Giáo trình Hàn hồ quang tay cơ bản (Trình độ Cao đẳng, Trung cấp)

iêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Mô đun 15: Hàn điện cơ bản là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mặc dầu có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tham biên soạn 1.Chủ biên: Trần Tuấn Anh 2. Nguyễn Doãn Toàn 3. Nguyễn Văn Thắng 3 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG I. Lời giới thiệu 2 II. Mục lục 3 III. Nội dung mô đun 4 Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn hồ quang tay. 7 Bài 2: Vận hành máy hàn điện thông dụng 30 Bài 3: Hàn đường thẳng trên mặt phẳng vị trí bằng 40 Bài 4: Hàn chốt 54 Bài 5: Hàn giáp mối không vát mép vị trí bằng 57 Bài 6: Hàn giáp mối có vát mép vị trí bằng 61 Bài 7: Hàn góc không vát mép vị trí bằng 74 Bài 8: Hàn góc có vát mép vị trí bằng 79 Bài 9: Hàn gấp mép kim loại mỏng ở vị trí hàn bằng 85 IV. Tài liệu tham khảo 4 MÔĐUN: HÀN ĐIỆN CƠ BẢN Mã số mô đun: MĐ14 I. VỊ TRÍ, Ý NGHĨA, VAI TRÒ CỦA MÔ ĐUN: Môđun hàn điện cơ bản là mô đun chuyên môn nghề, được bố trí sau khi học xong các môn học kỹ thuật cơ sở và trước khi học các mô đun chuyờn mụn nghề. Là môđun có vai trũ rất quan trọng, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng chuẩn bị, chế tạo phôi liệu trước khi hàn. II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN: Học xong mô đun này người học có khả năng: - Làm tốt các công việc cơ bản của người thợ hàn điện tại các cơ sở sản xuất ; - Giải thích đầy đủ các khái niệm cơ bản về hàn hồ quang tay; - Nhận biết các loại vật liệu dùng để hàn hồ quang tay; - Trình bày đựơc cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại máy hàn hồ quang tay; - Tính toán chế độ hàn hồ quang tay phù hợp với chiều dầy, tính chất của vật liệu và kiểu liên kết hàn; - Hàn các mối hàn cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; - Vận hành sử dụng các loại máy hàn hồ quang tay thành thạo; - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN: Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 1 Bài:1 Những kiến thức cơ bản khi hàn điện hồ quang tay 1. Sơ lược về ký hiệu, quy ước 56 55 0 1 5 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* mối hàn 1.1. Ký hiệu quy ước mối hàn theo TCVN và ISO 1.2. Ký hiệu quy ước mối hàn theo tiêu chuẩn AWS 2. Các loại máy hàn điện hồ quang tay và dụng cụ cầm tay 2.1. Máy hàn điện hồ quang tay 2.1.1.Máy hàn xoay chiều 2.1.2.Máy hàn một chiều 2.2. Dụng cụ cầm tay và dụng cụ bảo hộ lao động. 3. Các loại que hàn thép các bon thấp 3.1. Cấu tạo 3.2. Yêu cầu của que hàn 3.3. Phân loại que hàn 3.4. Quy cách que hàn 6 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 3.5. Ký hiệu que hàn 3.6. Phương pháp bảo quản que hàn 4. Thực chất của hàn hồ quang 4.1. Nguyên lý 4.2. Phân loại 5. Các liên kết hàn cơ bản 5.1. Liên kết hàn giáp mối 5.2. Liên kết hàn góc chữ  5.3. Liên kết hàn góc chữ T 6. Các khuyết tật của mối hàn 6.1. Nứt 6.2. Rỗ khí 6.3. Lẫn xỉ 6.4. Hàn không ngấu 6.5. Khuyết cạnh 7 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 6.6. Đóng cục 6.7. Sai lệch hình dáng hình học 7. Những ảnh hưởng của hồ quang hàn tới sức khỏe công nhân hàn 7.1. Ánh sáng hồ quang, kim loại nóng chảy bắn ra 7.2. Điện giật 7.3. Cháy nổ, trúng độc 7.4. Các chất độc hại sinh ra khi hàn cắt 8. Kiểm tra 2 Bài:2 Hàn góc ở vị trí 1F 1. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ và phôi hàn 1.1. Chuẩn bị phôi hàn 1.2. Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ 2. Kỹ thuật hàn 1F 16 2 13 1 8 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 2.1. Hàn không vát cạnh 2.2. Hàn vát cạnh 3. Các khuyết tật của mối hàn 1F, nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 3.1. Các khuyết tật của mối hàn 3.2. Nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 4. Kiểm tra chất lượng mối hàn 4.1. Kiểm tra mối hàn 4.2. Sửa chữa khuyết tật 5. Kiểm tra 3 Bài 3: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 1G 1. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ và phôi hàn 1.1. Chuẩn bị phôi hàn 1.2. Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ 40 2 37 1 9 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 2. Kỹ thuật hàn 1G 2.1. Hàn không vát mép 2.1.1.Kỹ thuật hàn 2.1.2. Luyện tập hàn 1G không vát mép 2.2. Hàn vát mép 2.2.1. Kỹ thuật hàn lớp lót 2.2.2. Luyện tập hàn lớp lót 2.2.3. Kỹ thuật hàn lớp điền đầy 2.2.4. Luyện tập hàn lớp điền đầy 2.2.5. Kỹ thuật hàn lớp hoàn thiện 2.2.6. Luyện tập hàn lớp hoàn thiện 3. Các khuyết tật của mối hàn 1G, nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 3.1. Các khuyết tật của mối hàn 3.2. Nguyên nhân - biện pháp 10 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* phòng ngừa 4. Kiểm tra chất lượng mối hàn 4.1. Phương pháp kiểm tra 4.2. Kiểm tra sản phẩm 5. Kiểm tra 4 Bài 4: Hàn góc ở vị trí 2F 1. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ và phôi hàn 1.1. Chuẩn bị phôi hàn 1.2. Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ 2. Kỹ thuật hàn 2F 2.1.Hàn không vát cạnh 2.1.1.Kỹ thuật hàn 2.1.2. Luyện tập hàn 2F không vát cạnh 2.2. Hàn vát cạnh 2.2.1.Kỹ thuật hàn 16 2 13 1 11 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 2.2.2. Luyện tập hàn 2F vát cạnh 3. Các khuyết tật của mối hàn 2F, nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 3.1. Các khuyết tật của mối hàn 3.2. Nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 4. Kiểm tra chất lượng mối hàn 4.1. Kiểm tra mối hàn 4.2. Sửa chữa khuyết tật 5. Kiểm tra 5 Bài 5: Hàn giáp mối thép tấm ở vị trí 2G 1. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ và phôi hàn 1.1. Chuẩn bị phôi hàn 1.2. Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ 2. Kỹ thuật hàn 2G 48 2 45 1 12 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 2.1. Hàn không vát mép 2.1.1.Kỹ thuật hàn 2.1.2. Luyện tập hàn 2G không vát mép. 2.2. Hàn vát mép 2.2.1. Kỹ thuật hàn lớp lót 2.2.2. Luyện tập hàn lớp lót 2.2.3.Kỹ thuật hàn lớp điền đầy 2.2.4. Luyện tập hàn lớp điền đầy 2.2.5.Kỹ thuật hàn lớp hoàn thiện 2.2.6. Luyện tập hàn lớp hoàn thiện 3.Các khuyết tật của mối hàn 2G, nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 3.1. Các khuyết tật của mối hàn 3.2. Nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 13 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 4. Kiểm tra chất lượng mối hàn 4.1. Phương pháp kiểm tra 4.2. Kiểm tra sản phẩm 5. Kiểm tra 6 Bài 6: Hàn góc ở vị trí 3F 1. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ và phôi hàn 1.1. Chuẩn bị phôi hàn 1.2. Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ 2. Kỹ thuật hàn 3F 2.1.Hàn không vát cạnh 2.1.1.Kỹ thuật hàn 2.1.2. Luyện tập hàn 3F không vát cạnh 2.2. Hàn vát cạnh 2.2.1.Kỹ thuật hàn 16 2 13 1 14 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 2.2.2. Luyện tập hàn 3F vát cạnh 3. Các khuyết tật của mối hàn 3F, nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 3.1. Các khuyết tật của mối hàn 3.2. Nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 4. Kiểm tra chất lượng mối hàn 4.1. Kiểm tra mối hàn 4.2. Sửa chữa khuyết tật 5. Kiểm tra 7 Bài 7: Hàn giáp thép tấm mối ở vị trí 3G 1. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ và phôi hàn 1.1. Chuẩn bị phôi hàn 1.2. Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ 2. Kỹ thuật hàn 3G 48 2 45 1 15 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 2.1.Hàn không vát mép 2.1.1.Kỹ thuật hàn 21.2. Luyện tập hàn 3G không vát mép 2.2. Hàn vát mép 2.2.1. Kỹ thuật hàn lớp lót 2.2.2. Luyện tập hàn lớp lót 2.2.3. Kỹ thuật hàn lớp điền đầy 2.2.4. Hàn lớp điền đầy 2.2.5. Kỹ thuật hàn lớp hoàn thiện 2.2.6. Luyện tập hàn lớp hoàn thiện 3. Các khuyết tật của mối hàn 3G, nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 3.1. Các khuyết tật của mối hàn 3.2. Nguyên nhân - biện pháp phòng ngừa 16 Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra* 4. Kiểm tra chất lượng mối hàn 4.1. Kiểm tra mối hàn 4.2. Sửa chữa khuyết tật 5. Kiểm tra Cộng 240 67 166 7 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN. 1. Kiểm tra đánh giá trước khi thực hiện mô đun: - Kiến thức: Đánh giá qua kết quả bằng cách vấn đáp hoặc trắc nghiệm kiến thức đó học cú liờn quan của mụn học vẽ kỹ thuật, an toàn lao động, dung sai. - Kỹ năng: Được đánh giá qua kết quả thực hiện từng vị trí hàn cụ thể 2. Kiểm tra đánh giá trong khi thực hiện mô đun: Giáo viên hướng dẫn quan sát trong quá trình hướng dẫn thường xuyên về công tác chuẩn bị, thao tác cơ bản, bố trí nơi làm việc... Ghi sổ theo giỏ để kết hợp đánh giá kết quả thực hiện môđun về kiến thức, kỹ năng, thái độ. 3. Kiểm tra sau khi kết thúc mô đun: 3.1. Về kiến thức: Căn cứ vào mục tiêu môđun để đánh giá kết quả qua bài kiểm tra viết, kiểm tra vấn đáp, hoặc trắc nghiệm đạt các yêu cầu sau: - Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của từng vị trí hàn. - Hàn được mối hàn ở từng vị trí khác nhau trong không gian. - Kỹ thuật hàn cá mối hàn cơ bản 3.2. Về kỹ năng: 17 Được đánh giá bằng kiểm tra trực tiếp các thao tác trên máy, qua chất lượng của bài tập thực hành đạt các kỹ năng sau: - Phân biệt đúng các loại vật liệu chế tạo phôi. - Vận hành, sử dụng các loại thiết bị dụng cụ chế tạo phôi hàn thành thạo đúng quy trình. - Gá phôi hàn chắc chắn đúng nguyên tắc. - Hàn được mối hàn chắc chắn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ. - Tổ chức nơi làm việc hợp lý khoa học, an toàn. 3.3 Về thái độ: Được đánh giá qua quan sát, qua sổ theo dừi đạt các yêu cầu sau: - Chấp hành quy định bảo hộ lao động; - Chấp hành nội quy thực tập; - Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học; - Ý thức tiết kiệm nguyên vật liệu; - Tinh thần hợp tác làm việc theo tổ, nhóm. 18 Bài 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN HỒ QUANG TAY Mã bài: 14.1 Giới thiệu: Hàn hồ quang tay được ứng dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất. vì vậy khi học bài này sẽ trang bị cho người học nhữn kiết thưc cơ bản về hàn hồ quang tay, giúp người học có những hiểu biết cơ bản về quá trình hình thành mối hàn bằng phương pháp hồ quang tay. I. Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng: - Trình bày được chi tiết các ký hiệu, quy ước của mối hàn; - Phân biệt được các loại máy hàn điện hồ quang, đồ gá, kính hàn, kìm hàn và các loại dụng cụ cầm tay; - Phân biệt được các loại que hàn thép các bon thấp theo ký hiệu mã, hình dáng bên ngoài; - Trình bày được nguyên lý của quá trình hàn hồ quang; - Phân biệt chính xác các liên kết hàn cơ bản; - Nhận biết được các khuyết tật trong mối hàn; - Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khỏe con người; - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trư ường. II. Nội dung: 1. Sơ lược về ký hiệu, quy ước mối hàn. 1.1. Vị trí mối hàn trong không gian: Khi kim loại lỏng chuyển động từ que hàn vào bể hàn và bản thân bể hàn chịu tác dụng của nhiều yếu tố lực. Trong đó, trọng lực là yếu tố lực có trị số lớn, ở tr- ường hợp này nó có tác dụng cho việc hình thành bể hàn nhưng trường hợp khác nó lại cản trở việc hình thành bể hàn. Vì vậy người thợ phải dùng kỹ thuật để tạo ra tác dụng làm giảm hạn chế của trọng lực. Để làm được điều này, căn cứ vào đặc điểm của mối hàn so với phương của trọng lực người ta phân loại mối hàn theo các vị trí trong không gian. Vị trí hàn trong không gian được quy định theo tiêu chuẩn Anh - Mỹ như sau: 19 Ký hiệu Vị trí Ký hiệu Kiểu lắp gép 1 Hàn bằng F (Fillet) Góc 2 Hàn ngang G (Groove) Đối đầu (Giáp mối) 3 Hàn đứng 4 Hàn ngửa 5 Hàn ống cố định 6 Hàn ống chếch 45 o 1.2. Ký hiệu mối hàn trên bản vẽ: 1.2.1 Quy định chung. - Ký hiệu mối hàn: Mối hàn được vẽ bằng nét cơ bản cho cả mối hàn khuất,trong đó có ký hiệu sau: - Đối tượng bị tham chiếu : 20 1.2.2. Ký hiệu mối hàn góc: - Ký hiệu hàn góc chữ T kiểu so le 1.2.3 Ký hiệu mối hàn giáp mối: 21 - Kiểu mép hàn - Dạng hàn: - Chiều sâu nóng chảy - Lót đáy 2. Các loại máy hàn điện hồ quang tay và dụng cụ cầm tay. 2.1 - Các loại máy hàn điện hồ quang tay. Trong thực tế hiện nay máy hàn xoay chiều đã nêu ở trên ít được sử dụng vì năng suất và chất lượng mối hàn không cao. Chủ yếu sử dụng máy hàn một chiều, máy hàn một chiều gồm hai loại: - Máy phát điện hàn một chiều: Là máy biến đổi cơ năng từ động cơ đốt trong thành dòng điện hàn một chiều. Loại này ít sử dụng vì không tiện lợi và giá thành cao, chỉ sử dụng khi không có điện lưới. - Máy hàn một chiều: Sử dụng bộ chỉnh lưu bằng điôt để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. 22 2.2. Dụng cụ cầm tay và dụng cụ bảo hộ lao động. 2.2.1 Kìm hàn. -Tác dụng của kìm hàn: Dẫn điện và cặp chặt que hàn, cấu tạo của kìm hàn tốt xấu sẽ ảnh hưởng rất lớn tới việc hàn. -Phân loại: Kìm hàn được chia làm 2 loại 300A và 500A -Yêu cầu của kìm hàn: Tính năng dẫn điện tốt, trọng lượng nhẹ, thay đổi que hàn dễ dàng. Bộ phận dẫn điện của kìm hàn làm bằng đồng, tiết diện của nó to hay nhỏ do dòng điện hàn quyết định. Tay cầm làm bằng chất cách điện, dựa vào lò xo cặp chặt các loại que hàn có đường kính khác nhau theo các chiều khác nhau. 2.2. Dụng cụ phụ trợ: -Dụng cụ phụ trợ gồm: búa đầu nhọn (búa gõ xỉ hàn), bàn chải thép, hộp đựng que hàn, búa đầu tròn, đục. - Dụng cụ bảo hộ lao động trong hàn hồ quang tay: 23 +Mặt nạ: Là một loại dụng cụ dùng để bảo hộ đầu và mắt của thợ hàn khỏi bị kim loại nóng chảy bắn vào. Ngăn cản sự ảnh hưởng của những quang tuyến có hại phát ra từ hồ quang điện. Mặt nạ gồm hai loại là loại đội vào đầu và loại cầm tay. Mặt nạ thường rất nhẹ và chắc chắn, được làm bằng bìa các tông, nhựa phíp, có màu đen hoặc màu nâuĐằng trước có khung kính để lắp kính bảo hộ mắt, bên trong có lẫy lò xo để giữ miếng kính bảo hộ mắt. + Miếng kính màu: Có tác dụng giảm bớt cường độ ánh sáng hồ quang mặt khác còn có tác dụng lọc tia hồng ngoại, tia tử ngoại. Thợ hàn thông qua miếng kính bảo hộ mà quan sát vùng nóng chảy nắm vững quá trình hàn. - Chọn kính bảo hộ tham khảo bảng sau: Số hiệu ghi trên miếng kính bảo hộ Màu xẫm hay nhạt Phạm vi dòng điện hàn thích hợp (Ampe) 9 Hơi nhạt 100(A) 10 Trung bình 100 – 350 (A) 11 Hơi xẫm 350 (A) -Để tránh những hạt kim loại nóng chảy bắn vào miếng kính bảo hộ lao động mắt làm hỏng kính. Ta lồng những miéng kinh trắng lên trên miếng kính màu. -Những dụng cụ bảo hộ lao động khác: Quần áo bảo hộ bằng vải bạt, găng tay da, miếng áp chân làm bằng vải dạ, giày cách điện, kính trắng thường. 3. Các loại que hàn thép các bon thấp. 3.1 Phân loại que hàn: - Que hàn dùng để hàn hồ quang tay là điện cực nóng chảy (que hàn thuốc bọc) có hai nhiệm vụ chính là mồi hồ quang và bù đắp kim loại cho mối hàn. Que hàn có lõi thép ở trong, ngoài có lớp thuốc bọc . 24 3.1.1. Phân loại theo công dụng: Căn cứ vào vật liệu cơ bản của chi tiết hàn, người ta chia que hàn theo công dụng hàn gồm các loại như: Que hàn thép các bon kết cấu, que hàn thép hợp kim thấp kết cấu, que hàn thép hợp kim cao kết cấu, que hàn đắp, que hàn gang, que hàn đồng... 3.1.2. Phân loại theo thành phần hoá học: Căn cứ vào thành phần hóa học của thuốc bọc que hàn, mục đích là khử ôxy và bảo vệ mối hàn, người ta chia ra các loại sau: Que hàn tính axít, que hàn tính kềm, que hàn celulo, que hàn ruler... - Thành phần thuốc bọc loại que hàn tính axít: ôxít sắt, ôxít man gan, ôxít titan và những chất khi hàn dễ thải ôxy. Chất hữu cơ trong thuốc bọc là chất khí, khi hàn sinh ra thể khí bảo vệ mối hàn. - Thành phần thuốc bọc que hàn tính kiềm: đá hoa cương, đá huỳnh thạch và nhiều hợp kim sắt để làm chất khử ôxy và chất hợp kim. Khi hàn đá hoa cương phân giải ra khí các bô ních (CO2) để làm ra thể khí bảo vệ. 3.1.3. Phân loại theo độ bền kéo: Căn cứ vào độ bền kéo tối thiểu của kim loại que hàn để phân loại. Theo tiêu chuẩn việt nam có loại N38, N46..., theo tiêu chuẩn ISO có các loại E60..., E70..., E80... 3.2. Tác dụng của thuốc bọc que hàn: 3.2.1. Nâng cao tính ổn định hồ quang: - Khi hàn bằng dòng một chiều que hàn trần không thuốc bọc vẫn có thể duy trì hồ quang cháy được, nhưng không ổn định. - Nếu hàn bằng dòng xoay chiều không thể hàn được. Que hàn có thuốc bọc không những nâng cao tính ổn định của hồ quang, mà tiến hành hàn bình thường đối với dòng xoay chiều. 3.2.2. Bảo vệ kim loại nóng chảy khỏi tác động có hại của không khí. -Khi hàn, thuốc bọc chảy sinh ra thể khí phủ lên hồ quang làm cho kim loại chảy cách ly với không khí bảo vệ kim loại chảy. -Sau khi chảy thuốc bọc tạo thành lớp xỉ phủ lên mặt mối hàn, bảo vệ kim loại mối hàn tránh ôxy hoá và sự xâm nhập của các tạp chất khác. Đồng thời xỉ hàn có thể làm cho kim loại mối hàn nguội dần, thúc đẩy để khí thoát ra, giảm bớt khả năng sinh ra lỗ hơi. 3.2.3. Đẩy oxy thoát khỏi kim loại mối hàn tốt hơn: Thuốc bọc tuy có khả năng sinh ra thể khí bảo vệ cách ly không cho tiếp xúc 25 với kim loại chảy, nhưng không cách ly tuyệt đối, vẫn còn một ít không khí xâm nhập vào và ôxy còn có khả năng do những nguyên nhân khác mà được đưa vào vùng nóng chảy. Cho nên ôxy tác dụng với kim loại sẽ tạo thành ôxít làm cho một số yếu tố nào đó của kim loại bị cháy hỏng, dẫn đến chất lượng của mối hàn giảm xuống. Do đó trong thuốc bọc còn có thêm một ít chất hoàn nguyên để đẩy ôxy trong ôxít ra, mới đảm bảo chất lượng mối hàn. 3.2.4. Bổ sung nguyên tố hợp kim để nâng cao cơ tính mối hàn: Do ảnh hưởng nhiệt độ cao của hồ quang một số nguyên tố hợp kim của kim loại vật hàn và lõi thép que hàn bị cháy hỏng, làm cho cơ tính của mối hàn giảm xuống. Để tránh những nhược điểm trên, trong thuốc bọc có tăng thêm một số nguyên tố hợp kim, khi bọc thuốc chảy, số nguyên tố này sẽ theo vào kim loại mối hàn, nâng cao cơ tính của kim loại mối hàn, thậm chí có khả năng vượt quá cơ tính vật hàn. 3.2.5. Làm cho quá trình hàn thuận lợi và nâng cao hiệu suất làm việc. Thuốc bọc nóng chảy chậm hơn tốc độ nóng chảy của lõi thép que hàn, ở đầu lõi thép que hàn thuốc bọc hình thành ống bọc lồi ra, làm cho kim loại nóng chảy rất dễ chảy vào vùng nóng chảy tiện cho khi hàn ngửa và hàn đứng có thuốc bọc nhiệt lượng càng tập trung, kim loại bắn ra được giảm bớt, lượng kim loại hàn trong đơn vị thời gian được nâng cao. Phân loại và công dụng nguyên liệu Tên nguyên liệu Chất ổn định hồ quang Các-bon-nát ka li, xo đa, phen pát, thuỷ tinh nước, nát ri, thuỷ tinh nước ka-li, quặng sắt từ tính Tit tan, đá hoa ChaL-K, Các-bô-nát Ba-ri, kim loại kiềm thô, các vật ôxy hoá. Chất khử ô - xi Sắt Măng gan, sắt si lích, sắt ti tan, sắt nhôm, Gra-pít than gỗ. Chất tạo xỉ hàn Tính kiềm Quặng Măng gan, ChaL-K, đá hoa, quặng Ma-nhê-đít Tính axít Đất Si lích, phen-pát, đất thịt (đất thịt mịn thuần, đất cao lanh, đá hoa cương). Trung tính Quặng sắt, ti tan chọn kỹ. Chất tạo thể khí Bột A-mi-dông, bột De-xtrin, bột mỳ, mùn cưa, Xen- lu-lô, đá hoa ChaL-K, Quặng Ma-nhê-đít Chất hoà loãng Đá huỳnh thạch, đá thuỷ tinh, Clo-Ba ri, Bi-ô-xít Ti tan Chất thấm hợp kim Sắt Man gan, sắt Si lích, sắt ti tan, sắt Crôm, sắt mô líp đen, sắt Vonfram, sắt Va-na-đi. Chất kết dính Thuỷ tinh nước, đê Xtrin, đất thịt, đất cao lanh 26 3.3. Lõi thép, que hàn: 3.3.1. Thành phần hoá học của lõi thép que hàn: Để đảm bảo chất lượng mối hàn, đối với chất lượng lõi thép que hàn thường yêu cầu cao, có nhiều loại đối với que hàn dùng để hàn thép các bon thấp và thép hợp kim thấp xem bảng sau: Số hiệu thép Hàm lượng nguyên tố Nhãn hiệu Ký hiệu (C) (Mn) (Si) (Cr ) (Ni) (S) (P) Không quá Hàn 0,8 H 0,8 0,1 0,3á 0,55 0,0 3 0, 15 0, 3 0,04 0,04 Hàn 0,8 CaO H 0,8A 0,1 0,3á 0,55 0,0 3 0, 1 0, 25 0,03 0,43 Hàn 0,8Mn H0,8 Mn 0,1 0,8á 1,1 0,0 3 0, 15 0, 3 0,04 0,04 Hàn 0,8Mn , CaO H0,8 MnA 0,1 0,8á 0,1 0,0 3 0, 1 0, 25 0,03 0,03 Hàn 15 H15 0,11 á0,1 8 0,35 á0,5 5 0,0 3 0, 2 0, 3 0,04 0,04 Hàn 15 Mn H15 Mn 0,11 á0,1 8 0,8á 1,1 0,0 3 0, 2 0, 3 0,04 0,04 Hàn 10Mn 2 H10 Mn2 0,12 1,5á 1,9 0,0 3 0, 2 0, 3 0,04 0,04 Hàn 10 Mn, Si H10 MnS i 0,14 0,8á 1,1 0,6 - 0,9 0, 2 0, 3 0,03 0,04 3.3.2. Sự ảnh hưởng của các nguyên tố trong lõi thép que hàn - Cac bon: Là chất khử ôxy tương đối tốt, khi nhiệt độ cao sinh ra khí (CO, CO2) nó không hoà tan trong kim loại, nhưng có khả năng đẩy thể khí không có lợi đối với mối hàn trong không khí như ôxy, nitơ tạo ra luồng hơi để thổi những giọt 27 kim loại chảy, do đó mà khi hàn đứng và hàn ngửa tương đối dễ nhưng nó lại tăng thêm sức bắn toé của kim loại. Nếu lượng các bon nhiều hơn, khi thao tác hàn không được chính xác, kim loại nóng chảy bị nguội nhanh thể khí sinh ra khó thoát tạo thành những lỗ hơi. Các bon nhiều quá làm cho điểm nóng chảy của lõi thép que hàn hạ xuống, tính lưu động và điện trở suất tăng đồng thời tính dẻo giảm, tính giòn tăng, tính nhạy cảm đường nứt tăng. Do đó hàm lượng cácbon trong lõi thép que hàn thường hạn chế dưới 0,18% -Mangan : Là chất khử ôxy rất tốt nó có thể hoà hợp với lưu huỳnh để tạo thành sun phát mangan (MnS), có thể tác dụng khử lưu huỳnh và khả năng giảm nứt vì nóng. Nó là chất thấm hợp kim, nâng cao cơ tính mối hàn. Hàm lượng Mn trong lõi thép que hàn thường hạn chế từ 0,4- 0,6 %, có một số lõi thép que hàn trên 0,8 – 1,1%. - Silic: Năng lực đẩy ôxy của Silic mạnh hơn Mangan. Nhưng vì Biôxít Silic do Silic và ô xít tạo thành Si02 có điểm nóng chảy cao, làm cho xỉ hàn đặc thêm, mối hàn dễ lẫn xỉ. Mặt khác do năng lực đẩy ôxy của nó, làm cho cácbon trong vùng nóng chảy ở nhiệt độ cao, không ôxy hoá được, nhưng khi vùng nóng chảy đông đặc, cácbon mới bị ôxy hoá thể sinh ra, sau khi bị ôxy hoá khó thoát tạo thành lỗ hơi. Ngoài ra (Si) nhiều làm cho kim loại bắn tóe, nên hàm lượng (Si) trong lõi thép que hàn thường hạn chế dưới 0.03%. -Crôm : Trong lõi thép que hàn cácbon thấp, Crôm là tạp chất, sau khi bị ôxy hoá sẽ thành ôxít Crôm ( Cr203 ) khó chảy làm tăng hàm lượng xỉ hàn lẫn trong mối hàn, do đó hạn chế dưới 0,03%. -Ni Ken: Cũng là tạp chất, nhưng nó không ảnh hưởng gì đối với quá trình hàn. Hàm lượng Niken cho phép trong lõi thép que hàn không quá 0.30% - Lưu Huỳnh – Phốt pho: Là hai tạp chất có hại tồn tại trong thép khi khai thác và luyện kim trong thép, lưu hùynh kết hợp với sắt tạo thành sunfát sắt (FeS) điểm nóng chảy thấp so với sắt, cho nên mối hàn ở nhiệt độ cao sẽ bị nóng nứt. Phốt pho hợp với sắt thành phốt pho sắt (Fe2P) hoặc (Fe4P) làm tăng tính lưu động của kim loại, ở nhiệt độ bình thường biến giòn. Cho nên hàm lượng phốtpho và lưu huỳnh trong lõi thép que hàn chỉ được nhỏ hơn 0,04%. Đối với hàn kết cấu quan trọng yêu cầu P , S < 0,03%. 3.4. Quy cách que hàn : - Chiều dài que thường từ 250 ÷ 450 nó phụ thuộc vào đường kính, thành phần kim loại và thuốc bọc. Nếu giảm đường kính mà tăng chiều dài thì sẽ tăng hiện tượng nung nóng que hàn khi hàn, tạo điều kiện nóng chảy nhanh gây hiện tượng bắn tóe khi hàn, dẫn đến sự hình thành mối hàn không tốt. Còn nếu chiều dài ngắn 28 thì lãng phí kim loại (đầu thừa không hàn) bởi vậy ứng với một đường kính que hàn phải có chiều dài thích hợp. - Đường kính que hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn và có kích thước từ 1 ÷ 12 mm. Thông dụng là que hàn có đường kính từ 1÷6 mm, lớn hơn 6 mm ít dùng. - Quy cách que hàn được quy định chung trong hệ thống quy định quốc tế: Đường kính que hàn d(mm) Chiều dài ( mm ) 2 250 2,5 300 ÷ 400 3,2 350 ÷ 400 4 350 ÷ 400 5 400 ÷ 450 6 450 3.5. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế 4.5.1- Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam. - Theo tiêu chuẩn Việt Nam, que hàn được ký hiệu là Nxx, N chỉ đây là que hàn, xx là 2 chữ số chỉ một phần mười độ bền kéo tối thiểu tính bằng N/mm2. - Ví dụ: N46 là que hàn có độ bền kéo tối thiểu 46 x10 = 460 N/mm2. 4.5.2- Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn ISO. - Que hàn thuốc bọc hàn thép C: + Quy định về vị trí hàn: 1-Hàn tất cả mọi vị trí 2-Hàn bằng và hàn ngang 3-Hàn bằng, hàn ngang, hàn trần và hàn đứng từ trên xuống. + Quy định về lớp thuốc bọc que hàn: Số Loại thuốc bọc Loại dòng điện chỉ dẫn 10 Natri, Xellulo DCEP 11 Kali, Xellulo AC hoặc DCEP 12 Natri, Titan AC hoặc DCEN 13 Kali, Titan AC hoặc DCEP hoặc DCEN 14 Bột sắt và Titan AC hoặc DCEP hoặc DCEN 15 Natri, Hyđrô thấp DCEP 29 16 Kali, Hyđrô thấp AC hoặc DCEP 18 Kali, Hyđrô thấp, bột sắt AC hoặc DCEP 19 Ylmenite AC hoặc DCEP hoặc DCEN 24 Bột sắt, Titan AC hoặc DCEP hoặc DCEN 27 Ô xít sắt, bột sắt AC hoặc DCEN 28 Kali, Hyđrô thấp, bột sắt AC hoặc DCEP 48 Kali, Hyđrô thấp, bột sắt AC hoặc DCEP Ghi chú: AC = Dòng điện xoay chiều DCEN = Dòng điện một chiều đấu thuận DCEP: = Dòng điện một chiều đấu nghịch - Que hàn thuốc bọc hàn thép hợp kim thấp: + Quy định về nguyên tố hợp kim: Một hoặc nhiều chữ cái chỉ thị hàm lượng % các nguyên tố hợp kim chính của que hàn: Ký hiệu C Mn Si Ni Cr Mo A1 - - - - - 0,5 B1 - - - - 0,5 0,5 B2L 0,05 - - - 1,25 0,5 B2 - - - - 1,25 0,5 B3L 0,05 - - - 2,25 1 B3 - - - - 2,25 1 B4L 0,05 - - - 2 0,5 B5 - - - - 0,5 1 C1 - - - 2,5 - - C2 - - - 3,25 - - C3 - - - 1 0,15 0,35 D1 - 1,25- 1,75 - - - 0,25- 0,75 D2 - 1,65-2 - - - 0,25- 30 0,45 G(**) - 1 0,8 0,5 0,3 0,2 + Các quy định khác giống như Que hàn thép các bon. 3.6. Phương pháp bảo quản que hàn: Việc bảo quản que hàn tốt hay xấu có ảnh hưởng rất lớn để chất lượng mối hàn. Bảo quản theo các điều kiện sau: - Que hàn phải để trong kho khô ráo và thông gió tốt. Nhiệt độ trong kho không nhỏ quá 180C. - Khi cất giữ các loại que hàn phải kê cao (không thấp quá 300mm), đồng thời phải để cách vách tường lớn hơn 300mm, đề phòng que hàn ẩm mà biến chất. - Kho chứa que hàn phải có thiết bị nung nóng để sấy khô que hàn. - Nếu thấy que hàn bị ẩm thì phải sấy: Que hàn có tính axít sấy ở nhiệt độ 150 0C (từ 1÷2 giờ), que hàn có tính kiềm sấy ở nhiệt độ 2500 (từ 1÷2 giờ). - Các loại que hàn bị ẩm sau khi sấy khô đem hàn thử, nếu không phát hiện thấy hiện tượng thuốc bọc rơi ra từng mảng, hoặc trên mối hàn có lỗ hơi thì chứng tỏ que hàn đó vẫn đảm bảo chất lượng để hàn. - Khi làm việc ở ngoài trời cách đêm cần phải giữ que hàn cho tốt, đề phòng que hàn bị ẩm mà biến chất. 4. Nguyên lý của quá trình hàn hồ quang. 4.1. Nguyên lý của hàn hồ quang: - Hàn hồ quang là quá trình hàn nóng chảy, nhiệt lượng do hồ quang điện sinh ra làm nóng chảy mép hàn và kim loại phụ tạo thành bể hàn ở trạng thái lỏng, sau khi kết tinh lại tạo thành bể hàn. 4.2. Hồ quang hàn: 4.2.1. Khái niệm, cấu tạo của hồ quang. - Khái niệm: Đấu vào que hàn và vật hàn một nguồn điện, cho que hàn tiếp xúc với vật hàn sinh ra hiện tượng chập mạch, tại chỗ tiếp xúc do có điện trở cao nên nó nhanh chóng sinh ra nhiệt độ cao, do có nhiệt độ cao các phân tử ở vùng này bị bứt Ion ra khỏi phân tử. Khi nâng que hàn lên giữa que hàn và vật hàn có điện thế vì vậy các ion bị hút về các cực trái dấu tạo thành dòng điện. Như vậy hồ quang điện là dòng 31 chuyển dời có hướng của các ion giữa 2 điện cực. Do có sự va đập mạnh của các ion nên nó giải phóng năng lượng ở dạng nhiệt năng và quang năng tạo ra ánh sáng mạnh và nhiệt độ cao. - Cấu tạo: Trong cột hồ quang do dòng điện một chiều tạo ra: + Khu vực cực âm có nhiệt độ 3200oC, nhiệt lượng toả ra là 38% của tổng nhiệt lượng hồ quang. + Khu vực cực dương có nhiệt độ 3400oC, nhiệt lượng toả ra là 42% của tổng nhiệt lượng hồ quang. + Cột hồ quang có nhiệt độ lên đến 6000oC nhưng nhiệt lượng toả ra là 20% của tổng nhiệt lượng hồ quang. = Với dòng điện xoay chiều nhiệt độ, nhiệt lượng phân bố trên que hàn và vật hàn đều nhau. - Điều kiện để hình thành hồ quang điện: - Giữa 2 điện cực phải có một hiệu điện thế đủ lớn để tạo thành điện trường hút các ion và electron. - Khoảng không khí giữa hai điện cực phải được ion hoá. + Trong cấu trúc của phân tử, bao giờ cũng có điện tử tự do, nếu ta tăng động năng cho nó đủ lớn thì chúng ta sẽ bứt ra khỏi sức hút của hạt nhân và sẽ tách ra ngoài. Nếu như ở phía bên kia điện cực có hiệu điện thế đủ lớn thì điện cực bứt ra sẽ ...loại nóng chảy của que hàn dựa vào vùng nóng chảy dễ hút Ôxy và Nitơ trong không khí vào mối hàn làm giảm cơ tính mối hàn. Sự bắn toé kim loại cũng tương đối nghiêm trọng hơn, lãng phí que hàn. Do đó khi hàn nói chung nên dùng hồ quang ngắn để hàn. - Que hàn chuyển động về phía trước theo đường hàn(2) Chủ yếu làm cho kim loại que hàn và kim loại nóng chảy vật hàn tạo thành mối hàn. Tốc độ chuyển động của que hàn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn. Nếu chuyển động nhanh quá hồ quang không kịp làm cho que hàn và vật hàn nóng chảy nhiều dẫn đến mối hàn có kích thước nhỏ cũng như chất lượng mối hàn kém (hàn chưa thấu). Nếu tốc độ chậm quá lượng nóng chảy kim loại nhiều, mối hàn to, ngoài ra kim loại vật hàn bị nung nóng nhiều bị dẫn đến nếu vật hàn mỏng sẽ bị thủng hoặc gây biến dạng vật hàn. Cho nên tốc độ vật hàn phải căn cứ vào vật hàn lớn hay bé, đường kính que hàn, chiều dày vật hàn, bề rộng mối hàn mà chọn cho phù hợp . - Que hàn dao động ngang (3) Dao động ngang của que hàn để làm cho mối hàn có kích thước bề rộng, phạm vi dao động ngang có quan hệ với chiều rộng va đường kính que hàn. Nếu dao động ngang lớn thì bề rộng mối hàn lớn. Bề rộng mối hàn thông thưòng không quá từ 2  5 lần đường kính que hàn (bề rộng mối hàn có quan hệ với chiều dày vật hàn). 