Công nghệ hàn - Công nghệ hàn kim loại mầu

p chaát sunfat ñoàng (CuFeS2) vôùi 34% Cu, ñoàng coù aùnh kim (Cu2S) 79% Cu. Khoaùng vaät Malachit ( khoaùng vaät ñoàng Cu2(OH)2CO3)57%Cu vaø Azurit (men ñoàng Cu3(OH)2[CO3]255%Cu beân caïnh ñoù ñoàng cuõng toàn taïi nhö moät kim loaïi nguyeân chaát. Khu vöïc moû ñoàng quan troïng nhaát naèm ôû nam chaâu phi vaø nam myõ (chile, peru). Chaâu aâu khoâng ñaùng keå. b> caùc tính chaát cuûa ñoàng so saùng vôùi caùc theùp xaây döïng noùi chung Tính chaát Caùc theùp xaây döïng Caùc vaät lieäu ñoàng noùi chung Tæ troïng 7.85 g/cm3 8.9 g/cm3 Ñoä beàn keùo 700N/mm2 300 N/mm2 Khaû naêng choáng moøn gæ Khoâng Coù Ñieåm noùng chaûy 1500 0C 1080 0C Khaû naêng ñaãn ñieän 1 6 Khaû naêng ñaãn nhieät 1 8 Daõn nôû nhieät 1 1.4 c> Caùc phaïm vi öùng duïng cuûa ñoàng vaø hôïp kim ñoàng 3 Ñoàng vaø hôïp kim ñoàng ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong coâng nghieäp trong coâng nghieäp ñieän VD daây daãn ñieän ...cheá taïo thieát bò, cheá taïo ñöôøng oáng, ngaønh xaây döïng Caùc nguyeân toá hôïp kim chính cho caùc hôïp kim ñoàng: keõm, niken, thieác, nhoâm... caùc nguyeân toá aûnh höôûng tôùi: ñoä beàn, khaû naêng beàn hoùa hoïc, khaû naêng bieán ñoåi hình daïng, tính thích hôïp haøn... d> Caùc vaät lieäu ñoàng vaø kyù hieäu cuûa noù: Caùc kyù hieäu vaät lieäu ñoàng ñöôïc xaây döïng theo AWS. sau ñoù kyù hieäu vaät lieäu naøy ñöôïc boå xung kyù hieäu phuï theo AWS. Töông töï nhö caùc vaät lieäu theùp caùc vaät lieäu ñoàng ñöôïc kyù hieäu treân heä thoáng soá vaät lieäu theo AWS caùc ví duï theo kyù hieäu vaén taét: Kyù hieäu cuõ môùi caùch goïi EI-Cu58 Cu-ETP ñieän phaân tinh luyeän ñoàng coù oxy Cu > 99.9 O 0.005 - 0.04 SW-Cu Cu-DLP ñoàng khöû oxy vôùi giôùi haïn haøm löôïng phoùt pho coøn laïi thaáp Cu > 99.9 P 0.005 – 0.014 SF-Cu Cu-DHP ñoàng khöû oxy vôùi haøm löôïng phoùt pho coøn laïi cao Cu > 99.9 P 0.015 – 0.04 4 Kyù hieäu theo traïng thaùi vaät lieäu Cu-ETP-D : ñöôïc keùo daõn Cu-Zn 37- G020 : Kích thöôùc haït Cu-Zn 37- H150 : ñoä cöùng Cu-Be 2- R1200 : ñoä beàn keùo Cu-OF A007 : daõn nôû gaãy Cu-Zn 30 - Y460 : giôùi haïn giaõn nôû -0.2 Caùc chöõ caùi ñaëc tröng ñöôïc neâu kyù hieäu tính chaát töông öùng vaø trò soá baèng soá laø trò soá toái thieåu trong kích thöôùc ño töông öùng ví duï tính theo % hoaëc N/mm2 Caùc ví duï kyù hieäu theo soá vaät lieäu: Kyù hieäu vaén taét soá vaät lieäu Cu-DHP CW024A Cu-DLP CW023A Cu-ETP CW004A Cu-Ni25 CW350H Cu-Zn 37 CW508Z CAÙC SOÁ VAÄT LIEÄU ÑÖÔÏC TAÏO THAØNH - Töø kyù hieäu C = vaät lieäu ñoàng - Loaïi vaät lieäu W= vaät lieäu deûo F = phuï gia haøn C = cheá taïo ñuùc S = pheá phaåm - 3 soá lieân tuïc - Caùc nhoùm hôïp kim 5 Ví duï A hoaëc B cho ñoàng G cho hôïp kim Cu-Al H cho hôïp kim Cu-Ni L hoaëc M cho hôïp kim Cu-Zn e> Nung noùng tröôùc Nhieät ñoä nung noùng tröôùc khi haøn caùc vaät lieäu ñoàng phuï thuoäc vaøo: - Chieàu daøy chi tieát - Daïng moái haøn - Cöôøng ñoä doøng haøn - Khí baûo veä Nhieät ñoä nung noùng tröôùc Chieàu daøy chi tieát Hình nhieät ñoä nung noùng phuï thuoäc vaøo chieàu daøy chi tieát vaø khí baûo veä f> Chæ soá cho löïa choïn cöôøng ñoä doøng ñieän haøn söû duïng doøng moät chieàu, cöïa aâm ôû ñieän cöïc, moái haøn giaùp meùp Chieàu daøy toân Daïng gheùp Soá lôùp Que haøn Cöôøng ñoä mm noái doøng haøn 6 1.5 II 1 1.6 90-100 3.0 II 1 3.2 150-200 5 V 2 4.0 180-300 16 V 4...5 4.0 400-475 g> Löïa choïn caùc vaät lieäu phuï gia haøn Caùc vaät lieäu ñoàng ñöôïc haøn cuøng loaïi vôùi ñoàng hoaëc caùc hôïp kim ñoàng cuõng nhö vôùi caùc vaät lieäu phuï gia ñöôïc ñöa ra trong baûng Phuï gia haøn ñöôïc tieâu chuaån Vaät