Chương 4 mối ghép hàn

Nội dung
4.1 Khái niệm chung
4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách
tính độ bền


4.1 Khái niệm chung

4.1.1. Định nghĩa:
Được ghép với nhau bằng cách nung phần tiếp giáp của chúng đến trạng thái chảy, hoặc
nung phần tiếp xúc của chúng đến trạng thái dẻo và ép lại với nhau, sau khi nguội lực liên
kết phân tử ở chỗ tiếp xúc sẽ không cho chúng tách rời nhau
4.1.2. Các phương pháp hàn:
a. Hàn nung chảy:
- Đn: Là phương pháp hàn mà kim loại tại vùng hàn được nung nóng chảy và gắn lại với
nhau nhờ lực hút giữa các phân tử kim loại không cần tới lực ép.
- PL: Gồm hàn hồ quang điện, hàn tia laze, hàn hơi.....

Hàn hồ quang điện

Hàn hơi

Hàn tiếp xúc


4.1 Khái niệm chung

4.1.2. Các phương pháp hàn:
b. Hàn áp lực:
- ĐN: Là phương pháp hàn mà kim loại tại vùng hàn được nung tới trạng thái biến dạng
dẻo rồi dùng áp lực ép chúng lại với nhau .

- PL: Gồm hàn điện tiếp xúc, hàn khí ép, hàn cao tần, hàn ren.... trong đó hàn tiếp xúc là
phương pháp hàn phổ biến trong sản xuất hiện nay
4.1.3. Các loại mối hàn:
Hàn giáp mối:
Dùng để hàn ghép hai chi tiết giáp đầu , miệng cắt , miẹng hàn có các dạng khác
nhau tuỳ theo chiều dày các tấm ghép
+ Miệng hàn chữ I cho tấm ghép mỏng(hình a)
+ Miệng hàn chữ V, X cho tấm ghép dày (hình b, hình c)


4.1 Khái niệm chung

4.1.3. Các loại mối hàn:
Hàn chồng:
Dùng ghép hai chi tiết chồng lên nhau, mặt cắt của miệng hàn là tam giác cân ,
mối hàn này ít dùng vì tốn nhiều kim loại hơn mối hàn giáp mối.
+ Mối hàn chồng mạch dọc: mạch hàn // với lực tác dụng (Hình a)
+ Mối hàn chồng mạch ngang: mạch hàn ┴ với phương của lực tác dụng (hình b)

- Mối hàn chắc : chỉ dùng để chịu tải trọng
- Mối hàn chắc kín : dùng để chịu tải trọng và đảm bảo kín khít


4.1 Khái niệm chung

4.1.3. Các loại mối hàn:
Mối hàn góc :

Hàn chữ T

Hai tấm ghép không nằm song song với nhau

Hàn vẩy :
không nung chảy kim loại của tấm ghép, mà chỉ nung
chảy vật liệu que hàn hoặc dây kim loại.
4.1.4. Trạng thái làm việc của mối ghép hàn
- Để nâng cao sức bền mỏi của mối ghép hàn cần có các biện pháp sau:
+ Mối hàn phải có chiều dày đều nhau
+ Khơng nên để lượng mối hàn nóng chảy tập trung lớn ở chỗ giao nhau của mối hàn
+ Nâng cao sức bền mỏi băng phương pháp phun bi


4.1 Khái niệm chung

4.1.5.Ưu nhược điểm – Phạm vi ứng dụng
-Ưu điểm
+Khối lượng nhỏ gọn so với mối ghép đinh tán; ngun liệu được sử dụng hợp lý
+Khơng có mũ đinh, không phải lấy dấu, khoan, đột và tán đinh
+Phục hồi sửa chữa được các chi tiết hỏng; tự động hố nên cho năng suất cao.
-Nhược điểm:
+Cơ tính ngun liệu bị giảm sút do ảnh của nhiệt độ hàn
+Chất lượng mối hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất lượng que hàn, trình độ tay
nghề của cơng nhân, điều kiện vệ sinh chỗ hàn
+Khó kỉêm tra chất lượng mối hàn bằng mắt thường (phải dùng thiết bị , máy móc mới
kiểm tra được)
+Thường tồn tại ứng suất dư trong mối hàn .
-Phạm vi ứng dụng:
dùng phổ biến trong các cơng trình , các ngành nghề chế tạo nồi hơi, ô tô , máy
kéo, máy bay, xe lửa .... máy móc nơng nghiệp và các thiết bị , dụng cụ khác.

4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

a. Kết cấu các mối ghép hàn

Các kích thước chủ yếu của mối hàn
-Chiều dày tấm thép S1 , S2 , mm.
-Chiều rộng tấm ghép b1, b2 , mm.
-Chiều dài mối hàn l, mm.
-Chiều dài mối hàn dọc ld , mm.
-Chiều dài mối hàn ngang la , mm.
-Chiều rộng mối hàn chồng k, mm. thông thường lấy k = Smin
-Chiều dài phần chồng lên nhau của mối hàn chồng C, mm,
thường lấy C ≥ 4 .


