Giáo trình Công nghệ hàn trong đóng tàu

CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN TRONG ĐÓNG
TÀU
Năm 1802, viện sĩ V.V Petrốt phát hiện ra hồ quang điện.
Sau đó đến năm 1810, nhà vật lý người Anh là Đêvi đã tiếp tục
nghiên cứu về hồ quang và chứng minh khả năng dùng hồ quang
điện làm nóng chảy kim loại. Đến năm 1882. N.N Bennađôxơ đã
sử dụng hồ quang điện làm nóng chảy kim loại và sử dụng hàn hồ
quang bằng cực than. Tiếp sau đó, N.G Slavianốp lại sử dụng hồ
quang để hàn bằng que hàn thép và biết bảo vệ vùng hàn chống lại
các khí có hại: nitơ, ôxy.
Năm 1907, Kenbbécgơ (Thụy Điển) đã tìm ra phương pháp
ổn định hồ quang và bảo vệ vũng hàn bằng cách bọc que hàn bằng
lớp thuốc bọc.
Trong một phần tư đầu thế kỷ XX, Liên Xô đã chế tạo nồi
hơi bằng phương pháp hàn, sau đó đến chế tạo tàu thủy và các kết
cấu khác. Nhưng trong thời kỳ này, hàn hồ quang tay là chủ yếu.
Hàn hồ quang tay phát triển, người ta đã chế tạo que hàn bằng
nhiều loại thép và hợp kim có tính chất khác nhau để hàn các kết 
cấu kim loại và hợp kim khác nhau. Năm 1928, Alecxanđerơ (Mỹ)
tìm ra phương pháp hàn hồ quang trong khí bảo vệ.
Năm 1929, người ta đã tìm ra phương pháp hàn tự động dưới
lớp thuốc trong điều kiện thí nghiệm với thuốc hàn sử dụng là hỗn
hợp của than gỗ, tinh bột, mùn cưa và bồ hóng. Hàn tự động ra đời
đã tăng được công suất hồ quang, bảo vệ được vùng hàn tốt, do
vậy nâng cao được chất lượng mối hàn và tăng năng suất của quá
trình hàn, đồng thời cải thiện được điều kiện làm việc cho người
thợ hàn. Nhờ vậy mà hàn tự động phát triển một cách nhanh chóng
cả về công nghệ và thiết bị. 
pdf 130 trang thiennv 08/11/2022 3820
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Công nghệ hàn trong đóng tàu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_cong_nghe_han_trong_dong_tau.pdf

Nội dung text: Giáo trình Công nghệ hàn trong đóng tàu

  1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.2.3 Tiêu chuẩn Mỹ ASME, AWS D11 – 92 Vị trí hàn được minh họa trên hình 1-1. Vị trí hàn được nhận Trục hàn (A) Điện cực Mối hàn a) Hàn sấp (1G) b) Hàn ngang (2G) c) Hàn đứng (3G) d) Hàn ngửa (4G) Điện cực (B) Mối hàn a) Hàn sấp (1F) b) Hàn ngang (2F) c) Hàn đứng (3F) d) Hàn ngửa (4F) (C) a) Tư thế quay ngang (1GR) b) Tư cố định ngang (5G) c) Tư thế đứng (2G) d) Tư thế nghiêng (6G)
  2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - biết trong dấu ngoặc. Hình 1-1. Các vị trí mối hàn theo tiêu chuẩn ASME A- Vị trí mối hàn giáp mối vát mép B- Vị trí mối hàn góc không vát mép C- Vị trí hàn ống (theo tiêu chuẩn AWS A3.0
  3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
  4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 3: GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.3.1 Lựa chọn phương pháp hàn tự động Phương pháp hàn tự động tuy chưa được sử dụng phổ biến trong cuộc sống như hàn hồ quang que tay, hàn TiG . Nhưng trong ngành công nghiệp đóng tàu thì nay đã được sử dụng khá phổ biến song song sự có mặt của các loại hàn khác. Có thể nói phương pháp hàn tự động là chìa khoá kết nối công nghệ cho quá trình sản xuất, khẳng định vị thế của công nghệ hàn đặc biệt là trong lĩnh vực đóng