2.2 Các phương pháp dao động ngang của que hàn - Dao động que hàn hình đường thẳng: Do không có dao động ngang của que hàn, hồ quang hàn ổn định, độ sâu nóng chảy lớn, chiều rộng mối hàn hẹp. Thông thường không quá 1,5 lần đường kính que hàn, cho nên cách này được dùng để hàn lớp hàn thứ nhất của mối hàn nhiều lớp và khi hàn ghép tấm dày từ 3  5 mm không vát cạnh. - Dao động que hàn theo đường thẳng đi lại: Đưa que hàn di động theo đường thẳng đi lại theo hướng hàn 55 Đặc điểm của cách đưa que hàn này được ứng dụng nhiều khi hàn đường hàn lớp thứ nhất kiểu nhiều lớp, những đầu nối có khe hở tương đối, hàn thép tấm mỏng. - Dao động que hàn hình răng cưa: Cách đưa que hàn hình răng cưa là cho đầu que hàn di động liên tục theo hình răng cưa và di động về phía trước, ở hai cạnh thì ngừng một lúc để đề phòng khuyết tật. Mục đích là khống chế tính lưu động của kim loại chảy và bề rộng mối hàn cần thiết để cho mối hàn hình thành tốt. Phương pháp này dễ thao tác, trong sản xuất được dùng tương đối nhiều, phạm vi ứng dụng: hàn bằng, hàn ngửa, hàn đứng giáp mối, hàn ke góc. - Dao động que hàn theo hình bán nguyệt: Được dùng rộng rãi trong sản xuất. Theo cách này cho đầu que hàn chuyển động sang trái, sang phải theo hình bán nguyệt và theo hướng hàn. Tốc độ chuyển động căn cứ vào vị trí hình dáng yêu cầu và cường độ dòng điện hàn quyết định đồng thời chú ý ngừng lại một ít ở hai cạnh, đề phòng khuyết cạnh. Phạm vi ứng dụng của phương pháp này căn bản giống như phương pháp hình răng cưa. Nhưng lượng tăng cường mối hàn của nó cao hơn. Ưu điểm: Làm cho kim loại nóng chảy được tốt, có thời gian giữ nhiệt tương đối dài, thể hơi dễ thoát ra ngoài và xỉ hàn nổi lên trên mặt mối hàn, do đó nâng cao chất lượng mối hàn. - Dao động que hàn theo hình tam giác nghiêng: Phương pháp này thích hợp với những mối hàn vát mép vị trí ngang và mối hàn góc vị trí hàn bằng, hàn ngửa. Ưu điểm phương pháp này dựa vào sự chuyển động của que hàn để khống chế kim loại chảy, làm cho mối hàn hình thành tốt. - Dao động que hàn theo hình tam giác cân: 56 Cách đưa que hàn theo hình tam giác cân thích hợp khi hàn đứng vát mép và hàn góc đứng. Đặc điểm của nó là một lần có thể hàn được mặt cắt mối hàn tương đối dày. Mối hàn ít bị khuyết tật nâng cao hiệu suất. - Dao động động que theo hình tròn: Thích hợp khi hàn những vật tương đối dày ở vị trí hàn bằng. Ưu điểm của nó khả năng làm cho kim loại nóng chảy có nhiệt độ cao, bảo đảm cho ôxy, Nitơ hoà tan trong vùng nóng chảy có dịp thoát ra, đồng thời làm cho xỉ hàn nổi lên. - Dao động que hàn theo hình tròn lệch: Thích hợp khi hàn góc hàn ngang, hàn ngửa. Đưa que hàn theo hình tròn lệch chủ yếu khống chế kim loại nóng chảy không cho nhỏ giọt xuống, để tạo hình mối hàn. 3. Kỹ thuật bắt đầu, kết thúc và nối đường hàn. 3.1. Bắt đầu mối hàn: Là phần khởi đầu mối hàn, trong trường hợp chung mối hàn ở phần này hơi cao, bởi vì nhiệt độ vật hàn trước khi hàn hơi thấp, sau khi mồi hồ quang không thể làm cho kim loại ở chỗ bắt đầu lên cao ngay được, cho nên độ sâu nóng chảy ở phần đầu mối hàn hơi nóng, làm cho cường độ mối hàn yếu đi. Để giảm bớt hiện tượng này, sau khi mồi hồ quang, phải kéo dài hồ quang ra một ít tiến hành giữ nhiệt vật hàn, sau đó rút ngắn chiều dài hồ quang cho thích hợp và tiến hành bình thường. 3.2 Kết thúc mối hàn: 57 Là khi đã hàn xong một mối hàn. Nếu kết thúc kéo dài ngay hồ quang ra sẽ tạo cho mặt ngoài của mối hàn có rãnh thấp hơn bề mặt vật hàn, rãnh hồ quang quá sâu làm cho cường độ chỗ kết thúc mối hàn giảm bớt, sinh ra ứng suất tập trung mà rạn nứt, vì vậy khi kết thúc đường hàn không nên để lại rãnh hồ quang mà phải lấp đầy nó bằng hai cách: - Khi kết thúc cuối cùng phải ngừng không cho que hàn chuyển động ngừng lại một ít rồi từ từ ngắt hồ quang. - Cũng có thể cho hàn lại rồi tắt hồ quang. Trường hợp những tấm mỏng không áp dụng các cách trên, mà lúc này ở chỗ kết thúc ta thực hiện chấm, ngắt hồ quang khi nào rãnh đầy thì thôi. 3.3. Nối liền của mối hàn: Khi hàn hồ quang bằng tay do chiều dài que hàn bị hạn chế không thể hàn liên tục được. Để đảm bảo mối hàn liên tục, phải làm cho mối hàn sau nối với mối hàn trước. Chỗ nối gọi là đầu mối hàn. Kiểu 1 Kiểu 2 Trong quá trình hàn khi gặp chỗ nối thường xảy ra khuyết tật như mối hàn cao, ngắt quãng và rộng hẹp không đều. Để phòng ngừa và giảm bớt thiếu sót đó khi áp dụng những loại đầu nối trên cần chú ý: +Đối với đầu nối mối hàn kiểu 1 thì có thể mồi hồ quang ở chỗ chưa hàn của đầu mối hàn hoặc phần cuối mối hàn trước, sau khi mồi hồ quang kéo dài hồ quang ra một ít, cho ngừng lại ở rãnh hồ quang (như vậy có thể làm cho chỗ nối đạt được dư nhiệt cần thiết, đồng thời có thể nhìn rõ vị trí của rãnh hồ quang để điều chỉnh vị trí que hàn) rồi lập tức rút ngắn độ dài thích hợp, tiếp tục tiến hành hàn . +Đối với loại đầu nối mối hàn kiểu 2 phải chú ý khi que hàn đến phần đầu hoặc phần cuối của mối hàn phải nâng ngọn lửa hồ quang lên cao một ít, sau đó tiếp tục hàn một đoạn, cuối cùng lại dần dần kéo dài hồ quang để nó tự tắt. 4. Các phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn. Kiểm tra chất lượng mối hàn là công việc vô cùng quan trọng nhằm đánh giá chất lượng mối hàn xác định xem mối hàn có phù hợp cường độ chịu lực của kết cấu và yêu cầu của việc sử dụng không. Có nhiều phương pháp kiểm tra mối hàn chia làm hai loại là kiểm tra phá hỏng (DESTRUCTIVE TESTING) và kiểm tra không phá hỏng (NON-DESTRUCTIVE TESTING) 58 4.1. Kiểm tra phá hỏng: Là phương pháp khi kiểm tra mối hàn bị phá hủy không còn nguyên hình dạng ban đầu. Phương pháp này nhằm kiểm tra, xác định độ bền cực đại của kim loại mối hàn, chi tiết hàn hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn. Việc kiểm tra phá hỏng đối với toàn bộ mối hàn mang tính cục bộ, giá thành cao nên chủ yếu chỉ thực hiện trong phòng thí nghiệm chuyên ngành mà không ứng dụng rộng rãi. - Phương pháp kiểm tra độ bền uốn xuống của mối hàn: - Kiểm tra độ bền kéo ngang/dọc của mối hàn: - Kiểm tra độ bền kéo và độ dãn dài của kim loại mối hàn: - Kiểm tra độ dai va đập của kim loại mối hàn: BÚA NÉN 59 - Kiểm tra độ cứng: 4.2. Kiểm tra không phá hỏng: - Kiểm tra mặt ngoài của mối hàn bằng mặt hoặc tính phóng đại lớn hơn hoặc bằng 10 lần: Để xem xét bề mặt ngoài của mối hàn xem còn những thiếu sót như vết nứt, lỗ hơi, lẫn xì hàn, đóng cục, hàn chưa thấu và kích thước mối hàn đã phù hợp với quy định chưa từ đó xác định chất lượng mối hàn. Phương pháp này chỉ phát hiện được những thiếu sót ở mặt ngoài mà khó phát hiện được thiếu sót ở bên trong mối hàn vì vậy khi nghiệm