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

b. Tính mối hàn giáp mối

Mối hàn được tính tốn theo các điều kiện bền

c. Tính mối hàn chồng
* Sự phá hỏng mối hàn chồng và chỉ tiêu tính toán
Khi chịu bất cứ loại tải trọng nào, mối hàn chồng cũng
bị cắt đứt theo tiết diện pháp tuyến n-n, ứng suất trên
tiết diện nguy hiểm là ứng suất cắt τ.


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

c. Tính mối hàn chồng
* Tính mối hàn chồng chịu lực
Khi ld ≤ 50k thì Ưs t sinh ra trên
mối hàn chồng :

- Xác định [τ], bằng cách tra bảng hoặc tính theo cơng thức kinh nghiệm .
- Xác định l, k và kiểm tra điều kiện ld ≤ 50k.
- Tính τ
- So sánh τ và [τ]', rút ra kết luận :
+ nếu τ >[τ]‘ không đủ bền
+ nếu τ q nhỏ hơn [τ]',q dư bền, có tính kinh tế không cao.
+ nếu τ ≤ [τ]', độ lệch không nhiều lắm,mối ghép đủ bền và có tính kinh tế cao.


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

c. Tính mối hàn chồng

*Thiết kế mối hàn chồng chịu lực
- Xác định ứng suất cho phép [τ]', bằng cách tra bảng hoặc cơng thức kinh
nghiệm.
- Xác định kích thước k của mối hàn, có thể lấy k ≤ Smin .
- Giả sử chỉ tiêu t ≤ [τ] thỏa mãn, ta có :
Hay

Suy ra

[τ]‘

∑li =

-Chia chiều dài tổng ∑ li thành các mối hàn dọc và mối hàn ngang. Các mối hàn


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

c. Tính mối hàn chồng

Tính mối hàn chồng chịu mô men uốn trong mặt phẳng ghép
Khi ld ≤ 50k thì ưs trên mối hàn chịu mơmen

τ =
=> KT bền mối hàn chịu mô men uốn M
- Xác định [τ]‘
- Xác định k của mối hàn với k ≤ Smin .
- Giả sử chỉ tiêu τ≤ [τ]’ thỏa mãn ta có :
- Chọn ln1 = ln2 = bmin , chọn r1 = r2 =bmin/2 ,
=> ∑ld = ld1 + ld2
- Chia chiều dài tổng ∑ld thành các mối
hàn dọc, phải đảm bảo ldi ≤ 50k.


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

c. Tính mối hàn chồng

Tính mối hàn chồng chịu đồng thời lực và mô men trong mặt phẳng
ghép
+Sử dụng các giả thiết và tính ứng suất τF do tác động của riêng lực F

+Tính ứng suất τM do tác động của riêng mô men M
+Ứng suất cực đại trong mối hàn sẽ là tổng của hai ứng suất thành phần :
τ = τF + τM
Bài toán kiểm tra bền và bài toán thiết kế cũng làm tương tự như trên
Ứng suất cho phép của mối hàn chồng [τ]' :
+ Hàn hồ quang bằng tay, lấy [τ]' = 0,6.[σk];
+ Hàn tự động dưới lớp thuốc hàn, lấy [τ]' = 0,65.[σk].
Trong đó
[σk ] = σch /(1,5 ÷ 1,8).là ứng suất kéo cho phép của các tấm ghép.


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

d. Tính mối hàn góc

Mối hàn góc hàn theo kiểu giáp mối tính như tính mối hàn giáp mối
Mối hàn góc hàn theo kiểu hàn chồng tính như tính mối hàn chồng.

d. Tính mối hàn tiếp xúc
- Mối hàn tiếp xúc hàn điểm có dạng hình trịn,
đường kính d. kích thước của điểm hàn:
d = 1,2 S + 4 mm, khi S ≤ 3 mm
d = 1,5.S + 5 mm, khi S ≥ 3 mm.
t = 3d, t1 = 2d, t2 = 1,5d.
Mối hàn điểm tính như tính mối ghép đinh tán.
z : số điểm hàn


4.2 Kết cấu các mối ghép hàn và cách tính độ bền

d. Tính mối hàn tiếp xúc
- Mối hàn hàn đường ghép các tấm mỏng
và yêu cầu kín
Điều kiện bền của mối hàn:

Trong đó
a: chiều rộng và l chiều dài của mối hàn

Câu hỏi ôn tập
1. Nêu khái niệm , ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của mối ghép hàn?
2. Chất lượng của mối ghép hàn phụ thuộc vào những yếu tố nào? giải
thích ?