Hàn hồ quang điện: Ý nghĩa, thủ tục và thiết bị
Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về: - 1. Ý nghĩa của hàn hồ quang điện 2. Quy trình hàn hồ quang điện 3. Dòng điện để hàn 4. Ý nghĩa của cực tính 5. Thiết bị 6. Chuẩn bị cạnh của khớp 7. Điện cực.
Ý nghĩa của hàn hồ quang điện:
Hàn hồ quang là một quá trình hàn tổng hợp, trong đó nhiệt cần thiết để nung chảy kim loại thu được từ một hồ quang điện giữa kim loại cơ bản và điện cực.
Hồ quang điện được tạo ra khi hai dây dẫn chạm vào nhau và sau đó cách nhau một khoảng nhỏ từ 2 đến 4 mm, để dòng điện tiếp tục chảy qua không khí. Nhiệt độ được tạo ra bởi hồ quang điện là khoảng 4000 ° C đến 6000 ° C.
Một điện cực kim loại được sử dụng để cung cấp cho kim loại phụ. Các điện cực có thể được phủ thông lượng hoặc trần. Trong trường hợp điện cực trần, vật liệu thông lượng bổ sung được cung cấp. Cả dòng điện một chiều (DC) và dòng điện xoay chiều (AC) đều được sử dụng để hàn hồ quang.
Dòng điện xoay chiều cho hồ quang được lấy từ một máy biến áp bước xuống. Máy biến áp nhận dòng điện từ nguồn cung cấp chính ở mức 220 đến 440 volt và bước xuống mức điện áp yêu cầu, tức là 80 đến 100 volt. Dòng điện trực tiếp cho hồ quang thường được lấy từ một máy phát được điều khiển bởi động cơ điện, hoặc tuần tra hoặc động cơ diesel.
Điện áp mạch mở (để đánh hồ quang) trong trường hợp hàn DC là 60 đến 80 volt trong khi điện áp mạch kín (để duy trì hồ quang) là 15 đến 25 volt.
Quy trình hàn hồ quang điện:
Trước hết, các miếng kim loại được hàn được làm sạch hoàn toàn để loại bỏ bụi, bẩn, dầu mỡ, v.v ... Sau đó, miếng làm việc phải được giữ chắc chắn trong đồ đạc phù hợp. Chèn một điện cực phù hợp vào giá đỡ điện cực ở góc 60 đến 80 ° với chi tiết gia công.
Chọn dòng điện và cực tính thích hợp. Điểm được đánh dấu bằng hồ quang tại những nơi cần thực hiện hàn. Việc hàn được thực hiện bằng cách tiếp xúc điện cực với công việc và sau đó tách điện cực đến một khoảng cách thích hợp để tạo ra hồ quang.
Khi thu được hồ quang, nhiệt độ cao được tạo ra, làm tan chảy công trình bên dưới hồ quang và tạo thành một hồ kim loại nóng chảy. Một trầm cảm nhỏ được hình thành trong công việc và kim loại nóng chảy được lắng đọng quanh rìa của trầm cảm này. Nó được gọi là crator hồ quang. Xỉ được chải dễ dàng sau khi khớp nguội. Sau khi hàn xong, nên giữ điện cực nhanh chóng để phá vỡ hồ quang và nguồn cung cấp bị tắt.
Dòng điện cho hàn:
Cả DC (dòng điện trực tiếp) và AC (dòng điện xoay chiều) được sử dụng để tạo ra hồ quang trong hàn hồ quang điện. Cả hai đều có những lợi thế và ứng dụng riêng.
Máy hàn DC có được năng lượng từ động cơ điện xoay chiều hoặc máy phát điện diesel / xăng hoặc từ bộ chỉnh lưu trạng thái rắn.
Công suất của máy DC là:
Hiện hành:
Lên đến 600 ampe.
Điện áp mạch mở:
50 đến 90 volt, (để tạo hồ quang).
Điện áp mạch kín:
18 đến 25 volt, (để duy trì hồ quang).
Máy hàn AC có một máy biến áp bước xuống nhận dòng điện từ nguồn cung cấp AC chính. Máy biến áp này giảm điện áp từ 220 V-440V xuống điện áp mạch mở thông thường từ 80 đến 100 volt. Phạm vi hiện tại có sẵn lên tới 400 ampe trong các bước của 50 ampere.
