4.2.1. Phân loại phương pháp hà n
Trong kết cấu thép dùng phương pháp hà n chÃnh là hà n hồ quang Ä‘iện gồm: hà n hồ quang Ä‘iện bằng tay, hà n hồ quang Ä‘iện tá»± động và ná»a tá»± động. Ngoà i ra còn dùng hà n hÆ¡i khi khối lượng hà n nhá».
1. Hà n hồ quang điện bằng tay
Hình 4.2. Hà n hồ quang điện bằng tay
1- Thép cÆ¡ bản; 2 – vÅ©ng hà n; 3 - ; 4 –hồ quang ; 5- ngấu hà n; 6- kim loại nóng chảy; 7 –xỉ đặc ; 8- xỉ lá»ng; 9- Vá» bá»c thuốc hà n; 10- lõi que hà n; 11- tay cầm; 12-; 13- nguồn Ä‘iện; 14 – khà bảo vệ
a. Nguyên lý
Dưới tác dụng cá»§a dòng Ä‘iện, xuất hiện hồ quang Ä‘iện giữa hai cá»±c là kim loại cần hà n (thép cÆ¡ bản) và que hà n. Hai kim loại lá»ng hòa lẫn vá»›i nhau, nguá»™i lại tạo thà nh đưá»ng hà n.
Váºy bản chất cá»§a đưá»ng hà n là sá»± liên kết giữa các phân tá» cá»§a các kim loại bị nóng chảy. ÄÆ°á»ng hà n có thể chịu lá»±c tương đương như thép cÆ¡ bản.
b. Que hà n
Que hà n là loại điện cực để hà n hồ quang tay (hà n thép, hà n gang, hà n nhôm...). Trong quá trình hà n que hà n là m nhiệm vụ gây hồ quang và bổ sung kim loại cho mối hà n.
Cấu tạo que hà n hồ quang tay có vá» bá»c gồm 2 phần chÃnh như hình vẽ:
- Lõi que hà n: Phần lõi que là những Ä‘oạn dây kim loại có các kÃch thước cÆ¡ bản sau đây:
+ Chiá»u dà i que hà n L = 250-500 mm;
+ ÄÆ°á»ng kÃnh lõi que d = 2,0- 6,0 mm và cỡ cá»§a que hà n được gá»i theo đưá»ng kÃnh cá»§a lõi que;
+ Má»™t đầu để trần không bá»c thuốc dùng để kẹp kìm hà n dà i từ 15-30 mm, đầu còn lại được vê sạch thuốc bá»c vá»›i góc vát α = 35o-45o và độ hở 1-1,5 mm để dá»… gây hồ quang hà n;
- Phần vá» bá»c: Thuốc bá»c là há»—n hợp các hóa chất, khoáng chất, fero hợp kim và chất dÃnh kết. Lá»›p thuốc bá»c dà y 11,5mm có các tác dụng sau:
+ Khi cháy tạo nên lá»›p xỉ cách ly không khà xung quanh vá»›i kim loại lá»ng, ngăn cản oxy và nitÆ¡ lá»t và o kim loại là m đưá»ng hà n trở nên giòn;
+ Tăng cưá»ng sá»± ion hóa không khà xung quanh là m hồ quang được ổn định;
+ Trong thuốc hà n còn có bá»™t cá»§a má»™t số hợp kim là m tăng độ bá»n cá»§a đưá»ng hà n.
Que hà n được phân loại theo cưá»ng độ tức thá»i cá»§a kim loại cưá»ng hà n (và dụ que hà n N50 có fu>50kN/cm2). Que hà n phải chá»n phù hợp vá»›i các mác thép khác nhau sao cho độ bá»n kéo tức thá»i cá»§a kim loại que hà n lá»›n hÆ¡n cá»§a thép cÆ¡ bản. Äồng thá»i các tÃnh chất cÆ¡ lý cá»§a kim loại que hà n và kim loại thép cÆ¡ bản là tương tá»± nhau để giảm bá»›t khối lượng thép nóng chảy (giảm bá»›t ứng suất hà n và biến hình hà n). Äối vá»›i các mác thép cacbon và thép hợp kim thấp loại que hà n lấy theo [19], tham khảo ở bảng 4.1, hoặc theo [31].
