Báo cáo Thiết kế đồ gá nâng cao khả năng công nghệ hàn ống thép ∮(60÷350) bằng phương pháp hàn MIG/MAG (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Thiết kế đồ gá nâng cao khả năng công nghệ hàn ống thép ∮(60÷350) bằng phương pháp hàn MIG/MAG (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ ÐỒ GÁ NÂNG CAO KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG THÉP (60÷350) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀNS K C 0 0 3 9 5 9 MIG/MAG MÃ SỐ: T2015 – 32 S KC 0 0 5 5 6 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 - 2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ ĐỒ GÁ NÂNG CAO KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG THÉP (60÷350) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG/MAG Mã số: T2015 – 32 Chủ nhiệm đề tài: GVTH. VÕ ĐÔNG LAO TP. HCM, 11/2015
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ ĐỒ GÁ NÂNG CAO KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG THÉP (60÷350) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG/MAG Mã số: T2015 – 32 Chủ nhiệm đề tài: GVTH. VÕ ĐÔNG LAO TP. HCM, 11/2015
4. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước: 1 2. Tính cấp thiết : 2 3. Mục tiêu: 2 4. Cách tiếp cận: 2 5. Phương pháp nghiên cứu 2 6. Đối tượng nghiên cứu: 2 7. Phạm vi nghiên cứu: 3 8. Nội dung nghiên cứu : 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG 4 1.1. Tổng quan về thép ống 4 1.2. Tổng quan về các loại đồ gá hàn quay 8 CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TAY VÀ PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG/MAG 11 2.1. Phương pháp hàn hồ quang tay 11 2.2. Phương pháp hàn MIG/MAG 19 CHƯƠNG 3. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP VỀ ĐỒ GÁ HÀN QUAY 23 CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ GIẢI PHÁP LỰA CHỌN 27 4.1. Sơ đồ nguyên lý 27 4.2. Tính toán chọn động cơ 27 4.3. Tính toán trục 29 4.4. Chọn khớp nối 34 4.5. Tính toán then 34 4.6. Chọn ổ lăn 35 4.7. Mâm cặp 3 chấu 37 4.8. Biến tần 37 4.9 Bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết điển hình 40 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
5. THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế đồ gá nâng cao khả năng công nghệ hàn ống thép (60÷350) bằng phương pháp hàn MIG/MAG - Mã số: T2015 - 32 - Chủ nhiệm: GVTH. VÕ ĐÔNG LAO - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 12 tháng 2. Mục tiêu: - Tính toán, thiết kế đồ gá nâng cao khả năng công nghệ hàn ống thép (60÷350) bằng phương pháp hàn MIG/MAG 3. Tính mới và sáng tạo: - Vận dụng kiến thức tổng hợp để thiết kế đồ gá phục vụ giảng dạy tại Bộ môn 4. Kết quả nghiên cứu: - Bản thiết kế đồ gá nâng cao khả năng công nghệ hàn ống thép (60÷350) bằng phương pháp hàn MIG/MAG 5. Sản phẩm: - Bản thuyết minh & CD - 01 bài báo đăng trên WEB/nội san khoa 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: - Góp phần nâng cao chất lượng công nghệ hàn ống - Phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học ở cấp Đại học, Sau đại học - Chuyển giao trực tiếp kết quả nghiên cứu Bộ môn, các Công ty và Trường Đại học liên quan Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên) GVTH. VÕ ĐÔNG LAO
6. MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước: Hiện nay ở các nước công nghiệp phát triển có các giải pháp công nghệ tiên tiến, mái móc hiện đại, công nghệ cao như: CAD/CAM-CNC, đầu tư vốn lớn là giải pháp hữu hiệu để góp phần nâng cao năng suất lao động, tạo điều kiện sáng tạo sản phẩm nhanh và đáp ứng nhanh thị trường, do vậy việc thiết kế đồ gá để nâng cao tính năng công nghệ của máy móc thiết bị vạn năng là không cần thiết. Thiết kế đồ gá chuyên dùng trong gia công cơ khí nhằm để góp phần nâng cao năng suất và chất lượng gia công cho các máy móc vạn năng trong sản xuất vừa và nhỏ ở các nước đang phát triển có vốn đầu tư thấp là rất phù hợp. [1] DE102012200458 Rail guide for mobile welding, cutting- or handling equipment for carrying and leading processing objects at large construction conservations along contact contour of two elements of pipe-to-pipe-intersection, comprises two guide surfaces, 2012. [2] CN201009058 Automatic welding workstation for mobile pipe, 2008. [3] US6,617,548 Mobile device for automatic pipe welding, 2003. [4] Recognition and automatic tracking of weld line in welding of T-joint of pipes by an autonomous mobile robot with vision sensor. Tác giả: Suga, Yasuo; Saito, Keishin; Sano, Takeshi; Ishii, Hideaki. Nguồn: Nippon Kikai Gakkai Ronbunshu, C Hen/Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part C, 1996. [5] Development of mobile robot for pipe welding with visual sensor. Tác giả: Suga, Yasuo; Shii, Hideaki; Saito, Keishin. Nguồn: Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference, 1994. [6] Development of an autonomous mobile robot with a visual sensor for welding of pipe - butt welding of thin wall stainless steel pipes. Tác giả: Ogawa, Koichi; Suga, Yasuo. Nguồn: Bulletin of the University of Osaka Prefecture, Series A Engineering and Natural Sciences, 1993. Trong công nghệ sản xuất dầu khí, hệ thống cấp thoát nước, hệ thống thông gió công nghiệp, , kỹ thuật hàn ống là lĩnh vực rất quan trọng có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của công trình, hiệu quả kinh tế và đảm bảo an toàn cao. Điển hình là yêu cầu của công ty tại Cảng Thị Vải (Bà Rịa Vũng Tàu). Việc sử dụng thiết bị vạn năng, kết hợp với đồ gá chuyên dùng rất có ý nghĩa đối với sản xuất của Việt Nam hiện nay Trang 1
7. nói chung, và nâng cao tính công nghệ cho các máy hàn MIG/MAG của bộ môn CNKL, làm tài liệu tham khảo, đọc thêm cho sinh viên ngành cơ khí. [7] Sử dụng máy hàn tự động hàn ống. Nguồn: Sài gòn giải phóng, 2001. [8] Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị hàn tự động nối ống có đường kính lớn ở trạng thái không quay. Cơ quan chủ trì: Viện Nghiên cứu Cơ khí, 2011. [9] Máy hàn ống thép kết cấu chữ H&T bằng phương pháp hàn tiếp xúc bán tự động thay thế phương pháp hàn hồ quang tay. Chủ nhiệm đề tài: Lê Việt. Cơ quan chủ trì: Sở Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh, 2005. [10] Hàn tự động trong khí CO2 nối ống dẫn không quay. Tác giả: Nguyễn Văn Thông. Nguồn: Tạp chí Hoạt động khoa học, 1997. [11] Máy hàn ống cỡ nhỏ đa năng. Tác giả: Trọng Phú. Nguồn: Tạp chí Điện tử, 1996. [12] Kết quả nghiên cứu công nghệ hàn tự động ống dưới lớp thuốc của Viện nghiên cứu máy-Bộ công nghiệp nặng. Nguồn: Kết quả nghiên cứu-sáng kiến-cải tiến, 1993. 