Đạt được sức mạnh tối ưu trong một khớp hàn: 6 bước

Để đạt được độ bền tối ưu trong khớp hàn, các bước sau đây thường được tuân theo: 1. Thiết kế chung 2. Làm sạch các mặt khớp 3. Chọn từ thông 4. Lựa chọn quy trình hàn 5. Làm sạch và kiểm tra sau 6. Làm nóng Điều trị các thành phần hàn.

Bước # 1. Thiết kế chung:

Hai loại khớp chính được sử dụng trong hàn là LAP LIÊN và BUTT. Thông thường các khớp đùi phải chịu tải cắt trong khi các khớp mông chịu tải trọng kéo hoặc nén. Liên doanh SCARF đôi khi được lựa chọn trên cơ sở các yêu cầu dịch vụ như độ bền cơ học, độ kín áp lực và độ dẫn điện cũng như quá trình hàn được sử dụng, kỹ thuật chế tạo và số lượng khớp được sản xuất.

Lap khớp được sử dụng trong đó sức mạnh là một xem xét chính. Một khớp như vậy có thể được thiết kế để cung cấp đủ diện tích hàn để đạt được độ bền khớp bằng với kim loại gốc. Để đạt được hiệu quả khớp tối đa, cần phải có sự chồng chéo của ba giới hạn độ dày của thành viên mỏng nhất. Sự chồng chéo lớn hơn điều này dẫn đến các khớp kém do không đủ khả năng thâm nhập và đưa vào, v.v.

Khớp nối cũng được khuyến nghị khi độ kín rò rỉ và độ dẫn điện tốt được yêu cầu. Tuy nhiên, các khớp xương có xu hướng mất cân bằng dẫn đến sự tập trung căng thẳng và ảnh hưởng xấu đến sức mạnh của khớp. Mọi nỗ lực nên được thực hiện để cung cấp một khớp nối cân bằng để mang tải đúng cách.

Khớp mông có thể cung cấp một khớp trơn có độ dày tối thiểu, tuy nhiên vì nó cung cấp một diện tích hạn chế để hàn và vì cường độ của vật liệu độn thường nhỏ hơn cường độ của kim loại gốc, nên khớp mông sẽ không cung cấp 100 % hiệu quả chung.

Khớp khăn Tic là một sự thỏa hiệp giữa khớp đùi và khớp mông ở chỗ nó có thể duy trì đường viền trơn tru của khớp mông và đồng thời cung cấp diện tích khớp lớn của khớp đùi. Cả khăn quàng cổ và khớp mông khi được chế tạo đúng cách bằng hợp kim hàn bạc mạnh hơn đáng kể so với vật liệu gốc. Thật không may, khớp khăn khó giữ thẳng hơn so với khớp mông vuông hoặc đùi.

Giải phóng mặt bằng chung:

Khe hở khớp so với độ bền cắt của khớp hàn. Khe hở chung là khoảng cách giữa các bề mặt phân loại. Nếu khe hở khớp quá nhỏ, nó sẽ không cho phép tác động mao dẫn làm cho kim loại phụ chảy đều trên toàn bộ khu vực khớp.

Nếu nó quá lớn, kim loại phụ có thể không chảy khắp khớp dẫn đến khớp bị hàn có cường độ thấp. Trong trường hợp thông lượng được yêu cầu thì khoảng hở được sử dụng thường lớn hơn và có thể thay đổi trong khoảng từ 0-25 đến 0 0635 mm. Đối với bất kỳ sự kết hợp nhất định nào của kim loại gốc và phụ, có độ hở khớp tối ưu như được chỉ ra bởi đường cong trong Hình 17.7.

Hình 17.7 Khe hở khớp so với độ bền cắt của khớp hàn

Khi một thành viên chung bao quanh một thành viên khác, như trong các ống kính thiên văn, và thành viên bên trong có hệ số giãn nở cao hơn độ hở sẽ bị giảm khi nhiệt độ tăng. Trong trường hợp như vậy, giải phóng mặt bằng tối đa cho phép nên được sử dụng. Ngoài ra, trong quá trình làm mát, thành viên nội bộ sẽ co lại nhiều hơn có thể dẫn đến gãy xương; do đó, điều cần thiết là chọn vật liệu phụ phù hợp, tức là vật liệu có dải nhiệt độ dài giữa chất rắn và chất lỏng có dòng chảy chậm để có thể thu hẹp khoảng cách lớn và bảo toàn đủ sức mạnh để chống nứt khi làm mát.

Bước # 2. Làm sạch các mặt chung:

Đối với các mối nối chắc chắn, chất lượng cao, các bộ phận được nối phải được làm sạch không có dầu, bụi bẩn, dầu mỡ và oxit nếu không hành động mao dẫn có thể không diễn ra. Làm sạch có thể được thực hiện bằng cơ học hoặc hóa học; phương pháp sau, tuy nhiên, cho kết quả tốt hơn.

Làm sạch cơ học bao gồm đánh răng, giũa, phun cát, gia công, mài hoặc làm sạch bằng len thép. Khi cắt chất lỏng được sử dụng trong quá trình gia công như vậy phải được làm sạch hóa học. Làm sạch cơ học loại bỏ các oxit và vảy và cũng làm nhám các bề mặt giao phối để tăng cường lưu lượng mao quản và làm ướt kim loại hàn.

Làm sạch hóa học dầu mỡ, dầu, bụi bẩn, vv liên quan đến việc sử dụng carbon tetrachloride, trichloroethylen hoặc trisodium phosphate; tuy nhiên các oxit được loại bỏ bằng axit nitric hoặc sulfuric. Một loạt các chất tẩy rửa sở hữu được bán trên thị trường cho các ứng dụng cụ thể.

Bước # 3. Chọn thông lượng:

Sau khi làm sạch phôi, từ thông được sử dụng để bảo vệ bề mặt khỏi quá trình oxy hóa hoặc các hành động hóa học không mong muốn khác trong quá trình gia nhiệt và hàn. Thông lượng hàn là hỗn hợp riêng của một vài trong số này trong độ dốc và thường có sẵn ở dạng bột, bột nhão hoặc dạng lỏng.

Borax đã được sử dụng như thông lượng hàn trong nhiều thế kỷ. Borax và axit boric bị khử bởi các kim loại hoạt động hóa học như crom để tạo thành boride điểm nóng chảy thấp. Tuy nhiên, dư lượng từ thông borax sau khi hàn thường giống như thủy tinh và chỉ có thể được loại bỏ bằng cách làm nguội (sốc nhiệt) hoặc tác động mài mòn hoặc hóa học.

Thông lượng được áp dụng phổ biến nhất ở dạng bột nhão hoặc chất lỏng do trường hợp áp dụng cho các bộ phận nhỏ và sự tuân thủ của chúng ở bất kỳ vị trí nào. Nó thường hữu ích để làm nóng dán một chút trước khi áp dụng. Thông lượng phản ứng với oxy và một khi nó trở nên bão hòa với nó, nó sẽ mất hết hiệu quả.

Không khí được kiểm soát hoặc chân không đôi khi được sử dụng để giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa trong quá trình hàn. Chân không và một số khí quyển loại bỏ sự cần thiết của thông lượng. Các loại khí được sử dụng để tạo ra bầu không khí mong muốn là carbon dioxide, carbon monoxide, nitơ và hydro hoặc bằng cách sử dụng các khí trơ như argon và helium. Chân không đặc biệt thích hợp để hàn các kim loại như titan, zirconi, columbium, molybdenum và tantalum.

Chất liệu Filler và vị trí của nó:

Trong phân loại AWS, vật liệu độn hàn được chia thành bảy nhóm, hợp kim nhôm-silic, hợp kim magiê, hợp kim đồng phốt-pho, hợp kim đồng và kẽm-đồng, hợp kim bạc, kim loại quý (đồng và vàng) và vật liệu chịu nhiệt hoặc hợp kim niken.

Chữ viết tắt được sử dụng để xác định các vật liệu phụ này; B là viết tắt của hàn và RB có nghĩa là vật liệu phụ có thể được sử dụng cho cả hàn và hàn. Do đó, > n phân loại RB CuZn-D, Cu và Zn đề cập đến các thành phần cơ bản của chất độn (47% Cu, 42% Zn) trong khi D chỉ ra rằng nó cũng chứa 11% Ni.