lieäu cô SF-Cu CuSn8 CuZn35Ni CuAl9Ni3Fe CuNi10Fe1M baûn 1 2 2 n Vaäy lieäu cô baûn 2 CuNi10FeM S- S- S-CuSn12 S-CuSn12 S-CuNi10Fe n CuNi10F CuSn12 S- S-CuNi30Fe S-CuNi30Fe e S- CuNi30Fe S- CuNi30F CuNi30F e e CuAl9Ni3Fe S- S- S-CuSn12 S-CuAl8Ni2 CuSn12 CuSn12 S-CuSn8 S-CuAl8Ni6 - S-CuSn6 S-CuSn6 S- CuAl11Ni6 CuZn35Ni2 S-CuSn S-CuSn S- - - 7 S- S- CuZn39Ag CuSn12 CuSn12 S- S- CuZn39Sn CuNi30F e CuSn8 S-CuSn S-CuSn S- S- CuSn12 CuSn12 SF-Cu S-CuSn S-CuAg h> Caùc tính chaát ñoä beàn trong khu vöïc moái haøn: Moái haøn vaø vuøng aûnh höôûng nhieät seõ ñöôïc nung noùng ñaùng keå thoâng qua nhieät haøn. Trong caùc phaïm vi naøy noùi chung ñoä beàn cuûa vaät lieäu hoùa cöùng bò giaûm bôùt Ví duï vaät lieäu: toân daøy 6 mm töø SF-Cu F36 Traïng thaùi cuoái cuøng: ñoä beàn keùo 290...360 N/mm2 Ñoä cöùng Brinell 85...105 Moái haøn 8 Ñoä Ñoä beàn cöùng keùo HB Khoaûng caùch töø taâm moái haøn k> Caùc quy taéc laøm vieäc chung ñoái vôùi haøn noùng chaûy caùc vaät lieäu ñoàng  baûo quaûn vaø gia coâng caùc vaät lieäu ñoàng ñöôïc taùch rôøi caùc kim loaïi khaùc vì nguy cô aên moøn  baûo quaûn taùch rôøi caû caùc duïng cuï ñoàng vaø caùc vaät lieäu theùp  Söôøn meùp gheùp noái vaø vuøng laân caän (khoaûng 50 mm caû hai phía cuûa moái haøn)phaûi saïch seõ khoâng môõ vaø khoâ, neáu khoâng seõ taïo boït trong moái haøn  Vì daãn thoaùt nhieät nhanh neân phaûi nung noùng tröôùc, haøn vôùi cöôøng ñoä doøng ñieän cao hoaëc ñoàng thôøi hai phía  Vì giaõn nôû nhieät cao neân nguy cô cong veânh, cho nneân chuaån bò gheùp noái ñaëc bieät vaø caàn thieát phaûi coù quy trình haøn  Söû duïng chaát chaûy trong haøn wonfram khí trô ñeå loại boû oxít vaø ngaên caûn söï taïo môùi cuûa chuùng  Khi hô noùng caùc vaät lieäu ñoàng haàu nhö khoâng xuaát hieän caùc maøu nung coù theå nhìn thaáy. Böôùc chuyeån tieáp raén loûng dieãn ra ñoät ngoät do ñoù söï taïo hình cuûa beå chaûy laø khoù khaên 9 i> Phaân chia caùc vaät lieäu ñoàng Loaïi hôïp kim Ví duï Thích hôïp haøn Phaïm vi öùng duïng G WIP MIG Ñoàng ñöôïc khöû SE-Cu 0 + Cheá taïo maùy oxi SW-Cu + Cheá taïo oáng daãn SF-CU 0 + Laép ñaët loø söôûi + 0 + + Ñoàng – nhoâm CuAl9Ni3Fe2 - + Thieát bò khöû muoái (Nhoâm ñoàng CuAl11Ni6Fe5 + thieác) CuAl5As - + + Ñoàng - niken CuNiFe1Mn - + Ñoåi nhieät CuNI30Mn1Fe + Daãn nöôùc bieån - + + Ñoàng – keõm CuZn2Al2 - + Nhaïc cuï (ñoàng thau) CuZn35Ni2 0 CuZn37 + + 10 0 Ñoàng –(ñoàng CuSn6 0 + Oáng oå tröôït thieác) CuSn8 + Beå chöùa thieác 0 + + Ñoàng – niken – CuNi12Zn24 0 + Cheá taïo thieát bò keõm CuNi18Zn20 - vaø oáng daãn 0 + - + : thích hôïp haøn toát 0 : thích hôïp haøn coù ñieàu kieän - : khoâng thích hôïp haøn 2> Kyõ thuaät haøn ñoàng vaø hôïp kim ñoàng a. Ñaëc ñieåm. Ñoàng vaø hôïp kim ñoàng coù ñoä daãn nhieät vaø daãn ñieän cao do ñoá caàn coù nguoàn nhieät lôùn ñeå taoï leân beå haøn. Vuøng aûnh höôûng nhieät lôùn laøm giaûm cô tính cuûa vaät haøn, gaây bieán daïng lôùn khi nung noùng vaø laøm nguoäi ÔÛ nhieät ñoä cao ñoä beàn moái haøn giaûm do ñoù öùng suaát nhieät sinh ra khi haøn deã taïo neân nöùt. deã bò oâ xy hoùa taïo neân CuO, Cu2O, khi nguoäi caùc oâxyùt naøy laøm cho lim loaïi gioøn. Vì theá khi haøn phaûi söû duïng bieän phaùp coâng ngheä nhö thuoác haøn, que haøn chöùa chaát khöû O2 (P, Si).Nhieät ñoä chaûy thaáp neân deã quaù nhieät khi haøn taám moûng.Khi haøn ñoàng thau, keõm deã bò chaùy laøm thay ñoåi thaønh phaàn kim loaïi moái haøn so vôùi vaät haøn. b. Haøn ñoàng . 