GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ KIM LOẠI (ĐINH MINH DIỆM) - TẬP 3 HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI pdf

Đ I Ạ H C ĐÀ NỌ ẴNG
TR NGƯỜ Đ IẠ H CỌ KỸ
THU TẬ
ĐINH MINH
DI MỆ
GIÁO
TRÌNH
CÔNG NGH KIM LO IỆ Ạ
T PẬ
3
HÀN VÀ C T KIM LO IẮ Ạ
ĐÀ N NG,Ẵ
2001
Đ I Ạ H C ĐÀ NỌ ẴNG
TRƯ NGỜ Đ IẠ H CỌ KỸ
THUẬ
T
ĐINH MINH
DI MỆ
GIÁO
TRÌNH
CÔNG
NGHỆ KIM LO
ẠI
T PẬ
3
HÀN VÀ CẮT KIM
LOẠI
ĐÀ N NG,Ẵ
2001
CHƯ NGƠ I HÀN KIM

LO IẠ
1.1 KHÁI NIỆM
CHUNG
1.1.1 Khái
ni
ệ
m
Hàn kim
loại
là một phương pháp nối
liền
các chi ti t
lại
với nhau thành
một khối
không

th
ể
tháo rời đưӧc
bằng
cách:
• Nung kim
loại
vùng hàn đ n
nhiệt
độ nóng
chảy
sau khi đông
dặc

ta đưӧc mối
liên k t vững
chắc
gọi là hàn nóng
ch
ả
y;
•
Hoặc
có
thể
nung chúng đ n
nhiệt
độ cao nhỏ hơn
nhiệt
độ nóng
chảy
của
kim
loại
đó (đối với kim
loại dẻo
thì có
thể
không nung) rồi dùng lực lớn ép
chúng
dInh
chắc
vào nhau gọi là hàn áp
l

ự
c;
• Có
thể
dùng kim
loại
trung gian nóng
chảy
rồi nhờ sự hoà tan, khuy t tán
kim
loại
hàn vào
vật
hàn mà
tạo
nên mối ghép gọi là hàn
vảy. Hiện
nay còn có
th
ể
dùng keo
để
dán các chi tiét
lại
với nhau
để tạo
nên các mối nối
ghép;
• Ngoài ra ta còn có
thể

dung keo kim
loại để
dán chung dInh
chắc
vào nhau gọi
là
dán kim
lo
ạ
i.
1.1.2 ỨNG DӨNG
:
Hàn kim
loại
dóng một vai trò
rất
quuan trọng trong quá trình gia công, ch
tạo
và
s
ử
a

ch
ữ
a
ph c hồi các chi ti t máy.Hàn không ch
thể
dùng để nối ghép
các kim

loại lại
với nhau
mà
còn ứng d ng để nối các phi kim
loại hoặc
hổn hӧp
kim
loại
với phi kim
loại.
Hàn có
mặt
trong
các
ngành công
nghi
ệ
p,
trong ngành y t
hay trong các ngành ph c hồi sửa chữa các
sản phẩm
ngh
ệ

thu
ậ
t,
1.1.3 Đ cặ đi mể của hàn kim
Io iạ
a. Ti t kiệm kim

I
oại
•
S
o v iớ tán ri vê,
hàn kim
loại
có
thể
ti t
kiệm
từ 10 - 15 % kim
loại
(do
ph
ầ
n
đinh tán,
phần
khoa lổ) và chưa
kể
đ n độ
bền
kéêt
cấu
bị
giảm
do khoan lổ.
H. 1-1 So sánh mối ghép nối hàn và tán
rivê

•
S
o v iớ đúc
: Ti t
kiệm khoảng
50 % kim
loại
do mối hàn khi hàn không
cần
h
ệ
thông đậu hơi, đậu ngót, bên
cạnh
đó
chiều
dày
vật
đúc lớn hơn
vật
hàn,
< Ti t kiệm kim
Io iạ
quý hi m : VI d khi ch
tạo
dao
tiện
ta ch
cần
mua
vật liệu

phần cắt
gọt là thép d ng c còn
phần
cán ta sử d ng thép thường CT38
Sẽ
có
gI thành
r ẻ
mà
vẫn thoả
mãn
các yêu
cầu
k ỹ
thu
ậ
t.
b. Độ bền m iố hàn cao, mối hàn kín, chịu đ cượ áp
lực c. Thiết
bị
đ nơ gi nả , giá thành
hạ
2
d. Như cợ điểm Tổ chức kim
loại
vùng mối hàn không đồng
nhất,
tồn
tại
ứng

suất
và bi n
d
ạ
ng

sau
khi
hàn.
1.2 - PHÂN LO IẠ CÁC PH NGƯƠ PHÁP HÀN
P
KG/mm
2
III
II
I
IV
T
nc
T
o
C
H ình 1-2 Sơ đồ phân loại các phương pháp
hàn I -
Vùng
hàn nóng chảy; II - Vùng hàn áp l c, ự II Vùng hàn
hạn chế IV-
Vùng
không thể t oạ thành mối hàn
đ cượ

