4.2.1. Phân loại phương pháp hà n
Trong kết cấu thép dùng phÆ°Æ¡ng 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»± Ä‘á»™ng và ná»a tá»± Ä‘á»™ng. 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
DÆ°á»›i tác dụng của 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 Ä‘Æ°á»ng hà n.
Váºy bản chất của Ä‘Æ°á»ng hà n là sá»± liên kết giữa các phân tá» của các kim loại bị nóng chảy. ÄÆ°á»ng hà n có thể chịu lá»±c tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng nhÆ° 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 nhÆ° hình vẽ:
- Lõi que hà n: Phần lõi que là những Ä‘oạn dây kim loại có các kÃch thÆ°á»›c 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 của que hà n được gá»i theo Ä‘Æ°á»ng kÃnh của 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 Ä‘Æ°á»ng hà n trở nên giòn;
+ Tăng cÆ°á»ng sá»± ion hóa không khà xung quanh là m hồ quang được ổn định;
+ Trong thuốc hà n còn có bá»™t của má»™t số hợp kim là m tăng Ä‘á»™ bá»n của Ä‘Æ°á»ng hà n.
Que hà n được phân loại theo cÆ°á»ng Ä‘á»™ tức thá»i của kim loại cÆ°á»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 Ä‘á»™ bá»n kéo tức thá»i của kim loại que hà n lá»›n hÆ¡n của thép cÆ¡ bản. Äồng thá»i các tÃnh chất cÆ¡ lý của kim loại que hà n và kim loại thép cÆ¡ bản là tÆ°Æ¡ng 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»± Ä‘á»™ng và ná»a tá»± Ä‘á»™ng dÆ°á»›i lá»›p thuốc hà n
Hà n hồ quang dÆ°á»›i 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 dÆ°á»›i 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 hÆ°á»›ng; 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
TÆ°Æ¡ng tá»± hà n hồ quang tay, dÆ°á»›i tác dụng nhiệt của 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 Ä‘á»™ phù hợp vá»›i tốc Ä‘á»™ cháy của nó. Theo Ä‘á»™ chuyển dịch của 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 chÆ°a bị nóng chảy có thể sá» dụng lại.
- Äặc Ä‘iểm hà n hồ quang dÆ°á»›i lá»›p thuốc:
+ Nhiệt lượng hồ quang rất táºp trung và nhiệt Ä‘á»™ rất cao, cho phép hà n vá»›i tốc Ä‘á»™ lá»›n. Vì váºy phÆ°Æ¡ng 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 của 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 nhÆ° 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 của 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 thÆ°á»›c lá»›n, các dầm thép có khẩu Ä‘á»™ và chiá»u cao, các ống thép có Ä‘Æ°á»ng kÃnh lá»›n, các bồn, bể chứa, bình chịu áp lá»±c v.v...
+ Chủ 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 Ä‘Æ°á»ng hà n tốt.
- Kim loại lá»ng được phủ lá»›p thuốc dà y nên nguá»™i dần, tạo Ä‘iá»u kiện cho bá»t khà thoát ra là m Ä‘Æ°á»ng hà n đặc
hơn.
- Mặt khác hồ quang cháy chìm dÆ°á»›i lá»›p thuốc nên không hại sức khá»e thợ hà n.
Nhược điểm:
Chỉ hà n được các Ä‘Æ°á»ng hà n nằm thẳng hoặc tròn (ở thân bể chứa), không dùng được cho các Ä‘Æ°á»ng hà n đứng và ngược hoặc các Ä‘Æ°á»ng hà n ở vị trà cháºt hẹp, trên cao... Trong các trÆ°á»ng hợp đó dùng phÆ°Æ¡ng pháp hà n ná»a tá»± Ä‘á»™ng: máy hà n được di chuyển bằng tay. Hiện nay có phÆ°Æ¡ng pháp hà n ná»a tá»± Ä‘á»™ng dùng cuá»™n dây hà n má»m hình ống (Ä‘Æ°á»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 trÆ°á»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 của oxi và nitÆ¡ trong môi trÆ°á»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, nhÆ°ng chiếm chá»— và đẩy không khà ra khá»i vùng hà n để hạn chế tác dụng xấu của 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 phÆ°Æ¡ng pháp hà n sá» dụng nhiệt của 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 của hai khà nà y lá»›n và táºp trung, tạo thà nh ngá»n lá»a có nhiệt Ä‘á»™ 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 Ä‘Æ°á»ng hà n (còn ngá»n lá»a giữa oxy và các chất khà cháy khác chỉ có nhiệt Ä‘á»™ 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.
![]() ![]() ![]() |