11 Haøn khí. Vaät haøn tröôùc khi haøn phaûi ñöôïc chuaån bò toát. Vaät moûng S = 1.5 – 2 mm, duøng kieåu uoán meùp, nhoû hôn 30 mm khoâng caàn vaùt meùp, 10mm vaùt 450 lôùn hôn 10 mm vaùt 900. Ngoïn löûa haøn : Ngoïn löûa haøn bình thöôøng. Coâng suaát ngoïn löûa haøn. W = (190 – 225)S (l/h). Neáu vaät haøn ñaõ ñöôïc nung noùng sô boä (400 – 5000C) . W = (125 – 150)S (l/h) . Neáu nung noùng sô boä thöïc hieän baèng caùch duøng ngoïn löûa phuï thì coâng suaát moãi ngoïn löûa chon nhö sau. W = (100 – 150)S (l/h). W. Laø coâng suaát ngoïn löûa bieåu thò baèng löôïng tieâu hao khí axetylen. S. Chieàu daøy vaät haøn (mm). c. Haøn ñoàng thau. Haøn khí. Thaønh phaàn ngoïn löûa haøn coù aûnh höôûng lôùn ñeán chaát löôïng moái haøn, neáu thöøa nhieàu oâxy thì taêng löôïng ZnO vaø giaûm chaát hôïp kim trong moùi haøn. Toát nhaát duøng ngoïn löûa hôi thöøa oâxy ñeå taïo leân lôùp oâxit keõm treân beà maët beå haøn ngaên caûn söï boác hôi cuûa keõm. Coâng suaát ngoïn löûa : W = (100 – 150)S (l/h) Thuoác haøn Boraéc hoaëc axit borich d. Haøn ñoàng thanh. Haøn khí. Khi haøn ñoàng thanh neân duøng ngoïn löûa bình thöôøng. Khi haøn ñoàng thanh Si thöôøng duøng ngoïn löûa thöøa oâxy (tyû leä O2 / C2H2 = 1.15 – 1.25. 0 Khi haøn ñoàng thanh nhoâm caàn nung noùng sô boä (350 – 450 C) - O2 / C2H2 = 1.2 – 1.3. 12 Coâng suaát ngoïn löûa nhö sau. Khi khoâng nung noùng sô boä W = (125 – 175)S (l/h). Khi nung noùng sô boä W = (100 – 150)S (l/h). Thuoác haøn khi haøn ñoàng thanh thieác hoaëc ñoàng thanh Si thöôøng buøng Bo. Khi haøn ñoàng thanh Al duøng thuoác haøn Al. II. Haøn nhoâm vaø hôïp kim nhoâm. 1> Giôùi thieäu chung veà nhoâm vaø hôïp kim nhoâm a> Toång quaùt Nhoâm ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong taát caû caùc ngaønh coâng nghieäp. Trong ngaønh cheá taïo oâtoâ (xe con vaø xe taûi nhoû) nhoâm ñoùng goùp moät phaàn chính. Caùc saûn phaåm nhoâm ñaëc bieät caøng yù nghóa hôn trong nhöng naêm gaàn nay Nhoâm ñaëc tröng bôûi caùc tính chaát sau: noù nheï vôùi ñoä bean töông ñoái cao, tieáp theo laø beàn aên moøn maø khoâng coù baûo veä beà maët. Trong caùc phöông phaùp khaùc nhau coù theå saûn xuaát vaø ñaëc bieät coù theå neùn cuoän ña daïng Baûng so saùnh caùc tính chaát cuûa nhoâm nguyeân chaát vaø saét Tính chaát Ñôn vò Al Fe Nguyeân töû löôïng g/mol 26.98 55.84 Maïng tinh theå kfz krz Tyû troïng g/cm3 2.70 7.87 E-modul Mpa 67.103 210.103 Heä soá giaõn nôû l/k 24.10-6 12.10-6 Rl Mpa 10 100 Rm Mpa 50 200 13 Nhieät löôïng rieâng J/kg.K 890 460 Nhieät noùng chaûy J/g 390 272 Nhieät ñoä noùng chaûy 0C 660 1536 Khaû naêng daãn nhieät W/m.K 235 75 Khaû naêng daãn ñieän m/s.mm2 38 10 Oxy hoùa Al2O3 FeO/Fe2O3/Fe3O4 Nhieät ñoä noùng chaûy 0C 2050 1400/1455/1600 b> Caùc hôïp kim nhoâm Hôïp kim troän vaø hôïp kim ñuùc laø khaùc nhau. Caùc vaät lieäu töø hôïp kim troän phaûi ñöôïc thay ñoåi hình daïng ôû tình traïng nguoäi vaø noùng. Caùc saûn phaåm ñaàu ra laø caùc thoûi ñuùc ñöôïc gia coâng tieáp hoaëc laø baèng caùn, neùn thaønh baùn thaønh phaåm töông öùng nhö toân nhoâm ñònh hình Tieáp theo caùc hôïp kim naøy ñöôïc phaân chia thaønh hôïp kim khoâng theå toâi cöùng vaø coù theå toâi cöùng 14 Caùc hôïp kim deûo AlMg AlCu (Mn) (Mn, SiMn) AlMgSi AlMn (Mg) Khoâng AlZnMg Coù theå toâi (Cu) theå cöùng AL G-AlCu toâi G-AlSi (Ti, Mg) (Cu) cöùng G-AlSiMg (MgSi) G - AlMg G-AlZnMg Caùc hôïp kim ñuùc Phaân loaïi hôïp kim Kyù hieäu hôïp kim Caùc vaät lieäu ñöôïc kyù hieäu theo caùc soá hoaëc theo bieåu töôïng chöõ soá (6) Soá Chöõ soá EN AW – 5456A EN AW – AlMg5Mn1(A) (1) (2) (3) (4) (1) (2) (5) (7) (4) Heä thoáng soá bao goàm 4 chöõ soá vaø töông öùng vôùi kyù hieäu ñaêng kyù bôûi hoäi nhoâm USA 15 (1) tieâu chuaån vieát taét (2) kim loaïi cô baûn + daïng cung caáp (3) soá thöù nhaát : kyù hieäu sery Soá thöù hai : söï bieán ñoåi hôïp kim (4) Phöông caùch (5) Thaønh phaàn hôïp kim chính (6) Haøm löôïng ñaëc tröng (7) Nguyeân toá hôïp kim tieáp theo c> Söï thích hôïp haøn cuûa caùc vaät lieäu nhoâm So vôùi saét nhoâm cho thaáy caùc ñaëc tính sau nay lieân quan tôùi haøn: o Noù coù aùi löïc oxy cao, coù keát quaû taïo thaønh lôùp oxít roõ neùt nhieàu hoaëc ít cuõng nhö coù theå daãn tôùi söï boïc phuû o Noù coù khaû naêng daãn nhieät cao hôn vaø giaõn nôû nhieät, bieåu hieän öùng suaát co keùo cao, khoaûng thôøi gian noùng chaûy lôùn ñöa ra tuøy theo hôïp kim o Noù coù khaû naêng hoøa tan nitô cao trong chaát loûng, chuùng giaûm bôùt söï thaát thöôøng khi ñoâng ñaëc o Quy trình haøn coù caùc aûnh höôûng cuûa vaät lieäu nhö sau: o Thoâng qua noùng chaûy vaät lieäu phuï gia coù theå ñöôïc hôïp kim troäi hôn cuõng nhö laø caùc nguyeân toá hôïp kim bò chaùy ñi o Thoâng qua haøn, nhieät ñöôïc ñöa ñeán tuøy theo vaät lieäu vaø möùc ñoä naêng löôïng coù nghóa laø khoaûng caùch vuøng noùng chaûy tôùi loaïi nung hoøa tan, taùi keát tinh, thay ñoåi caáu truùc hoaëc hoài phuïc. Töø ñoù lieân keát ñöôïc ñoä beàn töông öùng cuûa vaät lieäu 16 o Töø quan ñieåm vaät lieäu hoïc, ñöa ra caùc yeâu caàu sau ñoái vôùi cheá taïo moät lieân keát haøn: o Vaät lieäu phaûi thích hôïp haøn, coù nghóa laø noù khoâng ñöôïc pheùp coù xu höôùng taïo nöùt. Ngoaøi ra chuùng phaûi ñaït ñöôïc ñoä beàn caàn thieát, ñaït ñöôïc khaû naêng bieán ñoåi hình daïng caàn thieát vaø ñöa ra khaû naêng choáng moøn gæ ñaày ñuû cuõng nhö thoáng nhaát ñöôïc söï theå hieän maøu töông öùng trong ñieän phaân anoát ñoái vôùi vaät lieäu cô baûn. Chæ cho pheùp xuaát hieän roã boït hoaëc boïc phuû trong phaïm vi giôùi haïn tuøy yeâu caàu d> Söï thích hôïp haøn Ñöôïc phaân bieät giöõa hai loaïi nöùt, nöùt noùng chaûy vaø nöùt ñoâng ñaëc. Loaïi thöù nhaát xuaát hieän trorng chaát haøn vaø laø tính chaát ñaëc tröng ñoâng ñaëc coù nghóa laø phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn hoãn hôïp hoùa hoïc cuûa vaät lieäu. Nhoâm nguyeân chaát: khoâng coù khoaûng nhieät ñoä tôùi haïn, tinh theå nhoâm raén chaéc ñöôïc lieân keát chaéc chaén sau khi ñoâng ñaëc nhöng coù xu höôùng roã boït Theå ít cuøng tích: khoaûng nhieät ñoä tôùi haïn, xu höôùng nöùt noùng vì khoái löôïng cöùng chaéc nhöng khoâng ñöôïc lieân keát Ñuû theå cuøng tích: khoâng coù khoaûng nhieät ñoä tôùi haïn, khoâng coù xu höôùng nöùt vì caùc tinh theå nhoâm cöùng chaéc bôi trong theå cuøng tích nhöng nguy cô taïo co roã bieân giôùi haïn e> Ñoä beàn : Ôû caùc vaät lieäu khoâng theå toâi cöùng vaø bieán daïng nguoäi, qua vieäc ñöa nhieät haøn vaøo , xuaát hieän caùc khöû beàn ôû nhieàu caáp baäc khaùc nhau thoâng qua keát tinh laïi vaø phuïc hoài. Ngoaøi ra coù theå hình thaønh haït thoâ. Traïng thaùi meàm laø traïng thaùi coù theå bò aûnh höôûng ít nhaát bôûi haøn 17 Caùc hôïp kim coù theå toâi cöùng bò maát ñoä beàn cuûa mình chuû yeáu do phaùt trieån hoaëc hoøa tan laïi caùc keát tuûa pha Ngoaøi ra ñoä nhaïy laøm nguoäi cuûa vaät lieäu raát coù yù nghóa ñoái vôùi möùc ñoä hao huït ñoä beàn. Sau khi haøn ôû phaàn lôùn vaät lieäu coù theå khoâng ñaït ñöôïc toác ñoä laøm nguoäi caàn thieát cho söï taùch lôùp töông öùng, sao cho ñoä beàn cuûa vaät lieäu chính khoâng bò aûnh höôûng nöõa f> Taùc ñoäng cuûa nhieät haøn ñoái vôùi vaät lieäu cô baûn: Thoâng qua nhieät haøn, khu vöïc moái haøn vaø vuøng laân caän seõ ñöôïc nung noùng cao. Chieàu roäng vuøng aûnh höôûng nhieät töï ñieàu chænh theo nhieät ñöôïc ñöa vaøo, ngöïôc laïi chuùng phuï thuoäc vaøo phöông phaùp haøn ( maät ñoä taäp trung nhieät, toác ñoä