Công suất của máy hàn AC là:
Phạm vi hiện tại:
Lên đến 400 ampere trong các bước của 50 ampere.
Điện áp đầu vào:
220v- 440V
Điện áp yêu cầu thực tế:
80 - 100 vôn.
Tần số:
50/60 HZ.
Ý nghĩa của sự phân cực:
Khi dòng điện một chiều được sử dụng để hàn, có hai loại cực sau:
(i) Phân cực thẳng hoặc dương.
(ii) Phân cực ngược hoặc âm.
Khi công việc được thực hiện dương và điện cực là âm thì cực được gọi là cực thẳng hoặc cực dương, như trong hình 7.16 (a).
Ở cực thẳng, khoảng 67% nhiệt được phân phối tại công trình (cực dương) và 33% trên điện cực (cực âm). Phân cực thẳng được sử dụng khi cần nhiều nhiệt hơn trong công việc. Các kim loại màu như thép nhẹ, với tốc độ nhanh hơn và hàn âm thanh, sử dụng cực này.
(a) Phân cực thẳng.
(b) Phân cực ngược
Mặt khác, khi công việc được tạo thành âm và điện cực là dương thì cực tính được gọi là cực ngược hoặc cực âm, như trong hình 7.16 (b).
Ở cực ngược, khoảng 67% nhiệt được giải phóng ở điện cực (cực dương) và 33% trên công trình (cực âm).
Phân cực ngược được sử dụng khi cần ít nhiệt hơn trong công việc như trong trường hợp hàn kim loại tấm mỏng. Các kim loại màu như nhôm, đồng thau và niken đồng được hàn với cực ngược.
Thiết bị cần thiết cho hàn hồ quang điện:
Các thiết bị khác nhau cần thiết cho hàn hồ quang điện là:
1. Máy hàn:
Máy hàn được sử dụng có thể là máy hàn AC hoặc DC. Máy hàn AC có máy biến áp bước xuống để giảm điện áp đầu vào 220- 440V xuống 80-100V. Máy hàn DC bao gồm một bộ máy phát điện động cơ AC hoặc bộ máy phát điện động cơ diesel / xăng hoặc bộ hàn chỉnh lưu biến áp.
Máy AC thường hoạt động với nguồn điện 50 hertz hoặc 60 hertz. Hiệu suất của máy biến áp hàn AC thay đổi từ 80% đến 85%. Năng lượng tiêu thụ trên mỗi Kg. của kim loại lắng là 3 đến 4 kWh đối với hàn AC trong khi 6 đến 10 kWh đối với hàn DC. Máy hàn AC thường hoạt động với hệ số công suất thấp từ 0, 3 đến 0, 4, trong khi động cơ trong hàn DC có hệ số công suất từ 0, 6 đến 0, 7. Bảng 7.9 sau đây cho thấy điện áp và dòng điện được sử dụng cho máy hàn.
2. Người giữ điện cực:
Chức năng của người giữ điện cực là giữ điện cực ở góc mong muốn. Chúng có sẵn trong các kích cỡ khác nhau, theo đánh giá ampere từ 50 đến 500 amper.
3. Cáp hoặc dẫn:
Chức năng của dây cáp hoặc dây dẫn là mang dòng điện từ máy đến nơi làm việc. Đây là những linh hoạt và làm bằng đồng hoặc nhôm. Các dây cáp được làm từ 900 đến 2000 dây rất mảnh được xoắn với nhau để mang lại sự linh hoạt và độ bền cao hơn.
Các dây được cách điện bằng một lớp bọc cao su, một lớp sợi được gia cố và hơn nữa bằng một lớp cao su nặng.
4. Đầu nối và dây cáp:
Các chức năng của đầu nối cáp là tạo kết nối giữa công tắc máy và giá đỡ điện cực hàn. Đầu nối loại cơ khí được sử dụng; vì họ có thể lắp ráp và tháo gỡ rất dễ dàng. Đầu nối được thiết kế theo công suất hiện tại của cáp được sử dụng.
5. Búa sứt mẻ:
Chức năng của búa sứt mẻ là loại bỏ xỉ sau khi kim loại hàn đã đông cứng. Nó có hình dạng đục và được chỉ ở một đầu.
6. Bàn chải dây, Bánh xe dây điện:
Chức năng của bàn chải dây là loại bỏ các hạt xỉ sau khi sứt mẻ bằng cách sứt búa. Đôi khi, nếu có sẵn, một bánh xe dây điện được sử dụng trong bàn chải dây thủ công.
