Bien dang trong han tam va bien phap khac phuc compatibility mode

Đại học Bách khoa Hà nội

®

Chương x

VVP

Biến dạng trong liên kết hàn tấm
và
Biện pháp khắc phục
Th hiện:
Thực
hiệ
ThS. Võ Văn Phong,.
Giảng viên
Kỹ sư hàn quốc tế

======================================
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Viện Cơ khí
Bộ
ộ môn Hàn và CNKL
Phòng 306, Nhà C1,
Số 1 – Đại Cồ Việt, Hà Nội
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

1


NỘI DUNG
Đại học Bách khoa Hà nội

®

1.
2
2.

VVP

Ứng suất và Biến dạng hàn.
Cá biệ
Các
biện pháp
há kiểm
kiể soát
át ứng
ứ suất
ất và
à biến
biế d
dạng hàn.
hà

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

2


Biến dạng của kết cấu tấm vỏ
do quá trình hàn

Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP
Vỏ tàu là loại kết cấu thép lớn, phức tạp với
nhiều dạng liên kết Æ được thực hiện chủ yếu
bằng các quá trình hàn.

Mỗi liên kết hàn đều tồn tại một trường ứng suất
và biến dạng dư (ƯS & BD)Æ ƯS & BD dư tổng thể
phân bố rất p
p
phức tạp.
ạp
Vấn đề đặt ra là phải kiểm soát được ƯS & BD
dư bằng cách tối ưu hóa chế độ công nghệ hàn
cũng
g như quy
q y trình hàn Æ Minimum ƯS & BD dư.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

3


Sự hình thành và phát triển Ứng suất hàn dư
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP
Trường nhiệt

Chảy lỏng
Các gối đỡ (2D)

Trạng thái dẻo
Vù ứ
Vùng
ứng
suất tác động

Liên kết dạng khớp nếu
xét đến biến dạng góc
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Vù kim
Vùng
ki
loại mối hàn

Gối chặn loại bỏ giãn nở ngang
trong quá trình hàn
Page

4


Ứng suất dư do quá trình hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Nguồn nhiệt hàn (W/m3)

Truyền nhiệt trong liên kết hàn
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Phân bố ứng suất trước, trong và
sau khi hàn.
Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

5


Biến dạng hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

c)
a)

e)

b)

f)
d)

Các hình thức biến dạng hàn thường gặp.
a) Co ngang; b) Co dọc; c) Biến
ế dạng góc; d) Uốn;
ố
e) Vặn xoắn; f) Mất ổn định.
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

6


Biến dạng hàn do co ngót
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP
Co ngót vùng mối hàn Æ Co ngang & Co dọc.
Co ngót
g không
g đều ((theo hướng
g chiều dày)
y) Æ Biến dạng
ạ g
góc.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

7

Sự hình thành ứng suất và biến dạng hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

8


Ứng suất và biến dạng dọc
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

9


Ứng suất và biến dạng ngang
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

10


Ứng suất và biến dạng góc
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Trong liên kết hàn vát mép
chữ V:
Lớp hàn đầu tiên Æ Co dọc, Co
ngang và Xoắn.

Lớp
p hàn thứ 2 Æ Tạo
ạ ra biến
dạng góc.
Æ Đối với tấm dày nên sử dụng
liên kết vát mép
p chữ X.

Trong liên kết hàn góc:
Mối hàn góc một phía Æ Biến
dạng góc của tấm thép.
thép

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

11


Mức độ cho phép của biến dạng hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®
Chúng ta hầu như không dự báo được mức độ biến dạng
VVP
hàn.

Æ Phải xác định một cách định tính thông qua lượng kim loại đắp
đắp.
Æ Nên có các dung sai để bù lại sự co ngót do hàn.

Co ngang:
Mối hàn góc: 0,8 mm trên một mối hàn nếu cạnh mối hàn không vượt
quá ¾ chiều dày tấm.
Mối hàn giáp mối: 1,5~3mm trên một mối hàn vát mép chữ V và tùy
thuộc vào số lượng đượng hàn.

Co dọc:
Mối hàn góc: 0,8 mm trên 3 mét chiều dài mối hàn.
Mối hàn giáp mối: 3mm trên 3m chiều dài mỗi hàn
Chú ý: Tăng cạnh mối hàn góc sẽ làm cho hiện tượng co giảm đi
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

12


Các yếu tố ảnh hưởng đến
Ứng suất và Biến dạng hàn

Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Tính chất của kim loại cơ bản

Hệ số giãn nở nhiệt: cácbon thông thường>

Mức độ kẹp chặt của liên kết
Nếu không có bất cứ sự kẹp chặt nào Æ Biến dạng để giảm tối đa Ứng suất.
Phải cân
â đối giữa
iữ Ứng
Ứ suất
ất dư
d và
à Biến
Biế dạng
d
hà
hàn

Loại liên kết hàn
Nên chọn các dạng liên kết đối xứng.
Mối
ố hàn góc hai phía, hàn đồng
ồ thời.