2. Hà n hồ quang Ä‘iện tá»± động và ná»a tá»± động dưới lá»›p thuốc hà n
Hà n hồ quang dưới lá»›p thuốc bảo vệ còn gá»i là hà n hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding) là quá trình hà n nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hà n (Ä‘iện cá»±c hà n) và váºt hà n dưới má»™t lá»›p thuốc bảo vệ.
Hình 4.4. Sơ đồ hà n tự động dưới lớp thuốc
а – SÆ¡ đồ; b – Quá trình hà n trong vùng hồ quang;1 – phá»…u chứa thuốc hà n; 2 – thuốc hà n; 3 – dây hà n; 4 – con lăn áp lá»±c dẫn hướng; 5 – hồ quang; 6 – giá đỡ; 7– cấu kiện hà n; 8 – xỉ lá»ng; 9 – xỉ đặc; 10 – vÅ©ng hà n; 11 – khoang khà bảo vệ; 12 – mối hà n hoà n thiện
Tương tá»± hà n hồ quang tay, dưới tác dụng nhiệt cá»§a hồ quang, mép hà n, dây hà n và má»™t phần thuốc hà n sát hồ quang bị nóng chảy tạo thà nh vÅ©ng hà n. Dây hà n được đẩy và o vÅ©ng hà n bằng má»™t cÆ¡ cấu đặc biệt vá»›i tốc độ phù hợp vá»›i tốc độ cháy cá»§a nó. Theo độ chuyển dịch cá»§a nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vÅ©ng hà n sẽ nguá»™i và kết tinh tạo thà nh mối hà n. Trên mặt vÅ©ng hà n và phần mối hà n đông đặc hình thà nh má»™t lá»›p xỉ có tác dụng bảo vệ và giữ nhiệt cho mối hà n, sẽ tách khá»i mối hà n sau khi hà n. Phần thuốc hà n chưa bị nóng chảy có thể sá» dụng lại.
- Äặc Ä‘iểm hà n hồ quang dưới lá»›p thuốc:
+ Nhiệt lượng hồ quang rất táºp trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hà n vá»›i tốc độ lá»›n. Vì váºy phương pháp hà n nà y có thể hà n những chi tiết có chiá»u dà y lá»›n mà không cần phải vát mép;
+ Chất lượng liên kết hà n cao do bảo vệ tốt kim loại mối hà n khá»i tác dụng cá»§a oxi và nitÆ¡ trong không khà xung quanh. Kim loại mối hà n đồng nhất vá» thà nh phần hóa há»c. Lá»›p thuốc và xỉ hà n là m liên kết nguá»™i cháºm nên Ãt bị thiên tÃch. Mối hà n có hình dạng tốt, Ä‘á»u đặn, Ãt bị các khuyết táºt như không ngấu, rá»— khÃ, nứt và bắn tóe;
+ Giảm tiêu hao váºt liệu (dây hà n);
+ Hồ quang được bao bá»c kÃn bởi thuốc hà n nên không là m hại mắt và da cá»§a thợ hà n. Lượng khói (khà độc) sinh ra trong quá trình hà n rất Ãt so vá»›i hà n hồ quang tay;
+ Dễ cơ khà hóa và tự động hóa quá trình hà n.
- Phạm vi ứng dụng của hà n hồ quang dưới lớp thuốc:
+ Các kết cấu thép dạng tấm vá» kÃch thước lá»›n, các dầm thép có khẩu độ và chiá»u cao, các ống thép có đưá»ng kÃnh lá»›n, các bồn, bể chứa, bình chịu áp lá»±c v.v...
+ Chá»§ yếu được ứng dụng để hà n các mối hà n ở vị trà hà n bằng các mối hà n có chiá»u dà i lá»›n và có quỹ đạo không phức tạp;
+ Hà n được các chi tiết có chiá»u dà y từ và i mm cho đến hà ng trăm mm.
