Nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép, chương 5 doc

Chương 5:
Vùng ảnh hưởng nhiệt và các
y
ếu tố ảnh hưởng đến kích thước
của khu vực ảnh hưởng nhiệt
a) Vùng ảnh hưởng nhiệt
Khi hàn nóng chảy, việc tạo thành vùng ảnh hưởng nhiệt luôn
xảy ra. Kích thước vùng ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc vào:
-
Phương pháp và chế độ hàn.
- Thành ph
ần và chiều dày của kim loại vật hàn.
T
ổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt
Hình 2-6. Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt
 Vùng viền chảy
Trong vùng này kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt gần
nhiệt độ nóng chảy (kim loại ở trạnh thái R-L). Thực chất ở đây
quá trình hàn đã xảy ra. Chiều rộng của vùng viền chảy tương đối
nhỏ khoảng (0,10,5) mm.
 Vùng quá nhiệt
Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng từ nhiệt độ khoảng
1100
o
C đến gần nhiệt độ nóng chảy. Trong vùng này kim loại có
thể chuyển biến tổ chức, đồng thời do bị quá nhiệt nên hạt autennit
phát triển rất mạnh, vì vậy sau khi nguội nhận được các hạt tinh thể
lớn có độ dẻo, độ dai thấp.
Chiều rộng của vùng quá nhiệt có thể đạt (3 ÷ 4) mm.
 Vùng thường hóa
Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng (900

÷ 1100)
o
C. Ở nhiệt độ này kim loại có tổ chức hoàn toàn là
autennit, sau khi ngu
ội nhận được tổ chức P + F hạt nhỏ có cơ tính
cao. Chiều rộng của vùng thường hóa khoảng 0,25 mm.
 Vùng kết tinh lại không hoàn toàn
Vùng kim lo
ại bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng (727 ÷
900)
o
C. Trong khoảng nhiệt độ này tổ chức của kim loại là
autennit + ferit. Sau khi ngu
ội nhận được tổ chức peclic và ferit hạt
lớn. Tổ chức này có cơ tính tương đối thấp. Chiều rộng của vùng
k
ết tinh lại khoảng (0,1 ÷ 5) mm.
 Vùng kết tinh lại
Vùng kim loại bị nung nóng đến nhiệt độ (500 ÷ 700)
o
C.
Trong vùng này x
ảy ra quá trình sáp nhập của các hạt tinh thể nhỏ
lại với nhau để tạo ra các hạt tinh thể mới. Quá trình này chỉ xảy ra
với những kim loại và hợp kim có biến dạng dẻo, còn những kim
loại và hợp kim không có biến dạng dẻo thì không xảy ra quá trình
này. Kim lo
ại ở vùng kết tinh lại có độ cứng thấp, độ dẻo cao.
Chiều rộng của vùng kết tinh lại khoảng (0,1 ÷ 5) mm.
 Vùng giòn xanh

Vùng kim lo
ại bị nung nóng đến nhiệt độ (200 ÷ 400)
o
C.
trong vùng này kim lo
ại không thay đổi về tổ chức, nhưng do ảnh
hưởng của nhiệt n
ên tồn tại ứng suất dư.
b) Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của khu vực ảnh
hưởng nhiệt
Kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt được xác định trên
đường cong thay đổi tổ chức của cùng ảnh hưởng nhiệt.
Khu vực ảnh hưởng nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến cơ tính và
chất lượng của mối hàn.
Khu v
ực ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ thì nội ứng suất sinh ra
khi hàn lớn và dễ có khả năng phát sinh vết nứt. Khu vực ảnh
hưởng nhiệt c
àng lớn thì khả năng biến dạng lớn.
Cơ tính kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt (trừ v
ùng
thường hóa) thấp hơn kim loại cơ bản. Do vậy, khi hàn phải hạn
chế kích thước của vùng ảnh hưởng nhiệt.
Kích thước của khu
vực ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc vào:
* Phương pháp hàn
Hàn bằng các phương pháp khác nhau thì kích thước của khu
vực ảnh hưởng nhiệt khác nhau.
Bảng 2-1cho biết sự phụ thuộc của kích thước đối với khu
vực ảnh hưởng nhiệt vào phương pháp hàn.

Bảng 2-1. Sự phụ thuộc của kích thước đối với khu vực ảnh
hưởng nhiệt vào phương pháp hàn.
Kích thước trung bình của các
vùng (mm)
Phương pháp
hàn
Quá nhi
ệt
Thường
hóa
K
ết tinh
lại không
hoàn toàn
Chiều dài
c
ủa khu
vực ảnh
hưởng
nhiệt (mm)
Que hàn trần 1,2 0,6 0,7 2,5
Que hàn thuốc
bọc dày
2,2 1,6 2,2 6
Hàn khí 21 4 2 27
Hàn tự động 0,8 ÷ 1,2 0,8 ÷ 1,7 0,7 2,5
* Chế độ hàn
Ch
ế độ hàn có ảnh hưởng lớn đến kích thước của khu vực
ảnh hưởng nhiệt.

- Hàn với cường độ dòng điện hàn lớn hoặc hàn với ngọn lửa
công suất lớn thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt lớn.
- Tốc độ hàn lớn thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt
nhỏ.
* Thành phần kim loại vật hàn
Tính d
ẫn nhiệt của kim loại vật hàn càng lớn thì kích thước
của khu vực ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ.