Nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép, chương 13 pptx

Chương 13: CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI
HÀN
Các bước chuẩn bị trước khi hàn bao gồm:
1. Làm sạch bề mặt.
2. Gá lắp
Vì thể tích kim loại và xỉ lỏng lớn hơn nhiều so với hàn hồ
quang tay, việc chuẩn bị và lắp ráp mép hàn đòi hỏi chính xác hơn
nhiều (bề mặt gia công có độ chính xác tối thiểu cấp 4, R
a
max =
50)
Hình 2-28. Yêu cầu đối với độ chính xác lắp ráp với hàn dưới lớp
thuốc
Nếu trong hàn hồ
quang tay, thợ hàn điều
chỉnh những chỗ mép
hàn không đều, trong hàn tự động dưới lớp thuốc, giá trị dòng điện
hàn cao, hồ quang nung chảy sâu, thợ hàn không thể nhìn thấy để
điều chỉnh. Do đó cần sử dụng các thiết bị cắt tự động bằng khí
cháy hoặc plasma hoặc gia công cơ để vát mép. Không nên cắt
bằng thiết bị thủ công (trừ trường hợp lắp ráp ngoài hiện trường ).
Công tác lắp ráp cần được tiến hành bằng đồ gá đặc biệt.
3. Để đảm bảo chất
lượng mối hàn, nơi bắt
đầu v
à kết thúc mối hàn
(nơi hay có các khuyết tật) được hàn đính vào bằng các bản dẫn
cho đầu v
à cuối mối hàn và sau khi hàn xong, các bản dẫn đó sẽ
được loại bỏ khỏi vật h
àn.

4. Nhu c
ầu duy trì kim loại vũng hàn có kích thước lớn trong
một thời gian dài cho đến khi nó kết tinh ở phía đáy. Trong trường
hợp này người ta thường sử dụng kỹ thuật lót đáy
Hình 2-29. Bản dẫn để bắt đầu và kết thúc
mối hàn thẳng
Hình 2-30. Các kỹ thuật lót đáy
 A – lót đáy bằng dải kim loại.
 B – lót đáy bằng tấm đồng.
 C – lót đáy bằng phần tử kết cấu.
 D – lót đáy bằng kim loại cơ bản.
 E – lót đáy bằng mối hàn lót có dán sứ.
 F – lót đáy bằng tấm gốm hỗn hợp.
 G – lót đáy bằng thuốc hàn.
Ngoài ra, còn có thể lót đáy mối hàn bằng một mối hàn chân
(được thực hiện bằng hàn hồ quang tay hay hàn bằng điện cực
nóng chảy trong môi trường CO
2
).
2.8 KỸ THUẬT HÀN
2.8.1 K
ỹ thuật bắt đầu gây và kết thúc hồ quang
Có thể gây hồ quang bằng một trong các biện pháp sau:
1) Dùng phoi ép vụn hoặc bột sắt:
Đặc một cuộn tròn phoi thép có đường kính khoảng 10 mm
vào nơi cần gây hồ quang tr
ên bề mặt liên kết, cho dây hàn hạ
xuống cho đến khi nó ép chặt cuộn phoi thép (cũng có thể đổ bột
thép mịn vào giữa đầu dây hàn và bề mặt vật hàn); sau đó đổ thuốc
hàn vào và bắt đầu hàn.

2) Làm nhọn đầu dây hàn:
Cắt nhọn đầu dây hàn để có mật độ dòng lớn; sau đó hạ dây
hàn để tiếp xúc bề mặt vật hàn; đổ thuốc h
àn và bắt dầu hàn.
3) Chuyển động quẹt đầu dây hàn:
Hạ dây hàn xuống cho tiếp xúc với bề mặt vật hàn; đổ thuốc
hàn xuống; cho xe hàn chạy; ngay sau đó bật dòng điện hàn.
4) Tạo vũng xỉ nóng chảy:
Khi hàn bằng nhiều dây hàn, một dây tạo vũng xỉ nóng chảy;
sau đó các dây hàn kia tự gây hồ quang khi chúng được đưa vào
vũng xỉ và bật dòng hàn.
5) Chuyển động xuống và lên dây hàn:
Phương pháp này hữu ích và mang tính kinh tế khi cần
thường xuy
ên gây hồ quang và khi phải gây hồ quang tại những
điểm nhất định. Nó chỉ d
ùng cho nguồn hàn có đặc tính dốc đi kèm
v
ới bộ cấp dây có tốc độ biến đổi.
Đầu tiên dây hàn được hạ xuống để tiếp xúc bề mặt vật hàn;
sau đó đổ thuốc hàn xuống và bật dòng điện hàn. Điện áp thấp giữa
đầu dây h
àn và vật hàn sẽ cung cấp tín hiệu cho bộ cấp dây rút đầu
dây hàn ra khỏi vật hàn. Lúc đó xuất hiện hồ quang. Điện áp hồ
quang tiếp tục tăng khi dây đang được kéo lên và động cơ bộ cấp
dây nhanh chóng đổi chiều để cấp dây v
ào hồ quang. Tốc độ cấp
dây tăng cho đến khi tốc độ chảy của dây hàn và điện áp hồ quang
ổn định ở chế độ đặt trước.
6) Dùng bộ tạo tần số cao:

