258 Chương 6 ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG VÀ KHUYẾT TẬT KHI HÀN 6.1 Ứng suất và biến dạng khi hàn. Biến dạng và ứng suất hàn xuất hiện và tồn tại trong kết cấu hàn là do bản thân quá trình hàn gây ra. Chúng có ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc và chất lượng của sản phẩm. Cơ chế xuất hiện chúng không chỉ do quá trình công nghệ hàn mà còn do cả đặc điểm của kết cấu. Do vậy phải xác đònh những nguyên nhân và hạn chế chúng. - Nung nóng không đồng đều kim loại ở vật hàn. - Độ co ngót của kim loại nóng chảy ở mối hàn sau khi kết tinh. - Sự thay đổi tổ chức của vùng kim loại lân cận mối hàn. Nung nóng không đồng đều kim loại vật hàn làm cho những vùng ở xa nguồn nhiệt không hoặc rất ít bò biến dạng nhiệt, chúng sẽ cản trở sự biến dạng ở vùng lân cận mối hàn. Do vậy sẽ xuất hiện ứng suất trong mối hàn và vùng lân cận nó. Kim loại lỏng ở mối hàn bò giảm thể tích do kết quả đông đặc tương tự vật đúc, tạo ứng suất dư. Những thay đổi tổ chức kim loại ở vùng lân cận mối hàn tạo thành nội ứng suất. Ví dụ khi hàn mối hàn giáp mối có vát mép (chữ V,U) do kim loại nóng chảy tập trung nhiều ở phía vát mép, nên khi kết tinh sinh ra biến dạng góc (hình 3-70). Khi đông đặc, mối hàn xuất hiện các hướng đông đặc sau: Theo phương ngang x-x; theo phương dọc y-y; theo phương thẳng góc z-z và biến dạng góc . Đối với sự co ngót theo phương x-x, sự giãn nở nhiệt của kim loại cơ sở là nguyên nhân chính (90- 95%) chỉ còn khoảng 5-10% là do sự co ngót khi đông đặc của que hàn. Sự co ngót dọc y-y tương đối nhẹ khoảng 0,1 –0,3 mm/m chiều dài mối hàn, nhưng ứng suất sinh ra theo phương này lại lớn. Sự co ngót theo phương z-z không thấy rõ. Sự co ngót góc hoặc sự biến dạng góc phụ thuộc vào dạng mối hàn, phương pháp công nghệ, chiều dày vật hàn. 6.2 Các dạng khuyết tật hàn. 1. Nứt. Nứt là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của liên kết hàn. Hình 3 - 70 Biến dạng góc mối hàn vát mép chữ V do ứng suất co ngót. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 259 Có thể xuất hiện trên bề mặt mối hàn, trong mối hàn và ở vùng ảnh hưởng nhiệt. Gồm có nứt nóng (nứt >1000 o C) và nứt nguội (nứt <1000 o C). Dạng vết nứt như nứt dọc. nứt ngang, nứt vùng gây và kết thúc hồ quang. Nguyên nhân do dùng vật liệu hàn chưa đúng, tồn tại sức căng lớn trong liên kết hàn, tốc độ nguội cao, bố trí các lớp hàn chưa hợp lý… 2. Rỗ khí. Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại lỏng của mối hàn không kòp thoát ra ngoài khi kim loại vũng hàn đông đặc. Rỗ khí sinh ra bên trong hoặc bề mặt mối hàn. Nguyên nhân: vật liệu hàn bò ẩm, tốc độ hàn quá cao, chiều dài cột hồ quang lớn… 3. Không ngấu. Hàn không ngấu là loại khuyết tật nghiêm trọng trong liên kết hàn. Thường sinh ra ở góc mối hàn, mép hàn hoặc giữa các lớp hàn (hình 3- 71). Nguyên nhân: mép hàn chuẩn bò chưa hợp lý, góc vát quá nhỏ, dòng điện hàn quá nhỏ,hoặc tốc độ hàn quá nhanh, chiều dài cột hồ quang quá lớn… 4. Lẫn xỉ. Xỉ hàn và tạp chất có thể nằm trong mối hàn, nằm trên bề mặt mối hàn, chỗ giáp ranh giữa kim loại mối hàn và phần kim loại cơ bản hoặc giữa các lượt hàn. Nguyên nhân: dòng điện hàn quá nhỏ,mép hàn chưa làm sạch, hàn đính, hàn nhiều lớp chưa gõ sạch xỉ, tốc độ hàn quá lớn, làm nguội mối hàn quá nhanh… 5. Lẹm chân và chảy loang. - Lẹm chân là phần bò lẹm (lõm, khuyết) thành rãnh dọc theo ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp ( hình 3-72). - Chảy loang là hiện tượng kim loại chảy loang trên bề mặt của liên kết hàn. 6. Các phương pháp kiểm tra: bằng các phương pháp không phá hủy (mắt thường, dung dòch chỉ thò màu, bằng từ tính, bằng tia rơnghen và , siêu âm) và kiểm tra bằng các phương pháp phá hủy. Hình 3 - 71. Hàn không ngấu. a) Mối hàn giáp mối. b) Mối hàn góc. c) Mối hàn nhiều lớp. Hình 3-72 Lẹm chân và chảy loang . Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 261 MỤC LỤC Lời nói đầu 2 PHẦN I: CÔNG NGHỆ ĐÚC 3 Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐÚC 3 1.1. Phân loại các phương pháp đúc 4 1.2. Sự kết tinh của kim loại vật đúc trong khuôn. 6 1.3. Tổ chức kim loại vật đúc 8 1.4. Quá trình sản xuất đúc bằng khuôn cát 10 1.5. Những nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng vật đúc 11 Chương 2: NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KẾT CẤU VẬT ĐÚC (tham khảo) 13 2.1. Khái niệm. 13 2.2. Nguyên tắc thiết kế kết cấu vật đúc 14 Chương 3: THIẾT KẾ ĐÚC 20 3.1. Thành lập bản vẽ đúc 20 3.2. Thiết kế mẫu và hộp lõi 30 3.3.Thiết kế hệ thống rót và đậu hơi, đậu ngót 33 Chương 4: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN VÀ LÕI 42 4.1. Vật liệu làm khuôn và lõi. 42 4.2. Chế tạo khuôn và lõi bằng tay 45 4.3. Chế tạo khuôn và lõi bằng máy. 49 4.4. Sấy khuôn, lõi, lắp khuôn và rót kim loại vào khuôn. 54 Chương 5: ĐÚC CÁC HP KIM 55 5.1. Tính đúc của hợp kim 55 5.2. Đúc gang 60 5.3. Đúc hợp kim màu 68 Chương 6: ĐÚC ĐẶC BIỆT 69 6.1. Đúc trong khuôn kim loại 69 6.2. Đúc dưới áp lực 80 6.3. Đúc ly tâm 87 6.4. Đúc liên tục 90 6.5. Đúc trong khuôn vỏ mỏng 92 6.6. Đúc trong khuôn mẫu chảy 93 Chương 7: DỢ KHUÔN, PHÁ LÕI, LÀM SẠCH VÀ KHUYẾT TẬT VẬT ĐÚC 96 7.1. Dỡ khuôn, phá lõi, làm sạch vật đúc 96 7.2. Khuyết tật vật đúc 96 7.3. Kiểm tra, sửa chữa khuyết tật vật đúc 100 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 262 PHẦN II: GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 101 Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC 101 1.1. Khái niệm, đặc điểm, phân loại 101 1.2. Biến dạng dẻo của kim loại 104 1.3. Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại 108 1.4. Ảnh hưởng của biến dạng dẻo đến tổ chức và tính chất của kim loại 116 1.5. Các đònh luật cơ bản áp dụng khi gia công kim loại bằng áp lực 118 Chương 2: NUNG NÓNG KIM LOẠI ĐỂ GIA CÔNG ÁP LỰC 121 2.1. Mục đích của nung nóng kim loại 121 2.2. Những hiện tượng xảy ra khi nung 121 2.3. Chế độ nung 123 2.4. Thiết bò nung 126 Chương 3: CÁN VÀ KÉO KIM LOẠI 129 3.1. Cán kim loại 129 3.2. Kéo dây 134 Chương 4: RÈN TỰ DO VÀ RÈN KHUÔN 138 4.1. Khái niệm, phân loại 138 4.2. Rèn tự do 146 4.3. Rèn khuôn 159 Chương 5: DẬP TẤM 174 5.1. Khái niệm, đặc điểm 174 5.2. Thiết bò dập tấm 174 5.3. Các nguyên công cắt phôi 176 5.4. Các nguyên công tạo hình 182 PHẦN III: CÔNG NGHỆ HÀN 193 Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN 193 1.1. Thực chất, đặc điểm, phân loại 193 1.2. Quá trình luyện kim và tổ chức kim loại của mối hàn 195 1.3. Tính hàn của hợp kim 199 Chương 2: HÀN HỒ QUANG TAY 202 2.1. Khái niệm 202 2.2. Hồ quang hàn 202 2.3. Phân loại các phương pháp hàn 206 2.4. Thiết bò hàn 208 2.5. Vật liệu hàn hồ quang tay 212 2.6. Công nghệ hàn hồ quang tay 215 Chương 3: HÀN TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG 223 3.1. Khái niệm 223 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 263 3.2. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệä 223 3.3. Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ 228 3.4. Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ 230 Chương4: HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 233 4.1. Thực chất, đặc điểm, các phương pháp 233 4.2. Công nghệ hàn điện tiếp xúc 237 Chương 5: HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍ 239 5.1. Thực chất, đặc điểm hàn khí 239 5.2. Vật liệu, thiết bò hàn khí 239 5.3. Công nghệ hàn khí 246 5.4. Cắt kim loại 251 Chương 6: ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG VÀ KHUYẾT TẬT CỦA VẬT HÀN 258 6.1. Ứng suất và biến dạng của vật hàn 258 6.2. Các dạng khuyết tật của vật hàn 258 Tài liệu tham khảo 260 Mục lục 261 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 260 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hoàng Tùng, Phạm Bá Nông… Chế tạo phôi. Tập 1 và 2- Trường Đại Học Bách Khoa Hà nội –1993. [2]. Hoàng Trọng Bá Giáo trình Công nghệ kim loại phần Gia công áp lực Trường Đại học sư phạm kỹ thuật - 1993. [3]. TS. Nguyễn Thúc Hà- TS. Bùi Văn Hạnh… Giáo trình Công ngệ hàn - Nhà xuất bản Giáo dục. Hà nội –2002. [4]. TS. Nguyễn Tiến Đào… Công nghệ kim loại và ứng dụng CAD/CAM/CNC. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –2001. [5]. Nguyễn Xuân Bông, Phạm Quang Lộc. Thiết kế đúc. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –1978. [6]. Lê Nhương- Nguyễn Ngọc Trân. Công nghệ rèn và dập nóng. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –1976. [7]. Đỗ Hữu Nhơn, Nguyễn Ngọc Giao… Hỏi đáp về dập tấm và cán kéo kim loại. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà nội –2001. [8]. Lê Nhương. Kỹ thuật dập nguội. Nhà xuất bản công nhân kỹ thuật Hà nội –1981. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh . Trọng Bá Giáo trình Công nghệ kim loại phần Gia công áp lực Trường Đại học sư phạm kỹ thuật - 1993. [3]. TS. Nguyễn Thúc H - TS. Bùi Văn Hạnh… Giáo trình Công ngệ hàn - Nhà xuất bản Giáo dục rót kim loại vào khuôn. 54 Chương 5: ĐÚC CÁC HP KIM 55 5.1. Tính đúc của hợp kim 55 5.2. Đúc gang 60 5.3. Đúc hợp kim màu 68 Chương 6: ĐÚC ĐẶC BIỆT 69 6. 1. Đúc trong khuôn kim loại 69 . nguyên công cắt phôi 1 76 5.4. Các nguyên công tạo hình 182 PHẦN III: CÔNG NGHỆ HÀN 193 Chương 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN 193 1.1. Thực chất, đặc điểm, phân loại 193 1.2. Quá trình