Ưu điểm:
- Tốc độ hà n nhanh (gấp 5 / 10 1lần hà n tay)
- Rãnh chảy sâu nên chất lượng đưá»ng hà n tốt.
- Kim loại lá»ng được phá»§ lá»›p thuốc dà y nên nguá»™i dần, tạo Ä‘iá»u kiện cho bá»t khà thoát ra là m đưá»ng hà n đặc
hơn.
- Mặt khác hồ quang cháy chìm dưới lá»›p thuốc nên không hại sức khá»e thợ hà n.
Nhược điểm:
Chỉ hà n được các đưá»ng hà n nằm thẳng hoặc tròn (ở thân bể chứa), không dùng được cho các đưá»ng hà n đứng và ngược hoặc các đưá»ng hà n ở vị trà cháºt hẹp, trên cao... Trong các trưá»ng hợp đó dùng phương pháp hà n ná»a tá»± động: máy hà n được di chuyển bằng tay. Hiện nay có phương pháp hà n ná»a tá»± động dùng cuá»™n dây hà n má»m hình ống (đưá»ng kÃnh ≤ 3 mm) hoặc dạng dẹt, chiá»u dầy lá»›p vá» kim loại 0,20,5mm, bên trong nhồi thuốc hà n được sá» dụng rá»™ng rãi vì rất tiện lợi (hình 4.5).
3. Hà n hồ quang điện trong lớp khà bảo vệ
Hà n hồ quang bằng Ä‘iện cá»±c nóng chảy trong môi trưá»ng khà bảo vệ (Gas metal arc welding - GMAW) phân thà nh 2 loại MAG (Metal active gas welding) và MIG (metal inert gas welding) là quá trình hà n nóng chảy trong đó nguồn nhiệt hà n được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa Ä‘iện cá»±c nóng chảy (dây hà n) và váºt hà n: hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khá»i tác dụng cá»§a oxi và nitÆ¡ trong môi trưá»ng xung quanh bởi má»™t loại khà hoặc má»™t há»—n hợp khÃ, các loại khà nà không tác dụng vá»›i kim loại lá»ng trong khi hà n, nhưng chiếm chá»— và đẩy không khà ra khá»i vùng hà n để hạn chế tác dụng xấu cá»§a nó. Äối vá»›i MIG là khà trÆ¡ Ar, He hoặc há»—n hợp Ar + He, còn MAG là khà hoạt tÃnh CO2; CO2 + O2; CO2 + Ar, ...
4. Hà n hơi
Hà n khà Oxy-fuel welding (hay còn gá»i là hà n hÆ¡i, hà n oxy axetylen) là phương pháp hà n sá» dụng nhiệt cá»§a ngá»n lá»a sinh ra khi đốt cháy các chất khi cháy (C2H2,CH4,C6H6…) hoặc H2 vá»›i oxy để nung chảy kim loại.
Thông dụng nhất là hà n bằng khà Ôxy –Axetylen vì nhiệt sinh ra do phản ứng cháy cá»§a hai khà nà y lá»›n và táºp trung, tạo thà nh ngá»n lá»a có nhiệt độ cao, vùng cao nhất tá»›i 3200oC là m nóng chảy kim loại cần hà n và thanh kim loại phụ (thay que hà n để lấp đầy rãnh hà n). Khi kim loại lá»ng nguá»™i Ä‘i tạo thà nh đưá»ng hà n (còn ngá»n lá»a giữa oxy và các chất khà cháy khác chỉ có nhiệt độ từ 2000-2200oC). Hà n khà được sá» dụng rá»™ng rãi vì thiết bị hà n rẻ tiá»n, có thể hà n được nhiá»u loại kim loại và hợp kim, năng suất thấp, váºt hà n bị nung nóng nhiá»u nên dá»… cong vênh. Ngá»n lá»a khi hà n cÅ©ng có thể dùng để cắt các loại thép má»ng, các kim loại mà u và nhiá»u váºt liệu khác.
![]() ![]() ![]() |