HÀN KIM
LO IẠ
Hàn
nóng
chảy
Hàn áp
I
cự
Hàn
vảy
• Hàn hồ quang
điện,
• Hàn
khí,
• hàn bằng các
chùm
tia,
• Hàn điện
x ,ỷ
• Hàn
nhiệt,
• Hàn đi nệ ti p
xúc,
• Hàn siêu
âm,
• Hàn cao
tần,
• Hàn
nổ,
• Hàn ma

sát,
• Hàn khuy ch
tan,
• Hàn khí -
ép
• Hàn
nguội
. .
.
Hình 1-2 Sơ đồ phân loại các phương pháp
hàn
CHƯ NGƠ 2 QÚA TRÌNH LUYỆN KIM KHI HÀN NÓNG
CH YẢ
2.1 QUÁ TRÌNH LUY NỆ KIM KHI HÀN NÓNG
CHẢY
3
Khi hàn nóng
chảy nhiệt
độ vùng hàn trung bình là 1700 - 1800
o
C. ở
trạng
thái
nhiệt
độ cao kim
loại
lỏng chịu sự tác động
mạnh
của môi trường xung
quanh và các nguyên tố có

trong
thành
phần
que hàn và thuốc bọc que hàn; Kim
loại
mối hàn ở
trạng
thái lỏng và một
phần
bi
bay
hơi. Trong vùng mối hàn
xảy
ra
nhiều
quá trình như ô xy hoá, khử ô xy, hoàn nguyên và hӧp
kim
hoá mối hàn,
quá trình
tạo
xỷ và tinh
luyện
, Các quá trình đó
phần
nào tương tự như những
quá
trình
luyện
kim nên người ta gọi quá trình này là quá trình
luyện

kim khi hàn
nhưng
xảy
ra trong một
thể
tIch nhỏ và thời gian
ng
ắ
n.
Môi
trương
Xỷ, thuốc bọc que hàn:
FeO,
MnO, SiO2,
Các nguyên tố có trong vật hàn và que
hàn : [Fe], [FeO], [Si],
[Mn],
Hình 2 - 1 Sơ đồ nh ngữ yếu tố ảnh hưởng đến chất l ngượ mối
hàn
Ảnh hư ngở của
ôxy
Ôxy có trong các môi trương xung quanh như không khI, hơi nước, Co2,
H2O, và
trong
các ỗit kim
loại,
trong lớp x khi
hàn,
Ôxy có tác d ng
mạnh

với các nguyên tố : Fe, Mn, Si, C, k t
quả sẽ
làm
thay đổi thành
phần
và tInh
chất
của kim
loại
mối
hàn. VI d
:
Fe + O > FeO
Fe + O
2
>
2FeO
Một
phần
các ôxit
sắt
như trên
sẽ
đi vào x , một
phần sẽ
trộn
lẫn
với kim
loại
mối hàn

do
không thoát ra ngoài kịp. Mối hàn có
lẫn
x
sẽ
làm cho cơ tInh
giảm m
ạ
nh.
Trong môi trường xung quanh cũng còn có
nhiều chất
khI có
ảnh
hưởng đ
n
chất
l
ưӧ
ng
mối hàn như hydro., Nitơ, lưu huỳnh, phốt
pho,
Hydro: có trong hơi nước, trong các
loại
khI
bảo vệ hoặc
do bị phân huỷ
các
chất
trong quá trình hàn
sẽ

hoà tan vào mối hàn và gây nên rỗ khI. Đối với thép
và hӧp kim
nhôm,
hy dro là nguyên nhân chủ y u gây nên rỗ khI.
Lưu huỳnh là
chất
gây nên nứt nóng cho mối
hàn
Phốt pho gây nên nứt nguội cho mối
hàn
Trong vùng mối hàn
xảy
ra quá trình khử ôxy. Có
thể
tóm
tắt
theo các
dạng
ph
ả
n
ứng
sau:
[FeO] + (Si) > [Fe] +
(SiO2)
4
[ ] - Thành
phần
các
chất

đi vào kim
loại;
( )
-
Thành
phần
các
chất
đi vào trong xỷ ;
[FeO]
+

(Mn)
> [Fe} +
(MnO
2
)
[FeO] + (SiO2 >
(FeO.SiO
2
)
FeS + Mn > MnS +
Fe
FeS + MnO > MnS + FeO
Fe
3
P

+
FeO > (P

2
O
5
) + 9 Fe
CaO
+
P
2
O
5
>
Ca
3
P
2
O
8
Cơ tính của v tậ
liệu
σ
A
H
σ
A
H
%
O
2
Hình 2 - 2 Sơ đồ ảnh hưởng c aủ o xy đến cơ tính mối hàn
[13]

Ảnh hưởng của một số ch tấ khí đ n cơ tính mối hàn (như hình 2 -
3)
N
2
%δ
A
k
σ
B
O
2
O
2
O
2
N
2
N
2
%
O
2
%
N
2
%
O
2
%
N

2
%
O
2
%
N
2
Hình 2 - 3 Ảnh h ngưở của m tộ số ch tấ khí đến cơ tính m iố hàn
[13]
2.2 VŨNG HÀN VÀ ĐẶC ĐI MỂ C AỦ
NÓ.
Khi hàn, dưới tác d ng của nguồn
nhiệt,
vùng kim
loại
nóng
chảy tạo
nên một
v
ũ
ng

hàn.
Kim
loại
ở đây là hổn hӧp các nguyên tố của kim
loại
c ơ
bản
và

kim
5
loại vật liệu
hàn. Vũng hàn đưӧc chia ra 2 vùng chInh: vùng đầu và vùng đuôi
vũng hàn.
a/
b/
H. 2-4 Sơ đồ m iố ghép hàn (a) và tác d nụ g c aủ ngu nồ nhiệt khi hàn
hồ
quang
(b)
II
I
B
C
H
3 2
1
H. 2-5 Sơ đồ đ ngườ 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 1800
o
C;
3 - Vùng có nhiệt độ gần nhiệt độ nóng ch yả (khoảng
1500
o
C)
B - Chiều rộng m iố hàn; C- Chiều cao m iố hàn; H - Chiều sâu của m iố

hàn
Quá trình k t tinh của mối
hàn
< Mối hàn k t tinh trong
điều kiện phần
đầu vũng hàn luôn bị nung nóng bởi
nguồn
nhiệt
hàn
còn
vùng đuôi thì đưӧc nguội
d
ầ
n.
< Kim
loại
vũng hàn luôn
chuyển
động;
<
Thể
tIch vũng hàn nhỏ
kho
ả
ng
0,2-0,4
cm
3
.
< Thời gian kim

loại
mối hàn tồn
tại
ở
trạng
thái lỏng nhỏ,;
< Tốc độ làm nguội lớn
< Vùng tâm mối hàn có
nhiệt
độ cao
dễ
làm cho kim
loại
bị quá
nhi
ệ
t.
2.3. TỔ CH CỨ KIM LOẠI MỐI HÀN VÀ VÙNG C NẬ MỐI
HÀN
6
Sau khi đông đặc, kim
loại
mối hàn
sẽ
có thành
phần
khác so với kim
loại
cơ
bản.