Không còn nghi ngờ gì nữa, nhóm vật liệu hàn phổ biến nhất là hợp kim bạc đôi khi được gọi nhầm là người bán bạc.

Đồng nguyên chất đặc biệt thích hợp cho lò hàn thép trong việc giảm khí quyển.

Vật liệu độn chịu nhiệt được sử dụng cho ứng dụng nhiệt độ cao Chẳng hạn như tuabin khí và thường được sử dụng cho các bộ phận hàn làm từ niken và thép không gỉ cao.

B Ag-10 chứa 92% bạc và 8% đồng và B Ag-13 chứa 56% bạc, 42% đồng và 2% niken có thể giữ được độ bền tốt lên tới khoảng 870 ° C.

BNi-1 chứa 14% crôm, 3% boron, 4% silic, 4% sắt, 75% niken; và BNi-5 chứa 19% crôm, 10% silic và 71% niken có thể giữ được sức mạnh của chúng lên tới gần 1050 ° C.

Boron được thêm vào vật liệu độn chịu nhiệt vì nó khuếch tán nhanh trong thép không gỉ và thép chịu nhiệt; Điều này thúc đẩy làm ướt và lan rộng.

Các kim loại điền hàn có sẵn phổ biến ở dạng dây hoặc que; tuy nhiên đôi khi chúng cũng có sẵn dưới dạng tấm, bột và bột nhão hoặc thậm chí là một bề mặt phủ của bộ phận được hàn.

Vị trí của kim loại phụ có thể ảnh hưởng đến chất lượng của khớp. Đối với mối nối lap thường được sử dụng, kim loại phụ phải được cung cấp ở một đầu và cho phép chảy hoàn toàn qua khớp bằng tác động mao dẫn. Nếu nó được cung cấp từ cả hai đầu, nó có thể làm vướng víu gây ra các lỗ rỗng có thể làm giảm đáng kể sức mạnh của khớp. Tuy nhiên, có thể lưu ý rằng kim loại phụ không thể chảy bằng tác động mao dẫn vào khớp mù.

Bước # 4. Lựa chọn một quá trình hàn:

Mặc dù có một số lượng lớn các quá trình hàn nhưng những quy trình sử dụng công nghiệp hiện tại và tầm quan trọng bao gồm:

1. Đuốc hàn.

2. Lò hàn.

3. Nhúng hàn.

4. Hàn cảm ứng.

5. Kháng hàn.

6. Hàn hồng ngoại.

Các quá trình hàn khác bao gồm hàn khối, hàn siêu âm vòng cung carbon kép, hàn nhiệt, quá trình hồ quang vonfram khí và quá trình hàn hồ quang plasma.

1. Đuốc hàn:

Hàn mỏ hàn được thực hiện bằng cách làm nóng các bộ phận bằng cách sử dụng ngọn lửa oxyacetylene thường sử dụng mỏ hàn khí bình thường. Hàn mỏ hàn bằng tay có lẽ là phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi nhất. Ngọn lửa được sử dụng là trung tính hoặc giảm nhẹ.

Kim loại filler hàn có thể được chuẩn bị tại khớp dưới dạng vòng, vòng đệm, dải, sên, bột, vv hoặc nó có thể được cho ăn từ kim loại filler cầm tay. Trong trường hợp cuối cùng, kim loại phụ được chạm vào khớp khi từ thông trở nên lỏng và trong như nước. Nhiệt được truyền đến kim loại phụ bằng kim loại gốc chứ không phải ngọn lửa.

Hàn mỏ hàn được sử dụng khi phần được hàn quá lớn, có hình dạng bất thường hoặc không thể làm nóng bằng các phương pháp khác. Hàn mỏ hàn bằng tay đặc biệt hữu ích trên các tổ hợp liên quan đến các phần của khối lượng không bằng nhau và cho công việc sửa chữa.

2. Lò hàn:

Việc hàn lò được thực hiện bằng cách đặt các bộ phận đã được làm sạch, tự sắp xếp, tự cắt và lắp ráp trong lò với vật liệu độn hàn được đặt sẵn ở dạng dây, giấy bạc, hồ sơ, sên, bột, dán hoặc băng keo. Các lò thường là loại điện trở với điều khiển nhiệt độ tự động để có thể được lập trình cho các chu kỳ làm nóng và làm mát.