haøn, chieàu daøy caùc lôùp) vaø caùc kích thöôùc cuûa chi tieát, chuùng ñöôïc xaùc ñònh cho söï taûn nhieät. Trong vuøng aûnh höôûng nhieät naøy deã caûm nhaän chung ñöôïc ñoä beàn vaø giôùi haïn 0.2 hoùa cöùng nguoäi hoaëc caùc vaät lieäu ñöôïc toâi cöùng bò giaûm bôùt khi söï giaõn nôû taêng leân töông öùng ôû cöïc ñaïi cho ñeán trò soá cuûa traïng thaùi “meàm” Vaät lieäu Traïng thaùi Ñoä beàn cuûa Khaû naêng cuoái cuøng vuøng aûnh taêng ñoä beàn höôûng nhieät cuûa vuøng aûnh höôûng nhieät Khoâng toâi Al99.5 Meàm weich Khoâng thay Khoâng coù cöùng ñöôïc AlMn (caáu truùc taùi ñoåi AlMgMn keát tinh) AlMg3 Nöûa cöùng, Khöû beàn kim Khoâng coù 18 AlMg4.5Mn cöùng loaïi (phuïc hoài tinh theå , taùi keát tinh) Toâi cöùng ñöôïc ALMgSi Ñöôïc toâi cöùng Khöû beàn (keát a) nung hoøa nguoäi, ñöôïc tuûa, phaân huûy tan môùi, nguoäi toâi cöùng nhieät tinh theå) nhanh, thay (caáu truùc toâi ñoåi caáu truùc cöùng) b) chæ thay ñoåi caáu truùc nhieät AlZnMg Ñöôïc toâi cöùng Khöû beàn a) töï laøm toâi nguoäi (nung hoøa tan cöùng laïi ôû Ñöôïc toâi cöùng vaø hieäu öùng nhieät ñoä nhieät nguoäi nhanh, phoøng (caáu truùc toâi taïo tinh theå b) hoaëc khi cöùng) hoãn hôïp) nhieät ñoä taêng cao Nguyeân taéc xöû lyù nhieät coù theå ñöôïc thöïc hieän ñeå ñieàu chænh ñoä beàn cuoái cuøng ôû chi tieát sau khi haøn. Coù nghóa laø vaät lieäu coù theå gia coâng trong traïng thaùi thay ñoåi cô caáu nguoäi vaø cuoái cuøng ñöôïc thay ñoåi cô caáu noùng hoaëc thaäm chí ñöôïc nung hoøa tan môùi. Tuy nhieân ñieàu naøy chæ quy ñònh ñoái vôùi thieát bò thích hôïp, ñoái vôùi thieát bò khaùc phaûi roõ raøng sao cho chuùng seõ daãn ñeán caùc vaán ñeà töông öùng sau khi nung hoøa tan trong tröôøng hôïp yeâu caàu laøm nguoäi nhanh cuûa chi tieát, nhö vaäy khaû naêng ñieàu chænh ñoä beàn naøy ñöôïc söû duïng giôùi haïn trong thöïc teá 19 Gioáng nhö ôû söï thích hôïp haøn, ñoä beàn cuûa moái haøn cuõng bò aûnh höôûng thoâng qua vaät lieäu phuï gia. Trong thöôøng xu höôùng nöùt vaø ñoä beàn dieãn ra traùi ngöôïc g> Ñoä beàn aên moøn Trong caùc lieân keát haøn ôû nhoâm nguyeân chaát vaø caùc hôïp kim khoâng theå toâi cöùng ñoä beàn aên moøn gæ haàu nhö khoâng bò giaûm ñi. Tuy nhieân caàn chuù yù ôû caùc vaät lieäu coù haøm löôïng Mg cao (>3.5% Mg), sao cho khoâng xuaát hieän söï thay ñoåi caáu truùc laøm giaûm ñoä beàn aên moøn do nhieät haøn. Nhö vaäy ôû phaïm vi nhieät ñoä 100- 230 0C coù theå keát tuûa cöïc anoát treân bieân giôùi haït chuùng seõ caûn trôû ñoä beàn nöùt öùng suaát cuõng nhö aên moøn xuyeân tinh theå. Söï thay ñoåi kieåu naøy khoâng neân xuaát hieän cho caùc quy trình haøn thoâng thöôøng h> Ñoä xoáp roãng moái haøn Nguyeân nhaân ñoái vôùi roã xoáp coù theå lieân quan ñeán dieãn bieán ñoâng ñaëc cuûa caùc vaät lieäu nhoâm ñöôïc haøn hoaëc coù theå veà boïc khí xaûy ra trong phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp Roã boït xoáp kim loaïi xuaát hieän chuõ yeáu cuûa nhoâm nguyeân chaát, dieãn ra raát maïnh ôû söï chuyeån tieáp raén , loûng . Boïc ngaäm khí hình thaønh do caùc khoâng khí khoâng theå boác hôi ñöôïc tröôùc khi chaát chaûy ñoâng ñaëc. Ví duï caùc khí naøy coù theå baét nguoàn töø khí baûo veä vaø khoâng khí vaø bò xoaùy loác töông öùng chuyeån ñoäng trong beå noùng chaûy Tuy nhieân Nitô bò hoøa tan trong chaát chaûy ñöôïc moâ taû laø nguyeân nhaân chính. Nöôùc ñang coù seõ bò giaûm nguyeân do aùi löïc oxy cao cuûa kim loaïi vaø nitô ñöôïc giaûi phoùng trong chaát chaûy. Vì hoøa tan hydro cuûa nhoâm giaûm cuøng vôùi nhieät ñoä 20 vaø noù haïn cheá söï thaát thöôøng khi ñoâng ñaëc neân coù theå hình thaønh roã boït ñöôïc phaân boá ñoàng ñeàu. Do ñoù vaät lieäu cô baûn vaø vaät lieäu phuï gia khoâng coù nitô. Khí baûo veä phaûi saïch seõ vaø phuø hôïp. Phaûi taùch môõ vaø lôùp oxít tröôùc khi haøn vaø theo nguyeân taéc traùnh xa aåm öôùt Ñoái vôùi vieäc chuaån bò moái haøn: Ñoái vôùi vieäc chuaån bò moái haøn cho haøn MIG vaø TIG, caùc hình daïng gheùp noái ñöôïc tieâu chuaån theo AWS. Beà maët vaùt cuûa moái haøn vaø phaïm vi ñöôïc giôùi haïn phaûi khoâng môõ vaø khoâ. Ngoaøi ra phaûi loaïi boû lôùp oxit ngay tröôùc khi haøn, thöïc teá noù taïo laïi ngay laäp töùc moät lôùp oxit môùi, tuy nhieân töông ñoái moûng vaø ñoàng ñeàu. i> Hô noùng tröôùc : hô noùng tröôùc chæ caàn thieát neáu treân cô sôû khaû naêng daãn nhieät cao cuûa nhoâm khoâng ñaït ñöôïc ñuû ngaáu. Caàn phaûi chuù yù raêng khoâng dieãn rta söï taêng chieåu daøy maïnh cuûa lôùp oxít daøy ôû maët vaùt meùp moái haøn do thôøi gian nung noùng quaù laâu hoaëc thöøa oxy trong khi ñoát. Chuù yù tieáp theo laø aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä hô noùng vaø thôøi gian ñoái vôùi tính chaát vaät lieäu, ñaëc bieät ôû caùc hôïp kim coù theå toâi cöùng vaø caùc vaät lieäu thay ñoåi hình daïng nguoäi cuõng nhö chöùa Mg cao. Baûng chæ soá ñoái vôùi nhieät ñoä hô noùng vaø thôùi gian nung noùng ñeå haøn vaät lieäu deûo-nhoâm Nhieät ñoä hô Thôøi gian hô Vaät lieäu Phaïm vi chieàu daøy toân (mm) noùng tröôùc toái noùng tröôùc toái ña ña 21 0C (phuùt) TIG MIG AlMgSi0.5 180 60 AlMgSi1 >= 5 ñeán 12 200 30 >20 AlMgSi0.7 >12 220 20 250 10 AlZn4.5Mg1 >=4 ñeán 12 140 30 >16 >12 160 20 AlMg4.5Mn >=6 ñeán 12 >16 150 ñeán 200 10 AlMg3 >12 j> Khí baûo veä: Khí argon ñôn nguyeân töû vaø hoãn hôïp argon/heli ñaùp öùng ñöôïc cho nhoâm. Vôùi heli khi doøng 1 chieàu coâng suaát hoà quang vaø ñoä ngaáu vaø coâng suaát noùng chaûy cao hôn. Ngöôïc laïi vôùi argon hoà quang oån ñònh hôn Ngoaøi ra khi öùng duïng phuï gia heli caàn chuù yù raèng vì tyû troïng heli thaáp hôn neân ñeå ñaït ñöôïc taùc duïng baûo veä nhö vôùi argon ñoøi hoûi theå tích khí nhieàu hôn khoaûng 2.5-3 laàn 2. Ñaëc ñieåm. Nhoâm coù aùi löïc lôùn ñoái vôùi O2 taïo thaønh Al203. Oâxit naøy ôû trong vuøng moái haøn gaây roã xæ vaø naèm treân maët vaät haøn ngaên caûn quaø trình haøn. Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa noù 20500C trong khi ñoù nhieät ñoä noùng chaûy cuûa nhoâm vaø hôïp kim nhoâm khoaûng 600 - 6500C . ÔÛ nhieät ñoä cao nhoâm vaø hôïp kim nhoâm coù ñoä beàn 22 thaáp khi gaàn nhieät ñoä chaûy thì chi tieát coù theå bò phaù hoaïi do khoái löôïng baûn thaân noù. Töø traïng thaùi ñaëc chuyeån sang traïng thaùi loûng nhoâm thay ñoåi maøu saéc neân khoù quan saùt khi haøn. Khoái löôïng rieâng cuûa Oâxyùt nhoâm lôùn hôn nhoâm vaø hôïp kim nhoâm neân khoù noåi leân beå haøn. ÔÛ nhieät ñoä cao deã hoøa tan H2 Taïo neân roã khí. 3. Haøn khí cho nhoâm vaø hôïp kim nhoâm. Chi tieát tröôùc khi haøn phaûi ñöôïc laøm saïch lôùp Oâxyùt nhoâm moät khoaûng caùch meùp haøn ít nhaát laø 30 – 35 mm. Chieàu daøy vaät haøn ñeán 1.5 mm duøng phöông phaùp uoán meùp neáu nhoû hôn 4 mm duøng kieåu haøn giaùp moái khoâng vaùt meùp. Neáu chieàu daøy lôùn hôn 40 mm vaùt meùp chöõ V, X vv. Ngoïn löûa haøn bình thöôøng neáu thöøa oâ xy deã taïo thaønh Al203, thöøa C2H2 deã taïo neân roã khí. Coâng suaát ngoïn löûa W = 150. S (l/h). Soá hieäu moû haøn lôùn hôn khi haøn theùp moät, hai soá. Que haøn coù thaønh phaàn töông töï thaønh phaàn vaät haøn, khi haøn nhoâm coù theå duøng que haøn AK (coù 5% Si) thì moái haøn toát hôn. Thuoác haøn chuû yeáu laø muoái clo vaø flo ví duï NaCl, KCl, LiCl, NaF, CaF2. Nhieäm vuï chuû yeáu laø