Dưới
tác
d ng của
nhiệt
độ ổ chức kim
loại
mối hàn cũng đưӧc chia
thành
nhiều
vùng khác
nhau.
Tổ chức kim
loại
mối hàn ph thuộc phương pháp hàn, kim
loại vật
hàn,
và ch độ
hàn.

T
ổ
chức kim
loại
vùng mối hàn và
gần
mối hàn đưӧc chia ra 7
vùng khác nhau : Vùng mối
hàn,
vùng
viền chảy,

vùng
ảnh
hưởng
nhiệt
gồm có
các
vùng
: vùng quá
nhiệt,
vùng thường hoá, vùng k t tinh
lại
không hoàn toàn vùng k t tinh
lại,
vùng
dòn

xanh.
Vùng mối hàn (1)
:
Có thành
phần
kim
loại
hổn hӧp giưua
vật
hàn, thuốc hàn và que hàn. Tổ
chức có
d
ạ
ng

kéo dài
về
tâm mối hàn (theo hương k t tinh)Vùng
gần viền chảy
có tổ chức
hạt
nhỏ mịn do tốc độ
tản nhiệt
nhanh; vung trung tâm có
lẫn nhiều tạp
chất
do k t tinh sau
cùng.
Vùng viền chảy (2)
:
Vùng này kim
loại
nóng
chảy
không hoàn toàn. Thành
phần
kim
loại
mối
hàn có
lẫn
các
nguyên tố của que hàn và thuốc hàn. Do có sự tác d ng qua
lại
giữa pha long và pha đặc nên

trong
mối hàn có
thể lẫn
các
tạp chất. Hạt
tinh
thể
vùng này nhỏ, có cơ tInh tốt. Vùng này tồn
tại
2
pha
lỏng có
chhiều
rộng vùng
này nhỏ
kho
ả
ng
0,1- 0,3 mm
rất
khó phân
biệt
chúng nên gọi chung
là
vùng
viền
ch
ả
y.
Vùng ảnh h ngưở nhiệt

:
Là vùng có
nhiệt
độ
thấp
hơn
nhiệt
độ nóng
chảy
nhưng có tổ chức và
tInh
chất
thay đổi dưới tác d ng của
nhiệt
độ.
Chiều
rộng vùng này ph thuộc
chiều
dày
vật
hàn, nguồn
nhiệt,
ch độ hàn, phương pháp hàn, (xem
bảng
1.1)
Bảng 1
-1
Ph ngươ pháp
hàn Chiều
dày

(mm)
T ngổ chiều rộng
vùng
ảnh hưởng nhiệt (a)
Trong đó chiều
rộng
vùng quá nhiệt
(mm)
Hàn
khí 3 12-13
4 -
7
Hàn
khí 10
25 -
30
10 -
12
Hàn
điện 10
3 -
5,5
1 -
2
Vùng quá nhiệt (3) T = 1100 1200
o
C
Có tổ chức
hạt
lớn, cơ tInh

giảm nhiều,
dòn,
dễ
nứt, Đây là vùng
thường gây nên các
v

t

gẫy
nứt của mối
hàn.
Vùng thư ngờ hoá (4) Có T 〉
AC
3
Có
nhiệt
độ
khoảng
(880 1100
o
C),có
chiều
rộng
khoảng
0.2 5 mm có tổ
chức
hạt
nhỏ, cơ tInh
tốt.

Vùng k t tinh
Iại
không hoàn toàn (5) : có
nhiệt
độ
khoảng
T = 720
880
Tứ là
nằm
trong
khoảng
AC1 - AC3, nên có
th ể xảy
ra quá trình
chuyển
bi n ôstenit
về
tổ chức péclIt và martenxit cho nên có thành
phần
hoá học và cơ tInh không
đồng
nhất,
cơ tInh bị
gi
ả
m.
Vùng k t tinh
Iại
(6) : T = 500 700

o
C
Tổ chức kim
loại
giống
vật
hàn nhưng
độ
cứng
giảm,
tInh
dẻo
t
ă
ng
Vùng dòn xanh (7) : cĩ T = 100 500
o
C
Tổ chức kim
loại
It bị thay đổi nhưng do không khI xâm
nhập
vào nên cơ tInh
giảm,
tồn
tại
ứ
ng

suất

dư, kim
loại
bị hoá già, khi thử kéo
mẫu
hay bị đứt vùng
này.
7
I
II
III
Hình 2 - 6 Sơ đồ các vùng c aủ mối hàn (I- Vùng có nhiệt độ cao , II- Vùng
có nhiệt độ
cao
hơn T nóng ch y,ả III- Vùng có nhiệt độ nhớ h nơ nhiệt độ nóng
ch y)ả
T
O
C
%
C
σ
B
[13
Hình 2 - 7 Tổ ch cứ kim lo iạ vùng m iố hàn và c nậ mối
hàn.
8
CH NGƯƠ 3 : HÀN HỒ
QUANG
3.1 HỒ QUANG HÀN VÀ CÁC Đ CẶ TÍNH C AỦ
NÓ

3.1.1
H
ồ
quang
hàn
Hi
ệ
n

t
ượ
ng

h
ồ
quang
đi
ệ
n
được phát minh từ năm 1802,
nh
ư
ng
mãi
t
ớ
i

năm
1882

m
ớ
i
được đua vào nứ g
d
ụ
ng
để nung
ch
ả
y
kim
lo
ại.