Việc hàn lò thường được thực hiện mà không sử dụng từ thông, tuy nhiên các khí trơ như argon và helium đôi khi được sử dụng để thu được các tính chất đặc biệt.

Hàn lò cũng có thể được sử dụng cho hàn chân không được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ và chế tạo hạt nhân khi các kim loại phản ứng được nối hoặc khi không thể chấp nhận được các thông lượng bị vướng víu.

Việc hàn lò cũng có thể được thực hiện bằng một loại băng tải, như trong hình 17.8, tốc độ điều chỉnh thời gian gia nhiệt.

Lò hàn phù hợp nhất với các bộ phận có khối lượng khá đồng đều, mặc dù nó có thể được sử dụng để hàn các bộ phận thuộc mọi kích cỡ có nhiều khớp và khớp ẩn.

3. Nhúng hàn:

Việc hàn nhúng được thực hiện bằng cách ngâm các bộ phận sạch và lắp ráp vào bồn tắm nóng chảy chứa trong một chiếc nồi thích hợp. Có hai phương pháp hàn nhúng; tắm nhúng hóa chất và hàn kim loại nóng chảy nhúng hàn.

Trong bể hóa chất nhúng hàn kim loại phụ, trong một hình thức phù hợp được đặt sẵn và lắp ráp được nhúng trong một bể muối nóng chảy, hoạt động như một dòng chảy. Bồn tắm cung cấp nhiệt cần thiết và bảo vệ cần thiết khỏi quá trình oxy hóa. Bể muối được chứa trong lò nung như trong hình 17.9. Lò được đốt nóng bằng điện trở hoặc do mất I ² R trong bồn tắm.

Thông thường các bộ phận được hàn được làm nóng trước trong lò tuần hoàn không khí trước khi được ngâm trong bể muối.

Trong bồn tắm nóng chảy nhúng hàn các bộ phận được ngâm trong một bể kim loại hàn nóng chảy kim loại chứa trong một nồi. Một nắp thông lượng được duy trì trên bề mặt của bể kim loại nóng chảy. Các vật liệu hàn nóng chảy chảy vào khớp để được hàn bằng hành động mao dẫn. Quá trình này chủ yếu giới hạn để hàn các bộ phận nhỏ, ví dụ dây hoặc dải kim loại hẹp.

Do gia nhiệt đồng đều, các bộ phận được nhúng nhúng làm biến dạng ít hơn các bộ phận được hàn. Quá trình này phù hợp nhất cho các hoạt động sản xuất từ ​​trung bình đến cao vì công cụ khá phức tạp.

Hàn nhúng được ưa thích để nối các bộ phận nhỏ đến trung bình với nhiều khớp hoặc ẩn. Nó cũng thích nghi tốt với các phần của hình dạng bất thường. Mặc dù quá trình này có thể được sử dụng cho tất cả các kim loại có thể được hàn nhưng nó đặc biệt phù hợp với việc nối các kim loại có điểm nóng chảy rất gần với nhiệt độ hàn, ví dụ như nhôm.

4. Hàn cảm ứng:

Trong cảm ứng Nhiệt hàn có nguồn gốc bằng cách tạo ra dòng điện xoáy tần số cao (5000 đến 5000.000 hertz) vào công việc từ một cuộn dây làm mát bằng nước có hình dạng mong muốn bao quanh công việc.

Độ sâu của hệ thống sưởi có thể được xác định bởi tần số được sử dụng: nguồn năng lượng tần số cao tạo ra sự nóng lên ở các bộ phận trong khi dòng điện tần số thấp hơn dẫn đến việc làm nóng sâu hơn và do đó được sử dụng để hàn các phần nặng hơn. Làm nóng đến nhiệt độ mong muốn thường được thực hiện trong 10 đến 60 giây.

Thông lượng hàn có thể hoặc không thể được sử dụng. Tốc độ gia nhiệt nhanh của hàn cảm ứng làm cho nó phù hợp để hàn với các hợp kim kim loại phụ có xu hướng hóa hơi hoặc tách riêng.

Đầu vào nhiệt được kiểm soát cùng với tốc độ gia nhiệt nhanh và chế độ tự động làm cho nó trở thành một quy trình sản xuất cao có thể được sử dụng trong không khí mở. Tuy nhiên, nhược điểm của hàn cảm ứng là nhiệt có thể không đồng đều.