phaù huûy lôùp Al203 taïo neân xæ deã chaûy vaø nheï noåi leân treân moái haøn vv. Sau khi haøn xong phaûi röûa saïch moái haøn ñeå traùnh söï aên moøn do thuoác haøn coøn thöøa treân moái haøn. Baûng löïa choïn thoâng soá haøn GMAW vaät lieäu nhoâm (tham khaûo) Chieàu Vò trí Chuaån Ñoä hôû Ñöôøng Doøng Ñieän Löu Toác ñoä daøy haøn bò chaân kính ñieän aùp löôïng caáp daây taám caïnh ñieän haøn haøn khí (m/ph) haøn cöïc (Amps) (V) argon (mm) (mm) (DC+) (l/ph) 23 0.64- 2 F I(ñeäm) 0 0.8 70-110 15-20 12 1.14 3 F,V,H I 0-2.4 0.8- 120- 20-24 14 0.6-0.76 1.2 150 5 H,O Y 4.8 1.2 130- 23-27 28 0.63- 175 0.89 6 F Y 0-2.4 1.2- 185- 24-29 19 0.6-0.76 1.6 225 10 F,V Y 6.4- 1.6 210- 26-29 24 0.6-0.76 9.5 290 III> Haøn ni ken vaø hôïp kim ni ken. Nicken vaø hôïp kim nicken xuaát hieän ôû taát caû caùc loaïi baùn thaønh phaåm nhö toân, daûi baêng, thanh, oáng vaø caùc chi tieát reøn. Chuùng ñöôïc tieâu chuaån hoaù trong AWS. Beân caïnh nicken nguyeân chaát caùc hôïp kim cô baûn nicken vôùi ñoàng, chrom vaø molipden ñöôïc söû duïng nhö laø vaät lieäu choáng moøn gæ cao vaø beàn nhieät. Ñoái vôùi caùc caáu kieän beàn nhieät cao trong caùc turbin khí vaø ñoäng cô caùc hôïp kim toâi coù khaû naêng toâi cöùng seõ ñöôïc phaân loaïi treân cô sôû chrom-nicken vôùi söï boå xung tieáp theo. Söï toâi cöùng ñöôïc hoã trôï bôûi hôïp kim boå xung Ti, Al vaø Nbvaøo trong lieân keát vôùi vieäc xöû lyù nhieät ñaëc bieät. Caùc hôïp kim – tinh theå hoãn hôïp ñoái vôùi caùc thieát bò hoaù hoïc vaø cheá taïo loø coâng nghieäp moâ taû thaønh phaàn cô baûn naøy. Caùc hôïp kim naøy thích hôïp haøn toát. Phuï gia haøn loaïi töông töï ñöôïc tieâu chuaån hoaù trong AWS 1>Nicken nguyeân chaát: 24 a> Tính thích hôïp haøn vaø aûnh höôûng cuûa löu huyønh Nicken nguyeân chaát coù caáu truùc khoái theå dieän vaø khoâng chuyeån hoaù caáu truùc khi xöû lyù nhieät. Noù chæ coù theå chöùa toái ña 0.02%C trong hoaø tan raén. Haøm löôïng cacbon quaù cao seõ daãn ñeán laøm giaûm ñoä beàn vaø ñoä deûo Thöïc teá nicken hoaø tan ñoái vôùi löu huyønh vaø taïo thaønh cuøng tích nicken- 0 nickelsulfid saün saøng noùng chaûy loûng ôû 645 C. Theå cuøng tích Ni-NiS2 xaâm nhaäp töø beà maët ñeán ranh giôùi haït vaø laøm cho vaät lieäu nöùt öùng suaát keùo noùng vaø nguoäi. Bôûi vaäy moái haøn vaø vuøng aûnh höôûng nhieät phaûi laøm saïch tröôùc khi haøn. Xöû lyù nhieät ñöôïc thöïc hieän trong moâi tröôøng loø khoâng coù löu huyønh b> Tính thích hôïp haøn –khaû naêng hoaø tan khí vaø taïo roã boït Nicken coù khaû naêng hoaø tan cao hôn chuû yeáu ñoái vôùi khí trong traïng thaùi noùng chaûy, ñaëc bieät laø Nitô; khi ñoâng ñaëc nhanh chaát haøn seõ baõo hoaø vôùi caùc khí toàn taïi trong caáu truùc nhö laø roã boït. Thoâng qua vieäc söû duïng phuï gia haøn vôùi moät vaøi phaàn traêm Al, Ti,... nitô seõ ñöôïc keát tuûa thaønh nitrid ôû theå raén. Argon, heli thích hôïp nhö laø khí baûo veä vaø khí troän töø argon vaø heli vôùi chaát phuï gia hydro ñeán khoaûng 7% khi haøn vôùi TIG vaø MIG c> Thöïc hieän haøn: Yeâu caàu ñaët ra cho vieäc chuaån bò moái haøn vaø ñoä saïch cuûa ñieåm ñaáu noái cao hôn laø theùp. Ñoái vôùi caùc quy trình haøn TIG, MIG... coù phuï gia haøn ñeå haøn cuøng loaïi theo AWS. ñieän cöïc thanh ñeå haøn hoà quang tay coù voû boïc kieàm vôùi möùc ñoä trung bình. Phuï gia haøn chöùa khoaûng 2.5% Ti, AL vaø lieân keát nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân baõo hoaø caùc khí nhö laø söï keát tuûa raén chaéc 2> Hôïp kim nicken – ñoàng a> Vaät lieäu cô baûn: 25 Hôïp kim Ni-Cu ñöôïc tieâu chuaån hoùa trong AWS. Ni vaø Cu taïo thaønh trong moãi moät caáu truùc