Chương 12: Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ 1) Góc nghiêng của dây hàn Khi nghiêng dây hàn v ề phía sau (ngược với hướng h àn), kim lo ại nóng chảy bị hồ quang đẩy, làm tăng chiều sâu ngấu. Chiều cao mối hàn cũng tăng và chiều rộng giảm. Kết quả là h ệ số ngấu giảm. Mối hàn như vậy dễ bị nứt, rỗ khí và không ngấu. phương pháp này chỉ áp dụng hạn chế cho h àn các mối hàn vòng có đường kính nhỏ. Khi nghiêng dây hàn về phía trước (theo hướng hàn), hồ quang có xu hướng song song với trục của điện cực. Phầ n lớn hồ quang cháy dưới bề mặt kim loại cơ bản; việc nung trước bề mặt hàn được cải thiện. Lượng kim loại nóng chảy phía dưới hồ quang Hình 2-22. Góc nghiêng dây hàn và ảnh hưởng của góc nghiêng về phía trước lên hình dạng mối hàn tăng, dẫn đến giảm lượng kim loại cơ bản nóng chảy. Kết quả là chi ều sâu ngấu giảm nhưng chiều rộng mối hàn lại tăng. 2) Góc nghiêng của vật hàn Góc nghiêng v ật hàn lên phía tên t ạo nên hình dạng mối hàn tương tự như khi hàn với góc dây hàn nghiêng v ề phía sau, và góc nghiêng v ật hàn xu ống phía dưới tạo nên hình dạng mối hàn tương tự như khi hàn với góc dây hàn nghiêng v ề phía trước. Để tạo dáng tốt mối hàn, cần tránh hàn với góc nghiêng lớn hơn 8 o so với mặt phẳng nằm ngang. Trên hình 2-24 là thí dụ sử dụng góc nghiêng vật hàn là trường hợp hàn mối hàn vòng có đường kính nhỏ. Hình 2-24. Vị trí dây hàn khi hàn các mối hàn vòng đường kính nhỏ và cường độ dòng điện hàn tối đa Hình 2-23. Góc nghiêng vật hàn và hình dạng mối hàn 3) Loại dòng điện hàn Với thuốc hàn silic – mangan thông dụng, khi nối thuận (điện cực nối vào cực âm), chiều sâu ngấu nhỏ hơn và chiều cao mối hàn l ớn hơn so với khi nối nghịch. Khi dùng dòng xoay chiều, ta có giá trị trung bình so với hai loại đấu dây kể trên. 4) Loại thuốc hàn Thành phần thuốc hàn ảnh hưởng đến chiều dài hồ quang (tính chất ion hóa). Thuốc hàn có tính chất ion hóa kém cho hồ quang ngắn, do đó chiều sâu ngấu lớn. Độ hạt của thuốc h àn cũng ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn. Độ hạt thô (khối lượng ri êng của thuốc hàn nhỏ) có tác dụng làm chiều sâu ngấu nhỏ hơn so với độ hạt nhỏ, do đó thích hợp cho hàn các tấm mỏng. 2.5.3 Ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu Với chế độ hàn nhất định, hình dạng mối hàn hầu như không thay đổi theo loại li ên kết hàn. Hình dạng mối hàn ch ỉ thay đổi theo chế độ hàn. Loại liên kết hàn, góc rãnh hàn và khe đáy ảnh Hình 2-25. Ảnh hưởng của góc rãnh hàn và khe đáy lên hình dạng mối hàn hưởng đến phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn. Góc rãnh hàn và khe đáy lớn làm cho lượng kim loại cơ bản tham gia vào m ối hàn giảm. 2.6 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN Các thông số của chế độ hàn được xác định dựa trên các giá tr ị biết trước về hình dạng mối hàn. Các thông số của chế độ hàn bao g ồm: đường kính dây hàn, cường độ dòng điện hàn, điện áp hồ quang, tốc độ hàn, tốc độ cấp dây. 2.6.1 Trường hợp hàn giáp mối không có rãnh hàn (hàn t ừ 2 phía, mỗi phía hàn một lượt): Các bước tính toán cần thiết như sau: 1. Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho hàn từ một phía, 2. Tính dòng điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy đó, 3. Chọn đường kính dây hàn, 4. Tính t ốc độ hàn, 5. Tính điện áp hàn, 6. Tính năng lượng đường và kiểm tra các kích thước cơ bản của mối h àn. N ếu chiều sâu chảy và các kích thước đó thỏa mãn yêu cầu thì tính tương tự cho phía thứ hai. Nếu không, phải điều chỉnh chế độ h àn cho phù hợp. Sau đó tính tiếp. Cụ thể tính toán như sau: 1. Chiều sâu chảy lớp thứ nhất với phía hàn thứ nhất: h 1 = s/2 + 2 ÷ 3 (mm) 2. Cường độ dòng điện hàn cho lớp đó. Có nhiều công thức để tính và có thể tra theo bảng, ví dụ: I = (80 ÷ 100).h 1 3. Chọn đường kính dây hàn: d = 2.(I/  .j) 0,5 [mm] trong đó j – mật độ dòng điện hàn tối đa: d [mm] 2 3 4 5 6 j [A/mm 2 ] 65 ÷ 200 45 ÷ 90 35 ÷ 60 30 ÷ 50 25 ÷ 45 4. Tính tốc độ hàn. Để bảo đảm điều kiện kết tinh tốt của vũng hàn, tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng của vũng hàn phải không đổi. Theo lý thuyết truyền nhiệt, ta sẽ có: v.I = A = const. T ức là v = A/I (m/h) d [mm] 1,6 2 3 4 5 6 A[.10 3 Am/h] 5 ÷ 8 8 ÷ 12 12 ÷ 16 16 ÷ 20 20 ÷ 25 25 ÷ 30 Công thức thực nghiệm khác: v = I 2 /k.h (m/h) Trong đó: I = (A); h = (mm); k = 0,22.10 4 khi h  9 mm và k = 0,49.10 4 khi h > 9 mm. 5. Tính điện áp hàn: U = 20 + 50.I.10 -3 /d 0,5  1 (V) trong đó d = [mm]; I = (A). 6. Điều chỉnh tính toán Nếu dùng công thức b = h.  n và h = n d n d q A Tce q   2 max có thể thấy hệ số ngấu  n nhỏ hơn giá trị dưới của khoảng tối ưu (1,3 ÷ 2) thì phải điều chỉnh các thông số đã tính toán của chế độ hàn bằng cách giảm tốc độ hàn v cho tới khi có được chiều rộng yêu cầu của mối hàn hoặc tăng tốc độ hàn khi hệ số ngấu lớn hơn 2. Cần đặc biệt chú ý giá trị I tính được có thể vượt quá giá trị cho phép đối với loại thuốc hàn cho trước. 2.6.2 Trường hợp hàn giáp mối có rãnh hàn (hàn từ 2 phía, mỗi phía hàn một lượt): Các bước tính toán như sau: 1. Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho h àn từ một phía 2. Tính dòng điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy đó, 1. Chọn đường kính dây hàn, 2. Tính t ốc độ hàn, 3. Tính điện áp hàn, 4. Tính năng lượng đường và các kích thước cơ bản của mối hàn. C ụ thể tính toán bước 6 như sau: c = (F d – f 2 .tg  - H.a)/(  .b – a) Trong đó: F d - diện tích tiết diện ngang lớp đắp f - Chiều sâu vát mép  - góc mép hàn (1/2 góc rãnh hàn) H = const, H – chiều cao toàn bộ mối hàn (đã xác định trước cho trường hợp không có r ãnh hàn và khe đáy. a - Khe đáy b - Chiều rộng mối hàn h = H - c 2.6.3 Trường hợp hàn giáp mối nhiều lớp, hàn từ 2 phía: Bước 1: Tính chế độ hàn cho lớp thứ nhất ở phía thứ nhất. Theo đường kính dây hàn đ ã chọn, tính I theo công thức đã bi ết sau: U = 20 + 50.I.10 -3 /d 0,5  1 và  n =k’.(19 – 0,01.I).d.(U/I) Tìm v = A/I Xác định h, b, c và H của mối hàn thứ nhất đó (có thể khe đáy a = 0) C ần thỏa mãn điều kiện: h + h’ = p + k Bước 2: Tính chế độ hàn cho lớp thứ nhất ở phía còn lại – như Hình 2-26. Kích thước mối hàn giáp m ối có vát mép hàn từ hai phía Hình 2-27. Kích thước mối hàn giáp mối có rãnh hàn, hàn nhi ều lớp vừa tính ở bước 1. Bước 3: Tính chế độ hàn cho các lớp còn lại ở mỗi phía, coi diện tích tiết diện ngang các lớp hàn đó như nhau: F 2 = F 3 = F n F x = F d = F d1 F x – là diện tích tiết diện ngang kim loại đắp của toàn bộ các lớp hàn từ thứ hai trở đi ở phía đó; F d – là tổng diện tích tiết diện ngang kim loại đắp ở phía đó; F d1 – là diện tích tiết diện ngang kim loại đắp của lớp thứ nhất. Do đó số lớp h àn tiếp theo là n = F x / F n . tăng. 2) Góc nghiêng của vật hàn Góc nghiêng v ật hàn lên phía tên t ạo nên hình dạng mối hàn tương tự như khi hàn với góc dây hàn nghiêng v ề phía sau, và góc nghiêng v ật hàn xu ống. kết cấu Với chế độ hàn nhất định, hình dạng mối hàn hầu như không thay đổi theo loại li ên kết hàn. Hình dạng mối hàn ch ỉ thay đổi theo chế độ hàn. Loại liên kết hàn, góc rãnh hàn và khe. 2-24 là thí dụ sử dụng góc nghiêng vật hàn là trường hợp hàn mối hàn vòng có đường kính nhỏ. Hình 2-24. Vị trí dây hàn khi hàn các mối hàn vòng đường kính nhỏ và cường độ dòng điện hàn tối đa Hình