Việc gá lắp trước khi hàn
Tạo ra các biến dạng trước theo sự dự báo về biến dạng.
Thực hiện hàn đính một cách thích hợp để giảm bớt sự biến dạng

Quy trình công nghệ hàn.
Chủ yếu quan tâm đến Năng lượng đường (Nguồn nhiệt), nên tối thiểu.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

13


Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Kiểm
ể soát
ứng suất và biến dạng hàn

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

14

Các biện pháp giảm
ứng suất và biến dạng hàn

Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Biện pháp trước khi hàn

Việc quan trọng đầu tiên là lựa chọn kim loại cơ bản và vật liệu hàn hợp
lý khi thiết
ế kế.
ế
Kim loại cơ bản không có khuynh hướng bị tôi khi nguội trong môi
trường không khí.
Vật liệu hàn bổ sung phải có khả năng tạo ra mối hàn có tính dẻo phù
hợp với kim loại cơ bản.

Biện pháp trong khi hàn
Tùy thuộc vào dạng kết cấu, phương pháp hàn, chế độ công nghệ hàn,
cơ tính và hóa tính của kim loại mối hàn.

Biện pháp sau khi hàn.
hàn
Sau khi hàn bao giờ cũng để lại ứng suất và biến dạng hàn.
Ưu tiên hạn chế tối đa ứng suất và biến dạng dư bằng các biện pháp

công nghệ trước và trong khi hàn.
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

15


1. Biện pháp công nghệ trước khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

Không nên thiết kế các mối hàn tập trung hay giao nhau, đặc biệt đốiVVP
với kết
cấu chịu tải trọng động.
Khô nên
Không
ê thiết kế mối
ối hàn
hà khép
khé kín
kí có
ó kí
kích
h th
thước
ớ nhỏ.

hỏ
Giảm tối đa kích thước của mối hàn.
Các mối hàn nên bố trí đối xứng với trọng tâm của tiết diện.Æ tạo ra biến
dạng ngược triệt tiêu.
Các gân tăng cứng nên bố trí sao cho kim loại được nung nóng ở cả hai
phía Æ giảm sự co ngang.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

16


1. Biện pháp công nghệ trước khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP
Khi hàn giáp mối hai tấm có chiều dày khác nhau Æ vát bớt chiều dày
tấm
dày (căn cứ theo tiêu chuẩn). <DIN EN 22553>

Đối với kết cấu phức tạp Æ tính đến khả năng chế tạo từng bộ phận
(module) Æ tổ hợp kết cấu.
Đối với kết kấu hộp có đường hàn khép kín Æ đặt gân cứng vững Æ tranhd
biến dạng cục bộ và mất ổn định.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

17


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP
Khi hàn các vật dày, các loại thép dễ tôi Æ xem xét đến việc nung nóng
sơ
bộ, đồng thời phải giảm bớt cường độ dòng điện hàn Æ tránh xuất hiện vết
nứt.
nứt
Nung nóng sơ bộ toàn bộ vật hàn Æ giảm ứng suất và biến dạng dư đáng
kể.
kể
Khi hàn chi tiết bị kẹp chặt Æ dễ sinh ra ứng suất dư lớn.Æ
Trình tự thực hiện các mối hàn phải bảo đảm sao cho vật hàn ở trạng thái tự do nhất.
nhất
Chú ý tới liên kết giáp mối tấm do có độ co ngang lớn.
Khi hàn phải theo một chiều hoặc từ giữa ra, không hàn từ hai đầu vào.

Các mối hàn đối xứng và song song nên hàn đồng thời bằng nhiều thợ hàn
hoặc thực hiện một cách xen kẽ và đơi xứng.
Chế độ hàn cần chọn sao cho vùng ảnh hưởng nhiệt càng hẹp càng tốt.
Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

18


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP
Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch Æ giảm biến dạng vì nội lực
sinh
ra chỉ ở từng khu vực nhỏ và hướng về vùng lân cận đối diện.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

19

2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Thứ tự khi hàn kết cấu
tấm mỏng.
a) Số hiệu các mối hàn
b) Hàn theo thứ tự
1Æ2Æ3Æ4Æ5Æ6
<KHÔNG HỢP LÝ>
c)) Hàn theo thứ tự
ự
1Æ2Æ5Æ6Æ3Æ4
<HỢP LÝ>

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

20


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Thứ tự khi hàn kết cấu
DẦM CHỮ I
1Æ2Æ3Æ4Æ5Æ6Æ7
<HỢP LÝ>

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

21


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Thứ tự khi hàn kết cấu
DẦM CHỮ I
Ảnh hưởng của hướng
hàn (Æ) gân cứng của

dầm chữ I đến biến dạng
tổng thể:
a) Cong lên
b) Võng xuống
c) Ít cong vênh.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

22


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Để khử biến dạng góc
Æ dùng phương pháp
tạo biến dạng ngược
ngược.
(a) Hàn ống
(b) Hàn giáp mối tấm
(c) Hàn dầm chữ T.
T

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

23


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Thực hiện trình tự hàn
hợp lý
Khống chế biến dạng góc
trong mối hàn giáp mối
nhiều lớp thông qua việc
sắp đặt trinhg tự hàn bảo
đảm sao cho biến dạng
góc luôn được điều chỉnh
và không cho phép tích
lũy trong khi hàn.

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

24


2. Biện pháp công nghệ trong khi hàn
Đại học Bách khoa Hà nội

®

VVP

Các kỹ thuật kẹp chặt
để ngăn biến dạng;
Đồ gá lắp hàn Æ

Kẹp linh hoạt Æ

Quản lý quá trình sản xuất hàn

Chương x – Biến dạng hàn và biện pháp khắc phục

Page

25