tyû leä hoãn hôïp töø tinh theå hoãn hôïp khoái ña dieän, caáu truùc naøy khoâng coù söï chuyeån hoùa xöû lyù nhieät. Khaû naêng taêng cao ñoä beàn chæ thoâng qua bieán daïng nguoäi. Bieán cöùng nguoäi coù theå ñöôïc hoài trôû laïi thoâng qua nung taùi keát tinh ôû khoaûng 750 0C. Khi caùc chi tieát bò bieán daïng nguoäi khi haøn nhö vaäyvuøng aûnh höôûng nhieät seõ laïi bò pha troän ôû traïng thaùi meàm. Hôïp kim Ni-Cu quan troïng nhaát laø NiCu30Fe vôùi toái thieåu 60% Ni, 30%Cu vaø 2% Fe. Boå xung haøm löôïng Fe laøm taêng khaû naêng beàn choáng xoùi moøn vaø aên moøn gæ b> Tính thích hôïp haøn: Caùc aûnh höôûng cuûa nhieãm baån vaø khí trong muïc 1 cuõng coù giaù trò cho hôïp kim Ni-Cu. Phuï gia haøn cuøng loaïi vôùi phuï lieäu Al, Ti ñöôïc tieâu chuaån hoùa trong AWS Baûng vaät lieäu phuï trôï haøn cho NiCu30Fe Teân vieát taét Soá vaät lieäu Daây SG SG-NiCu32Ti 2.4371 Ñieän cöïc thanh E-NiCu30Mn 2.4366 c> thöïc hieän haøn: Ñieän cöïc thanh ñeå haøn hoà quang tay laø voû boïc kieàm Bazo. Haøn MIG vaø TIG ñöôïc thöïc hieän vôùi argon hoaëc helium hoaëc khí troän boå xung hydro vôùi khoaûng 7%. 3> Hôïp kim Nicken-crom-saét a> Vaät lieäu cô baûn Hôïp kim Ni-Cr-Fe laø nhoùm lôùn nhaát vaø quan troïng nhaát cuûa hôïp kim nicken cô baûn. Chuùng bao goàm caùc theùp Cr-Ni austenit vôùi haøm löôïng Nicken taêng leân vaø 26 coù khaû naêng choáng moøn gæ cao. Caáu truùc laø daïng khoái theå dieän vaø khoâng coù söï chuyeån hoùa pha khi xöû lyù nhieät. Khaû naêng beàn nhieât cuûa hôïp kim tinh theå hoãn hôïp coù theå taêng cao do hôïp kim boå xung cobalt, molipden, crom... Caùc hôïp kim chính laø NiCr15Fe, beân caïnh ñoù thöù töï tieáp theo coù hôïp kim Ni-Cr- Fe vôùi haøm löôïng crom cao hôn ñeán 30%. Sô boä veà vieäc tieáp nhaän khí vaø taïo roå boït thì hôïp kim naøy nhaïy caûm ít hôn laø nicken nguyeân chaát vaø NiCu30Fe. Beân caïnh hôïp kim Ni-Cr-Fe coù caùc hôïp kim vôùi haøm löôïng Mo boå xung töø 3 ñeán 9% ñeå tieáp tuïc laøm taêng khaû naêng choáng moøn gæ b> Tính thích hôïp haøn : Söû duïng ñieän cöïc thanh voû boïc kieàm bazô ñeå haøn hoà quang tay taát caû hôïp kim NiCr- (Mo)-Fe. Ñieän cöïc daây vaø thanh töông öùng ñeå haøn MIG vaø TIG. Ñeå phoøng traùnh chaéc chaén nöùt noùng (nöùt teá vi ) phaûi giôùi haïn söï gia nhieät vaø naêng löôïng 4. Kyõ thuaät haøn Ni vaø hôïp kim Ni cuaû noù coù tính beàn noùng, choáng gæ vaø nhieàu tính chaát quyù khaùc neân ñöôïc öùng duïng ñeå saûn xuaát thieát bò hoùa chaát, ñieän vaø trong nhieàu ngaønh kyõ thuaät khaùc. Khoù khaên cô baûn khi haøn deã suaát hieän roã khí vaø daïn nöùt keát tinh. Roã khí laø do giaûm noàng ñoä hoøa tan cuûa chaát khí chuû yeáu laø hyñro, khi kim loaïi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang raén. Nguyeân nhaân chính cuûa söï raïn nöùt keát tinh trong kim laoïi moâùi haøn laø söï taïo thaønh chaát deã noùng chaûy. Ni-NiS. Coù theå ñöa man gan, ma gieâ hoaëc ti tan vaøo moái haøn ñeå giaûm aûnh höôûng coù haïi cuûa chaát cuøng tinh treân vì chuùng keát hôïp vôùi löu huyønh thanh sun fua MnS, MgS, TiS. 27 Haøn khí. Haøn Ni baèng ngoïn löûa khí cho chaát löôïng trung bình. Khi chieàu daøy döôùi 1.5 mm khi haøn khoâng caàn kim laïo phuï meùp haøn ñöôïc uoán cong. Khi haøn kim loaïi coù chieàu daøy nhoû hôn 1mm khoâng caàn vaùt caïnh. Ñoái vôùi kim loaïi daøy caàn vaùt caïnh chöõ V goùc vaùt 35 - 450. Haøn ni ken tieán haønh baèng phöông phaùp töøng lôùp ngöôïc chieàu. Moái haøn choàng khoâng neân duøng do öùng suaát vaø bieán daïng lôùn khi nung noùng coâng suaát ngoïn löûa W = (140 – 200) l/h, ngoïn löûa cho pheùp hôi thöøa axetylen. Ng