Tài liệu Đề cương bài giảng công nghệ hàn 2003

Chương 1​ HÀN ĐIỆN XỈ ( electroslag welding )​ 1.1.Nguyên lý và đặc điểm
1.1.1.Nguyên lý hàn điện xỉ
Hàn điện xỉ là quá trình hàn nóng chảy trong đó nhiệt lượng sinh ra do dòng điện chạy qua thuốc hàn bị nóng chảy ( gọi là bể xỉ hàn nóng chảy ) trong rãnh hàn nằm giữa hai bề mặt hàn. Rãnh hàn được điền đầy bằng kim loại mối hàn từ dưới nên trên do kim loại nóng chảy được đưa vào thông qua điện cực nóng chảy ( điện cực dạng dây hàn, dạng tấm hoặc dạng tấm dây )
- Sơ đồ hàn điện xỉ.
1.Chi tiết cần hàn có chiều dày lớn đặt thẳng đứng cách nhau 1 khoảng cách
2.Tấm chắn ( má trượt) bằng Cu được H2O làm mát. tấm trượt di động từ dưới nên đồng bộ với vận tốc hàn
3. Ống dẫn H2O làm mát
4. Mối Hàn
5. Bể kim loại lỏng




Hình 1-1. Sơ đồ nguyên lý hàn điện xỉ
6. Bể xỉ nóng chảy do nhiệt hồ quang làm nóng chảy thuốc hàn tạo ra.
7. Điện cực tạo hồ quang với lớp kim loại lỏng ( do thuốc hàn, điện cực và một phần kim loại cơ bản nóng chảy )
- Khi bể xỉ đủ lớn tiếp xúc với điện cực hồ quang tắt nhưng dòng điện vẫn chạy qua bể xỉ đó. Do điện trở lớn của bể xỉ nhiệt lượng sinh ra đủ nung chảy thuốc hàn,điện cực, kim loại cơ bản tạo thành vũng hàn
1.1.2. Đặc điểm của hàn điện xỉ
- Hàn được chi tiết rất dày từ vài chục ­đến vài nghìn mm
- Năng suất hàn cao ( cao hơn hàn dưới lớp thuốc 4 5 lần)
- Tiết kiệm nhiều thuốc hàn, mức tiêu thụ thuốc hàn ( 0,2 0,3 kg/m). Ít hơn hàn dưới lớp thuốc 20 30 lần
- Mức độ tập trung nhiệt nhỏ, do sự tập trung nhiệt để nung kim loại cơ bản nhỏ ( khoảng 10 20% mối hàn) do đó ­­lượng tạp chất vào mối hàn từ kim loại cơ bản nhỏ
- Chất lượng mối hàn cao do
+Bể xỉ bảo vệ mối hàn khỏi không khí bên ngoài xâm nhập



Hình 1-2. Túi dẫn kim loại mồi để khởi động quá trình hàn

+Kim loại mối hàn kết tinh từ dưới nên trên nên bọt khí tạp chất vào xỉ
- Có thể sử dụng một hoặc nhiều điện cực ( dây, tấm , dây tấm kết hợp )
- Sau khi hàn phải nhiệt luyện để được cơ tính mong muốn
+ Sử dụng :
- Hàn các kết cấu có S lớn ( bình áp lực tuabin, xilanh, bệ máy).
- Hàn đắp phục hồi bề mặt các trục cỡ lớn.
1.2. Điều kiện ổn định của quá trình hàn điện xỉ.
+ Hàn điện xỉ bao gồm 2 giai đoạn
1. Hình thành bể xỉ
2. Quá trình hàn.
+ Giai đoạn hình thành bể xỉ
- Bể xỉ được tạo ra bằng hồ quang giữa điện cực và mép hàn
- Giai đoạn này phải tạo ra được bể xỉ với mức tiêu thụ tối thiểu dây hàn
- Trong giai đoạn hình thành bể xỉ, khi có vũng hàn xuất hiện và phát triển, mép hàn còn chưa được nung đủ, người ta thường tạo ra túi dẫn kim loại mồi để tránh khuyết tật mối hàn (không ngấu mép )
- Thông số giai đoạn đầu tiên khác với thông số giai đoạn 2 tức là khi có hồ quang thì Ih nhỏ hơn và Uh lớn hơn nhiều so với khi hàn điện xỉ ổn định.
+ Sự ổn định của quá trình hàn điện xỉ
Chịu ảnh hưởng 2 loại yếu tố:
1. Các điều kiện về sự liên tục của các quá trình điện và nhiệt trong bể xỉ.
2. Sự nóng chảy của điện cực (dây hàn )
- Quá trình hàn điện xỉ được coi là ổn định nếu trong thời gian dài nó liên tục được cấp Ih và Uh ở các giá trị xác định.
- Hình vẽ sơ đồ ổn định của quá trình Hàn điện xỉ
(2) Đường đặc tính ( V – A ) cắt đường (1) đặc tính cứng của nguồn điện tại A.
- Tại A ứng với chế độ hàn U1 và I1
(2) Đường dốc đặc trưng sự chuyển đổi nhanh độ dẫn điện theo nhiệt độ bể xỉ.
(1) Đặc tính nguồn cứng ( có thể tăng, thoải, dốc )
- Chọn đặc tính nguồn phụ thuộc các yếu tố:
+Đường kính hoặc tiết diện điện cực
+Công suất hàn
+Nhu cầu điều chỉnh nhiệt độ bể xỉ.
- Đầu hàn điện xỉ có bộ cấp điện cực hàn với Vd = const
- Với đặc tính như đường (3) thì trị số Ih hầu như không đổi trong khoảng điện áp rộng của bể xỉ.


Hình 1-3. Sự ổn định của quá trình hàn
- Điểm A xác định chế độ hàn điện xỉ ổn định: Điện áp U, dòng I khi điện áp bể xỉ giảm tức là giảm khoảng cách đầu điện cực đến vùng hàn ( Bể kim loại nóng chảy ) khi đó Ihtăng lên giá trị I, tốc độ Vc điện cực tăng và điện áp U1 được phục hồi. Khi U Þ I Þ Vc điện áp U1 lại được phục hồi.
- Lưu ý không được xuất hiện hồ quang giữa đầu điện cực và bề mặt tự do của bể xỉ hoặc giữa đầu điện cực và vũng hàn vì có thể gây khuyết tật mối hàn . Vì vậy để ngăn ngừa hồ