và sửa chữa tàu thủy. Đóng tàu là ngành công nghiệp nặng, do tàu làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt nhất đối với các nhà máy sửa chữa tàu nên đòi hỏi người công nhân làm việc rất tập trung và đòi hỏi thao tác độ chính xác cao, thì giờ đây với phương pháp hàn này, có thể nói nó đã giải phóng gần như hoàn toàn các thao tác trong quá trình hàn cho người công nhân, cải thiện đáng kể điều kiện làm việc của người thợ hàn, chất lượng hàn cao và nó là điểm nhấn trong sự phát triển của công nghệ hàn. Chính vì vậy nên phương pháp hàn tự động đã nâng cao được năng suất lao động trong sản xuất. Mối hàn trong ngành đóng tàu cần phải đảm bảo đầy đủ các yêu cầu của tổ chức hàng hải. Với phương pháp hàn tự động thì
  5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - dòng kim loại nóng chảy giờ đây không còn bị ảnh hưởng của các khí như: O2 hay N2 vì bể hàn được bảo vệ bởi thuốc hàn. Ngoài ra phương pháp hàn tự động được sử dụng rộng rãi hiện nay là vì. Nhiệt lượng của hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, do vậy khi hàn dưới lớp thuốc cho phép hàn với dòng điện lớn và tốc độ nhanh. Hàn dưới lớp thuốc cho chất lượng mối hàn cao, mối hàn đều, đẹp. Giảm tiêu hao kim loại và điện năng. Dễ cơ khí hóa và tự động hóa. Điều kiện lao động tốt. Hiện nay ở nước ta, phương pháp hàn tự động chỉ thực hiện các mối hàn ở tư thế 1G và 1F, nhưng có thể nói trong tương lai gần phương pháp hàn này sẽ thực hiện được mối hàn ở tất cả các tư thế. Trong ngành công nghiệp đóng tàu hiện nay, khối lượng các đường hàn tự động dưới lớp thuốc chiếm khoảng 10%, hàn CO2 khoảng 40%, còn lại là hàn hồ quang tay nhưng trong một vài năm tới tỷ lệ này sẽ là: hàn tự động dưới lớp thuốc chiếm khoảng 30%, hàn CO2 là 50 ÷ 60%, khi đó hàn hồ quang tay chỉ còn 10% ÷ 20%. Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc mở ra sự phát triển mới cho ngành công nghiệp đóng tàu nước ta đem lại năng suất lao động cao và hiệu quả sản xuất lớn. Vì vậy mà hàn tự động dưới lớp
  6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - thuốc đang là sự lựa chọn hàng đầu của một số nhà máy đóng tàu có quy mô lớn và hiện đại ở Việt Nam. 1.3.2 Nội dung nghiên cứu Sự có mặt của công nghệ hàn, trong các ngành công nghiệp nó như điểm đánh dấu cho sự phát triển của ngành công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước. Đối với ngành công nghiệp đóng tàu nó cũng có đặc thù riêng. Trên suốt chiều dài tàu ta luôn gặp các chi tiết kết cấu được liên kết với nhau bằng công nghệ hàn. Từ hàn bằng, hàn trần hay hàn đứng mà ít khi chúng ta có thể gặp được một ngành công nghiệp nào mà có đầy đủ các tư thế hàn đa dạng và phức tạp như vậy. Chính điều này tạo ra các khó khăn cho công việc lắp ghép và đặc biệt là việc thực hiện công nghệ hàn. Với thời gian cho phép thì nội dung nghiên cứu của đề tài là: tìm hiểu, ghiên cứu công nghệ hàn tự động và thiết kế một quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép. Nội dung của đề tài gồm các vấn đề sau: 1. Đặt vấn đề 2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc 3. Thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động 4. Thảo luận kết quả.