Ngu
ồ
n

nhi
ệ
t
c
ủ
a

h
ồ
quang đi
ệ

n
này đư c ợ nứ g
d
ụ
ng
để hàn kim
lo
ại
và
ph ngươ
pháp
n iố ghép này đư c ợ gọi
là
hàn
h
ồ

quang.
H
ồ
quang
là
s
ự
phóng
đi
ệ
n
giữa 2
đi

ệ
n

c
ự
c
có
đi
ệ
n
áp ở trong môi
tr ngườ
khí hoặc h i.ơ
H
ồ
quang
đi
ệ
n
đư c ợ ứng
d
ụ
ng
để hàn g iọ
là
h
ồ
quang
hàn.
3.1.2 Sơ

đồ
s
ự
tạo thành
h
ồ
quang
hàn:
a/ b/
c/
Hình 3-1 Sơ đồ sự t oạ thành hồ quang c aủ các lo iạ dòng
điện a- Nối
v iớ
ngu nồ
điện
b- Nối nghịch ( C cự d ngươ nối v iớ que hàn, âm nối v iớ v tậ
hàn)
c- Nối thu nậ (C cự âm n iố v iớ que hàn, c cự d ngươ nối v iớ vật
hàn)
Kho
ả
ng

h
ồ
quang nằm giữa 2
đi
ệ
n

c
ự
c
gọi
là
c
ộ
t

h
ồ
quang và
chi
ề
u
dài
c
ủ
a

nó
đư cợ
g iọ
là
chi
ề
u
dài
c
ộ

t

h
ồ
quang (L
hq
). Cấu tạo
c
ủ
a

h
ồ
quang
đi
ệ
n
có d ngạ nh
ư
hình
3-2
1
3
L
hq
2
1- Vùng c nậ
anốt
2- Vùng c nậ ka
t tố

3- C tộ hồ
quang
Hình 3-2 Sơ đồ c uấ tạo cột hồ quang
hàn.
Đi
ệ
n

c
ự
c
hàn đư c ợ chế tạo từ các
loại
v
ậ
t

li
ệ
u
khác
nhau:
Loại
đi
ệ
n

c
ự
c

không nóng
ch
ả
y
: Vônfram (W), Grafit,
than,
Đi
ệ
n

c
ự
c
nóng
ch
ả
y
: Chế tạo từ thép, gang, các
lo
ại
kim
lo
ại

màu,
Ngu
ồ
n

đi

ệ
n
hàn : Xoay
chi
ề
u

(t
ầ
n
số công
nghi
ệ
p,

t
ầ
n
số cao, chỉnh
l
ư
u,
m
ộ
t

chi
ề
u.
3.1.3

Đi
ề
u

ki
ệ
n
để xuất
hi
ệ
n

h
ồ
quang
hàn.
9
Th
ự
c
chất
c
ủ
a

h
ồ
quang
là
dòng chuyển

động
có
h
ướ
ng

c
ủ
a
các
ph
ầ
n
tử mang đi
ệ
n
(ion âm, ion
d ng,ươ
đi
ệ
n
tử) trong môi
trường
khí; trong
dó
đi
ệ
n
tử có vai trò rất quan
tr ng.ọ

Trong
đi
ề
u

ki
ệ
n
bình
th ng,ườ
không khí giữa hai
đi
ệ
n

c
ự
c
ở trạng
thái trung hoà
nên
không dẫn
đi
ệ
n.
Khi giữa chúng xuất
hi
ệ
n
các

ph
ầ
n
tử
mang
đi
ệ
n
thì sẽ có dòng
đi
ệ
n
đi qua.
Vì

v
ậ
y
để tạo ra
h
ồ
quang ta
c
ầ
n
tạo
ra môi
trường
có các
ph

ầ
n
tử mang
đi
ệ
n.
Quá trình đó gọi
là
quá trình ion hoá.
Môi
tr ng ườ
có chứa các
ph
ầ
n
tử ion hoá gọi
là
môi
trường
ion hoá. Quá trình
các
đi
ệ
n
tử thoát ra từ
b
ề
mặt
đi
ệ

n

c
ự
c
để đi vào môi
tr ngườ
khí gọi
là
quá trình
phát xạ
đi
ệ
n
tử
hay
phát xạ electron. Năng
l
ượ
ng
để
làm
thoát
đi
ệ
n
tử ra khỏi
b
ề
mặt các chất rắn gọi

là
công thoát
electr
on.
Công thoát
el
ectron

c
ủ
a

m
ộ
t
số chất đư c ợ thể
hi
ệ
n
trong
b
ả
ng

3-1
B
ả
ng

3-1

Nguyên
tố
Công
thoát
electron
Nguyên
tố
Công
thoát
electron
K
2.26
eV Mn
3.76
eV
Na 2.33 Ti 3.92
Ba 2.55 Fe 4.18
Ca 2.96
Al
4.25
Khi có
đi
ệ
n
áp,
d
ướ
i
tác
d

ụ
ng

c
ủ
a

đi
ệ
n

tr
ườ
ng,
các
đi
ệ
n
tử trong môi
tr
ườ
ng
sẽ
chuyển
đ nộ g
từ ca tốt (-) đến anôt (+) và phát triển
v
ớ
i

v
ậ
n
t cố
l
ớ
n.

