THUYẾT TRÌNH KẾT CẤU THÉP 1 LIÊN KẾT HÀN THEO TIÊU CHUẨN MỸ

Mục lục I. GIỚI THIỆU4 II. SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI LIÊN KẾT4 1. Bulông4 2. Liên kết bulông5 3. Liên kết đinh tán6 4. Liên kết hàn6 III. PHẠM VI SỬ DỤNG6 1. Ứng dụng của liên kết hàn6 2. Ưu, nhược điểm của liên kết hàn7 a. Ưu điểm7 b. Nhược điểm7 c. Phương án khắc phục các nhược điểm8 IV. CÁC KỸ THUẬT HÀN9 1. Hàn hồ quang tay (Shielded metal arc welding - SMAW)9 a. Nguyên lí làm việc9 b. Ưu điểm9 c. Nhược điểm9 d. Phạm vi áp dụng9 2. Hàn hồ quang chìm (Submerged arc welding – SAW)10 a. Nguyên lí làm việc10 b. Ưu điểm10 c. Nhược điểm11 3. Hàn hồ quang trong khí bảo vệ (Gas metal arc welding - GMAW)11 a. Nguyên lí làm việc11 b. Ưu điểm12 c. Nhược điểm12 4. Hàn dây lõi thuốc (Flux-cored arc welding - FCAW)13 a. Nguyên lí làm việc13 b. Ưu điểm14 c. Nhược điểm14 5. Hàn tia laser15 a. Nguyên lí làm việc15 b. Ưu điểm16 c. Nhược điểm16 6. Hàn tia điện tử (EBW)16 a. Nguyên lí làm việc16 b. Ưu điểm:17 c. Nhược điểm17 7. Hàn điện xỉ (ESW)17 a. Nguyên lí làm việc17 b. Các ứng dụng hàn điện xỉ18 c. Ưu điểm18 d. Nhược điểm19 8. Điện khí hàn - Electrogas wedling (EGW)19 a. Nguyên lí làm việc19 b. Ưu điểm20 c. Nhược điểm20 9. Gas tungsten arc welding (GTAW)20 a. Nguyên lí làm việc21 b. Ưu, nhược điểm21 10. Hàn ma sát.21 a. Nguyên lí làm việc21 b. Ưu điểm21 11. Vật liệu hàn22 a. Que hàn22 b. Các loại máy hàn.25 c. Bốn nguyên tắc an toàn khi sử dụng máy hàn26 d. Thiết bị an toàn27 V. CÁC LOẠI MỐI HÀN33 1. Mối hàn rãnh (mối hàn đối đầu)34 2. Mối hàn góc35 3. Cường độ mối hàn37 4. Loại que hàn sử dụng38 5. Độ bền danh nghĩa của mối hàn38 a. Mối hàn rãnh thấu suốt38 b. Mối hàn rãnh không thấu suốt39 c. Mối hàn góc40 6. Các phần tử cấu kiện được liên kết bởi hàn41 a. Độ bền của phần tử chịu kéo41 b. Độ bền của phân tử được liên kết để chịu nén41 c. Độ bền của phần tử chịu cắt41 d. Cắt tổng thể (hoặc cắt theo khối)42 VI. So sánh TCVN và AISC43 VII. TÓM LẠI45 VIII. PHÂN CÔNG VÀ DÒNG THỜI GIAN45 1. Phân công45 2. Dòng thời gian46

Mục lục

I GIỚI THIỆU

Thép là loại vật liệu quen thuộc với rất nhiều kỹ sư xây dựng, và thép dần dà

ở thành một vật liệu lý tưởng vì các đặc tính hữu ích của nó so với bê tông Ngoài

ra, đối với một số công trình đặc hữu, như nhà nhịp lớn, nhà cao tầng, siêu caotầng, thì thép chắc chắn là vật liệu không thể thiếu trong các dạng công trình này

Bên cạnh đó, liên kết thép là một thành phần không thể thiếu trong tất cả cáccông trình kết cấu thép Mặt khác, về nguyên lý thiết kế, thì liên kết là một loại cấukiện mà ở đó không được phép có sự phá hoại Vì vậy, thiết kế liên kết là một vấn