  7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
  8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
  9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHƯƠNG 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC 2.1 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN 2.1.1 Sự tạo thành mối hàn 1) Khái niệm về mối nối hàn, mối hàn Mối nối được thực hiện bằng hàn gọi là mối nối hàn. Mối nối hàn là mối nối liền không tháo rời được. Vị trí nối các chi tiết gọi là mối hàn Trong hàn nóng chảy mối nối hàn gồm: Hình 2-1. Mối nối hàn a) Mối hàn) Mối hàn gồm: kim loại cơ bản và kim loại điện cực (que hàn) sau khi nóng chảy kết tinh tạo thành. b) Vùng tiệm cận mối hàn)
  10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Vùng kim loại cơ bản được nung nóng từ nhiệt độ 100oC đến nhiệt độ gần nhiệt độ nóng chảy. c) Kim loại cơ bản Vùng kim loại không bị tác dụng của nhiệt trong qua trình hàn. 2) Sự tạo thành bể hàn Khi hàn nóng chảy, dưới tác dụng của nguồn nhiệt làm cạnh hàn và kim loại phụ nóng chảy tạo nên bể kim loại lỏng. Bể kim loại đó gọi là bể hàn hay vũng hàn. Trong qua trình hàn, nguồn nhiệt dịch chuyển theo kẻ hàn, đồng thời bể hàn cũng dịch chuyển theo. Bể hàn được chia làm hai phần: phần đầu và phần đuôi. Hình 2-2. Bể hàn a) Phần dầu bể hàn
  11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ở phần này xảy ra quá trình nóng chảy của kim loại cơ bản và kim loại điện cực. Theo sự dịch chuyển của nguồn nhiệt, tất cả các kim loại ở phía trước bị nóng chảy. b) Phần đuôi bể hàn Ở phần này xảy ra quá trình kết tinh của kim loại lỏng bể hàn để tạo nên mối hàn. Trong quá trình hàn, kim loại lỏng trong bể hàn luôn chuyển động và xáo trộn không ngừng. Sự chuyển động của kim loại lỏng trong bể hàn là do tác dụng của áp lực dòng khí lên bề mặt kim loại lỏng và do tác dụng của lực điện từ, làm cho kim loại lỏng trong bể hàn bị đẩy về phía ngược với hướng chuyển dịch của nguồn nhiệt và tạo nên chỗ lõm trong bể hàn. Hình dạng và kích thước của bể hàn phụ thuộc vào: - Công suất của nguồn nhiệt. - Chế độ hàn. - Tính chất lý nhiệt của kim loại vật hàn. Hình dạng của bể hàn được đặc trưng bởi các đại lượng: Hình 2-3. Hình dạng và kích thước của bể hàn
  12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b- Chiều rộng bể hàn h- Chiều sâu nóng chảy l- Chiều dài bể hàn Tỷ số giữa chiều rộng và chiều dài bể hàn gọi là hệ số hình dạng của bể hàn: = b/l Hệ số hình dạng của bể hàn có ảnh hưởng lớn đến quá trình kết tinh, do đó ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Nếu b/l lớn (bể hàn rộng) thì điều kiện kết tinh tốt, sau khi kết tinh nhận được mối hàn có chất lượng cao. Ngược lai, nếu b/L nhỏ thì sau khi kết tinh có thể gây ra nứt ở trục mối hàn. 3) Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực và bể hàn không những ảnh hưởng đến sự tạo thành mối hàn, mà còn ảnh hưởng đến thành phần và chất lượng mối hàn. Khi hàn hồ quang tay, dù hàn bằng phương pháp nào và hàn ở bất kỳ vị trí nào thì kim loại lỏng cũng đều chuyển dịch từ que hàn vào bể hàn dưới dạng những giọt kim loại có kích thước khác nhau. Sự chuyển dịch của kim loại lỏng từ que hàn vào bể hàn là do các yếu tố sau: a) Trọng lực của giọt kim loại lỏng
  13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Những giọt kim loại được hình thành ở mặt đầu que hàn, dưới tác dụng của trọng lực sẽ dịch chuyển từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng vào bể hàn. Lực trọng trường chỉ có tác dụng làm chuyển dịch các giọt kim loại lỏng vào bể hàn khi ở vị trí sấp, còn khi hàn ngửa yếu tố này hoàn toàn không thuận lợi. b) Sức căng bề mặt Sức căng bề mặt sinh ra do tác dụng của lực phân tử. Lực phân tử luôn có khuynh hướng tạo cho bề mặt kim loại lỏng có một năng lượng nhỏ nhất, tức là làm cho bề mặt kim loại lỏng thu nhỏ lại. Muốn vậy thì những giọt kim loại lỏng phải có dạng hình cầu. Những giọt kim loại lỏng hình cầu chỉ mất đi khi chúng rơi vào bể hàn và bị sức căng bề mặt của bể hàn kéo vào thành dạng chung của nó. c) Lực từ trường Dòng điện khi đi qua điện cực sẽ sinh ra một từ trường. Lực của từ trường này ép lên que hàn làm cho ranh giới giữa phần rắn và phần lỏng của que hàn bị thắt lại.
