Hình 1-4: Sự cân bằng nhiệt trong bể xỉ
- Lượng nhiệt P
p
thoát khỏi bể xỉ qua bề mặt bể xỉ phụ thuộc kích thước bể xỉ, thể tích bể
xỉ. Khi tăng
thể tích bể xỉ → công suất hàn điện xỉ tăng
- Nhiệt độ tối đa bể xỉ ứng với đường cong P
Cmax
; T
o
tối thiểu ứng với đường cong P
Cmin
( hình vẽ )
- Xỉ hàn duy trì tính dẫn điện cao đảm bảo quá trình hàn ổn định trong 1 khoảng nhiệt độ
lớn (cao hơn nhiệt độ nóng chảy và thấp hơn của xỉ )
Hình 1-5: Quan hệ giữ công suất và thể tích bể xỉ
- Với một thể tích V
1
bể xỉ tồn tại khoảng công suất cho phép P
1
P
2
khá lớn
5
- Điều kiện cân bằng nhiệt trong bể xỉ:
- : Nhiệt độ bể xỉ [
o
C ]; điều kiện cân bằng này cho biết khi tăng nhiệt độ bể xỉ thì sự tăng
công suất tiêu thụ P
p
( tổn thất nhiệt từ bể xỉ ) phải cao hơn sự gia tăng công suât nhiệt phát
sinh P
c
( lượng nhiệt tiêu hao tạo bể xỉ) và ngược lại.
1.3. Sự hình thành mối hàn điện xỉ.
1.3.1. Đặc trưng phân bố nhiệt trong hàn điện xỉ.
- Nhiệt hàn trong bể xỉ là nguồn nhiệt chủ yếu cho hình thành mối hàn các nguồn nhiệt khác
coi như không đáng kể.
- Hầu hết công suất điện của nguồn điện hàn chuyển thành nhiệt nung phần xỉ gần kề đầu điện
cực tới trạng thái quá nhiệt
- Sơ đồ cân bằng nhiệt khi hàn điện xỉ.
Hình 1-6. Sơ đồ cân bằng nhiệt khi hàn điện xỉ (tấm dày 90mm)
1. Lượng nhiệt dùng nung nóng điện cực (23,6%) tổng lượng nhiệt phát sinh.
2. Lượng nhiệt do kim loai cơ bản hấp thụ (8,2%)
6
3. Lượng nhiệt bức xạ vào các mép vật hàn (1,3 %)
4. Lượng nhiệt thoát ra từ bể xỉ (2,6 %)
5. Tổn thất do bức xạ vào môi trường (1,2 %)
6. Lượng nhiệt dùng vào nung chảy một phần kim loại cơ bản tạo mối hàn (58,2 %)
7. Lượng nhiệt thoát ra từ vũng hàn vào má trượt bằng Cu (5,2 %)
8. Tổng nhiệt lượng thoát ra từ các mép vật hàn vào má trượt (7,8 %)
9. Lượng nhiệt dùng nung quá nhiệt kim loại vùng hàn (10,5 %)
+ So với hàn hồ quang, hàn xỉ điện mức độ tập trung nguồn nhiệt không cao do đó tốc độ
nung và nguội vật hàn thấp.
1.3.2. Hình dạng và kích thước mối hàn điện xỉ:
- Thông số cơ bản chế độ hàn điện xỉ có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng mối hàn thông
qua hình dạng và kích thước mối hàn.
- Hàn điện xỉ chiều sâu ngấu không còn ý nghĩa mà chiều rông mối hàn (b) là thông số quyết
định chủ yếu đến hình dạng và kích thước mối hàn.