thu cấu kiện hàn thường phải dùng những phương pháp kiểm tra khác để bổ sung nhằm xác định chất lượng lần cuối cùng. - Kiểm tra bằng dầu hoả (vôi dầu): Để kiểm tra bên trong mối hàn xem có thiếu sót như bị rạn nứt không. Phương pháp này thích hợp cho các sản phẩm có áp lực nhỏ hơn 30N/cm2 như bình chứa yêu cầu có tính chặt chẽ tương đối cao. Kiểm tra bằng dầu hoả là dựa vào khả năng thẩm thẩu rất lớn của dầu hoả, qua những khe hở rất nhỏ để pháp hiện chỗ rò của mối hàn. Khi kiểm tra trước hết phủ bột phấn trắng, sau đó quét vào mặt sau của mối hàn một lớp dầu hoả. Nếu trong mối hàn có lỗ rất nhỏ xuyên qua hay vệt nứt,... thì dầu hoả sẽ thấm qua lớp bột phấn trắng và hiện lên những vết dầu. - Thí nghiệm áp lực bằng nước: Là để kiểm tra tính kín của mối hàn, dùng để kiểm tra những dụng cụ chứa phải chịu áp lực (như ống dẫn...). Khi kiểm tra, trước hết cho đầy nước vào dụng cụ chứa đổ, sau đó bơm nước cao áp vào. Áp lực thường bằng 1,5 lần hoặc lớn hơn áp lực khi làm việc của mối hàn, dùng búa tay nặng khoảng 0,25kg gõ nhẹ vào vùng xung quanh mối hàn và xem có hiện tượng rò hay không. Sau khi kiểm tra, thải nước cao áp ra từ từ, để tránh dụng cụ chứa đó bị co ngót đột ngột mà hư hỏng. Nếu cần, dùng khí nén để thổi khô nước đề phòng bị gỉ. 60 Việc thử áp lực nước tiếu hành trong tình trạng có áp lực, cho nên không những có thể phát hiện những khuyết tật như bị rò mà còn đồng thời kiểm tra khả năng chịu áp lực của mối hàn. - Thí nghiệm bằng áp lực áp lực hơi Về cơ bản cũng giống như thí nghiệm bằng áp lực nước khi cấu kiện là dụng cụ chứa kiểu kín (như két nước, két dầu đường ống...) thì có thể dùng áp lực hơi để kiểm tra. Khi kiểm tra, ta thông khí nén (áp lực khí nén lớn hay nhỏ là căn cứ vào yêu cầu công tác của cấu kiện mà quyết định, vào trong dụng cụ chứa bịt kín và cho nước xà phòng lên mặt ngoài các mối hàn của dụng cụ chứa đó. Nếu trong mối hàn có khuyết tật, thì khi nén sẽ theo hở đó sùi ra ngoài, làm sùi bọt xà phòng, giúp ta phát hiện được thiếu sót của mối hàn. - Kiểm tra bằng tia X : Do năng lực xuyên qua các loại vật chất có khác nhau, cho nên ta dùng tia X để kiểm tra khuyết tật trong mối hàn. Tia X do đèn X trong máy phóng tia X phát ra. Khi kiểm tra bằng tia X, để tia X chiếu thẳng vào mối hàn, sau mối hàn có đặt một chiếc hộp có đặt phim cảm quang: Máy phát tia X Phim chụp bằng tia X Nếu trong mối hàn có những lỗ hơi, lẫn xỉ, vết nứt, hàn chưa thấu,... thì năng lực của tia X xuyên qua những chỗ thiếu sót này khác nhau, sự cảm quang của phim sẽ tương đối lớn. Sau khi tráng phim, trên phim hiện rất rõ những thiếu sót trong mối hàn. Phương pháp kiểm tra bằng tia X do thiết bị dùng đắt tiền, cho nên dùng cho những cấu kiện quan trọng và những nơi cần thiết. Tia X do máy X phát ra chỉ xuyên qua được những vật hàn bằng thép các bon thấp có bề dày không quá 100mm. 61 - Kiểm tra bằng tia  Lợi dụng năng lực phóng xạ của các nguyên tố có tính phóng xạ như: Rađium, Uranium hoặc Côban để phòng những tia (sóng của tia ngắn hơn so với sóng của tia X). Nó có năng lực thường xuyên qua rất mạmh, dùng để kiểm tra mối hàn có độ dày tới 300mm. Nguồn phát sinh ra tia là do nguyên tố có tính phóng xạ đặt trong hộp bằng chì, miệng mở cửa hộp đối diện với mối hàn cần kiểm tra. Đặc điểm của phương pháp kiểm tra này là thiết bị đơn giản, nguyên tố có tính phóng xạ được dùng lâu dài, nhưng thời gian cảm quang của phim tương đối dài. Việc khí nghiệm không phá hỏng, ngoài những phương pháp thường dùng trên ta có thể nghiên cứu một số phương pháp kiểm tra tiên tiến khác nhau. - Kiểm tra bằng các hạt từ tính: Phương pháp này chỉ áp dụng được cho các vật liệu có từ tính như thép carbon. Có thể phát hiện các rạn nứt bề mặt dù rất nhỏ, các khuyết tật ở phía dưới bề mặt, các khuyết tật có thể phát hiện bao gồm rạn nứt bề mặt ở mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt, sự nóng chảy không đủ, các rạn nứt bên dưới bề mặt, rỗ xốp, lẫn xỉ và độ ngấu mối hàn không đầy đủ. Phương pháp này dựa trên nguyên lý khi từ trường xuất hiện trong vật liệu sắt từ có các khuyết tật trong đường dẫn từ thông, các cực từ nhỏ được tạo ra ở các khuyết tật đó. Các cực từ hút từ tính mạnh hơn so với các bề mặt xung quanh. Do đó, nếu mẫu vật kiểm tra được từ hoá bằng dòng điện đủ cao và diện tích bề mặt được phủ bằng các hạt từ tính, các hạt này được sắp xếp theo từ thông trên bề mặt, sự từ hoá sẽ có hình dạng của khuyết tật, trở nên thấy rõ khi kim loại bớt các hạt từ tính còn dư. Điều này chỉ xảy ra khi khuyết tật vuông góc với từ thông. Nếu khuyết tật song song với từ thông. 62 - Kiểm tra bằng siêu âm: Sóng siêu âm có tần số giao động thấp, bước sóng  lớn có khả năng truyền xa trong môi trường vật chất, khi gặp môi trường khác nó có khả năng phản xạ trở lại mạnh. Ứng dụng tính năng này vào việc kiểm tra mối hàn bằng cách dùng đầu dò phát sóng siêu âm, bình thường sóng sẽ truyền đi mà không phản hồi lại, khi gặp khuyết tật sóng này bị phản xạ trở lại và được đầu dò thu nhận. Bộ phận điện tử sẽ giải mã tín hiệu và hiện lên màn hình bằng dạng đồ thị sóng. 5. Trình tự thực hiện. TT Tên bước công việc Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện 1 Chuẩn bị - Đánh sạch mặt phôi - Kẻ các đương thẳng bằng phấn song song trên bề mặt phôi 2 Chọn, điều chỉnh chế độ hàn b = 10mm Ih = 120A Giao động : Kiểu đường thẳng hoặc răng cưa 63 3 Tiền hành hàn - Ngồi, cầm kìm, cặp que đúng tư thế - Dao động đúng kỹ thuật 4 Kiểm tra - Kiểm tra bằng mắt thường - Đo kích thước mối hàn bằng dưỡng kiểm tra - Các đường hàn phải thẳng, song song nhau. - Bề rộng b=810 - Mối hàn không bị khuyết tật 6. Sai hỏng thường gặp. T T Tên sai hỏng, khuyết tật Hình vẽ minh họa Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Que hàn bị dính - Dòng điện hàn nhỏ. - Đưa que hàn quá nhanh - Tăng dòng điện hàn - Đưa que phù hợp với tốc độ cháy - Lắc và rút que - Giật kìm để nhả que 2 - Mối hàn to nhỏ không đều, sai kích thước - Tốc độ hàn không đều, không phù hợp - Tốc độ hàn đều đặn trong quá trình hàn 64 3 Kim loại bị bắn tóe - Hồ quang dài - Dòng điện hàn lớn - Rút ngắn khoảng cách hồ quang - Giảm dòng điện 4 Đóng cục - Dòng điện hàn quá nhỏ - Tốc độ hàn không hợp lý - Tăng cường độ dòng điện - Điều chỉnh tốc độ hàn phù hợp 7. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. - Chỉ được hàn khi có đầy đủ trang bị bảo hộ lao động dành cho thợ hàn. - Nối đầy đủ dây tiếp đất cho các thiết bị. - Dừng thực tập khi nền xưởng bị ẩm ướt. - Thực hiện đầy đủ các biện pháp phòng cháy chữa cháy. - Sử dụng đúng điện áp đầu vào của máy III. Hướng dẫn đánh giá kết quả. TT Nội dung đánh giá Cách thức thực hiện 1 Kiến thức: - Các phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn - Các phương pháp dao động que hàn. Vấn đáp hoặc tự luận. 2 Kỹ năng: - Chọn chế độ hàn - Gây và duy trì hồ quang - Hàn đường thẳng Thông qua quan sát, ghi ở sổ theo dõi. 3 Thái độ: An toàn lao động, vệ sinh công nghiệp, tính kiên trì Thông qua quan sát, kết quả ghi ở sổ theo dõi. 4 Chất lượng sản phẩm: Mối hàn phẳng, thẳng, đúng kích thước, không bị khuyết tật. Quan sát, đo, kiểm tra bằng mắt. 65 Bài 4: HÀN CHỐT Mã bài 14.4 Giới thiệu. Hàn chốt là một vị trí hàn được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp đặc biệt là chế tạo các nút giàn. Được trang bị kiến thức và có kỹ năng thành thạo khi thực hiện mối hàn chốt giúp người học áp dụng vào thực tế sản xuất và phát triển nghề nghiệp. I. Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng: - Chuẩn bị mối hàn chốt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; - Tính chế độ hàn hợp lý; - Trình bày được kỹ thuật và phạm vi ứng dụng của mối hàn chốt; - Thực hiện thao tác hàn chốt thành thạo; - Hàn được mối chốt đạt yêu cầu kỹ thuật; - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn; - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. II. Nội dung: 1.Mối hàn chốt và ứng dụng của mối hàn chốt Mối hàn chốt là mối hàn đính, được tiến hành khi chuẩn bị phôi cho quá trình hàn. Nó có tác dụng là đảm bảo cho kết cấu vững chắc trong quá trình hàn trước sự biến dạng do nhiệt, ngoài ra nó còn có tác dụng giữ cho chi tiết không bị sai lệch về kích thước và hình dáng hình học khi lắp ghép. Mối hàn chốt còn được ứng dụng trong một số công việc khác như trong lắp đặt máy, gia công kết cấu thép, lắp đặt ống... Nói chung mối hàn chốt là mối hàn chịu lực tạm thời trước khi gia công chế tạo. 2. Kích thước của mối hàn chốt, chuẩn bị mối hàn chốt. Việc hàn đính trong lúc lắp ghép có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn. Nếu hàn đính quá dài hoặc quá cao sẽ làm cho hàn không thấu và mối hàn lồi lõm không đều. Nếu hàn đính quá nhỏ hoặc khoảng cách quá dài, trong quá trình hàn bị nứt vì ứng suất gây nên, dẫn đến sai lệch về hình dáng hình học. Vì vậy mối hàn đính phải nhỏ gọn, nhưng chiều sâu nóng chảy cao để đảm bảo độ chịu lực. Do đó khi hàn đính phải tuân theo quy phạm sau: - Khoảng cách giữa các mối hàn đính bằng 40  50 lần bề dày của vật hàn nhưng lớn nhất không được quá 300mm. 66 - Chiều dài của mỗi vết hàn đính bằng 3  4 lần bề dày vật hàn nhưng lớn nhất không quá 30mm. - Bề dày của mỗi vết hàn đính bằng khoảng 0,5  0,7 lần bề dày vật hàn. Với mối hàn vát cạnh tuy có chiều dày lớn, khả năng chịu ứng suất và biến dạng trong quá trình hàn lớn nhưng trong trường hợp này chỉ có tác dụng với lớp hàn đầu tiên vì vậy khi hàn đính tính kích thước mối đính theo chiều dày phần không vát mép. 3. Chế độ hàn chốt: Để đảm bảo các yêu cầu như nhỏ gọn nhưng phải chắc chắn, khi hàn mối hàn chốt nên chọn que có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng 3,2 mm, que hàn có độ bền kéo cao. Khi hàn tăng cường độ dòng điện từ 30%  40% so với hàn bằng cùng chiều dầy. 4. Trình tự thực hiện hàn chốt. TT Tên bước công việc Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện 1 Chuẩn bị - Phôi phẳng, mép phôi thẳng và không ba via. - Đánh sạch bụi bẩn ở mép phôi 2 Chọn, điều chỉnh chế độ hàn  = 6mm dq = 3,2mm Ih = 150A 3 Tiến hành hàn - Ngồi, cầm kìm, cặp que đúng tư thế - Đưa que kiểu đường thẳng 67 4 Kiểm tra - Dùng gõ sạch xỉ, sau đó làm sạch bằng bàn chải sắt - Kiểm tra bằng mắt thường - Đo kích thước mối hàn chốt 68 Bài 5: HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP VỊ TRÍ HÀN BẰNG Mã bài: 14.5 I. Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng: - Trình bày được các thông số cơ bản của mối hàn giáp mối; - Chuẩn bị đúng, đầy đủ vật liệu và thiết bị, dụng cụ hàn; - Chọn và điều chỉnh được chế độ hàn hợp lý; - Gá phôi, hàn đính đảm bảo đúng khe hở, đúng kích thước và chắc chắn; - Thực hiện thao tác hàn chốt thành thạo; - Hàn được mối hàn giáp mối vị trí bằng đạt yêu cầu kỹ thuật; - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn; - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. II. Nội dung: 1. Mối hàn giáp mối. - Là mối hàn nối 2 đầu của chi tiết khi hai mặt phẳng của chi tiết hợp với nhau góc 180O. - Khi chiều dầy của vật hàn từ 5mm trở xuống nếu không có yêu cầu đặc biệt thì không cần vát cạnh. Kích thước mối hàn quy định như sau: - Khi hàn mặt trước nên dùng que hàn đường kính 3  4 mm, dùng hồ quang ngắn để hàn. Dòng hàn 110 180A, chiều sâu nóng chảy bằng 2/3 chiều dày vật hàn, bề rộng mối hàn bằng 5  8mm. Đối với những vật hàn quan trọng, trước khi hàn bịt đáy mặt sau, không cần đục cạo phần đáy mối hàn mặt trước nhưng phải cọ sạch triệt để những xỉ hàn dưới mối hàn do đường hàn mặt trước để lại sau đó dùng que hàn có đường kính 3,2mm để hàn, cường độ dòng điện hàn có thể lớn hơn một chút. - Cách đưa que hàn dùng kiểu đường thẳng, góc độ que hàn giữa mặt ngoài đầu nối, nhưng khi hàn mặt trước tốc độ đưa que hàn phải hơi chậm, để mối hàn có bề rộng và bề sâu nóng chảy tương đối lớn. 69 - Khi hàn mặt sau tốc độ hơi nhanh để bề rộng giảm. Góc độ que hàn khi hàn bằng giáp mối không vát cạnh 2.Trình tự thực hiện. TT Nội dung công việc Dụng cụ Thiết bị Hình vẽ minh họa Yêu cầu đạt được 1 Đọc bản vẽ YCKT: Mối hàn đúng kích thước, không khuyết tật -Nắm được các kích thước cơ bản - Hiểu được yêu cầu kỹ thuật 2 - Kiểm tra phôi, chuẩn bị mép hàn - Chọn thông số hàn, gá đính - Phôi phẳng, thẳng không bị ba via - Phôi đúng kích thước - Chọn chế độ hàn hợp lý - Mối đính nhỏ gọn, chắc, đúng vị trí 3 Tiến hành hàn - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị - Ngồi đúng tư thế, que hàn đúng góc độ - Bắt đầu và kết thúc đường hàn đúng kỹ 70 thuật 4 Kiểm tra - Phát hiện được các khuyết tật của mối hàn 3. Sai hỏng thường gặp. TT Tên Hình vẽ minh họa Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Cháy cạnh - Dòng điện hàn lớn - Hồ quang dài - Dao động que không hợp lý - Giảm cường độ dòng điện - dao động que đúng kỹ thuật 2 Lẫn xỉ - Dòng điện hàn nhỏ - Que hàn bị ẩm, vỡ thuốc - Dao động không hợp lý - Kiểm tra que trước khi hàn - Tăng Ih 3 Mối hàn, - Góc độ chưa - Điều chỉnh 71 lệch trục đường hàn đúng. - Chưa quan sát được mối hàn đúng góc độ. - Chú ý quan sát sự hình thành bể hàn 4. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. - Chỉ được hàn khi có đầy đủ trang bị bảo hộ lao động dành cho thợ hàn. - Nối đầy đủ dây tiếp đất cho các thiết bị. - Thực hiện đầy đủ các biện pháp an toàn khi hàn hồ quang tay. - Dừng thực tập khi nền xưởng bị ẩm ướt. - Khi phát hiện sự cố phải ngắt điện kịp thời và báo cho người có trách nhiệm xử lý. - Thực hiện đầy đủ các biện pháp phòng cháy chữa cháy. IV. Hướng dẫn đánh giá kết quả. TT Nội dung đánh giá Cách thức thực hiện 1 Kiến thức: - Kỹ thuật hàn giáp mối không vát cạnh vị trí bằng. - Các kích thước cơ bản của mối hàn giáp mối. Vấn đáp hoặc tự luận 2 Kỹ năng: - Chuẩn bị phôi hàn - Gá đính - Hàn giáp mối - Chống biến dạng Thông qua quan sát ghi ở sổ theo dõi, kiểm tra kích thước, khuyết tâth trên mối hàn 3 Thái độ: An toàn lao động, vệ sinh công nghiệp, tính kiên trì. Thông qua quan sát, kết quả ghi ở sổ theo dõi. 4 Chất lượng sản phẩm: Mối hàn phẳng, thẳng, đúng kích thước, không bị khuyết tật Quan sát, đo, kiểm tra bằng mắt 72 Bài 6: HÀN GIÁP MỐI CÓ VẤT MÉP VỊ TRÍ BẰNG Mã bài: 14.6 Giới thiệu Hàn giáp mối ở vị trí 1G là vị trí hàn tương đối khó thực hiện, trong quá trình hàn kim loại mối hàn chịu tác dụng của trọng lực nên dễ sinh ra các khuyết tật. Được trang bị kiến thức và có kỹ năng thành thạo khi thực hiện mối hàn 1G giúp người học áp dụng vào thực tế sản xuất và phát triển nghề nghiệp. I. Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng: - Trình bày được các thông số cơ bản của mối hàn giáp mối có vát cạnh; - Chuẩn bị đúng, đầy đủ vật liệu và thiết bị, dụng cụ hàn; - Chọn và điều chỉnh được chế dộ hàn hợp lý; - Gá phôi, hàn đính đảm bảo đúng khe hở, đúng kích thước và chắc chắn; - Hàn được mối hàn giáp mối vị trí bằng có vát cạnh đạt yêu cầu kỹ thuật; - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn; - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. II. Nội dung: 1. Nguyên nhân gây ra ứng suất và biến dạng khi hàn, các biện pháp làm giảm ứng suất và biến dạng. 1.1. Nguyên nhân gây ra ứng suất và biến dạng khi hàn: Trong quá trình hàn, kim loại mối hàn bị nung nóng cục bộ đến nhiệt độ nóng chảy, sau đó bị nguội đi nhanh chóng, như vậy đối với những vật hàn bằng kim loại có tính dẻo tốt thì dễ bị biến dạng, đối với những vật hàn bằng kim loại có tính dẻo kém thì có khă năng dẫn đến làm hỏng cấu kiện. Ứng suất và biến dạng là nhược điểm lớn nhất của phương pháp chế tạo máy bằng hàn. Vì vậy người thiết kế, chế tạo và công nhân hàn phải biết được quy luật, nguyên nhân và các biện pháp để hạn chế ứng suất và biến dạng cũng như hậu quả của nó để lại. Để tìm hiểu nguyên nhân gây nên ứng suất và biến dạng ta xét một vài tác dụng của nhiệt lên kim loại như sau: - Ta dùng kìm kẹp chặt 2 đầu thỏi thép rồi nung nóng lúc này thỏi thép sẽ nở ra và dãn dài vì ảnh hưởng của nhiệt. Do 2 đầu bị cố định làm cho thỏi thép không giãn ra được, ở trường hợp này chẳng khác gì ta đưa một sức nén vào 2 đầu kìm cặp để tác dụng vào thỏi thép sinh ra ứng suất nén. 73 - Ngược lại, giả sử thỏi thép được treo lên để nung nóng, thỏi thép sẽ giãn dài ra so với trước khi nung nóng. Sau đó lại đem thỏi thép cặp lên trên kìm cặp mà 2 đầu không di động được và để thỏi thép nguội nhanh chóng, sau khi nguội thỏi thép sẽ co ngót. Do 2 đầu đã cố định làm cho thỏi thép không co ngót được, kết quả trong thỏi thép sinh ra ứng suất kéo. Nếu khi ứng suất kéo của bản thân thỏi thép vượt quá cường độ chống kéo của nó thì thỏi thép sẽ bị đứt hoặc gãy. - Nếu khi nung nóng thỏi thép cặp trên kìm cặp, khi nhiệt độ vượt quá 1000c, nới một đầu kìm cặp ra để cho nó tự do nguội đi, tự co ngót, sau khi thỏi thép đó hoàn toàn nguội đi thì chiều dài của nó sẽ giảm ngắn hơn trước và sinh ra biến dạng - Khi hàn ta nung nóng cục bộ và trong thời gian ngắn đạt đến nhiệt độ cao. Do đó nguồn nhiệt di động lên phía trước, nên những khối kim loại mới được nung nóng, còn những phần kim loại đằng sau dần dần đồng đều về nhiệt độ. Sự phân bố nhiệt theo phương thẳng góc với hướng hàn rất khác nhau do đó sự thay đổi thể tích ở các 74 vùng lân cận mối hàn cũng khác nhau, đưa đến sự tạo thành nội lực và ứng suất trong vật hàn. Vậy nguyên nhân xuất hiện ứng suất dư trong các kết cấu hàn là: +Nung nóng không đều kim loại vật hàn. + Độ ngót đúc của kim loại nóng chảy của mối hàn. + Các biến đổi tổ chức kim loại trong vùng gần mối hàn gây ra và tồn tại ứng suất hàn. + Sự giảm thể tích của kim loại do kết quả đông đặc và biến cứng của vật nóng chảy lỏng gọi là độ ngót đúc. Do kết quả ngót đều của kim loại mối hàn xuất hiện các lực nén theo phương dọc cũng như phương ngang của trục mối hàn. Những thay đổi cơ cấu trong vùng gần mối hàn là những thay đổi về kích thước và vị trí sắp xếp các tinh thể kim loại, đồng thời kèm theo sự thay đổi về thể tích của kim loại trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Sự thay đổi cục bộ như vậy của kim loại dẫn đến việc tạo thành nội ứng suất. Khi hàn các thép hợp kim và các bon có khuynh hướng tôi, các ứng suất này có thể đạt đến trị số rất lớn. Đại lượng và sự phân chia ứng suất và biến dạng phụ thuộc vào độ cứng của các kết cấu và sản phẩm hàn. Đồng thời phụ thuộc vào chiều dày của kim loại. Khi chiều dày vật hàn dưới 3mm, việc biến dạng thể hiện rõ rệt còn ứng suất lại rất nhỏ. Khi bề dày kim loại từ (4  18 mm) kèm theo việc biến dạng đáng kể, đồng thời ứng suất dư lớn, nhưng biến dạng không lớn lắm. Biểu đồ ứng suất khi đốt nóng và làm nguội của mối hàn Ứng suất dư kết cấu hàn kết hợp với ứng suất sinh ra do ngoại lực tác dụng khi làm việc có thể làm giảm khả năng làm việc của kết cấu và tạo khả năng xuất hiện trong chúng những vết nứt, gẫy. Biến dạng hàn thường làm sai lệch hình dáng và kích thước của các kết cấu, do đó sau khi hàn phải tiến hành các công việc sửa nắn. - Ứng suất và biến dạng dọc: Ứng suất tác dụng song song với trục hàn gọi là ứng suất dọc. Nó xuất hiện do sự co dọc của mối hàn, độ lớn tỷ lệ thuận với chiều dài mối hàn. 75 -Khi hàn các kết cấu mà ở đó trọng tâm các mặt cắt ngang của các phân tử liên kết không đối xứng tương ứng với mối hàn, độ co ngót dọc gây ra biến dạng dọc trục của sản phẩm như hình dưới đây : - Ứng suất và biến dạng ngang Các ứng suất ngang xuất hiện do độ co ngang của mối hàn và đồng thời do sự kẹp chặt của chi tiết hàn. Khi hàn giáp mối các ứng suất ngang xuất hiện đồng thời kèm theo khuynh hướng của tấm bị biến dạng ngang, tuy nhiên do tiết diện theo chiều ngang của mối hàn nhỏ nên độ biến dạng nhỏ nhưng ứng suất rất lớn. Nếu cắt liên kết giáp mối theo trục mối hàn như hình trên thì độ cong vênh của tấm sẽ xảy ra đồng thời ứng suất ngang cực đại sẽ tập trung vào phần giữa chiều dài mối hàn các ứng suất do độ co ngang trong những điều kiện không tốt dẫn đến việc xuất hiện các vết nứt và làm gẫy liên kết hàn. Đại lượng và sự phân bố các ứng suất ngang phụ thuộc vào bề dày kim loại, tính chất kẹp các chi tiết khi hàn và thứ tự bố trí các mối hàn. Cùng với việc tăng bề dày kim loại và số lớp mối hàn, đại lượng các ứng suất ngang tăng lên. Độ co ngang gây ra sự di chuyển chung của các phân tử trong phương pháp về phía trục mối hàn. Đối với kim loại bề dày 6 – 8 mm sự di chuyển ngang khi hàn tay, hàn tự động và nửa tự động thực tế như nhau và tổng cộng gần 1mm trên một mối nối. Đối với kim loại bề dày 12 – 20 mm, sự di chuyển khi hàn tự động tăng lên không đáng kể nhưng khi hàn tay tăng đến 2 – 3mm trên một mối hàn. Sự kẹp chặt các chi tiết khi hàn cản trở sự di chuyển và có thể gây ra ứng suất ngang rất lớn, có khả năng phá huỷ mối hàn. Thứ tự bố trí các mối hàn có ảnh hưởng lớn đến đại lượng và sự phân phối các ứng suất ngang. Khi hàn giáp mối các tấm tự do tiến hành từ giữa tấm ra hai đầu, sự phân phối các ứng suất gần đúng do độ co ngang biểu diễn bằng đồ thị sau (Hình a). 76 Sau khi làm nguội mối hàn, ở hai đầu của nó xuất hiện ứng suất kéo, còn trong phần giữa ứng suất nén( Hình b). Trong trường hợp này các ứng suất kéo ở phần giữa mối hàn do độ co ngang và sẽ cộng với các ứng suất kéo do độ co dọc có thể gẫy mối hàn. Do đó không nên hàn hai đầu vào giữa mối hàn. - Các biến dạng góc và cục bộ: Các biến dạng góc xuất hiện do độ co ngót vật đúc của kim loại không đều theo tiết diện mối hàn khi hàn các mối hàn giáp mối chữ V và khi hàn các mối hàn góc. Cùng với khối lượng kim loại lỏng không đều theo từng tiết diện của