đề quan trọng mà ta phải quan tâm mật thiết

Hiện nay, đã có rất nhiều nghiên cứu nói về liên kết thép trong xây dựng, vàtrong bài nghiên cứu này, nhóm sẽ tóm tắt sơ lượt về các loại liên kết trong kết cấuthép đồng thời nhấn mạnh tới liên kết hàn: một trong những loại liên kết rất phổbiến trong thiết kế kết cấu thép Và chủ đề thuyết trình, nghiên cứu của nhóm là:

“Liên kết hàn theo tiêu chuẩn AISC/ASD”

II SƠ LƯỢC VỀ CÁC LOẠI LIÊN KẾT

1 Bulông

Kết cấu thép thường dùng hai loại bulông là bulông thường và bulông cường

độ cao

Bulông thường được dùng chủ yếu trong kết cấu nhẹ, thứ yếu, các cấu kiện

giằng, xà gồ, dầm tường, dàn nhỏ và kết cấu tương tự khác mà tải trọng không lớn

và tĩnh Chúng làm bằng thép cacbon thấp, ví dụ ASTM A307, với độ bền kéokhông nhỏ hơn 60 ksi Bulông thường có nhiều loại đầu và đai ốc (lục giác,vuông)

Bulông cường độ cao làm bằng thép cacbon vừa, nhiệt luyện như A325 và

thép hợp kim thấp A490 Cũng dùng thép A449 tôi và ram cho bulông lớn hơn 1 ½

in, cho thanh có ren răng và bulông neo Cường độ thép của các thép này thay đổitheo đường kính như cho trong Bảng 1 Phạm vi đường kính là từ ½ in (12 mm)đến 1½ in (36 mm) (3 in hoặc 76,2 mm đối với A449) Đường kính thông dụngnhất trong kết cấu nhà là 1/2 in (18 mm) và 7/8 in (22 mm)

Tên thép theo ASTM Đường kính bulôngin (mm)

Cường độ kéo tốithiểu, ksi(kN/cm2)

Cường độchảy tối thiểuksi (kN/cm2)Thép cacbon thấp

A307

¼ đến 4 (6,4 đến

Thép hợp kim A490 ½ đến ½ (12,7 đến38,1) 150 (103,5) 130 (89,5)

Bảng 1 Tính chất của bulông.

Bulông cường độ cao có mũ bulông và đai ốc thuộc loại lớn, có ghi tên théptheo ASTM ở trên mũ như vẽ ở hình 1 Phần lớn bulông cường độ cao được xếpvào loại 1, loại đặc biệt được xếp vào loại 3 làm bằng thép có độ chống ăn mòncao Bulông loại 3 có một đường kẻ dưới tên thép viết trên mũ bulông, ví dụ A325

Theo quy ước quốc tế thì mọi loại bulông đều được xếp theo các cấp độ bền.Kết cấu nhà thường dùng bulông thường cấp 4.6 và bulông cường độ cao 8.8 hay10.9

Hình 1

2 Liên kết bulông

Hình 2 Sự làm việc của liên kết bulông Liên kết bulông có hai loại: liên kết tì ép, tải trọng được truyền bằng sự cắt

và ép lên bulông sau khi xảy ra trượt Trong loại liên kết không trượt, bulông

cường độ cao được xiết đến một lực nhất định, đủ lớn để tạo lực ép lớn và lực masát giữa các bề mặt tiếp xúc Liên kết truyền lực bằng sự ma sát giữa các mặt tiếpxúc; lực được truyền nhỏ hơn lực có thể gây trượt nên sẽ không có trượt Liên kếtkhông trượt hay liên kết ma sát được dùng cho các mối nối có ứng suất thay đổi,chịu va chạm, chịu rung hoặc khi không được phép trượt

3 Liên kết đinh tán

Liên kết bằng đinh tán là loại liên kết sử dụng một đoạn thép tròn một đầutạo mũ sẵn, một đầu tán thành mũ sau khi tra đinh vào liên kết Trong liên kết bằngđinh tán, người ta ưu tiên sử dụng các loại thép dẻo CT2, CT3 hoặc 09Mn2 để làmđinh tán

III PHẠM VI SỬ DỤNG

1 Ứng dụng của liên kết hàn

Phương pháp hàn có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, do tính linh hoạt, sựđơn giản của thiết bị và quy trình hoạt động của máy hàn, ứng dụng trong một sốcông trình xây dựng dân dụng, một số lĩnh vực thiết kế nội ngoại thất (bàn, tủ, ghế,kệ, ), trong lĩnh vực cơ khí, hoặc dùng để chế tạo một số bồn, bể, đường ống chịu