7. Quần áo bảo hộ:
Các chức năng của quần áo bảo vệ được sử dụng là để bảo vệ tay và quần áo của thợ hàn khỏi các tia nhiệt, tia lửa, tia cực tím và hồng ngoại. Quần áo bảo hộ được sử dụng là tạp dề da, mũ lưỡi trai, găng tay da, tay áo da, v.v ... Giày da cao đến mắt cá chân phải được thợ hàn mang.
9. Màn hình hoặc Khiên mặt:
Chức năng của tấm chắn màn hình và mặt là bảo vệ mắt và mặt của thợ hàn khỏi các tia cực tím và tia hồng ngoại có hại được tạo ra trong quá trình hàn. Việc che chắn có thể đạt được từ mũ bảo hiểm đầu hoặc mũ bảo hiểm tay.
Chuẩn bị cạnh của khớp:
Hiệu quả và chất lượng của mối hàn cũng phụ thuộc vào sự chuẩn bị chính xác các cạnh của các tấm được hàn. Cần phải loại bỏ tất cả các vảy, gỉ, dầu mỡ, sơn, vv từ bề mặt trước khi hàn.
Việc làm sạch bề mặt phải được thực hiện một cách cơ học bằng bàn chải dây hoặc bánh xe dây điện, sau đó hóa học bằng carbon tetrachloride. Hình dạng thích hợp cho các cạnh của tấm nên được đưa ra để tạo ra một khớp thích hợp.
Hình dạng của các cạnh có thể là đồng bằng, hình chữ V, hình chữ U, được định hình lại, v.v ... Việc lựa chọn các hình dạng cạnh khác nhau phụ thuộc vào loại, độ dày của kim loại được hàn. Một số loại rãnh khác nhau cho các cạnh của công việc được thể hiện trong Hình 7.17. BaDD
(i) Mông vuông:
Nó được sử dụng khi độ dày của tấm từ 3 đến 5 mm. Cả hai cạnh được hàn phải cách nhau khoảng 2 đến 3 mm như trong hình 7.17 (a).
(ii) Đơn-V-Mông:
Nó được sử dụng khi độ dày của các tấm là từ 8 đến 16 mm. Cả hai cạnh được vát để tạo thành một góc khoảng 70 ° đến 90 °, như thể hiện trong hình 7.17 (b).
(Iii) Double-V-Mông:
Nó được sử dụng khi độ dày của các tấm lớn hơn 16mm và có thể thực hiện hàn trên cả hai mặt của tấm. Cả hai cạnh đều được vát để tạo thành hình chữ V kép, như trong hình 7.17 (c).
(iv) Mông đơn và đôi-U:
Nó được sử dụng khi độ dày của tấm lớn hơn 20 mm. Việc chuẩn bị cạnh là khó khăn nhưng các khớp là thỏa đáng hơn. Nó đòi hỏi ít kim loại phụ hơn, như trong hình 7.17 (d) và (e).
Điện cực hàn hồ quang:
Điện cực hàn hồ quang có thể được phân thành hai loại chính:
1. Điện cực không tiêu hao.
2. Điện cực tiêu hao.
1. Điện cực không tiêu thụ:
Các điện cực này không tiêu thụ trong quá trình hàn, do đó chúng được đặt tên là các điện cực không tiêu thụ. Chúng thường được làm từ carbon, than chì hoặc vonfram. Điện cực carbon mềm hơn trong khi điện cực vonfram và than chì cứng và giòn.
Điện cực carbon và than chì chỉ có thể được sử dụng cho hàn DC, trong khi điện cực tungston có thể được sử dụng cho cả hàn DC và AC. Các vật liệu phụ được thêm vào riêng biệt khi các loại điện cực được sử dụng. Vì, các điện cực không tiêu thụ, hồ quang thu được là ổn định.
2. Điện cực tiêu thụ:
Những điện cực này bị nóng chảy trong quá trình hàn và cung cấp vật liệu phụ. Chúng thường được chế tạo với thành phần tương tự như kim loại được hàn.
Độ dài hồ quang có thể được duy trì bằng cách di chuyển điện cực về phía hoặc ra khỏi công trình.
Các điện cực tiêu thụ có thể có hai loại sau:
(i) Điện cực trần:
Chúng có sẵn ở dạng dây hoặc que liên tục. Chúng phải được sử dụng chỉ với cực thẳng trong hàn DC. Các điện cực trần không cung cấp bất kỳ sự che chắn nào cho hồ kim loại nóng chảy từ oxy và nitơ trong khí quyển.
Do đó, các mối hàn thu được từ các điện cực này có độ bền thấp hơn, độ dẻo thấp hơn và khả năng chống ăn mòn thấp hơn. Họ tìm thấy sử dụng hạn chế trong sửa chữa nhỏ và chất lượng công việc kém. Họ đã sử dụng để hàn sắt rèn và thép nhẹ. Trong thực tiễn hiện đại, chúng không được sử dụng hoặc hiếm khi được sử dụng. Chúng còn được gọi là điện cực đơn giản.
(ii) Điện cực tráng:
Chúng đôi khi cũng được gọi là điện cực thông thường. Một lớp phủ (lớp mỏng) của vật liệu từ thông được áp dụng toàn bộ que hàn, và do đó được gọi là điện cực được phủ. Thông lượng, trong quá trình hàn, cung cấp sự che chắn cho vùng kim loại nóng chảy từ oxy và nitơ trong khí quyển. Thông lượng này cũng ngăn ngừa sự hình thành các oxit và nitrua. Thông lượng phản ứng hóa học với các oxit có trong kim loại và tạo thành xỉ nhiệt độ nóng chảy thấp.
Xỉ nổi trên đỉnh của mối hàn và có thể dễ dàng được quét sạch sau khi hóa rắn mối hàn. Chất lượng mối hàn được sản xuất bởi điện cực tráng tốt hơn nhiều so với điện cực trần.
Tùy thuộc vào hệ số lớp phủ hoặc độ dày của lớp phủ thông lượng, các điện cực được phủ được chia thành ba nhóm:
(a) Các điện cực được phủ nhẹ.
(b) Điện cực tráng trung bình.
(c) Các điện cực được phủ nặng.
So sánh ba loại điện cực tráng được đưa ra trong Bảng 7.10:
Ưu điểm của điện cực tráng Flux:
Lớp phủ thông lượng trên điện cực hàn có thể có lợi thế. Một số trong số họ đang theo dõi:
1. Nó bảo vệ vùng hàn khỏi quá trình oxy hóa bằng cách cung cấp một bầu không khí khí xung quanh hồ quang.
2. Nó tạo ra xỉ nhiệt độ nóng chảy thấp, hòa tan các tạp chất có trong kim loại như oxit và nitrua, và nổi trên bề mặt của bể hàn.
3. Nó tinh chỉnh kích thước hạt của kim loại hàn.
4. Nó thêm các yếu tố hợp kim cho kim loại hàn.
5. Nó ổn định hồ quang bằng cách cung cấp một số hóa chất có khả năng này.
6. Nó làm giảm sự bắn ra của kim loại hàn.
7. Nó tập trung dòng hồ quang và giảm tổn thất nhiệt. Điều này dẫn đến nhiệt độ hồ quang tăng.
8. Nó làm chậm tốc độ làm mát của mối hàn và đẩy nhanh quá trình đông cứng.
9. Nó làm tăng tốc độ lắng đọng kim loại và sự thâm nhập thu được.
Thành phần của lớp phủ điện cực:
Lớp phủ điện cực có thể bao gồm hai hoặc nhiều thành phần. Các loại lớp phủ khác nhau được sử dụng cho các loại kim loại khác nhau được hàn.
Các thành phần của lớp phủ điện cực điển hình và chức năng của chúng được đưa ra trong bảng 7 11. Một số trong số chúng được thảo luận ở đây:
1. Thành phần xỉ hình thành:
Các thành phần tạo xỉ là oxit silic (Sio 2 ), oxit Mangan (Mno 2 ), oxit sắt (F e O), amiăng, mica, v.v ... Trong một số trường hợp, oxit nhôm (Al 2 o 3 ) cũng được sử dụng nhưng nó làm cho hồ quang kém ổn định.
2. Thành phần để cải thiện đặc điểm hồ quang:
Các thành phần để cải thiện đặc tính hồ quang là oxit natri (Na 2 O), oxit canxi (CaO), oxit magiê (MgO) và oxit titan (TIO 2 ).
3. Thành phần khử oxy hóa:
Các thành phần khử oxy là than chì, nhôm bột, bột gỗ, canxi cacbonat, tinh bột, cellulose, dolomite, v.v.
