Nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép, chương 8 pdf

Chương 8:
Các biến pháp giảm ứng suất
và biến dạng khi hàn
a) Các biện pháp thiết kế
- Khi thiết kế các kết cấu phải chọn kim loại cơ bản và kim
lo
ại điện cực thích hợp. Kim loại cơ bản phải không có khuynh
hướng bị tôi khi nguội ngo
ài không khí, còn kim loại điện cực phải
có độ dẻo không nhỏ hơn kim loại cơ bản.
- Không nên thiết kế các mối hàn tập trung hay giao nhau,
nhất là đối với những kết cấu làm việc trong điều kiện tải trọng
động.
- Không nên thiết kế các mối hàn khép kín với kích thước
nhỏ.
- Gi
ảm số lượng mối hàn đến mức tối thiểu và kích thước
mối hàn không được lớn hơn kích thước thiết kế.
- Các gân tăng cứng phải bố trí đối xứng để khi hàn sẽ nung
nóng cùng một chỗ ở hai phía của kim loại vật hàn, như vậy sẽ
giảm được sự co ngang và giảm được ứng suất chung cho cả cơ
cấu.
- Với liên kết giáp mối, nếu kết cấu có chiều dày khác nhau
thì ph
ải vát bớt tấm dày để việc nung nóng được đồng đều.
- Đối với các kết cấu phức tạp phải thiết kế thành các bộ phận
riêng, sau đó mới lắp ghép chúng lại t
hành kết cấu lớn.
b) Các biện pháp công nghệ khi hàn
Để giảm ứng suất và biến dạng cho vật hàn, khi hàn có thể áp
dụng các biện pháp sau:

- Hàn các vật dày phải nung nóng sơ bộ trước khi hàn, đồng
thời phải giảm bớt cường độ dòng điện hàn hoặc công suất ngọn
lửa.
- Hàn các chi tiết kẹp chặt phải chú ý đến thứ tự thực hiện
các đường hàn để vật h
àn luôn ở trạng thái tự do.
- Chọn chế độ hàn để sao cho vùng ứng suất tác dụng là nhỏ
nhất.
Trường hợp h
àn mối thứ hai đối xứng với mối hàn thứ nhất
thì nên tăng cường độ dòng điện hàn để tăng vùng ứng suất tác
dụng, như vậy sẽ khử được độ uốn do biến dạng hàn gây ra.
-
Hàn theo phương pháp phân đoạn ngược.
- Dùng phương pháp cân bằng biến dạng.
Biến dạng do mối hàn trước gây ra sẽ được cân bằng với biến
dạng do các mối hàn sau đối xứng với mối hàn trước gây nên.
Th
ứ tự thực hiện các mối hàn khi hàn dầm chữ I.
Phương pháp này được áp dụng khi hàn các mối hàn đối
xứng nhau.
- Dùng phương pháp biến dạng ngược. Trước khi hàn tạo ra
biến dạng có chiều ngược với biến dạng do quá trình hàn gây ra
phương pháp này được thể hiện rõ trên mối hàn giáp mối vát mép
chữ “V”.
Hình 2-9. Tạo biến dạng ngược khi hàn
- Khi hàn các tấm rộng, để giảm cong vênh người ta dùng đồ
gá kẹp chặt mép hàn. Sau khi hàn xong phải để vật hàn biến dạng
tự do.
c) Các biện pháp công nghệ sau khi hàn

Sau khi hàn, trong vật hàn vẫn còn tồn tại ứng suất dư và bị
biến dạng. Để khắc phục, người ta áp dụng các biện pháp sau:
- X
ử lý nhiệt sau khi hàn
- T
ạo lực ép
- Nắn
Nắn có thể tiến hành bằng hai cách: nắn nóng và nắn nguội.
+ Nắn nguội:
Tác dụng lực vào phần bị co để đạt được hình dáng và kích
thước theo thiết kế. Khi nắn nguội thường gây ra hiện tượng biến
cứng và làm tăng ứng suất, do vậy vật hàn dễ bị nứt, thậm chí có
thể gây ra gãy. Vì vậy, phương pháp này ít được sử dụng.
+ Nắn nóng:
Nắn nóng được dựa trên nguyên tắc cân bằng biến dạng bằng
cách tạo ra nội ứng suất trong liên kết hàn. Ứng suất này được cân
bằng với ứng suất tạo ra ban đầu. Nắn nóng tiến hành bằng cách
nung nóng nhanh bề mặt kim loại đến nhiệt độ nào đó rồi làm
ngu
ội, khi đó vùng được nung nóng sẽ co lại và trở về hình dạng
đúng như thiết kế.
2.2 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP
THUỐC
Các nguyên công cơ bản của quá trình công nghệ hàn là: gây
h
ồ quang, dịch chuyển điện cực dọc theo trục mối hàn để hàn hết
chiều dài mối hàn. Những nguyên công này khi hàn tự động được
thực hiện bằng máy.
2.2.1. Nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc
Hình 2-10. Nguyên lý quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc

Nguyên lý của quá trình hàn dưới lớp thuốc được trình bày
trên hình 2-10. Hàn h
ồ quang tự động dưới lớp thuốc (gọi tắt là
hàn dưới lớp thuốc) là một quá trình hàn hồ quang trong đó một
hoặc nhiều hồ quang hình thành giữa một hoặc nhiều điện cực (dây
hàn) và kim loại cơ bản. Một phần lượng nhiệt sinh ra trong hồ
quang điện l
àm nóng chảy điện cực, một phần vào kim loại cơ bản
và tạo thành mối hàn. Phần nhiệt còn lại nung chảy thuốc hàn, tạo
thành lớp xỉ và khí bảo vệ hồ quang và kim loại nóng chảy.