áp lực với bề dày vật liệu không được quá mỏng

Hình 4 Liên kết hàn trong cơ khí đóng tàu

Ngoài lĩnh vực xây dựng, liên kết hàn còn được ứng dụng trong một số lĩnhvực khác như: lĩnh vực cơ khí: công nghiệp chế tạo ô tô, công nghiệp đóng tàu,hàng không, vũ trụ, …

Còn trong chính lĩnh vực xây dựng liên kết hàn được sử dựng chủ yếu trongliên kết thép của các nhà xưởng, nhà kho, một số đồ nội thất và ngoại thất, …

2 Ưu, nhược điểm của liên kết hàn

a Ưu điểm

- Thiết bị hàn hầu như dùng được cả dòng một chiều (DC) và xoay chiều(AC)

- Thiết bị có giá thành rẻ, đầu tư đơn giản và có tính cơ động cao

- Kỹ thuật hàn có thể áp dụng trên nhiều kim loại với tất cả các vị trí hàn từchiều dày lớn nhất đến mỏng nhất

- Giảm công chế tạo và khối lượng kim loại, bền, có tính kín cao và đảm bảotính kinh tế

b Nhược điểm

- Sự xuất hiện của xỉ hàn làm giảm chất lượng mối hàn

- Khói hàn làm khó kiểm soát mối hàn

- Chiều dài que hàn hạn chế gây khó khăn trong việc tự động hóa mối hàn

- Điều kiện làm việc của thợ hàn mang tính độc hại.

- Kim loại bị biến khi hàn do ảnh hưởng bởi ứng suất hàn (Do nung nóng vàlàm nguội không đều kim loại và vật hàn và sự co ngót của kim loại hàn sau khikết tinh)

Hình 5 Điều kiện làm việc của thợ hàn mang tính độc hại

c Phương án khắc phục các nhược điểm

Bảo hộ cho công nhân khi thi công hàn kim loại (nhằm giảm bớt đi ảnhhưởng của xỉ hàn, khói hàn, tác động đến công nhân)

Khắc phục sự biến dạng kim loại sau khi hàn:

-Xử lý nhiệt sau khi hàn: Sau khi hàn xong phải tiến hành xử lý nhiệtbằng phương pháp ủ hoặc ram

-Tạo lực ép: Dùng búa gõ nhẹ, đều và mau vào bề mặt mối hàn, hoặcdùng phương pháp biến dạng dẻo bằng cách cán nhẹ lên mối hàn trên máy cán

-Nắn: có hai phương pháp là nắn nóng và nắn nguội

Ủ là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200 – 1000oC),giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm

Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép lên cao hơn nhiệt độ tớihạn sau đó làm nguội nhanh, và nung nóng 1 lần nữa thép đến bằng nhiệt độ nhiệt

độ tới hạn, giữ nhiệt độ ở một thời gian và làm nguội

vệ, vầng khí này đẩy không khí đi và do đó bảo vệ kim loại lỏng không tiếp xúcvới ỏxy và nitơ của không khí Thuốc bọc cũng tạo nên một vỏ xỉ nổi trên mặtvũng chảy và mối hàn đang nguội rắn lại để tiếp tục bảo vệ mối hàn không tiếp xúc

vơi không khí

b Ưu điểm

- Là phương pháp có thiết bị đơn giản, rẻ tiền và cơ động nhất

- Kim loại được bảo vệ bằng các tính chất của thuốc bọc nên không cần khíphụ trợ

- Phương pháp này phù hợp với hầu hết các kim loại cơ bản

- Có thể thực hiện trong một không gian hẹp

c Nhược điểm

- Nhược điểm cơ bản của phương pháp là khả năng bảo vệ của thuốc hàn

hạn chế khi cường độ dòng hàn tăng, chu kỳ hoạt đọng và tốc độ đắp thấp do vậyphương pháp này ít hiệu quả khi hàn sản phẩm có yêu cầu tốc độ đắp cao

- Chất lượng mối hàn không cao

- Ảnh hưởng nhiều tới sức khoẻ của người công nhân

d Phạm vi áp dụng

Được sử dụng hầu hết trong các lĩnh vực gia công chế tạo kết cấu thép, chếtạo thiết bị

Phương pháp hàn này có tốc độ rất nhanh và tạo ra mối hàn chất lượng cao.

- Chất lượng mối hàn cao.

c Nhược điểm

- Chi phí thiết bị cao

- Không phù hợp với mối hàn ngắn, hoặc trong vị trí hàn leo và hàn trần

- Yêu cầu kích thước rãnh hàn có độ chính xác cao

Hình 8 Mối hàn được bảo vệ bởi thuốc hàn tránh khỏi khí tác dụng với kim loại

Hình 9 Nguyên lí làm việc

b Ưu điểm

- Độ ngấu sâu và tốc độ hàn cao

- Là phương pháp hàn kinh tế vì khí CO2 không đắt

- Phù hợp với nhiều bề mặt và hình dạng đường hàn

- Thao tác dễ

c Nhược điểm

- Chất lượng mối hàn có thể bị tác động bởi gió

- Thiết bị hàn đắt tiền

Hình 10 Hàn hồ quang trong khí bảo vệ

4 Hàn dây lõi thuốc (Flux-cored arc welding - FCAW)

a Nguyên lí làm việc

Trong phương pháp này, dây hàn rỗng chứa thuốc bên trong, được cấpxuống tự động Thuốc trong lõi cháy tạo nên vó xỉ mỏng bảo vệ kim loại hàn nóngchảy Hàn lõi thuốc là phương pháp tiện lợi cho hàn trên công trường khi thời tiếtxấu đứt tối thiểu 60 ksi được tạo bằng dây hàn số hiệu E6XT hay E7XT (cường độ

bể lần lượt là 60 và 70 ksi) ; để có mối hàn cường độ chảy trên 60 ksi thì dùng dâyhàn E8XT, E10XT và E11XT, lần lượt có cường độ bển kéo là 80, 100 và 1 10 ksiNói chung, vật liệu thép của dây hàn hay que hàn phải có đặc trưng cơ học ngangvới kim loại cơ bản, khi đó người ta gọi là vật liệu hàn phù hợp

Hình 11 Hàn dây lõi thuốc

- Không có hiện tượng lãng phí đầu mẩu que hàn như trong hàn que.

Hình 12 Thiết bị hàn dây lõi thuốc

c Nhược điểm

- Thiết bị phức tạp và đắt tiền hơn so với hàn hồ quang tay

- Đặt chế độ và điều khiển phức tạp hơn

- Khói hàn nhiều hơn, cần thông gió tốt trong xưởng hàn

- Nó cũng yêu cầu người thực hiện có kỹ năng cao

Thép cơ bản

Phương pháp hànHàn hồ quang

tay (SMAW)

Hàn hồ quangchìm (SAW)

Hàn hồ quangtrong khí bảo

vệ (GMAW)

Hàn dây lõithuốc (FCAW)ASTM A36, A53

Cấp B, A500,

A501, A529

E60XX hayE70XX

F6X hay

E6XT-X hayE70T-XA242, A572 Cấp

42 và 50, A588,

Bảng 2 Vật liệu hàn phù hợp đối với một số thép kết cấu của ASTM

5 Hàn tia laser

a Nguyên lí làm việc

Máy hàn lazer cấu tạo bao gồm một tinh thể hồng ngọc hình trụ Hồng ngọc

là hợp kim nhôm oxit (AlO2) có chứa hợp chất tích cực Crom Hồng ngọc được sửdụng thường là sản phẩm nhân tạo

- Hai đầu của tinh thể hồng ngọc là 2 gương phản xạ một gương phản xạtoàn phần, một gương phản xạ bán toàn phần có một lỗ nhỏ cho việc phát tia lazer

- Tinh thể hồng ngọc được bao quang hoặc nằm trong lõi của đèn xoắnXenon Đèn Xenon đóng vai trò là nguồn cấp xung Cả hệ thống đèn lõi hồng ngọcđược chứa trong buồng phản xạ ánh sáng nhằm phản xạ tối đa ánh sáng vào tinhthể hồng ngọc Đèn Xenon có tác dụng chuyển hóa năng lượng điện thành nănglượng ánh sáng

- Một hệ thống làm mát sử dụng khí hoặc chất lỏng để bảo vệ thanh hồngngọc không bị phá hỏng bởi nhiệt sinh ra

- Khi đèn xenon phát sáng toàn bộ năng lượng sẽ tập trung vào thanh hồngngọc những Ion Cr+3 chứa trong thanh hồng ngọc bị kích thích lên mức nănglượng cao, khi tụt xuống chúng sẽ phát ra những lượng tử