- Chiều rộng mối hàn thay đổi ảnh hưởng đến:
+ Điều kiện kết tinh bể kim loại lỏng
+ Lượng kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn, thành phần hóa học mối hàn
- Các thông số cơ bản của chế độ hàn điện xỉ: V
h
; I
h
; U
h
; khoảng các giữa các điện cực
- Thông số bổ xung của quá trình hàn:
+Chiều sâu bể xỉ
+Thành phần thuốc hàn
+Khe hở hàn
+ Tấm với điện cực
+Tốc độ điện cực V
d
+Tốc độ dao động ngang điện cực
+Tấm với khô điện cực (dây hàn)
- Ảnh hưởng của một số thông số đến chiều rộng (b) mối hàn:
7
Hình 1-7. Sự phụ thuộc của kích thước và hình dạng mối hàn vào thông số hàn
+ Chiều sâu bể xỉ h
x
: (25 70) mm
I
h
+ Tốc độ dao động ngang điện cực: 25 40 m/h
+Tấm với khô L
vk
: 60 80 mm
- Khi I
h
⇒ V
c
⇒ h
vh
; khi I
h
lớn ⇒ b vì h
vh
⇒ bể xỉ nhận được ít nhiệt hơn.
- V
d
(100÷500 m/h) điện cực được nhúng sâu vào bể xỉ ⇒U, h
vh
, b giảm (hình c,e)
- Ψ
mh
= khi I
h
→ Ψ
mh
1.4. Chế độ hàn điện xỉ
- Chế độ hàn xỉ điện có thể chọn theo bảng hoặc tính toán theo công thức thực nghiệm
- Tính toán chọn chế độ hàn trong trường hợp sử dụng điện cực dây ( thông dụng nhất)
- Chọn chế độ hàn thích hợp đảm bảo chất lượng và hình dạng mối hàn xuất phát từ hai điều
kiện.
1. Chế độ hàn phải đảm bảo ngấu, chiều rộng chảy mép hàn nằm trong khoảng 6÷10
mm về mỗi phía.
2. Hàn theo chế độ, vật liệu đã chọn trong kim loại mối hàn không xuất hiện nứt kết
tinh.
8
a) Khe hở hàn : Chọn theo chiều dày chi tiết cần hàn S (mm)
S <30 <100 <150 150÷500 >500
16±2 22±2 25±3 30±3 35±3
b) Đường kính dây hàn d và số dây hàn n
d
- Thiết bị hàn điện xỉ thông dụng thường sử dụng điện cực có đường kính 3mm (1 số trường
hợp 5mm)
- Tùy theo chiều dầy tấm cần hàn có thể sử dụng 1 hay nhiều dây hàn
Số dây hàn n
d
Chiều dầy chi tiết S (mm)
Không dao động ngang Có dao động ngang
1 40÷60 60÷150
2 60÷100 100÷300
3 100÷150 150÷450
- Khi S > 450 mm, n
d
= ; l
d
Khoảng các giữa các dây hàn l
d
= 30÷50 mm Khi không dao
đông ngang ; l
d
= 50÷180 mm khi có dao động ngang.
C) Cường độ dòng điện hàn I (A)
I = A+ B(S/n
d
), S chiều dầy chi tiết; n
d
: Sô dây hàn , A = 220÷280 ; B = 3,2 ÷ 4,0
n
d
=1 ⇒ I = A +B.S
- Ngoài ra cường độ dòng hàn phụ thuộc tốc độ cấp dây hàn theo quan hệ tuyến tính:
I = (1,6÷2,2).V
d
d) Điện áp hàn U(V):
U
h
=12+
0,5
e) Tốc độ dao động ngang của dây hàn V
n
(m/h)
V
n
= 66 - 22.10
-2
x (s/n
d
)
f) Thời gian đảo chiều điện cực t
đ
(s)
T
d
=75.10
-2
+375.10
-4
x (s/n
đ
); t
d
)
h) Tốc độ hàn V ( m/h)
- Xuất phát từ lượng dây hàn tham gia mối hàn bằng lượng kim loại đắp.