Khi cần hàn gián đoạn hay hàn tốc độ cao. Bộ tạo tần số và
điện áp cao được nối song song với mạch hàn, tự động tạo ra hồ
quang giữa đầu dây hàn và bề mặt vật hàn khi khoảng cách giữa
chúng giảm xuống còn 1,6 mm.
Các bước để kết thúc hồ quang: Dừng xe hàn; ngừng cấp
dây hàn và ngắt dòng điện hàn sau vài dây.
2.8.2 Kỹ thuật hàn tự động tấm phẳng
1) Hàn giáp mối từ một phía
Việc chuẩn bị mép hàn cần đơn giản nhất. Do đặc điểm của
quá trình hàn, có thể hàn tự động một lớp không vát mép tới chiều
dày tấm 20 mm. Việc tăng độ lớn khe đáy có thể khắc phục hiện
tượng mối h
àn lồi quá mức do dòng điện hàn cao.
S
ử dụng đệm lót cần bảo đảm đủ lực ép của tấm đệm nhằm
tạo dáng tốt mối hàn (đệm đồng: cho tấm mỏng đến 3 mm; đệm
thuốc hàn: cho tấm 4 ÷ 8 mm).
Khi chiều dày s > 30 mm, có thể hàn một hoặc nhiều lớp.
Hàn chiều lớp cho phép giảm cường độ dòng điện hàn và bảo đảm
chiều sâu ngấu đủ lớn. Ngoài ra, hàn nhiều lớp thép hợp kim thấp
dễ tôi có tác dụng ram vùng ảnh hưởng nhiệt của các lớp trước đó.
Khi hàn tấm mỏng, cần giảm năng lượng đường để chống
cháy thủng (chọn cường độ hàn I nhỏ) nhưng cần chọn chế độ hàn
b
ảo đảm chiều sâu ngấu h cần thiết là nhỏ nhất.
Chuẩn bị cạnh hàn và kích thước mối hàn giáp mối từ một
phía: (xem phụ lục 1).
2) Hàn giáp mối từ hai phía
Kỹ thuật hàn giáp mối từ hai phía khác với chỉ hàn từ một
phía. Mặt đáy có kích thước lớn hơn nhiều so với hàn hồ quang

tay. Khe đáy thường rất nhỏ hoặc không có khe đáy. Lớp hàn đầu
tiên không được ngấu to
àn bộ mặt đáy (phần ngấu vào khoảng 2/3
giá trị mặt đáy). Sau đó quay ngược để hàn lớp đầu tiên từ phía
ngược lại (phải ngấu phần chân đường hàn trước đó).
Nếu chỉ hàn một lớp từ mỗi phía, chiều sâu chảy lớp thứ hai
gần bằng 2/3 chiều dày tấm.
Khuyết tật thường gặp: đường hàn bị lệch về một bên, do dẫn
hướng dây h
àn không chính giữa mối hàn, làm một phần mặt đáy
không ngấu hết. Trình tự đặt các đường hàn từ hai phía nên xem
xét quá trình hình thành bi
ến dạng khi hàn sao cho biến dạng dư là
nhỏ nhất.
Cách dẫn hướng dây hàn: có thể nghiêng đầu dây hàn ở các
lớp trên.
Trình t
ự hàn: thường hàn từ 2 đến 4 đường hàn từ một bên,
sau đó hàn với số lớp nhiều hơn ở phía ngược lại.
Cách chuẩn bị cạnh hàn và kích thước mối hàn liên kết giáp
mối từ hai phía: (xem phụ lục 2).
2.8.3 Hàn góc
Hàn góc thường được thực hiện đối với các liên kết hàn chữ
T và liên kết hàn chồng. Khi hàn, có thể vát mép hoặc không; có
thể hàn một hoặc nhiều lớp.
Liên kết hàn chữ T và liên kết hàn chồng có thể chia thành
các ki
ểu như sau: (xem phụ lục 3).
Để h
àn mối hàn góc có hai tư thế phổ biến:

 Tư thế hàn sấp (hàn lòng máng) được sử dụng khi cần hàn
ng
ấu đều cả hai mép hàn hoặc bố trí dây hàn không đối xứng các
cạnh hàn. Có thể hàn mối hàn lớn có chuyển tiếp từ mối hàn đều
vào kim loại cơ bản. Cần sử dụng đệm lót (tấm đồng, mối hàn lót
h
ồ quang tay, thuốc hàn).
 Tư thế hàn ngang (có nghiêng dây hàn) được sử dụng khi
không cần phải giữ chính xác khe hở giữa hai tấm. Chỉ có thể hàn
t
ối đa mối hàn kích thước 6 mm cho một lớp hàn. Dao động tối đa
đầu dây h
àn dọc đường hàn là 1 mm. Góc nghiêng dây hàn 20 ÷
30
o
Hình 2-31. Góc nghiêng điện cực khi hàn mối hàn góc
2.8.4 Các loại khuyết tật mối hàn
Khuyết tật làm giảm chất lượng mối hàn và tăng nguy cơ phá
hủy kết cấu hàn trong quá trình vận hành. Các khuyết tật có thể là
bên ngoài (nhìn th
ấy bằng mắt thường), hoặc bên trong (có thể
phát hiện bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy). Nguy
hiểm nhất là các khuyết tật dạng vết cắt (nứt, hàn không ngấu, lẫn
xỉ có mép nhọn).
Nguyên nhân gây ra khuyết tật nhiều nhất là do thiết kế mối
hàn không thích hợp; chọn sai kim loại cơ bản và vật liệu hàn,
công ngh
ệ và nhiệt luyện sau khi hàn; không giữ vững quy tắc
công nghệ.
Sau đây là các khuyết tật thường xuất hiện khi hàn dưới lớp

thuốc:
N
ứt
Rỗ khí
Lẫn xỉ Không ngấu mép hàn
Không đối xứng
M
ối h
àn h
ẹp, cao
Không ngấu chân
mối hàn
Kim lo
ại tràn
chân m
ối hàn
V
ết cắt
chân mối hàn
Profil m
ối hàn
không đ
ều
Đường hàn
lư
ợn sóng
Cháy thủng
Hình dạng nhánh cây
b
ề mặt mối h

àn
Không đối xứng Lệch hai phía Chồng không đều
1) Rỗ khí
Rỗ khí thường do dính dầu mở, bẩn, ẩm bề mặt vật hàn (hoặc
dây hàn) gây nên. Rỉ cần được loại bỏ bằng bàn chải sắt; dầu mở
được loại bỏ bằng dung môi. Để đảm bảo loại bỏ ẩm ho
àn toàn
kh
ỏi bề mặt mép hàn, khi hàn, người ta thường mỏ nung để nung
bề mặt mép ở khoảng cách 300 ÷ 600 mm phía trước hồ quang đặc
biệt đối với lớp hàn thứ nhất. Ngoài ra, thuốc hàn cần được nung
nóng nhằm loại bỏ ẩm trước khi hàn.
2) Nứt
Các liên kết hàn từ thép cacbon thông thường có chiều dày từ
10 mm trở xuống ít khi bị nứt do hàn. Với các chiều dày lớn hơn,
nứt mối hàn có thể do các nguyên nhân sau:
 Tốc độ nguội nhanh.
 Độ cứng vững cao của liên kết hàn.
 Mối hàn bị hợp kim hóa mạnh từ kim loại cơ bản thông
qua cacbon và nguyên tố hợp kim
 Lượng hydro khuyếch tán trong kim loại mối hàn cao
do không kh
ử ẩm triệt để trước khi hàn.