4. Thành phần ràng buộc:
Các vật liệu liên kết được sử dụng là natri silicat, kali silicat và amiăng.
5. Thành phần hợp kim:
Các nguyên tố hợp kim được sử dụng để cải thiện cường độ mối hàn là vanadi coban, molypden, nhôm, crom, niken, zirconi, vonfram, v.v.
Đặc điểm kỹ thuật của điện cực:
Đặc điểm kỹ thuật của các điện cực được cung cấp bởi Cục tiêu chuẩn IS của Ấn Độ: 815-1974 (phiên bản thứ hai).
Theo đó, các điện cực được phủ được chỉ định bởi:
(i) Một chữ cái tiền tố.
(ii) Một mã số gồm sáu chữ số.
(iii) Một lá thư hậu tố.
(i) Thư tiền tố:
Chữ cái tiền tố chỉ ra phương pháp sản xuất điện cực.
Các chữ cái tiền tố với phương pháp sản xuất điện cực được đưa ra trong Bảng 7.12:
(ii) Mã số gồm sáu chữ số:
Số mã sáu chữ số chỉ ra các đặc tính hiệu suất và tính chất cơ học của mỏ kim loại mối hàn.
Ý nghĩa của từng chữ số riêng lẻ từ một đến sáu được nêu trong Bảng 7.13:
(iii) Thư Suffix:
Chữ hậu tố chỉ ra các tính chất hoặc đặc tính đặc biệt của điện cực.
Chúng được đưa ra trong Bảng 7.14:
Các chữ số đầu tiên của số mã về cơ bản giải thích loại vỏ được sử dụng trên điện cực và lớp phủ này biểu thị các đặc tính hiệu suất.
Có bảy loại che phủ đại diện cho số chữ số đầu tiên được đưa ra trong Bảng 7.15:
Chữ số thứ hai của mã chỉ vị trí hàn, theo Bảng 7.16 được đưa ra dưới đây:
Chữ số thứ ba của mã số cho biết điều kiện dòng hàn được đề xuất bởi nhà sản xuất điện cực.
Chúng được đưa ra trong Bảng 7.17:
Các chữ số thứ tư, thứ năm và thứ sáu của số mã đại diện cho độ bền kéo, ứng suất tối đa và độ giãn dài phần trăm với giá trị tác động.
Chúng được đưa ra trong Bảng 7.18:
Ngoài mã hóa được đưa ra ở trên, tất cả các điện cực phải tuân theo các yêu cầu thử nghiệm của IS: 814 (phần I và II) - 1974. Mỗi gói điện cực phải có một dấu hiệu cho biết mã hóa và đặc điểm kỹ thuật.
Thí dụ:
IS: 815 mã hóa: E 315 - 411K
Đặc điểm kỹ thuật: Tham chiếu: 814 (Phần 1)
Ý nghĩa của ví dụ trên là:
(i) Điện cực được sản xuất bằng phương pháp ép đùn rắn và thích hợp cho hàn hồ quang kim loại bằng thép nhẹ. [E].
(ii) Lớp phủ điện cực có lượng titan đáng kể với các vật liệu cơ bản và sẽ tạo ra xỉ lỏng. [3].
(iii) Điện cực thích hợp để hàn ở vị trí phẳng, ngang, dọc và trên cao. [1].
(iv) Điện cực phù hợp để hàn với dòng điện trực tiếp, với điện cực là + ve hoặc -ve. Nó cũng thích hợp để hàn với dòng điện xoay chiều có điện áp mạch nhỏ hơn 90 volt. [5].
(v) Điện cực có dải ứng suất kéo của kim loại lắng là 410 đến 510 N / mm 2 . [411].
(vi) Điện cực có ứng suất cực đại của kim loại lắng là 330 N / nm 2 . [411].
(vii) Điện cực có độ giãn dài phần trăm tối thiểu trong thử nghiệm độ bền kéo của kim loại lắng là 20% trên chiều dài đo 5, 65 oS o và giá trị thử nghiệm tác động trung bình của kim loại lắng là 47J ở 27 ° C. [411].
(viii) Điện cực có bột sắt trong vỏ bọc, cho độ thu hồi kim loại từ 130 đến 150 phần trăm.
(ix) Điện cực phù hợp với IS: 814 (Phần I) -1974.