V.F
d
= n
d
.V
d
.f
d
+ V: Tốc độ hàn
+ F
d
: Diện tích tiết diện ngang kim loai đắp
9
+ n
d
: Số dây hàn;
+ V
d
: Tốc độ cấp dây hàn;
+ f
d
: Diện tích tiết diện ngang dây hàn
- Hệ số đắp trung bình hàn điện xỉ
+ ( : Khe hở hàn; K = 1,05 ÷1,10 Hệ số chiều dầy khe hở hàn)
+ ;
+ V
d
= ; g: Khối lượng 1m dây hàn (g/m)
+ V = ; khối lượng riêng dây hàn (g/m
3
)
i) Chiều sâu bể xỉ h
x
(mm)
h
x
= I. (375.10
-7
.I + 25.10
-4
) +30
k)Tầm với điện cực : l
v
Khoảng các từ đầu dây hàn tới mép dưới của đầu kẹp điện cực có thể chọn l
v
: (60÷70)
mm
Bài tập:
Xác định chế độ hàn điện xỉ bằng điện cực dây để hàn mối hàn giáp mối các chi tiết có
chiều dày S = 120mm khi hàn bằng 1 điện cực, 2 điện cực, 3 điện cực. Cho d = 3mm,
α
d
= 33g/A.g
1.5. Thiết bị và vật liệu hàn điện xỉ
1.5.1. Thiết bị hàn điện xỉ.
+ Phải đáp ứng những yêu cầu sau:
- Khe hở mép hàn chứa lượng kim loại và xỉ nóng chảy lớn
- Mối hàn có vị chí thắng đứng
- Hàn một lượt duy nhất trên toàn bộ chiều dài mối hàn và chiều dầy S vật hàn như không
hạn chế
+ Yêu cầu cụ thể đối với thiết bị hàn điện xỉ là:
- Có bộ phận giữ cưỡng bức vũng hàn trong khe hở giữa các mức hàn
- Có cơ cấu dịch chuyển đầu hàn và các hệ thống liên quan theo phương thẳng đứng dọc
theo mép hàn
- Nguồn điện có đặc tuyến và thông số đảm bảo cho sự ổn định của quá trình hàn
- Có cơ cấu dao động ngang dây hàn
+ Các bộ phận cơ bản
10
1) Nguồn điện hàn (biến áp, chỉnh lưu có đặc tuyến cứng) dải dòng điện hàn
(750÷1000A); U
0
= 60V; khởi động từ bộ điều khiển điện áp thứ cấp, điều khiển dòng
hàn; vôn kế; A kế.
2) Đầu hàn có bộ phận điều khiển, bộ cấp dây hàn, cơ cấu nâng
3) Bộ cấp dây hàn V
d
= const và bộ dao động ngang dây hàn bố trí tại đầu hàn
4) Bộ phận ống dẫn dây hàn
5) Má kẹp làm mát bằng đồng (1 cặp)
1.5.2. Vật liệu hàn điện xỉ
+ Hàn thép thông dụng: Dây hàn thép C thấp 0,08%C, thuốc hàn thông dụng loại axit thành
phần chính (AN-8) thành phần: SiO
2
:33÷36% ; MnO:21÷26%; CaO: 4÷7%; MgO: 5÷7,5%;
Al
2
O
3
:11÷15%; CaF
2
: 13÷19%; Fe
2
O
3
: 1,5÷3,5%; S 0,15%; P 0,15%
- Thuốc nung chảy có độ hạt 0,35 4mm; có thể sử dụng thuốc hàn thông thường loại hàn
dưới lớp thuốc
1.6. Các dạng liên kết hàn
1.6.1. Liên kết hàn giáp mối
Hình 1-8. Liên kết hàn điện xỉ giáp mối
1.6.2.Liên kết chữ T góc
11
Hình 1-9. liên kết hàn điện xỉ chữ T và góc
1.6.3. Chuẩn bị liên kết trước khi hàn
+ Các yếu tố quan trọng với công tác chuẩn bị trước khi hàn là
- Hình dạng và độ nhám bề mặt mép hàn
- Tình trạng bề mặt cạnh bên nơi các má trượt dọc theo mối hàn.
+ Chuẩn bị bề mặt phụ thuộc chiều dầy S của tấm, cấp chính xác hình học cần thiết và tầm
quan trọng của kết cấu
- Chi tiết có S < 200mm, mép hàn cắt bằng (O
2
- C
2
H
2
) với độ nhấp nhô bề mặt tối đa 2÷3
mm, Độ lệch vuông góc tối đa vết cắt 4mm theo phương thẳng đứng.
- S > 200mm phương pháp chuẩn bị bề mặt tốt nhất là cắt bằng gia công cơ, chỗ các tấm má
trượt làm việc cần được gia công cơ tới độ nhám cấp 3 ÷ 4 trong một khoảng 60 ÷ 80 mm tính
từ mép tấm.