5. Kháng hàn:

Trong điện trở hàn các phôi được hàn được làm một phần của mạch điện. Do đó, nhiệt cần thiết để hàn được thu được bằng điện trở của dòng điện qua khớp được hàn.

Các bộ phận được hàn được giữ giữa hai điện cực trong khi dòng điện chính xác được truyền dưới áp suất yêu cầu. Các điện cực được sử dụng có thể là carbon, than chì, kim loại chịu lửa hoặc hợp kim đồng theo độ dẫn điện yêu cầu. AC với cường độ cao và điện áp thấp thường được sử dụng.

Thông lượng của độ dẫn cần thiết được sử dụng. Vì vậy, thông lượng hàn thông thường là chất cách điện khi mát và khô có thể không hữu ích. Trong hàn điện trở, kim loại phụ thường được đặt trước mặc dù có thể sử dụng cho ăn mặt trong trường hợp đặc biệt.

Hàn điện trở thường được sử dụng để sản xuất khối lượng thấp, nơi sưởi ấm được cục bộ tại khu vực được hàn.

6. Hàn hồng ngoại:

Trong hàn hồng ngoại, nhiệt thu được từ đèn hồng ngoại có khả năng cung cấp tới 5000 watt năng lượng bức xạ. Các tia nhiệt có thể được tập trung tại điểm mong muốn bằng cách sử dụng các gương phản xạ tập trung bức xạ.

Trong hàn hồng ngoại, các bộ phận được hàn có thể được giữ trong không khí, hoặc trong môi trường trơ ​​hoặc trong chân không. Đối với không khí trơ hoặc hàn chân không, các bộ phận lắp ráp có thể được đặt trong vỏ bọc hoặc cả cụm lắp ráp và đèn hồng ngoại có thể được bao quanh. Các bộ phận sau đó được nung nóng đến nhiệt độ mong muốn như được chỉ định bởi cặp nhiệt điện. Hình 17.10 cho thấy sự sắp xếp cho hàn hồng ngoại; các bộ phận được chuyển đến trục làm mát sau khi hàn.

Hàn hồng ngoại được thực hiện ở chế độ tự động và không phù hợp với ứng dụng thủ công. Thông thường các bộ phận được hàn là tự cắt và vật liệu phụ được đặt sẵn trong khớp.

Bước # 5. Làm sạch và kiểm tra bài:

Điều cần thiết là phải loại bỏ tất cả dư lượng từ thông sau khi hàn xong nếu không các bộ phận có thể bị ăn mòn. Nói chung thông lượng có thể được loại bỏ bằng nước nóng. Nếu điều đó không phục vụ mục đích thì hơi sống áp suất thấp có thể được sử dụng.

Nếu dư lượng từ thông cứng và dính, nó có thể bị sốc nhiệt bằng cách dập tắt để phá vỡ và loại bỏ nó. Nếu các bộ phận đã quá nóng trong quá trình hàn thì cần phải tắm hóa chất với nước rửa trung hòa sau đó.

Kiểm tra các bộ phận hàn có thể bao gồm kiểm tra trực quan, kiểm tra bằng chứng, kiểm tra rò rỉ, kiểm tra thấm chất lỏng, kiểm tra siêu âm và X quang.

Trong trường hợp kiểm tra trực quan, tốt nhất là có một mẫu chuẩn để so sánh để biết cái gì được chấp nhận.

Các thử nghiệm phá hủy như kiểm tra vỏ, kiểm tra xoắn và kiểm tra độ căng và cắt cũng có thể được sử dụng cho một số phần đầu tiên, và kiểm tra tại chỗ được thực hiện thường xuyên khi cần thiết.

Bước # 6. Xử lý nhiệt các thành phần hàn:

Xử lý nhiệt có thể được thực hiện trong quá trình hàn hoặc sau khi hoàn thành. Trong trường hợp trước, kim loại phụ được sử dụng sao cho nó đông cứng hơn nhiệt độ xử lý nhiệt cần thiết trong khi trong trường hợp sau, vật liệu độn phải được làm cứng ở cùng nhiệt độ với nhiệt độ cần thiết để xử lý nhiệt.