- Hai hệ thống gương phản xạ lượng tử làm chúng đi lại nhiều lần trongthanh hồng ngọc và kích thích các Ion Cr+3 khác để rồi phóng ra các chùm tia điện

tử khác

- Chùm tia lượng tử sau khi được tập trung sẽ được phát ra qua gương phản

xạ bán phần 6 Chùm tia sẽ được tập trung lại qua hệ thống thấu kính và tập trunglên chi tiết gia công và chuyển thành nhiệt năng

- Nhiệt lượng làm vật liệu hàn tan chảy trên một diện tích nhỏ khí nguội cácliên kết hàn trở lên đồng nhất.

- Hàn lazer tùy từng vật liệu, tính chất mối hàn yêu cầu mà yêu cầu khí bảo

vệ cũng như kim loại bù

Laser là công nghệ đa năng và có thể sử dụng trong nhiều công việc khácnhau và với công nghệ hàn bạn có thể tạo ra các đường hàn nhỏ, đường hàn ngấu

Và thậm chí hàng được các vật liệu mà các công nghệ khác không hàn được

Công nghệ hàn laser được ứng dụng rộng rãi từ hàn các vỏ tàu cao tốc, tớihàn các tấm vỏ máy bay, và cả những thiết bị y tế tinh vi đắt tiền

Hình 13 Hàn laser

b Ưu điểm

- Có thể hàn laser cùng hoặc khác chất liệu

- Kiểm soát được độ chính xác cao

- Nung nóng và làm nguội cao vùng ảnh hưởng nhiệt là nhỏ dể dang chế tạocác liên kết dể bị ảnh hưởng nhiệt độ

- Thu được mối hàn sạch và ít phải làm sạch mối hàn

c Nhược điểm

Không tối ưu khi hàn các chi tiết kim loại dày, như vật có thể gây ra nhữngkhuyết tật hàn trong thép carbon cao, đồng thời giá thành cao do nó là trang thiết bịtân tiến

6 Hàn tia điện tử (EBW)

a Nguyên lí làm việc

Hàn chùm tia điện tử (Electron beam welding – EBW) là quá trình hàn nóngchảy, sử dụng năng lượng siêu cao của chùm tia điện tử hội tụ ở mật độ lớn để làmnóng chảy mép hàn, sau khi đông đặc ta thu được liên kết hàn

b Ưu điểm:

- Hàn được độ dày tấm mỏng khoảng:0,01mm,

- Chiều sâu ngấu đạt được den 200mm,

- Tỷ lệ chiều rộng mối hàn/chiều sâu ngấu = 1/40

- Tốc độ hàn vào khoảng 200mm/s

- Biến dạng rất thấp

- Khả năng tạo ra một mối ghép khác vật liệu

c Nhược điểm

- Phải thao tác trong mot buồng chân không nen dẫn đến giá thành máy đắt

đỏ, khó thực hiện các đường hàn khá phức tạp, khó khăn khi ta hàn các vật hàn lớn

- Sự phát xạ của chum tia X trong quá trình hàn gây nguy hại cho thợ hàn

- Làm sạch bề mặt và phải chuẩn bị mép hàn sao cho không có khe hở Tốc

độ nguội nhanh chóng cũng là một yếu điểm của phương pháp hàn này Tuy nhiênhàn chùm tia điện tử không thể hàn được với kim loại áp xuất hóa hơi cao ở nhiệt

độ nóng chảy như hợp kim của kẽm, cadimi, magie và đa số các chất liệu khôngphải kim loại

7 Hàn điện xỉ (ESW)

a Nguyên lí làm việc

Hàn điện xỉ (Electroslag welding- ESW) là quá trình hàn nóng chảy, trong

đó nhiệt lượng sinh ra khi có dòng điện chạy qua thuốc hàn bị nóng chảy (còn gọi

là bể xỉ hàn nóng chảy) trong rãnh hàn nằm giữa hai bề mặt hàn Rãnh hàn đượcđiền đầy bằng kim loại mối hàn từ dưới lên trên do kim loại nóng chảy được đưavào thông qua điện cực nóng chảy (dạng dây hàn hoặc dạng tấm dây)

Hàn điện xỉ (ESW- Electroslag Welding) hoàn toàn khác với quy trình hàn

hồ quang, do đó chúng thuộc một nhóm riêng Trong quy trình này được thực hiệnhoàn toàn tự động, các tấm ghép được định vị theo vị trí thẳng đứng, nghĩa là trụccủa mối ghép hàn là thẳng đứng Quá trình hàn được thực hiện theo vị trí phẳng

hoặc trên xuống, với vũng hàn đi lên Điện cực được đưa từ trên xuống vào khoảngtrống giữa hai cạnh vuông góc của các tấm hàn và hai khung hoặc guốc chắn.

Hình bên dưới mô tả phương pháp hàn điện xỉ, toàn bộ mối hàn được hoàntất trong một đường hàn liên tục với chiều dày bất kỳ của các tấm

hồ quang dưới lớp thuốc, hồ quang được duy trì ổn định phía dưới lớp xỉ nóngchảy, do điệp áp hồ quang trong khoảng 25-32V và lớp xỉ tương đối mỏng Trongkhi hàn điện xỉ, lớp xỉ dày 38-50mm, tạo thành đường dẫn điện giữa điện cực vàkim loại hàn, do đó duy trì dòng điện nhưng không có hồ quang

b Các ứng dụng hàn điện xỉ

Các tấm và tiết diện có chiều dày 19 - 460mm có thể được hàn bằng quytrình điện xỉ Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kết cấu.Thường dùng cho các mối ghép chuyển tiếp giữa các chiều dày khác nhau, các mốighép trên các dầm rộng Trong lĩnh vực chế tạo máy, thường dùng để hàn các tấmtrên máy ép cỡ lớn, hàn các bộ phận thân và đế máy công cụ, các vành turbine, các

vành xe lăn đường, các thùng áp suất dùng trong công nghiệp hóa chất, hóa dầu,hàng hải, năng lượng.

c Ưu điểm

- Hàn chi tiết có chiều dày lớn

- Năng suất hàn cao

- Tiết kiệm thuộc hàn

- Chất lượng mối hàn cao

- Thay thế phương pháp đúc và rèn

- Có thể sử dụng một hoặc nhiều điện cực

- Tiết kiệm điện năng

- Giảm nhân công

d Nhược điểm

- Chỉ áp dụng tư thế hàn leo

- Trong qua trình hàn phải được thực hiện liên tục

8 Điện khí hàn - Electrogas wedling (EGW)

a Nguyên lí làm việc

Là một quá trình hàn hồ quang theo chiều đứng được dùng để hàn các cạnhcủa các mặt cắt theo chiều dọc và trong một lần đi qua với các miếng đặt cạnh(khớp mông) Nó được phân loại như một quá trình hàn cơ khí hóa, quá trình hànnày cần phải có thiết bị đặc biệt kim loại hàn được luyện và đông đặc vào vùng hàngiữa hai tấm thành phần cần kết nối lại Không gian được bao phủ bởi hai hộp làmbằng đồng chứa đầy nước nguội

Hình 15 Sơ đồ hàn điện khí

b Ưu điểm

- Cơ cấu truyền động bánh răng chính xác cho phép điều chỉnh chính xácchuyển động của xe ở nhiều tốc độ khác nhau đảm bảo chất lượng hàn cao nhất bởiđược trang bị đọng cơ và cơ cấu giảm tốc đặc biệt

- Tự động quy mô lớn, đường hàn dài

- Thiết bị có kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, dễ dàng vận chuyển

c Nhược điểm

- Phụ thuộc nhiều máy móc, thiết bị phức tạp

- Đòi hỏi các thông số có độ chính xác cao

9 Gas tungsten arc welding (GTAW)

Hình 15 Hàn Gas tungsten arc welding

a Nguyên lí làm việc

Tạo ra điện cực để nóng chảy kím loại sau đó kết lắng lại tạo thành mối hàn.quá trình nóng chảy kím loại được bảo vệ bởi Khí

b Ưu, nhược điểm

Áp dụng cho hầu hết kim loại và đặc biệt là tấm mỏng, thép hợp kim cao vàthấp

Có thể thay đổi các loại khí bảo vệ theo yêu cầu mối hàn

10 Hàn ma sát.

a Nguyên lí làm việc

Hàn ma sát là quá trình hàn áp lực, sử dụng nhiệt ma sát sinh ra tại bề mặttiếp xúc giữa hai chi tiết chuyển động tương đối với nhau để nung mép hàn đếntrạng thái chảy dẻo, sau đó dùng lực ép để ép hai chi tiết lại với nhau làm cho kimloại mép hàn khuếch tán sang nhau tạo thành mối hàn

b Ưu điểm

- Ít hao phí vật liệu, tiết kiệm kim loại

- Thời gian hàn cực nhanh, năng suất cao

- Không phát xạ độc hại (khói độc, bắn tóe, bức xạ điện tử ngoại, )

- Khả năng chế tạo lại và điều khiển các thông số quá trình hàn tốt

- Không cần bổ sung kim loại phụ

- Dễ dàng tích hợp quá trình hàn vào dây chuyền sản xuất tự động

- Độ chính xác của các chi tiết hàn cao (kể cả khi hàn tiết diện đặc biệt)

- Hàn được các kim loại khác loại với nhau

- Cơ tính mối hàn rất tốt

- Hàn được các loại tiết diện khác nhau

- Môi trường sản xuất sạch

- Không yêu cầu cao về tay nghề của công nhân

- Khuyết tật mối hàn hầu như không có

- Không cần yêu cầu tiết diện của 2 chi tiết phải giống nhau

c Nhược điểm

- Chiều dài của chi tiết hàn bị giảm

- Thiết bị hàn đắt tiền

- Kích thước của chi tiết hàn bị hạn chế

- Không hàn được kết cấu quá phức tạp

Nhờ có que hàn mà duy trì được quá trình hồ quang cháy, cũng như quátrình hình thành mối hàn.

Hình 23 Que hàn

Cấu tạo que hàn:

Que hàn điện nóng chảy được chế tạo từ kim loại hoặc hợp kim có thànhphần gần với thành phần kim loại vật hàn Que hàn điện này được dùng để hàn hồquang và dùng máy hàn que để thực hiện

Lõi que hàn có đường kính theo lý thuyết là 6 - 12 mm, trong thực tế thườngdùng là 1 - 6 mm Chiều dài của que hàn L = 250 - 450 mm, chiều dài phần kẹp l1 =30mm, l2 < 15 mm, l3 = 1 - 2 mm

Tác dụng của lớp thuốc bọc que hàn:

Tăng khả năng ion hóa để dễ gây hồ quang và duy trì hồ quang cháy ổnđịnh Thông thường người ta đưa vào các hợp chất của kim loại kiềm

Bảo vệ được mối hàn, tránh được oxy hóa hòa tan khí từ môi trường.

Tạo xỉ lỏng và đều, che phủ kim loại tốt để giảm tốc độ nguội của mối hàntránh nứt

Khử oxy trong quá trình hàn Người ta đưa vào trong thành phần thuốc bọccác loại phe-ro hợp kim hoặc kim loại sạch có ái lực mạnh với oxy có khả năng tạooxit dễ tách khỏi kim loại lỏng

Hình 23 Kết cấu của que hàn điện

Giải thích ký hiệu que hàn theo AWS:

Cách đọc ký hiệu que hàn thép Cacbon theo tiêu chuẩn AWS A5.1 – 1981(Hiệp hội hàn Mỹ)

AWS (Hiệp hội hàn Mỹ) thiết lập hệ thống đồng nhất hoá và ghi rõ sự khácbiệt của từng loại que hàn Các que hàn vỏ bọc cho thép mềm và thép hợp kim thấpđược ký hiệu chữ cái đầu tiên là “E” Tiếp theo là 4 hoặc 5 con số

Chữ cái đầu “E” là Electrode điện cực hay còn được gọi là que hàn

Hai chữ số thứ nhất (hoặc ba chữ số) chỉ cho biết sức bền kéo của kim loạimối hàn

Chữ số thứ 3 hoặc thứ 4 chỉ cho biết vị trí nào đó mà điện cực được chỉ địnhhàn

- Số 1: Cách thức cho hàn tất cả các vị trí; Hàn bằng, ngang, đứng, và trần

- Số 2: Cách thức cho hàn vị trí góc ngang và duy nhất vị trí hàn bằng

- Số 4: Cách thức hàn đứng tiến hành từ trên xuống

Chữ số thứ 4 hoặc thứ 5 là một hiệu suất có thể dùng được, chỉ cho biết loại

vỏ bọc nào đó, và kiểu dòng điện được sử dụng Chú ý khi chữ số thứ 4 hoặc thứ 5

là số 0, loại của vỏ bọc và dòng điện được sử dụng được quyết định bởi chữ số thứ3