2. Tính cấp thiết : Các Công ty vừa và nhỏ, mức độ đầu tư vốn sản xuất không lớn với trang thiết bị vạn năng, phạm vị sử dụng hẹp thì việc thiết kế, chế tạo đồ gá chuyên dùng có ý nghĩa rất lớn để hỗ trợ thiết bị máy móc sẵn có nhằm nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm với chi phí đầu tư thấp, phù hợp với sản xuất vừa và nhỏ, không liên tục. 3. Mục tiêu: - Tính toán, thiết kế đồ gá nâng cao khả năng công nghệ hàn ống thép (60÷350) bằng phương pháp hàn MIG/MAG 4. Cách tiếp cận: - Tìm hiểu nhu cầu thực tế và tính khả thi của đề tài. 5. Phương pháp nghiên cứu - Khảo sát thực tế - Nghiên cứu tài liệu. - Thực nghiệm. 6. Đối tượng nghiên cứu: - Công nghệ hàn MIG/MAG - Cơ cấu kẹp phôi Trang 2
8. 7. Phạm vi nghiên cứu: - Đồ gá thích ứng với chế độ của công nghệ hàn MIG/MAG 8. Nội dung nghiên cứu : - Công nghệ hàn ống - Công nghệ hàn MIG/MAG - Thiết kế tạo đồ gá hàn ống Trang 3
9. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN ỐNG 1.1. Tổng quan về thép ống Thép ống được sử dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực như: Xăng dầu, thực phẩm, năng lượng, dụng cụ y tế, dược phẩm, hàng không, ống dẫn nhiệt, hàng hải, khí hóa lỏng, chất lỏng, hóa học, công nghệ sinh học, công nghệ hạt nhân, xây dựng, môi trường, vận tải, cơ khí . Thép ống đợc sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM A106-Grade B, ASTM A53-Grade B, API-5L, GOST, JIS, DIN, GB/T Hình 1.1: Thép ống Trang 4
10. Bảng 1.1. Qui cách thép ống của Công ty TNHH SX VÀ TM THÉP NGUYỄN MINH W (kg/m) OD STT WT (mm) (mm) 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0 1 13.8 0.201 0.234 0.267 0.300 0.332 0.365 0.397 2 15.9 0.232 0.271 0.309 0.347 0.384 0.422 0.459 0.534 0.571 3 19.1 0.208 0.326 0.372 0.418 0.463 0.509 0.554 0.644 0.689 4 21 0.460 0.510 0.560 0.610 0.710 0.759 0.858 0.907 1.004 5 22.2 0.326 0.379 0.433 0.486 0.540 0.593 0.646 0.751 0.804 6 25.4 0.373 0.435 0.496 0.557 0.619 0.680 0.740 0.862 0.922 7 27 0.593 0.658 0.723 0.788 0.917 0.981 1.109 1.173 1.300 8 31.8 0.622 0.699 0.776 0.853 0.930 1.083 1.159 1.311 1.386 1.537 Trang 5
11. 9 34 0.748 0.831 0.913 0.995 1.159 1.240 1.403 1.484 1.646 1.887 2.047 2.286 2.445 10 38.1 0.747 0.839 0.932 1.024 1.116 1.300 1.392 1.575 1.666 1.848 2.120 2.300 2.569 2.748 11 42 0.824 0.926 1.028 1.130 1.232 1.435 1.536 1.738 1.839 2.040 2.341 2.540 2.839 3.037 12 49 0.962 1.081 1.201 1.320 1.439 1.676 1.795 2.032 2.150 2.385 2.738 2.972 3.322 3.555 13 60 1.472 1.618 1.764 2.056 2.202 2.493 2.638 2.928 3.362 3.650 4.082 4.368 14 76 2.052 2.238 2.609 2.794 3.164 3.348 3.717 4.269 4.637 5.186 5.552 15 90 2.652 3.092 3.312 3.751 3.970 4.408 5.063 5.500 6.153 6.588 16 114 3.921 4.199 4.757 5.035 5.591 6.425 6.979 7.810 8.364 17 140 5.161 5.847 6.189 6.874 7.899 8.582 9.606 10.287 Ghi chú: OD: Đường kính ngoài W: Khối lượng WT: Chiều dày L: Chiều dài Trang 6