  14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 2- 4. Tác dụng của lực từ trường ép lên que hàn Do bị thắt lại nên diện tích tiết diện ngang tại chỗ đó giảm, làm mật độ và cường độ của lực từ trường mạnh lên. Mặt khác, tại chỗ thắt do có điện trở cao nên nhiệt sinh ra lớn, làm kim loại nhanh chóng đạt đến trạng thái sôi và tạo ra áp lực lớn đẩy các giọt kim loại lỏng vào bể hàn. Lực từ trường có khả năng làm chuyển dịch các giọt kim loại lỏng từ đầu que hàn vào bể hàn ở mọi vị trí. d) Áp lực khí Khi hàn, kim loại lỏng ở đầu que hàn bị quá nhiệt mạnh và sinh ra khí. Ở nhiệt độ cao, thể tích của khí tăng và tạo ra áp lực lớn đủ để đẩy các giọt kim loại lỏng tách khỏi đầu que hàn để đi vào bể hàn. 2.1.2 Tổ chức kim loại của mối hàn
  15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Sau khi hàn, kim loại lỏng trong bể hàn kết tinh để tạo thành mối hàn. Vùng kim loại xung quanh mối hàn do bị ảnh hưởng của nhiệt nên có sự thay đổi về tổ chức và tính chất. Vùng đó gọi là vùng ảnh hưởng nhiệt. Nghiên cứu tổ chức mối hàn của thép cácbon thấp thấy chúng có các phần riêng với tổ chức khác nhau. 1) Vùng mối hàn Trong vùng mối hàn kim loại nóng chảy hoàn toàn, khi kết tinh có tổ chức tương tự như tổ chức thỏi đúc. Thành phần và tổ chức kim loại mối hàn khác với kim loại cơ bản và kim loại điện cực. Hình 2-5. Tổ chức kim loại của mối hàn a) Vùng ngoài cùng
  16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ở vùng này do tản nhiệt nhanh nên kim loại lỏng trong vũng hàn kết tinh với tốc độ nguội lớn. Do vậy, sau kết tinh nhận được tổ chức kim loại với những hạt tinh thể nhỏ mịn.
  17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b) Vùng trung gian Kim loại lỏng ở vùng trung gian không thể kết tinh với tốc độ nguội lớn như vùng ngoài cùng. Các tinh thể kết tinh theo phương tản nhiệt nhưng có chiều ngược lại. Do tốc độ nguội tương đối chậm nên sau khi kết tinh nhận được các hạt tinh thể dài có trục vuông góc với mặt tản nhiệt c) Vùng trung tâm Kim loại lỏng ở vùng trung tâm kết tih với tốc độ nguội chậm và trong vùng này kim loại lỏng có nhiệt độ hầu như giống nhau, do vậy chúng kết tinh gần như đồng thời và hướng tỏa nhiệt theo các phương đều như nhau. Sau khi kết tinh nhận được các tổ chức kim loại gồm cac hạt đều trục. Trong vùng trung tâm có thể có các tạp chất phi kim loại – xỉ Tùy thuộc vào tốc độ nguội mà trong tổ chức của kim loại mối hàn có thể có hoặc không có vùng trung gian hoặc vùng trung tâm. - Nếu tốc độ nguội lớn thì các tinh thể hạt dài có thể phát triển sâu vào trung tâm bể hàn, khi đó kim loại mối hàn chỉ có 2 vùng: vùng ngoài cùng với các hạt nhỏ mịn và vùng trung gian với các hạt tinh thể dài. - Nếu tốc độ nguội rất chậm thì vùng tinh thể hạt dài (vùng trung gian) có thể không có.
  18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 5: Vùng ảnh hưởng nhiệt và các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt a) Vùng ảnh hưởng nhiệt Khi hàn nóng chảy, việc tạo thành vùng ảnh hưởng nhiệt luôn xảy ra. Kích thước vùng ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc vào: - Phương pháp và chế độ hàn. - Thành phần và chiều dày của kim loại vật hàn. Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt
  19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 2-6. Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt  Vùng viền chảy Trong vùng này kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt gần nhiệt độ nóng chảy (kim loại ở trạnh thái R-L). Thực chất ở đây quá trình hàn đã xảy ra. Chiều rộng của vùng viền chảy tương đối nhỏ khoảng (0,10,5) mm.  Vùng quá nhiệt Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng từ nhiệt độ khoảng 1100oC đến gần nhiệt độ nóng chảy. Trong vùng này kim loại có thể chuyển biến tổ chức, đồng thời do bị quá nhiệt nên hạt autennit phát triển rất mạnh, vì vậy sau khi nguội nhận được các hạt tinh thể lớn có độ dẻo, độ dai thấp. Chiều rộng của vùng quá nhiệt có thể đạt (3 ÷ 4) mm.  Vùng thường hóa Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng (900 ÷ 1100)oC. Ở nhiệt độ này kim loại có tổ chức hoàn toàn là autennit, sau khi nguội nhận được tổ chức P + F hạt nhỏ có cơ tính cao. Chiều rộng của vùng thường hóa khoảng 0,25 mm.
