảng cách giữa các mối hàn đến mối hàn giao nhau không dưới 200mm, càng xa càng tốt).

2 Giải pháp công nghệ :

Có thể áp dụng một trong những giải pháp công nghệ dưới đây hay kết hợp chúng với nhau để hạn chế biến dạng chỉ tiết hàn trong điều kiện sản xuất cụ thể

- Thực hiện qui trình hàn hợp lý Hạn chế thấp nhất nhiệt lượng tác dụng vào vật hàn

- Tạo ra biến dạng ban đầu cân bằng triệt tiêu biến dạng xuất hiện sau khi hàn

- Tạo biến dạng ban đầu có chiều ngược với chiều biến dạng sau khi hàn

- Khống chế biến dạng tự do của chi tiết hình thành trong quá trình hàn

Thông qua các nhóm giải pháp công nghệ cụ thể, tác nghiệp dưới đây có thể đạt được ý đồ chung

1) Lựa chọn thứ tự hàn hợp lý

Giải pháp này dễ áp dụng, không tốn kém, không yêu cầu những nguyên công bổ trợ tốn công và vật tư Muốn xác định thứ tự công nghệ hàn hợp lý, cần phân tích dự báo quá trình tản nhiệt và phân bổ nhiệt trong chi tiết hàn Trên cơ sở đó vạch ra thứ tự thực hiện các mối hàn Tất nhiên cần lựa chọn các thông số hàn như cường độ dòng điện hàn, chiều hàn, thứ tự hàn, loại que hàn cũng như đường kính que hàn Kinh nghiệm cho thấy rằng: lựa chọn thứ tự hàn không chuẩn xác, không hợp lý dễ dàng dẫn đến hiện tượng nứt mối nối và cong vênh chi tiết hàn

2) Lựa chọn thông số hàn hợp lý

Đặc biệt lựa chọn các thông số hàn như đường kính que hàn, cường độ hàn và tốc độ hàn có ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt lượng hàn, tiếp theo đó là cường độ dốt nóng chi tiết hàn, quyết định độ lớn của biến dạng hàn Vì vậy, lựa chọn các thông số hàn hợp lý sẽ hạn chế được biến dạng hàn

3) Tạo ra biến dạng trước khi hàn để triệt tiêu biến dạng sau khi hàn

Giải pháp này dựa vào nguồn nhiệt của ngay chính nguyên công hàn, lựa chọn thứ tự hàn tạo ra biến dạng trong chi tiết hàn theo chiều ngược với chiều biến dạng của chi tiết sau khi hàn mối hàn trước kết thúc Nhờ đó biến dạng hình thành sau triệt tiêu biến dạng hình thành trước nó Giải pháp này được áp dụng đối với những chi tiết hàn cho phép hàn đối xứng nhau qua đường tâm của nó Giải pháp này được áp dụng khá phổ biến trong công

đoạn hàn các dầm, đà ngang, sống dọc, tôn vách tôn boong, ton vỏ tầu thuỷ hay hàn các kết cấu dầm, xà trong xây dựng công trình

4) Tạo ra biến dạng ban đầu :

Biện pháp này dựa vào dự báo độ biến dạng của chi tiết sau khi hàn, hay dự tính độ

co ngót của chi tiết sau khì hàn mà trước khi hàn trong bước gá lắp định hình chi tiết, tạo một độ dôi nhất định ~rừa bằng độ co ngót dự tính Sau khi hàn, chì tiết co ngót (biến dạng) vừa với độ dôi đã tính trước Đôi khi có thể đạt được kết quả hạn chế biến dạng chỉ bằng cách gá lắp lệch góc lớn bằng góc dự tính biến dạng sau khi hàn (hình 7.4c)

5) Khống chế biến dạng tự do của chi tiết hàn

Biện pháp này lợi dụng đồ gá, cơ cấu phụ trợ tạo thành những gông hạn chế hay loại trừ khả năng biến dạng của chi tiết sau khi hàn Giải pháp này thường tốn công và vật liệu để gia công đồ gá Đồng thời sau khi hàn xong, phải chờ cho chi tiết nguội hoàn loàn mời được tháo rỡ đồ gá

6) Nằn phăng chi tiết hàn

Trong thực tế nhiều chi tiết hàn do kích thước quá lớn, cồng kềnh hay hình dạng chi tiết hàn không cho phép áp dụng những biện pháp công nghệ hạn chế, chống biến dạng khác có hiệu quả Một số kết cấu sau khi hàn bị biến dạng cục bộ tài một vài điểm hay biến dạng toàn phần Những trường hợp này cần áp dụng biện pháp nắn phẳng bằng cơ khí hay bằng nhiệt để khử biến dạng, đưa chi tiết trở về hình dạng và kích thước theo yêu cầu kỹ thuật (hình 7.5)

Hình 7.4 Giải pháp tạo biến dạng khi gá lắp a) Tạo trước biến dạng dọc hàn thép chữ T b) Dùng đồ gá dự phòng biến dạng ngang hàn thép chữ T

c) Gá hàn tạo biến dạng ngang thép tấm (dự tính độ biến dạng sau khi hàn)

a) Gia nhiệt nắn thẳng kết cấu dầm : Dùng đèn hoả công hay mỏ hàn hơi dốt nóng từng vùng Vùng đốt nóng được xác định tuỳ thuộc vào kích thước, chiều biến dạng và cấu trúc của chi tiết biến dạng Sử dụng giải pháp nắn phẳng bàng cách gia nhiệt cũng rất hiệu quả nhất là trong những trường hợp hàn những kết cấu dầm lớn chữ T, chữ I, hoặc các phân đoạn vỏ tầu bị biến dạng Chia kết cấu cần nắn thẳng thành từng phần hợp lý, xác định kích thước các vệt lửa gia nhiệt thích hợp và chọn thứ tự gia nhiệt tương ứng sẽ bảo đảm giải pháp nắn thẳng cho kết quả mong muốn Nhiệt độ đốt nóng phụ thuộc vào chiều dầy và nguyên vật liệu chi tiết biến dạng (Tham khảo bảng nhiệt độ dưới đây)

Bảng 7.2 Nhiệt độ đốt nóng nán sửa biến dạng thép các bon thấp

Chiều dầy chi tiết biến dạng (mm) Nhiệt độ đốt nóng kim loại nhận biết qua

mầu sắc

b) Kết hợp gia nhiệt với phương pháp nán phẳng cơ học: Vừa tiến hành đốt nóng những vị trí xác định theo chiều biến dạng của kết cấu vừa dùng tăng đơ hoặc kích thuỷ lực

phối hợp tạo ngoại lực dần dần nắn thẳng chi tiết Phương pháp kết hợp gia nhiệt với lực cơ học tác dụng đòi hỏi có giá đỡ tuy đơn giản nhưng vững chắc để cố định chi tiết trong quá trình nắn thẳng, thực chất giá đỡ cũng tham gia lạo lực nắn thẳng chi tiết Phương pháp này đem lại hiệu quả nhanh chóng, nhất là đối với những chi tiết kích thước lớn, dầy trên 8mm Trong nghề đóng lầuthường sử dụng phương pháp này để nắn các kết cấu gia cường tôn vỏ, tôn đáy rất hiệu quả.

Hình 7.5 Một số ví dụ khắc phục biến dạng hàn bằng cách gia nhiệt

c) Nắn phẳng kết cấu tấm bị biến dạng Những kết cấu tôn tấm liên kết với nẹp giá cường như tôn vỏ với các sườn (cong giang) các vách ngăn và nẹp, két nước, két dầu, tôn boong với xà ngang của các kết cấu tầu thuỷ, v.v thường bị biến dạng theo nhiều kiểu khác nhau (nếu quá lệnh hàn không tuân theo thứ tự hợp ly) như lồi, lõm thành từng vùng hoặc lượn sóng kéo dài Nếu vùng biến dạng gồm cả tám vỏ và nẹp gia cường thì phải nắn thẳng nẹp trước rồi nắn sửa tôn bao sau Tuỳ theo kết cấu và kích thước của nó mà dùng đèn hàn hơi kết hợp với vồ gỗ búa hay chỉ cần gia nhiệt theo hình dạng nhất định cũng có thẻ đạt kết quá Tiêu chuẩn đóng tầu của Liên bang Nga cho phép đối với những chi tiết dầy 3mm đến 14mm, độ lồi lõm trong khu vực biến dạng với kích thước biến dạng nhất định được phép bỏ qua, không phải sửa chữa Chăng hạn khu vực biến dạng tôn vỏ:

350mm đến 450mm được phép lồi, lõm 4mm ÷ 5mm

450mm đến 550mm được phép lồi lõm trong khoáng 4mm ÷ 6mm

Riêng đối với kết cấu vách ngan được phép biến dạng lồi lõm 4mm ÷ 7mm trung khu

vực rộng 550mm ÷ 650mm Một số trường hợp nắn phẳng kết cấu vỏ tầu thuỷ thường gặp

trong thực tế sản xuất được giới thiệu dưới đây

Tôn vỏ lồi lõm trong vùng giữa các nẹp (hay giữa các cong giang)

Biện pháp đơn giản khắc phục hiện tượng này là dùng mỏ hàn hơi giá nhiệt thành vòng khép kín tại trùng biến dạng (xem hình 7.6) Đường gia nhiệt tại vùng biên chuyển tiếp giữa tôn phẳng và lôn biến dạng (bắt đầu bị lồi hoặc bị lõm) Chiều rộng vẹt gia nhiệt phụ thuộc vào chiều dày của kết cấu (xem bảng 7.3).

Bảng 7.3

Chiều dày kết cấu biến dạng

(mm)

Chiều rộng vết gia nhiệt (mm) 10 ÷ 15 15 ÷ 20 15 ÷ 20 20 ÷ 25 25 ÷ 30

Tôn vỏ giữa các nẹp hay giữa các cong giang biến dạng kiểu lượn sóng.

Xử lý trường hợp biến dạng này theo thứ tự:

- Xác định chiều lồi hay lõm trên bề mặt tôn (Có thể đánh dấu kí hiệu âm (-) và dương (+) để dễ nhận dạng và nắn phẳng chiều lồi hay lõm trước

- Nắn phẳng tôn bị biến dạng theo cùng một chiều xong hoàn toàn Sau đó tiếp tục nắn phẳng chiều còn lại Số đánh dấu trên hình vẽ là số thứ tự gia nhiệt nắn phẳng

Hình 7.6 Nắn phẳng tôn vỏ giữa các nẹp bị lõm bằng phương pháp gia nhiệt

Hình 7.7 Nắn phẳng tôn vỏ bị lượn sóng

Trường hợp tôn vỏ biến dạng lớn, độ lồi lõm khá sâu thì phải kết hợp gia nhiệt thành nhiều đường khép kín cùng tâm Các vòng gia nhiệt ấy cách nhau ít nhất 80mm (xem hình 7.8)

Hình 7.8 Gia nhiệt nhiều vòng để nắn phẳng Kết cấu tôn vỏ bị biến dạng lớn

Trường hợp tôn vỏ biến dạng ít, độ lồi lõm không lớn (dưới 15mm), có thể đốt nóng thành hai vệt thẳng song song nhau tại đường biên của tôn vùng biến dạng (hình 7.9)

Chiều rộng vẹt gia nhiệt được lựa chọn theo chiều dầy kết cấu

Đối với những trường hợp gia nhiệt nắn phẳng kết cấu tôn vỏ, vùng biến dạng nằm trong vùng giữa các kết cấu gia cường như cong giang hay sống dọc thì cẩn chú ý vị trí gia nhiệt phải cách các kết cấu gia cường đó một khoảng loomm đến 150mm Nếu tại vị trí giao nhau của các kết cấu gia cường tôn tấm vỏ bị biến dạng thì đường gia nhiệt có dạng phức tạp hơn (xem hình 7.10) Đối với kết cấu dày 3mm đến 5mm, chiều rộng vệt gia nhiệt gấp 4 đến 5 lần chiều dầy kim loại là được

Hình 7.9 Gia nhiệt nắn phẳng tôn vỏ tầu bị biến dạng không lớn (dưới 15mm)

Đôi khi kết hợp gia nghiệp với đánh búa nắn phẳng và làm nguội cũng đem lại kết quả nhanh chóng, nhất là đối với kết cấu vỏ biến dạng ở vùng có nẹp gia cường Sau khi gia nhiệt thành vệt lại những vị trí đã xác định, đùng búa đập dần vị trí lồi cho phẳng Dùng nước làm nguội những trệt gia nhiệt cho tới khi có thề sờ tay trực tiếp vào kim loại vừa được

làm nguội Việc làm nguội này có tác dụng hỗ trợ tăng hiệu quả nắn phẳng Cần lưu ý ngoài thao tác động cần chọn búa nán phẳng thích hợp với chiều dầy kim loại.

Đối với tôn dày 2 ÷ 3mm, dùng búa đồng hoặc vồ gỗ từ 0,5kg đến 1kg Đối với tôn dày 4mm, dùng búa 2,5kg Dùng búa 3 kg để nắn phẳng kim loại dày 5mm ÷ 6mm

Hình 7.10 Gia nhiệt nắn phẳng tôn vỏ tầu bị biến dạng ở khu vực phức tạp

7.3 KHỬ ỨNG SUẤT DƯ TRONG CHI TIẾT HÀN

Để khử ứng suất dư trong chi tiết hàn, đồng thời nâng cao cơ tính của mối hàn, một số biện pháp công nghệ được áp dụng trong những trường hợp cần thiết

1 Gia nhiệt

Gia nhiệt chi tiết trước khi hàn đến nhiệt độ thích hợp có tác dụng làm cho giản đồ phân bố nhiệt do hàn giảm khoảng chênh lệch trong khu vực hàn và giảm tốc độ nguội của kim loại hàn giảm ảnh hưởng xấu đến cơ tính của mối hàn Nhiệt độ gia nhiệt tuỳ thuộc vào tính chất của kim loại cơ bản và kích thước của kết cấu hàn

2 Ram giải toả ưng suất sau khi hàn

Biện pháp này là một trong những biện pháp công nghệ có hiệu quả giải toả ứng suất dư trong chi tiết sau khi hàn Biện pháp ram được áp dụng đối với những chì tiết hàn lớn, dầy và làm việc chịu tái trọng động Thông thường áp dụng ram theo chế độ sau đây: gia nhiệt chi tiết dần dần đến nhiệt độ 6000C : 6700C với lốc độ tăng nhiệt khoảng 80oc :

900c trong 1 giờ, duy trì tại nhiệt độ đó 2,5 ÷ 3phút/1mm chiều dầy của chì tiết (tính theo chiều dầy của chi tiết dầy nhất) ; sau đó để chi tiết nguội từ từ trong lò xuống đến 1300C ÷

1500C với tốc độ nguội 800C/giờ Cần lưu ý ram giải toả ứng suất dư hàn đòi hỏi phải nâng