12. Bảng 1.2: Qui cách thép ống hàn Công ty Cổ phần Thép Hùng Cường STT OD (mm) WT (mm) L (m) 1 34.0 3.0-3.5-4.0 6.0-12.0 2 42.0 3.0-3.5-4.0 6.0-12.0 3 48.0 3.0-3.5-4.0 6.0-12.0 4 51.0 3.0-3.5-4.0 6.0-12.0 5 60.3 3.0-3.5-4.0 6.0-12.0 6 73.0 4.0-5.0-5.5-6.0 6.0-12.0 7 76.0 4.0-5.0-5.5-6.0-7.0 6.0-12.0 8 89.0 4.0-5.0-5.5-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 9 102.0 4.0-5.0-5.5-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 10 108.0 4.0-5.0-5.5-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 11 114.3 4.0-5.0-5.5-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 12 140.0 4.0-5.0-5.5-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 13 159.0 4.5-5.0-5.5-6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 14 168.0 6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 15 178.0 7.0-8.0-9.0-10.0-11.0 6.0-12.0 16 194.0 6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 17 203.0 6.0-7.0-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 18 219.0 3.96-5.16-6.35-7.12-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 19 273.0 6.35-7.12-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 20 325.0 6.35-7.12-8.0-9.0-10.0 6.0-12.0 21 377.0 7.0-8.0-9.0-10.0-11.0 6.0-12.0 22 406.4 7.0-8.0-9.0-10.0-11.0 6.0-12.0 23 508.0 7.0-8.0-9.0-10.0-12.0 6.0-12.0 24 610.0 7.0-8.0-9.0-10.0-12.0-14.0-22.0 6.0-12.0 1 Trang 7
13. 1.2. Tổng quan về các loại đồ gá hàn quay 1.2.1. Đồ gá lăn xoay Loại này chỉ định vị các chi tiết dạng ống, các ống có kích thước khối lượng lớn: Vật hàn được định vị trên các con lăn (vật hàn được đặt nằm trên các con lăn), được dẫn động bằng động cơ điện secvo hoặc biến tần. Momen được truyền vào các con lăn. Khi con lăn quay thi sẽ làm vật hàn quay quanh trục của nó khi đó mỏ hàn ở trên sẽ hàn được hết đường hàn quanh chu vi của vật hàn. Tốc độ quay nhỏ để phù hợp với tốc độ hàn. Hình 1.2: Đồ gá hàn ống lăn xoay 1.2.2. Đồ gá có dạng mâm thẳng đứng hoặc nằm ngang Được sử dụng để hỗ trợ các robot hàn. Hình 1.3: Đồ gá hàn ống một trục quay Trang 8
14. Các loại đồ gá trên được dẫn động bằng động cơ điện secvo hoặc biến tần. Chi tiết được gá đặt trên mâm khi mâm quay quanh trục sẽ làm chi tiết quay quanh trục của mâm. Vật được gá đặt trên đồ gá có thể có nhiều hình dạng khác nhau (dạng ống hoặc hình dạng phức tạp hơn) tốc độ quay của trục nhỏ phù hợp với tốc độ hàn. 1.2.3. Đồ gá quay 2 trục Là loại đồ gá có thể quay được quanh 2 trục: Quay quanh trục thẳng đứng hoặc trục nằm ngang. Hai trục được đặt vuông góc với nhau, có thể quay độc lập nhau. Trục thẳng đứng mang chi tiết có thể quay quanh trục của nó. Trục được dẫn động bằng động cơ điện secvo hoặc biến tần qua bộ truyền bánh răng, hộp giảm tốc. Tốc độ của trục nhỏ từ (20-30 vòng/phút). Trục nằm ngang mang trục thẳng đứng ở trên có thể quay nghiêng góc từ 0 - 180° so với vị tri nằm ngang cũng được dẫn động bằng động cơ điện servo, biến tần qua bộ truyền bánh răng hộp giảm tốc hoặc được dẫn động bằng thủy lực, trục vít. Đồ gá được ứng dụng để hỗ trợ robot hàn giúp tăng năng suất, tăng tính linh động của robot. Vật hàn được gá đặt trên mâm cặp lắp trên trục thẳng đứng có thể quay tròn quanh trục của nó để robot hàn hết đường hàn theo yêu cầu. Đối với những vật dài hay vị trí hàn mà khi quay robot cũng không thể giúp robot hàn được những vị trí đó thì trục nằm ngang có thể quay nghiêng ra các góc từ 0 – 180° để robot hàn hàn hết đường hàn. Ngoài ra đồ gá còn được ứng dụng để gá đặt trên các máy CNC giúp tăng thêm 2 trục cho máy tăng tính linh động của máy. Hình 1.4. Đồ gá hàn ống hai trục quay 1.2.4. Pandjiris: Các đồ gá dao động từ 500 pound và có thể điều chỉnh và cố định chi tiết, mạnh. Có nhiều loại khác nhau và các loại có thể được tùy vào yêu cầu sản xuất để phù hợp Trang 9
15. với hầu hết các yêu cầu khác nhau của chi tiết. Đồ gá này thường được kết hợp với một tay máy để sản xuất nhằm năng cao chất lượng, hiệu quả, ứng dụng hàn tự động. Đồ gá có thể nghiêng các góc từ 0 - 90° hoặc 0 - 135° túy theo chủng loại. Hình 1.5: Đồ gá hàn ống Pandjiris 1.2.5. Robotic innovations Hình 1.6. Robot hàn ống Tính năng  Đây là đồ gá định vị 2 trục cho hàn hồ quang dẫn động bằng động cơ servo.  Trục định vị có khả năng chịu tải trọng tối đa 500kg.  Cáp hàn và đường ống hệ thống dây điện được tích hợp vào ổ rỗng trong đồ gá định vị.  ROBOGUIDE được sử dụng để nhập dữ liệu CAD và tạo ra các chương trình phố hợp với chuyển động của robot.  Đồ gá định vị có thể được đặt trên sàn nhà, lộn ngược hoặc nghiêng ở góc độ nào. Trang 10
16. CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TAY VÀ PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG/MAG 2.1. Phương pháp hàn hồ quang tay: 2.1.1. Khái niệm Hồ quang là sự phóng điện giữa 2 điện cực có điện áp ở trong môi trường khí hoặc hơi. Hồ quang điện được ứng dụng để hàn gọi là hồ quang hàn. K×m hµn Que hµn vá bäc D©y c¸p hµn Hå quang M¹ch M¹ch SØ Kim lo¹i Nguån s¬ cÊp thø cÊp c¬ b¶n hµn Kim lo¹i D©y c¸p m¸t mèi hµn BÓ hµn Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang điện Hàn hồ quang tay que hàn có vỏ bọc (SMAW) là “phương pháp hàn hồ quang sử dụng nhiệt của hồ quang giữa que hàn có vỏ bọc và bể hàn. Phương pháp thường dùng cùng với sự bảo vệ từ việc phân huỷ của vỏ bọc que hàn khi bị đốt cháy trong quá trình hàn, trong phương pháp này không sử dụng áp lực, và kim loại điền đầy thu được từ que hàn”. 2.1.2. Các yếu tố cơ bản của quá trình hoạt động. Phương pháp hàn hồ quang que hàn có vỏ bọc, được trình bày trong (hình 2) gồm có hồ quang giữa que hàn có thuốc bọc và kim loại nền. Hồ quang được hình thành bởi sự điều khiển điện cực rất nhanh tới vật hàn. Nhiệt của hồ quang nấu chảy bề mặt của kim loại cơ bản tạo thành vũng nóng chảy. Kim loại được nấu chảy từ điện cực chuyển dịch ngang qua cột hồ quang vào trong vũng hàn. Khi nó hoá cứng trở thành chất kết lắng kim loại mối hàn. Vũng nóng chảy, trước đây còn được gọi là vũng hàn (bể hàn), phải có sự kiểm soát một cách đúng đắn mới cho kết quả ứng dụng của phương pháp hàn SMAW. Kích Trang 11
17. thước của vũng hàn và chiều sâu ngấu chảy quyết định khối lượng của kim loại nóng chảy dưới sự điều khiển của người thợ hàn. Nếu dòng điện quá cao, chiều sâu ngấu chảy sẽ quá mức và khối lượng kim loại hàn nóng chảy sẽ trở nên không kiểm soát được. Tốc độ di chuyển cao làm giảm bớt kích thước của vũng hàn nóng chảy. Khi các mối hàn không được thiết kế trong vị trí bằng, kim loại nóng chảy có thể chảy ra ngoài vũng hàn và gây nên khó sử lý và kiểm soát. Điều chỉnh các thay đổi hàn và thao tác bằng tay hồ quang sẽ cho phép người thợ hàn kiểm soát vũng kim loại nóng chảy một cách đúng đắn. Kim loại mối hàn đông đặc được bao phủ một lớp xỉ từ vỏ bọc que hàn. Hồ quang trong vùng hồ quang trực tiếp được bao bọc khỏi không khí của khí bảo vệ là kết quả của sự phân huỷ thuốc bọc que hàn. Phần lớn lõi que hàn chuyển dịch ngang qua cột hồ quang, tuy nhiên có một lượng nhỏ thoát ra từ khu vực mối hoặc vũng hàn (hiện tượng bắn toé). 2.1.3. Ưu điểm và lĩnh vực sử dụng. Phương pháp hàn hồ quang SMAW là một trong những phương pháp hàn được ưa chuộng nhất. Nó có tối đa tính linh hoạt và có thể hàn với nhiều loại kim loại trong tất cả các vị trí hàn từ chiều dày nhỏ nhất cho tới những chiều dày lớn nhất. Sự đầu tư về thiết bị tương đối rẻ tiền. Phương pháp này được sử dụng trong chế tạo và trong công việc khai thác cho xây dựng và bảo dưỡng. 2.1.4. Khả năng hàn trong các vị trí Đây là phương pháp có khả năng hàn trong tất cả các vị trí (hình 3). Hàn trong các vị trí ngang, đứng và vị trí trần phụ thuộc vào loại vỏ bọc que hàn và kích thước của que hàn. Dòng điện hàn và kỹ năng thao tác của người thợ hàn. 2.1.5 Vật liệu hàn Hàn hồ quang que hàn có vỏ bọc là phương pháp có thể được dùng để hàn với nhiều loại thép và một vài kim loại không có chất sắt. Nó chủ yếu được sử dụng cho các mối ghép là thép, bao gồm carbon thấp hoặc thép mềm(ít carbon), thép hợp kim thấp, thép cường độ cao, thép nguội và tôi, thép hợp kim cao, thép không gỉ, thép chịu ăn mòn, cho hàn gang và thép rèn. Nó được dùng cho hàn niken và hợp kim niken, số lượng ít cho hàn đồng và hợp kim đồng. Nó có thể dùng, nhưng ít khi được sử dụng cho hàn nhôm. Trang 12
18. SMAW không được sử dụng cho hàn mangan, các kim loại quý, hoặc kim loại chịu nhiệt. Bảng 2.1 trình bày các kim loại cơ bản có thể hàn được. Phương pháp hàn SMAW cũng được dùng cho hàn phủ cứng bề mặt. Bảng 2.1 - Tính chất hàn được của kim loại cho hàn SMAW STT Kim loại cơ bản Tính chất hàn 1 Nhôm Có thể hàn được nhưng không phổ biến 2 Đồng thiếc Có thể hàn được 3 Đồng đỏ Có thể hàn được nhưng không phổ biến 4 Đồng niken Có thể chấp nhận 5 Gang Có thể hàn được 6 Sắt rèn Có thể hàn được 7 Niken Có thể hàn được 8 Thép carbon thấp Có thể hàn được 9 Thép carbon trung bình và cao Có thể hàn được 10 Thép hợp kim Có thể hàn được 11 Thép không gỉ Có thể hàn được Que hàn có vỏ bọc Que hàn có vỏ bọc là hạng mục duy nhất của vật liệu hàn thông thường được yêu cầu. Việc lựa chọn que hàn thuốc bọc cho đặc trưng của từng công việc dựa trên que hàn thích hợp cho việc sử dụng, thành phần hoá học và đặc tính của độ lắng kim loại mối hàn. Trong từng bước lựa chọn điện cực hợp lý, điều cần thiết là tầm quan trọng của chức năng vỏ bọc que hàn, là cơ sở ghi rõ các nhân tố tiện lợi và các tính chất kết lắng của kim loại mối hàn. Vỏ bọc của que hàn cung cấp - Khí từ sự phân huỷ của thành phần nào đó trong thuốc bọc để bảo vệ hồ quang khỏi không khí. - Chất khử oxi đẩy khí và làm thanh khiết kim loại mối hàn kết lắng. - Xỉ từ sự cháy của vỏ bọc làm nhiệm vụ bảo vệ kim loại mối hàn kết lắng tránh khỏi sự oxi hoá của không khí. Trang 13
19. - Yếu tố ion hoá tạo nên hồ quang ổn định nhất và có tác dụng cùng với dòng điện xoay chiều. - Các nguyên tố hợp kim cung cấp đặc biệt, đặc tính cho độ kết lắng của kim loại mối hàn. - Bột sắt cải thiện năng suất của que hàn. Hình 2.2. Cấu tạo của que hàn bọc thuốc 2.1.6. Ký hiệu que hàn  Theo tiêu chuẩn Việt Nam Que hàn thép cacbon và hợp kim thấp TCVN 3734 - 89 2 chữ 1 chữ cái in N số 1 chữ hoa số Chỉ hệ vỏ Que bọc của que hàn nối hàn A (axit), B (Bazơ), Chỉ giới hạn bền kéo tối 2 thiểu (kG/mm ) và các chỉ tiêu khác về cơ tính của kim Chỉ loại dòng điện và cực loại mối hàn tính của dòng một chiều “6” que hàn chỉ hàn bằng dòng một chiều nối nghịch (DC+) Ví dụ: N50 - 6B có nghĩa là: que hàn dùng để hàn thép cacbon và hợp kim hấp, vỏ thuốc thuộc hệ bazơ thích hợp với hàn dòng điện một chiều nối nghịch. Kim loại 2 mối hàn có giới hạn bền kéo tối thiểu là 50 kG/mm , độ dai va đập không bé hơn 1,3 2 0 MJ/m , độ dãn dài tương đối 5 20%,góc uốn ≥ 150 . Trang 14
20. Que hàn thép chịu nhiệt Hn. CrXX. MoXX VXX. -XXX X Nhóm vỏ bọc (A,B,R ) Nhiệt độ làm việc lớn nhất (0C) Nguyên tố hợp kim khác và hàm lượng của nó (nếu có) Vanadi và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn Môlipđen và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn Crôm và hàm lượng của nó tính theo phần mềm Que hàn thép hợp kim chịu nhiệt Ví dụ: Hn.Cr05.Mo10.V04 - 450R có nghĩa là: que hàn thép chịu nhiệt làm việc ở nhiệt độ tối đa là 4500C có vỏ thuốc bọc thuộc hệ rutin ; kim loại mối hàn có thành phần hoá học là : 0,5%Cr ; 1% Mo ; 0,4% V. Que hàn thép bền nhiệt và không gỉ Hb. CrXX. NiXX. MnXX - XXX X Nhóm vỏ bọc (A,B ) Que hàn Nhiệt độ làm việc ổn định của thép bền 0 nhiệt và mối hàn ( C) không gỉ Ký hiệu các nguyên tố hợp kim Cr, Ni, Mn và các nguyên tố khác (nếu có) cùng hàm lượng tương ứng của nó tính theo phần trăm. (Nếu không có các chữ số kèm theo thì hàm lượng của nguyên tố đó là xấp xỉ 1% ) Ví dụ: Hb.Cr18.Ni8.Mn - 600B có nghĩa là: que hàn thép hợp kim bền nhiệt và không gỉ có thành phần kim loại đắp : 18%Cr ; 8% Ni ; 1% Mn. Nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn là 6000C. Vỏ thuốc bọc que hàn thuộc hệ bazơ. Trang 15
21. Que hàn thép hợp kim có độ bền cao Hc. XX. CrXX. MnXX. WXX XXX -X Nhóm vỏ bọc (A,B ) Que hàn Nhiệt độ làm việc ổn định thép hợp của mối hàn (0C) kim cao Chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu Ký hiệu các nguyên tố hợp kim Cr, Mn, W và 2 (kG/mm ) các nguyên tố khác (nếu có) với hàm lượng tương ứng của chúng tính theo phần trăm (Nếu không có các chữ số kèm theo thì hàm lượng của nguyên tố đó là xấp xỉ 1% ) Ví dụ: Hc.60.Cr18.V.W.Mo - B có nghĩa là: que hàn hợp kim độ bền cao, kim loại đắp có có giới hạn bền kéo tối thiểu 60 kG/mm2 (hay 590 MPa) và thành phần hoá học gồm : 18%Cr ; 1%V ; và 1% Mo. Vỏ thuốc bọc que hàn thuộc hệ bazơ.  Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Mỹ AWS (American Welding Society) Ký hiệu que hàn bắt đầu bằng chữ cái “E” biểu thị đó là que hàn, tiếp theo là 2 chữ số 60 hoặc 70 chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại đắp 60 ksi hay 70 ksi. Đây là đơn vị đo ứng suất dùng phổ biến ở Mỹ. Có thể qui đổi sang các hệ đơn vị khác như sau: 1 ksi = 6,9.106 Pa = 6,9 MPa = 0,703 kg/mm2 . Bảng 1.2. Một số ký hiệu que hàn theo AWS Phân loại Giới hạn bền Độ giãn dài Giới hạn chảy, min AWS kéo, min L = 4d (%) Que hàn E60 ksi MPa ksi MPa E6010 62 430 50 340 22 E6011 62 430 50 340 22 E6012 67 460 55 380 17 E6013 67 460 55 380 17 E6020 62 430 50 340 22 Trang 16
22. S K L 0 0 2 1 5 4