  20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  Vùng kết tinh lại không hoàn toàn Vùng kim loại bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng (727 ÷ 900)oC. Trong khoảng nhiệt độ này tổ chức của kim loại là autennit + ferit. Sau khi nguội nhận được tổ chức peclic và ferit hạt lớn. Tổ chức này có cơ tính tương đối thấp. Chiều rộng của vùng kết tinh lại khoảng (0,1 ÷ 5) mm.  Vùng kết tinh lại Vùng kim loại bị nung nóng đến nhiệt độ (500 ÷ 700)oC. Trong vùng này xảy ra quá trình sáp nhập của các hạt tinh thể nhỏ lại với nhau để tạo ra các hạt tinh thể mới. Quá trình này chỉ xảy ra với những kim loại và hợp kim có biến dạng dẻo, còn những kim loại và hợp kim không có biến dạng dẻo thì không xảy ra quá trình này. Kim loại ở vùng kết tinh lại có độ cứng thấp, độ dẻo cao. Chiều rộng của vùng kết tinh lại khoảng (0,1 ÷ 5) mm.  Vùng giòn xanh Vùng kim loại bị nung nóng đến nhiệt độ (200 ÷ 400)oC. trong vùng này kim loại không thay đổi về tổ chức, nhưng do ảnh hưởng của nhiệt nên tồn tại ứng suất dư. b) Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt Kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt được xác định trên đường cong thay đổi tổ chức của cùng ảnh hưởng nhiệt.
  21. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Khu vực ảnh hưởng nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến cơ tính và chất lượng của mối hàn. Khu vực ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ thì nội ứng suất sinh ra khi hàn lớn và dễ có khả năng phát sinh vết nứt. Khu vực ảnh hưởng nhiệt càng lớn thì khả năng biến dạng lớn. Cơ tính kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt (trừ vùng thường hóa) thấp hơn kim loại cơ bản. Do vậy, khi hàn phải hạn chế kích thước của vùng ảnh hưởng nhiệt. Kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc vào: * Phương pháp hàn Hàn bằng các phương pháp khác nhau thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt khác nhau. Bảng 2-1cho biết sự phụ thuộc của kích thước đối với khu vực ảnh hưởng nhiệt vào phương pháp hàn. Bảng 2-1. Sự phụ thuộc của kích thước đối với khu vực ảnh hưởng nhiệt vào phương pháp hàn. Kích thước trung bình của các Chiều dài vùng (mm) của khu Phương pháp Kết tinh vực ảnh hàn Thường Quá nhiệt lại không hưởng hóa hoàn toàn nhiệt (mm) Que hàn trần 1,2 0,6 0,7 2,5 Que hàn thuốc 2,2 1,6 2,2 6 bọc dày
  22. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hàn khí 21 4 2 27 Hàn tự động 0,8 ÷ 1,2 0,8 ÷ 1,7 0,7 2,5 * Chế độ hàn Chế độ hàn có ảnh hưởng lớn đến kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt. - Hàn với cường độ dòng điện hàn lớn hoặc hàn với ngọn lửa công suất lớn thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt lớn. - Tốc độ hàn lớn thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt nhỏ. * Thành phần kim loại vật hàn Tính dẫn nhiệt của kim loại vật hàn càng lớn thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt càng nhỏ.
  23. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 6: Đặc điểm và phân loại hàn Về thực chất hàn là phương pháp công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử thành một liên kết vững không tháo rời. Việc nối này được thực hiện bằng nguồn nhiệt (hoặc nhiệt và áp lực) để nung nóng chỗ nối đến trạng thái hàn (trạng thái lỏng hoặc dẻo). Sau đó kim loại kết tinh (ứng với trạng thái lỏng) hoặc dùng áp lực ép (ứng với trạng thái dẻo) để các phần tử liên kết với nhau cho ta mối hàn.
  24. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1) Đặc điểm hàn - Tiết kiệm kim loại. Với cùng loại kết cấu kim loại, nếu so sánh với các phương pháp ghép nối khác, hàn tiết kiệm 10 ÷ 20% khối lượng kim loại. - Có thể hàn các kim loại khác nhau để tiết kiệm kim loại quí hoặc tạo các kết cấu đặc biệt. - Mối hàn có độ bền cao và bảo đảm độ kín khít. Thông thường mối hàn kim loại được hợp kim hóa tốt hơn kim loại vật hàn. - Hàn có năng suất cao, vì có thể giảm được số lượng nguyên công, giảm cường độ lao động, ngoài ra công nghệ hàn còn dễ tự động hóa, cơ khí hóa. Tuy nhiên hàn còn có nhược điểm. Do nguồn nhiệt nung nóng cục bộ, dễ tạo ứng suất dư lớn. Tổ chức kim loại vùng gần mối hàn bị thay đổi theo chiều hướng xấu đi làm giảm khả năng chịu tải trọng động của mối hàn; mặt khác cũng dễ gây biến dạng các kết cấu hàn. Trong mối hàn cũng dễ bị khuyết tật rỗ khí, nứt, ngậm xỉ, Do có nhiều ưu điểm hơn nên các phương pháp ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: đóng tàu, chế tạo máy, giao thông vận tải, xây dựng, hóa chất, 2) Phân loại hàn
  25. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ngày nay hàn đã có hàng trăm phương pháp khác nhau. Theo trạng thái hàn có thể chia làm 2 nhóm
  26. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1. Hàn laser; 2. Hàn hồ quang plasma; 3. Hàn chùm tia điện tử; 4.Hàn hồ quang điện; 5. Hàn điện xỉ; 6. Hàn khí; 7. Hàn nhiệt nhôm; 8. Hàn hồ quang tay; 9. Hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc; 10. Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ; 11. Hàn hồ quang tay điện cực nóng chảy; 12. Hàn hồ quang tay điện cực không nóng chảy; 13. Hàn trong môi trường khí argon; 14. Hàn trong môi trường khí hêli; 15. Hàn trong môi trường khí nitơ; 16. Hàn trong môi trường khí CO2; 17. Hàn siêu âm; 18. Hàn nổ; 19. Hàn nguội; 20. Hàn điện tiếp xúc; 21. Hàn ma sát; 22. Hàn khuếch tán trong chân không;
  27. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 23. Hàn cao tần; 24. Hàn rèn; 25. Hàn giáp mối; 26. Hàn điểm; 27. Hàn đường; 28. Hàn bằng điện cực giả; 29. Hàn điểm bằng tụ. Trong ngành công nghiệp đóng tàu chỉ sử dụng phương pháp hàn nóng chảy. Đối với phương pháp hàn nóng chảy yêu cầu nguồn nhiệt có công suất đủ lớn (ngọn lửa oxy – axetylen, hồ quang điện, ngọn lửa plasma, ) đảm bảo nung nóng cục bộ phần kim loại ở mép hàn của vật liệu cơ bản và que hàn (vật kiệu hàn) tới nhiệt độ chảy. Khi hàn nóng chảy, các khí xung quanh nguồn nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình luyện kim và hình thành mối hàn. Do đó để điều chỉnh quá trình hàn theo chiều hướng tốt thì phải dùng các biện pháp công nghệ nhất định: dùng thuốc bảo vệ, khí bảo vệ, hàn trong chân không, Trong nhóm hàn này, ta thường gặp các phương pháp hàn khí, hàn hồ quang tay, hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc, hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ, hàn điện xỉ, hàn plasma,
  28. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 7: Ứng suất và biến dạng khi hàn 1) Nguyên nhân gây ra ứng suất và biến dạng Khi hàn, vật hàn bị nung nóng cục bộ trong khoảng thời gian rất ngắn và đạt đến nhiệt độ rất cao. Sự phân bố nhiệt theo phương thẳng góc với trục mối hàn rất khác nhau, nên sự thay đổi thể tích ở vùng lân cận mối hàn cũng khác nhau. Kết quả làm cho trong vật hàn sinh ra ứng suất. Ứng suất và biến dạng sinh ra trong quá trình hàn là do các nguyên nhân sau: a) Do nung nóng và làm nguội không đều kim loại vật hàn Sự phân bố nhiệt độ trên vật hàn không đều làm vật hàn dãn nở không đều, do vậy làm cho mối hàn và vùng lân cận mối hàn tồn tại ứng suất. Ứng suất này làm cho vật hàn bị biến dạng hoặc có thể bị nứt. b) Do sự co ngót của kim loại lỏng trong vũng hàn khi kết tinh Khi đông đặc kim loại lỏng bị giảm thể tích, do vậy sinh ra ứng suất trong liên kết hàn. Sự giảm thể tích của kim loại lỏng khi đông đặc gọi là độ co ngót. Độ co ngót phụ thuộc vào: - Tính chất của kim loại vật hàn.