V
ớ
i

s
ự
chuyển
động
đó các
đi
ệ
n
tử se va chạm vào các phân tử, nguyên tử trung hoà
truy
ề
n
năng
l
ượ
ng
cho chúng và kết
qu

ả
làm tách các
đi
ệ
n
tử khỏi nguyên tử
phân tử và tạo nên các ion.
Nh
ư
v
ậ
y

th
ự
c
chất
c
ủ
a
quá trình
ion
hoá không
khí giữa 2
đi
ệ
n

c
ự

c

là
do
s
ự
va chạm giữa các
đi
ệ
n
tử
đ cượ
tách ra từ
đi
ệ
n
c
ự
c

v
ớ
i
các phân tử trung hoà không khí. Kết
qu
ả
quá trình ion hoá
là
s
ự

xuất
hi
ệ
ncác

ph
ầ
n
tử mang
đi
ệ
n
giữa 2
đi
ệ
n

c
ự
c
và
h
ồ
quang xuất hi
ệ
n
(nói
cách khác
là
có

s
ự
phòng
đi
ệ
n
giữa 2
đi
ệ
n

c
ự
c

qua
môi
tr ngườ
không khí).
Nh
ư

v
ậ
y
mu nố có
h
ồ
quang
ph

ả
i
tạo ra
m
ộ
t
năng
l
ượ
ng

c
ầ
n
thiết để làm
thoát các
đi
ệ
n
tử.
Ngu
ồ
n
năng
l
ượ
ng
này có thể
th
ự

c

hi
ệ
n
bằng các
bi
ệ
n
pháp
:
1. Tăng
đi
ệ
n
áp giữa 2
đi
ệ
n

c
ự
c
nhờ
b
ộ
khuyếch
đại.
2. Tăng
cường độ

dòng
đi
ệ
n
để tăng
ngu
ồ
n

nhi
ệ
t
bằng cách cho ngắn
mạch.
3.1.4 Các
ph ngươ
pháp gây
h
ồ
quang khi
hàn.
Tăng
đi
ệ
n
áp :
Phương
pháp này dễ gây nguy hiểm cho
ng iườ
sử

d
ụ
ng
nên
ng iườ
ta ph
ả
i

sử

d
ụ
ng

b
ộ
khuyếch đại
đi
ệ
n

áp
Phương pháp cho ng nắ m chạ : Cho que hàn tiếp xúc
v
ậ
t
hàn và nhấc lên
kho
ả

ng
cách 1-3
mm
và giữ cho
h
ồ
quang cháy ôn định (xem hình
3-3).
a. Cho chuyển
động
thẳng
đ ngứ
10
1
2
1- Que
hàn
2- V tậ
hàn
Hình 3-3 Sơ đồ quá trình gây hồ quang khi
hàn
b. Đặt nghiêng que hàn và cho chuyển động tiếp xúc v iớ v tậ
hàn
1- Que
hàn
2- Vật
hàn
Hình 3-4 Sơ đồ quá trình gây hồ quang bằng cách cho que hàn tiếp xúc vật
hàn
3.1.5 Đ cặ diểm của h quang hàn

:
2
< M t
d
dông di n
1
n (J -
A/mm
< Nhi t
d
cao kho ng trén
3000
o
);
và t p
trung
C
< H quang c a dông di n m t chi u cháy ổn d nh
.
< H quang c a dông xoay chi u khong nổ d nh nén chất
1
ợng m iố hàn kém
h nơ
Nhi t
d
ở catot kho ng 2100
o
C. Ngu n nhi t to ra chiếm kho ng
36%
A not 2300 /

43%
C

t h quang 5000-7000oC /
21%
< S cháy c a h quang ph thu c: Đi n áp ngu , C ờng
d
dông di n; T n
số
f=150-450 có h quang cháy nổ d nh); V t
1i
u
1
àm
di n c
c,
Đ

th


biểu

diễn

s


ph

thu

c

giữa

di

n

thế

c

a

h


quang

và

dông

di
n

h

quang g iọ
1à
d nờ g dặc tính tĩnh c a h
quang.
1.
Đ
nờ g dặc tĩnh c a h quang hàn có dạng
:
U
hq
d
1
d
1
<
d
2
d

2
I
Hình 3-5 Đường đặc tĩnh c aủ hồ quang hàn phụ thu cộ đ ngườ kính điện
c cự
11
mm
m
)
U
hq

L
hq2
L
1
<
L
2
L
hq1
100
1000
I,
(A)
Hình 3-6 Đường đặc tĩnh của hồ quang hàn phụ thuộc chiều dài hồ quang
L
hq
• Trong kho ng I < 100A (J,12A/m
2
) U gi m khi I tăng. Đi u dó có thể gi i
thích
nh sau: khi I tăng, di n tích tiét di n c a c t h quang cũng tăng vì thế m t
d
dông sẽ gi m (J = I/F sẽ gi m trong dó F
1à
di n tích tiết diẹn c a c t h
quang)
U = IR = I . (ρ .L)/F = J. ρ.L ; mà ρ.L = const nén J gi m khi U gi
m,.
< Trong kho ng I = 100- 1000 A, di n tích c t h quang tăng rất ít vì dã dã g n b
o

hoà, nén d d nẫ di n ít b thay d i,ổ vì thế m t d dông J g n nh khong dổi. Đoạn
này d cợ sử d ng rất r ng rãi khi hàn h
quang.
d =2
mm
d =4
mm
d =10
mm
Với L
hq1
=10
J<12 J = 12-80 J>80
(A/mm
2
Với L
hq2
=2
mm
100 1000, I
(A)
Hình 3-7 Đường đặc tính tĩnh c aủ hồ quang hàn phụ thu cộ d
h
và
L
hq
.
1- L
hq1
= 5 mmm L

hq2
= 2
mm
< Trong kho ng J>80A/mm
2
. Kho ng này có m t d dông J
1
n nén th ờng sử d ng
dể hàn
t
d
ng.
Kho ng này có U tăng vì I
1
n, nh ng tiết di n c t h quang h
u
nh
khong tăng; nén khi J tăng dể d m b o cho I tăng thì U ph i
tăng).
< Đ th trén nứ g v i các d ờng dặc tính tĩnh c a h quang khi chi u dài c t h
quang khong d i.ổ Khi thay d iổ L
hq
, ta sẽ nh n d cợ nhi u d ợng dặc tính tĩnh
t ơng t nh
trén.
b. H quang của dông di n xoay chi
u
12
Khi sử d ng ngu n xoay chièu, dông di n và hi u di n thế thay dổi theo chu kỳ. V i
t n số cong

nghi
p f = 50 Hz, ta có 100
1
n thay dổi c c nén có 100
1
n h quang b
tắt do I = 0. Khi dó nhi t
d
sẽ
gi

m,
mức d ion hoá c a c t h quang sẽ gi m
1à
m
cho cho h quang
cháy
khong nổ d
nh.
Muốn xuất hi n h quang tiếp theo thì yéu c u di n áp ngu n ph i dạt và
1
n
hơngiá
tr

tối
thiểu g iọ
1à
di n áp m i h
quang.

H quang sẽ cháy ổn d nh khi U
ngu n
> U
m i h
qu
a
ng
H quang sẽ tắtkhi U
ngu n
< U
m i h
qu
a
ng
Khi hàn h quang tay U
m i h quang
= (1,8 - 2,5)U
hàn
U
m i h quang
= (60-80V)
T
T
t
U
m
hq
Hình 3-8 Sơ đồ đường biến thiên của điện áp và dòng điện
nguồn và hồ
quang

dòng xoay
chiều
T
t
- Th iờ gian h quang
tắt
Chú ý
:
• Th iờ gian h quang tắt T
t
ph thu c di n áp khong t i (U
kt
); t n số (f) f tăng thì
T
t
nhỏ.
• U
kt
1
n thi T
t
nhỏ nh ng tăng U
kt
thì kích th c máy sẽ
1
n, khong có
1
i.ợ
• Tăng t n số thì ph i mắc thém b khuyếch dại t n nh ng sẽ 1àm phức tạp
thém

mạch di
n.
• Trong th c tế dể
1àm
nổ d nh h quang ngu n xoay chi u ng iờ ta mắc th m cu
n
c m dể
1àm
1
ch pha giữa dông di n và di n áp. Dông di n xuất hi n trong cu
n
c m sẽ có tác d ng duy trì s cháy c a h quang. Tại th iờ diểm I = 0 di n áp
ngu
n
dạt giá tr U m i h quang nén vẫn có h quang xuất hi
n.
3.2 „ẢNH HƯỞNG C AỦ ĐI NỆ TRƯỜNG ĐỐI V IỚ HỒ QUANG
HÀN.
C t h quang d cợ coi nh m t dây dẫn m m nén nó sẽ ch u tác d ng h
ởng c a di
n
từ tr
ng.ờ
3.2.1 Từ tr ờng của c t h
quang
Trong c h quang có 2
1oại
dông chuyển d ng c a các ph n tử mang di n. Đó
1
à

dông chuyển
d
ng c a các ion âm và di n tử; dông chuyển d ng c a các ion d
ơng.
Sơ d biểu diễn
1
c di n tr ờng tác d ng
1én
c t h quang nh hình
3-10
13
Vi
H
F
F


H
Vi
Hình 3-10 Sơ đồ biẻu diễn l cự điện tr ngườ tác d ngụ lên cột hồ quang
hàn.
• L c F c a tất c các ph n tử mang di n d u h ng vào tâm c a c t h quang.
Khi hàn,
1
c tác d ng
1én
c t h quang g m có
:
+ L c di n tr ngờ
tĩnh;

+ L c di n tr ngờ sinh ra b iở sắt từ c a v t
1i
u hàn. L c này
1
àm
cho h
quang b th iổ
1
ch nh h ởng dến chất
1
ợng c a mối hàn (xem hình
3-11).
3.2.2 Ảnh h ởng của
1
c di n tr
ờng
Hình 3-11 Sơ đồ biẻu diễn hồ quang hàn bị th iổ lệch bởi lực điện
tr nườ g.
a/
b/
c/
Khi nối dây nh hình b/ h quang b tác d ng c a di n tr ờng d iố x nứ g nén
khong b thổi
1
ch; khi n iố dây nh hình a/ và hình c/ di n tr ờng tác d ng
1én
c t h
quang khong dối
x nứ g
nén h quang b th iổ

1
ch. Từ phía dông di n di vào có di n
tr ờng mạnh, m t
d d
ờng sức dày h iờ phía d iố di n nén h quang b th iổ
1
ch v
phía di n tr ờng yếu
hơn.
3.2.3 Ảnh h ởng của góc nghiéng que
hàn.
Đ nghiéng c a que hàn cũng nh h ởng dến s phân bố d ờng sức
xung
quanh
quanh h quang, vì thế có thể thay dổi h ng que hàn cho phù h pợ v i ph ơng
c a h quang
nh
hình
3-12b.
14
Hình 3-12 Sơ đồ biẻu diễn ảnh h ngưở của góc nghiêng que
hàn.
3.2.4 Ảnh h ởng của v t
1i
u s tắ
từ.
V t
1i
u sắt từ dặt g n h quang sẽ 1àm tăng d từ thẩm
1

én
hàng ngàn
1
n so v
i
khong khí xung quanh (μ = 1000 10.000
1
n). Từ thong qua sắt từ có d trở
khánh
nh ,ỏ
1
c từ tr ờng từ phía sắt từ gi m xuống
1
àm
cho h quang b th iổ
1
ch v phía
sắt
từ.
1
Fe
2
Hình 3-13 Sơ đồ biểu diễn ảnh h ngưở của sắt từ đối v iớ hồ quang
hàn.
1- Que hàn ; 2 - V tậ
hàn
Hi n t ợng
1
ch h quang có thể xuất hi n ở cuối d ờng hàn. Vì
1

úc
dó có d
từ thẩm phía v
t
hàn
1
n h nơ nhi u so v i khong khí nén h quang b thổi
1
ch v phía
bén trong m iố
hàn.
Khi hàn giáp m iố ta ph i nối c c c a ngu n di v i 2 v t hàn v 2 phía dể
m iố hàn khong
b
thổi
1
ch h
quang.
Hình 3-14 M tộ số biện pháp kh cắ phục hiện t ngượ hồ quang bị thổi
l chệ
1 - V tậ
hàn
2 - Que
hàn
3.3 PHÂN LO IẠ HÀN HỒ
QUANG
15
3.3.1 Phân
1oại
theo di n c

c
< Hàn h quang b nằ g di n c c khong nóng ch y : nh di n c c than, grafit, W , h pợ
chất
c
a m t số nguyén tố có kh năng phát xạ ion nh La,
Th,
< Hàn bằng que hàn nóng ch y : có các
1oại
que hàn thép ( que hàn thép các bon thấp,
que hàn
thép

các
bon cao, que hàn thép h pợ kim, ) que hàn nhom, que hàn d
ng, Các
1oại
que hàn
này
có
1
õi
và
1
p thuốc bọc. Chúng có khá năng bổ sung
kim
1oại
cho m iố hàn và các tác d ng
khác

nh

kích thích h quang, b o v
m iố
hàn,
hợp kim hoá mối hàn,

3.3.2 Phân
1oại
theo ph ơng pháp dấu
dây
Dấu dây tr c ti pế
:
1
Nguồn điện 1 pha
2
3
Hình 3 - 5 Sơ đồ đấu dây tr cự
tiếp
1 -Điện c cự hàn ( que hàn) 2-Hồ quang hàn 3 - Vật
hàn
Khi hàn dông m t chi u có thể có hai ph ngơ pháp n iố dây : noí thu n và n iố ngh
ch.
1
2
3
Nối
thuận
Hình 3 - 16 Sơ đồ nối
thuận
1 - Điện c cự hàn ( que hàn)2 - Hồ quang hàn; 3- Vật
hàn

1
2
3
Nối
nghịch
Hình 3-17 Sơ đồ n iố
nghịch
1 - Điện c cự hàn ( que hàn) 2 - Hồ quang hàn 3 - Vật
hàn
Đấu dây gián tiếp
:
16
Nguồn một pha
1
1
2
3
Hình 3 - 17 Sơ đồ đ uấ dây gián
tiếp
1 - Điện c cự hàn ( que hàn) 2 - Hồ quang hàn 3 - Vật
hàn
Đ uấ dây hổn h pợ (H quang 3
pha):
Nguồn ba pha
2
1
3
Hình 3 - 19 Sơ đồ đ uấ dây h nổ
h pợ
2 - Điện c cự hàn 1 2 - Điện c cự hàn 2 3 - Vật hàn ( điện c cự hàn

3)
Có 3 ngọn
1
ữa
h quang giữa 3 di n c c: h quang giữa 1-3 giữa 1-2 và giữa 2 -
3.
3.4 NGU NỒ ĐI NỆ HÀN VÀ MÁY
HÀN
3.4.1 Ngu nồ điện
hàn
Ngu n di n hàn có th ể m t chi u, xoay chi u. Máy hàn dông di n m t chi u
hay chỉnh
1
u
cho chất
1
ợng mối hàn cao, ổn d nh nh ng giá thành dắt nén chỉ
sử d ng khi có yéu c u cao
v

chất

1
ợng. Hi n nay máy hàn dông xoay chi u vẫn
1à
ch yếu. Ơ Nh t b n g n 80% máy hàn
dông
xoay chi u, 95,6% máy hàn xoay chi u
khi hàn h quang
tay.

3.4.2 Yêu cầu đối với ngu nồ đi nệ
hàn
1. Dể gây h quang và khong gây nguy hiểm cho ng iờ sử d ng. Khi nghién cứu h
quang c a
dông
xoay chi u ta thấy r nằ g dể dể dang m i h quang thì di n áp
khong t i c a máy hàn ph i cao hơn
1úc
h quang cháy nổ d nh. Để d m b o an
toàn di n di n áp khong t i th ngờ nhỏ h nơ 100
von.
< Ukt
≈
55 - 80 V ( dối v i dông xoay chi
u)
< U
kt
≈
30 - 55 V , U
h
= 16 - 35 V, ( d iố v i dông m t chi
u)
2. Ph i có dông di n ngắn mạch hạn chế dể kh iỏ
1àm
h hỏng
máy.
I
ng.m.
= (1,3 - 1,4)
I

h
.
3. Khi
1àm
vi c h quang ph i cháy nổ d
nh.
17
4. Máy hàn ph i di u chỉnh d cợ c ờng d dông di n hàn phù hợp v i các
1oại
chi u
dày, d ờng
kính
và v trí t ơng dối c a mối hàn trong khong
gian.
5. Khi hàn ng iờ ta th ờng mắc thém cu n c n dể tạo ra s
1
ch pha c a dông di n
và
hi
u di n thế nén chế d hàn sẽ nổ d nh
hơn.
6. Quan h giữa hi u di n thế ngu n di n và dông di n hàn d cợ gọi
1à
d ờng
dặc tính d ng c
a
máy hàn. Ta có các
1oại
d ờng dặc tính d ng nh
sau:

U
kt1
U
kt2
I
h
I
ng.m
I
ng.m.1
Hình 3 - 20 Đường đ cặ tính đ ngộ của máy
hàn
U
1
U
kt
2
4
3
I
Hình 3 - 21 Các dạng đường đ cặ tính đ ngộ của máy
hàn
Đ ờng cong 1 - Dạng u tăng dùng cho hàn t d ng trong moi tr ngờ khí b o v
.
Đ ờng cong 2 - Dạng U khong thay d iổ (h u nh khong tăng khi I tăng) dùng cho hàn
di
n

x ,ỷ
hàn t d ng trong moi tr ờng khí b o v . Bởi vì khi hàn trong moi tr ngờ khí

b o v , kim
1oại
dây
hàn ch y thành dông tạo nén dông ngắn mạch
1
ién
t c, dông di
n hàn tăng nhanh
1à
m
nóng ch y
day

hàn
nhanh và
1
ién
t c. Chế d này phù h pợ v i
1a
iọ
dây có d
h
= 0,5 - 1,2
mm
Đ ờng cong 3 - D nạ g cong d cố thoai tho i dùng cho hàn t d ng và bán t d ng d
i
1
p thuốc có tốc d cấp dây hàn khong dổi. Vi c cấp 1õi dây hàn theo nguyén
1
ý

t
d ng di u chỉnh (tức
1à
khi I tăng, U
h
gi m
1à
m
cho nhi t
1
ợng Q = UIt gi m kết qu
dây cháy ch
m

1
ại,
ph c h i chi u dài c t h
quang.
18
dt
Đ ờng cong 4 - Dạng cong dốc dùng cho hàn h quang tay và hàn t dọng d i
1
p
thuốc (khi mà t cố d cấp dây ph thu c chế d hàn. Khi U
h
thay dổi, nh ng Ih
thay
dổi ít nén chế d hàn ổn d nh
h nơ
Kết h pợ các d ơng dặc tính d ng và d ờng dặc tính tĩnh c a h quang ta

sẽ
thấy chúng giao nhau tại 2 diểm A và B (tại dó U
ngu n
= U
h
quang
)
Tại diểm B hi u di n thế cao d dể gây h quang nh ng vì dông di n
nhỏ
khong d u dể duy trì s cháy ổn d nh c a h quang. Th c v y nếu vì m t
1
ý
do nào
dó
1
àm
cho dông di n gi m xu nố g thì hi u diẹn thế h quang sẽ tăng
1
én
và
1
úc
dó Uhq
> Ung, có nghĩa
1à
hi u di n thế c a ngu n khong d dể gây h quang nén nó tắt.
Ng cợ
1
ại,
nếu tăng dông I thì Ung > Uhq ; di n thế thừa Ung - Uhq

1
à
nguyén
nhân gây nén s
tiếp

t
c tăng dông di n cho
dến khi dạt d cợ giá tr ở diểm A. Nh v y khi I tăng hoặc I gi m tại
diểm

A
có s ph c h i
1
ại
di u ki n ổn d nh c a h
quang
(
U
hq
=

U
ng
)
U, V
B
A
I,
A

Hình 3-22 Sơ đồ biểu diễn vị trí hồ quang cháy nổ
đ nhị
Ta biết răng khi h quang cháy, trongmạch hàn h , quang sẽ sinh ra suất di
n
d ng c m
ứng.
dI
e
L
=
−
L
dt
L -
1à
h số t c
m
U
h

=
U
hq
=
U
nguon

+ e
L
U

−
L
dI
U

h
=

U
hq
=

U

nguon
+
e
L
=
ng
dt
U
ng
-U
h
=
L
dI
Từ biểu thức trén ta nh n thấy rằng nếu vì m t
1ý

do nào dó
1à
m
cho diểm d
ch chuyển vé
diểm
A’ có di n thế U’ > Uh tức
1
à

:
dI
U’-Uh > hay
L
.
>
0 tức
1à
dt
dI
>
0
Đièu này ch nứ g tỏ I ph i tăng
dể
dt
diểm A’ trở v v trí diểm A. Ng cợ
1
ại
khi A d ch chuyển v diểm
A’’

dI
ta có U’’ <
U
h
.
<
0 Đi u này ch nứ g tỏ I ph i gi m dể A’’ trở v v trí diểm A
-
dt
v trí mà h quang cháy ổn d
nh.
19
Nh v y h quang cháy nổ d nh khi trong mạch hàn nanh chóng ph c h i trạng
thái cấn bằng
:
U
h
= U
hq
=
U
ng
.
3.4.3 Máy hàn hồ
quang
Máy hàn h quang th ngờ có các
1oại
sau
:
• Máy hàn dông xoay chi u : máy biến áp có b t c m riéng, máy biến áp hàn

có
hàn có từ thong t n
1
n (dạng có
1õi
từ di d ng), máy biến áp hàn có cu n dây
di
d ng,

• Máy hàn dông chỉnh
1
u
• Máy hàn m t chi u :
1oại
máy phát hàn chạy b nằ g d ng cơ di n, máy phát hàn
có
dùng máy nổ và các dạng máy phát hàn
khác.
Sau dây ta chỉ xét m t số
1a
iọ
máy hàn thong d
ng.
a. Máy bi nế áp
hàn
Máy biến áp hàn hay máy hàn xoay chi u
1à
1
oại
máy hạ áp. Nguyén

1ý
hoạt d ng c a
máy
t ơng t các máy biến áp khác, nghĩa
1à
d a trén hi n t ợng c
m ngứ di n
từ.
U
1
, U
2
- Đi n áp sơ cấp và thứ
cấp
W
1
, W
2
- số vông dây cu n sơ cấp và thứ
cấp
φ
1
- Tổng từ thong sinh ra ở cu n sơ
cấp
φ
1
- Từ thong chính mắc vông qua cu n thứ
cấp
φ
t1

φ
t2
- Từ thong t n qua khong khí trong các cu n dây sơ cấp và thứ
cấp
Khi dặt vào cu n sơ cấp c a máy hàn dông di n xoay chi u hình sin v i di n áp
U
1
,
dông di n sẽ chạy qua cu n sơ cấp và tạo ra trong m cạ h m t từ thong
chính
W1
W2
3
Hình 3-23 Sơ đồ máy biến
áp
W
1
- Cu nộ dây sơ cấp; W2 - Cuộn dây thứ cấp; 3 - Lõi từ (gông tư của
máy biến
áp)
φ

1
=

φ

o
+

φ

t1
.
Do m cạ h từ khép kín nén
φ
o
.móc vông cu n thứ cấp và sinh ra từ thong t n
φ
t2
.
Các
từ thong trén sinh ra suất di n d ng trong cu n sơ cấp và thứ cấp
:
d
φ
d
φ
Trong cu n sơ cấp :
e
= −W
= −
1
1 1
dt

dt
20