- Định vị các tấm hàn dùng tấm thép dầy có độ cứng vững lớn khoảng cách các tấm kẹp theo
chiều dài mối hàn 500÷800mm
1.7. Kỹ thuật hàn
1.7.1. Kỹ thuật hàn mối hàn thẳng
+ Được thực hiện một lượt theo phương thẳng đứng từ dưới lên trên, một số trường hợp đặc
biệt có thể thực hiện các mối hàn nghiêng 15 ÷ 20
0
so với phương thẳng đứng
12
+ Để bù lại giá trị ban đầu khi hàn và duy trì khe hở hàn ⇒ các chi tiết được lắp ghép với khe
hở lớn dần theo phương từ dưới lên ( hình vẽ)
Hình 1-10. Góc mở khe hở hàn để khắc phục biến dạng hàn
1.Tấm kim loại cơ bản
2. Tấm dẫn ở phần đầu mối hàn
3. Bản dẫn ở phần cuối mối hàn để loại bỏ khuyết tật trên bề mặt mối hàn
: Góc mở (1 ÷2
0
)
b
t
: Khe hở ở phần cuối mối hàn
b
d
: Khe hở ở phần đầu mối hàn
+ Thực hiện mối hàn
- Đặt chi tiết đã lắp ghép vào vùng hoạt động của thiết bị hàn
- Đặt tầm với điện cực cần thiết, kiểm tra độ song song má trượt làm mát
- Đẩy điện cực vào khe hở, thử dao động ngang
- Hạ đầu hàn xuống phần đầu mối hàn và kẹp chặt má trượt vào vật hàn
- Gây hồ quang tạo bể xỉ thường kéo dài 3÷5 phút.Khi hồ quang tắt quá trình hàn
bắt đầu, má trượt chuyển động lên trên cùng với tốc độ hàn
1.7.2. Kỹ thuật hàn mối hàn vòng
13
+ Phức tạp hơn nhiều so với mối hàn thẳng do phải khớp phần bắt đầu và kết thúc mối hàn do
đó:
Yêu cầu độ lệch mép hàn khắt khe, chênh lệch đường kính chi tiết không vượt quá
Lệch mép tối đa khi lắp ghép là 0,5 ÷1,0mm; Liên kết vòng có đường kính lớn; chiều dày nhỏ
dưới 100mm, Độ lệch chi tiết không vượt quá 3mm
+ Gá kẹp chi tiết: Đảm bảo khe hở hàn
- Vị trí bắt đầu mối hàn tạo túi dẫn bằng cách hàn đính các tấm thép vào bề mặt mép hàn 1
trong 2 chi tiết.
- Các tấm đệm I, II và III được kẹp chặt tại các vị trí cần thiết nhằm tạo khe hở cần thiết tại vị
trí đó.
- Sau đó hàn đính từ 6 ÷ 8 tấm gá kẹp định vị 2 chi tiết cần hàn lại với nhau theo chu vi.
+ Kỹ thuật thực hiện mối hàn vòng gồm 3 giai đoạn.
- Phần đầu mối hàn (điền đầy túi dẫn)
- Phần giữ mối hàn
- Phần kết thúc mối hàn (đóng kín mối hàn theo chu vi)
+Tốc độ thực hiện mối hàn vòng nhỏ hơn mối hàn thẳng cùng chiều dầy từ (10÷15%)
a)Giai đoạn điền đầy túi dẫn:
- Chi tiết không quay đầu hàn nâng dần nên theo tốc độ điền đầy túi
- Khi chiều sâu bể xỉ đạt 20÷30mm bổ xung dây hàn 2 và tăng chiều sâu bể xỉ lên giá trị
(40÷50) mm thông qua việc tăng dần tốc độ cấp dây
- Khi tầm với điện cực giảm xuống đến 70mm
đầu hàn được đưa về chế độ nâng.
14
S(mm) Khe hở tại vị trí các tấm đệm
Tấm I Tấm II Tấm III
20÷50 25 29 27
50÷100 28 32 30
100÷150 30 34 32
150÷200 32 35 34
200÷250 33 37 35
250÷300 34 38 36
300÷450 36 41 38
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét