Chương 1 : MỐI GHÉP HÀN Mục tiêu: + Trình bày được phạm vi sử dụng, cấu tạo, ưu khuyết điểm và cách phân loại mối ghép hàn. + Phân tích được điều kiện làm việc, các dạng hỏng để sử dụng mối ghép hàn hợp lý. + Xây dựng được các công thức tính toán, kiểm tra hoặc thiết kế mối ghép hàn. + Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập.
Nội dung chính: 1. Khái niệm chung. Định nghĩa và phân loại. Ưu và nhược điểm.
Nhược điểm 2. Vật liệu và ứng suất cho phép. Ứng suất cho phép 3. Tính toán mối ghép hàn.
Mối hàn giáp mối. Đặc điểm của mối hàn 3. Tính toán mối ghép hàn. Mối hàn chồng.
Đặc điểm của mối hàn 3. Tính toán mối ghép hàn. Khái niệm chung Mục tiêu: - Trình bày định nghĩa và phân loại mối ghép hàn; - Phân tích ưu nhược điểm của mối ghép hàn - Chủ động tích cực trong học tập. Định nghĩa và phân loại 1.
1 Định nghĩa Mối ghép hàn là mối ghép không tháo được. Trong quá trình hàn các chi tiết máy, vùng hàn được đốt nóng cục bộ tới nhiệt độ nóng chảy hoặc dẻo rồi gắn lại với nhau nhờ lực hút phân tử của kim loại 1. Theo trạng thái kim loại vùng hàn - Hàn nóng chảy: Kim loại vùng hàn được nung nóng đến trạng thái chảy và gắn lại với nhau khi đông đặc. - Hàn áp lực: Kim loại vùng hàn chỉ được nung nóng tới trạng thái dẻo rồi dùng lực ép chúng lại - Hàn vảy: Kim loại của các chi tiết máy không được nung nóng chảy mà vật liệu hàn được nung nóng chảy để dính kết các chi tiết lại với nhau b.
Theo mức độ tự động hóa - Hàn tự động: Rôbốt hàn - Hàn bán tự động: Máy hàn - Hàn thủ công c. Theo công dụng của mối hàn - Mối hàn chắc - Mối hàn chắc kín Hình 8. Theo hình thức ghép Hình 8.3 - Mối hàn giáp mối (hình 8.1) Trang 11 - Mối hàn chồng (hình 8.2) - Mối hàn chữ T (hình 8. Ưu nhược điểm 1.1 Ưu điểm - Tiết kiệm được kim loại: so với mối ghép bằng đinh tán thì nó tiết kiệm được khoảng (15 20 )% kim loại - Tiết kiệm được thời gian gia công, công sức gia công, giá thành hạ.
- Hàn có thể tạo được các kết cấu cồng kềnh mà mối ghép khác cũng như các phương pháp ghép khác không thể thực hiện được - Hàn rất dễ cơ khí hóa, tự động hóa, do đó có năng suất cao, tự động cao. - Hàn dễ đảm bảo điều kiện bền đều, nguyên vật liệu được sử dụng hợp lý. - Hàn có thể phục hồi, sửa chữa các chi tiết máy bị nứt, gãy, mòn.2 Nhược điểm - Độ tin cậy thấp vì chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công nhân, khó kiểm tra các khuyết tật bên trong mối hàn nếu không có các thiết bị đặc biệt 2. Vật liệu và ứng suất cho phép.
Mục tiêu: Trình bày vật liệu hàn và ứng suất cho phép trong mối ghép hàn. Vật liệu cho hàn kết cấu cầu thép bao gồm: Que hàn bọc thuốc, dây hàn tự động, thuốc hàn tự động và khí bảo vệ. Ðối với mỗi loại thép, với mỗi phương pháp hàn cần có vật liệu hàn tương ứng theo quy định của Thiết kế và theo hướng dẫn của Tiêu chuẩn này. Vật liệu hàn phải qua các bước kiểm tra nhãn mác, chất lượng và Tư vấn kỹ thuật phê duyệt mới được áp dụng trong sản xuất.
- Que hàn điện bọc thuốc Ðể hàn kết cấu cầu thép, chỉ được sử dụng que hàn có thuốc bọc thuộc hệ Bazơ - loại hydro thấp. Căn cứ thép cơ bản và kết cấu mối hàn mà chọn chủng loại cũng như kích thước que hàn cho phù hợp. - Dây thuốc cho hàn tự động. Dây hàn và thuốc hàn cho công nghệ hàn tự động các kết cấu cầu thép được lựa chọn phù hợp với thép cơ bản theo chỉ dẫn của Tiêu chuẩn này cũng như của các hãng sản xuất vật liệu hàn.
Yêu cầu chung đối với dây hàn là phải đảm bảo dây không bị ô van quá giới hạn cho phép và không bị han rỉ. Thuốc hàn không bị ẩm ướt, tơi vụn hay vón cục. - Khí bảo vệ: Khí bảo vệ phải bảo đảm độ tinh khiết được quy định riêng cho công nghệ hàn. Trang 12 - Dây hàn trước khi nạp vào cuộn để sử dụng phải làm sạch dầu mỡ, han rỉ, hơi nước và các tạp bẩn khác.
Dây lõi thuốc cần nung ở nhiệt độ 200 230oC trong 2 giờ. Khi cuộn dây hàn không để cong gập, gây tắc nghẽn khi hàn. - Thuốc hàn cần phải khô, không lẫn tạp bẩn. Thuốc hàn được sấy ở nhiệt độ 350oC trong 2 giờ sau được bảo quản trong tủ ở nhiệt độ 60 80oC, khi lấy ra chỉ dùng đủ số lượng cho 1 ca làm việc.
- Que hàn, thuốc hàn được sấy theo chế độ chỉ định trên bao gói hoặc các tài liệu kỹ thuật khác. Que hàn, thuốc hàn bị ẩm ướt không phép sử dụng cho hàn kết cấu thép. Ứng suất cho phép Các mối ghép hàn được tính theo ứng suất cho phép. Trị số các ứng suất cho phép của mối hàn chịu tải trọng tĩnh cho trong bảng 3.
Chú ý các số liệu cho trong bảng này chỉ dùng cho các chi tiết làm bằng thép ít và vừa các bon hoặc thép ít hợp kim và trong trường hợp chất lượng mối hàn đạt các yêu cầu kỹ thuật. Trong trường hợp kết cấu chịu tải trọng thay đổi, các trị số ứng cho phép lấy trong bảng 3 phải nhân với hệ số giảm ứng cho phép 1. Hệ số g được xác định như sau: 1 (ak b) (ak b) r (1) Trong đó: a và b - hệ số, lấy theo bảng 4 k - hệ số tập trung ứng suất, lấy theo bảng 5 r - hệ số tính chất chu trình min r max max , min :ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất trong chi tiết có kể đến dấu. Trong công thức (1) các dấu ở phía trên của mẫu số dùng khi ứng suất lớn nhất là kéo, các dấu phía dưới dùng khi ứng suất lớn nhất là nén.
Bảng 3: Trị số ứng suất cho phép của mối hàn chịu tải trọng tĩnh Phương pháp hàn ứng suất cho phép của mối hàn Kéo [ Nén [ Cắt [ ], ],k ],n - Hàn hồ quang tay, dùng que hàn 42 và 50 0,9[ [ ]k 0,6[ - Hàn khí ]k ]k Trang 13 - Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc, hàn [ ]k [ ]k 0,65[ hồ quang tay dùng que hàn 42 A ]k và 50 A - Hàn tiếp xúc giáp mối Hàn tiếp xúc điểm - - 0,6[ ]k Trong Bảng 3, [ ]k - ứng suất kéo cho phép của kim loại được hàn khi chị tải trọng tĩnh. Bảng 4: Hệ số a và b Vật liệu a b Thép cacbon 0,75 0,3 Thép hợp kim thấp 0,8 0,3 Bảng 5:Hệ số ứng suất tập trung k Loại mối hàn Thép cacbon Thép hợp kim thấp Mối hàn giáp mối, khi hàn tự động 1,0 1,0 Mối hàn giáp mối, khi hàn tay 1,2 1,4 Mối hàn góc, khi hàn tự động 1,7 2,4 Mối hàn góc, khi hàn tay 2,3 3,2 Mối hàn chồng 3,4 4,3 Cần chú ý rằng phương pháp chính để chống lại hiện tượng mỏi trong mối ghép hàn là các biện pháp kết cấu nhằm giảm ứng suất tập trung ở miệng mối hàn. Nếu trị số g tìm được theo công thức (1) lớn hơn 1 thì lấy = 1. Điều này xảy ra khi tải trọng thay đổi trị số nhưng không thay đổi chiều (r > 0) và cũng chứng tỏ rằng trong trường hợp đó sức bền tĩnh có tác dụng quyết định đến mối hàn.
Tính toán mối ghép hàn. Mục tiêu - Trình bày kết cấu và đặc điểm của mối hàn giáp mối, môi hàn chồng. - Trình bày cách tính độ bền mối hàn chồng và mối hàn gíap mối; - Tính toán được một sô bài toán tính độ bền của mối hàn. - Tính toán cẩn thận.
Mối hàn giáp mối. Đặc điểm của mối hàn Khi chịu tải, mối hàn giáp mối có thể bị phá hỏng tại tiết diện chỗ miệng hàn hoặc tại tiết diện kề sát miệng hàn. Hai tấm ghép được ghép với nhau bằng mối hàn giáp mối, sau khi hàn xong có thể coi như một tấm nguyên. Các dạng hỏng của mối hàn giáp mối, giống như các dạng hỏng của một tấm nguyên.
Khi chịu uốn mối hàn sẽ bị gãy, khi chịu xoắn mối hàn sẽ bị đứt. Tính toán mối ghép hàn. * Trường hợp mối hàn chịu kéo (nén) ta có điều kiện bền: N ' bs N N b Trong đó: b và s - chiều dài mối hàn và N N s Hình 8.4 chiều dày tấm ghép (khi hàn các tấm có chiều dày khác nhau thì s lấy theo chiều dày nhỏ). [ ], - ứng suất kéo nén cho phép N N b của mối ghép (Báng 1) Khi cần tăng sức bền của mối ghép, có thể dùng mối hàn xiên (hình 8.
Điều kiện bền Hình 8.5 s = N sin [ ], bs * Trong trường hợp mối hàn chịu mô men uốn trong mặt phẳng của tấm ghép ta có điều kiện bền: Mu s= [ ], W Trong đó: Mu - Mô men uốn W - Mô dun chống uốn: Trang 15 b2 s W= 6 * Trường hợp mối hàn chịu kéo (nén) và uốn trong mặt phẳng các tấm ghép: N M s = u [ ], bs W Dấu cộng dùng cho mối ghép chịu kéo, dấu trừ dùng cho mối ghép chịu nén. Mối hàn chồng. Kết cấu và đặc điểm của mối hàn a. Kết cấu của mối hàn chồng Chiều cao mối hàn chồng lấy như sau: = .k Trong đó: k- chiều rộng cạnh mối hàn - hệ số phụ thuộc vào phương pháp hàn = 0,7 khi hàn tay N N N N s s b b Hình 8.
Hàn chồng một mối Hình 8. Hàn chồng hai mối (Mối hàn ngang) (Mối hàn ngang) = 0,8 khi hàn bán tự động = 1,0 khi hàn tự động Tùy theo vị trí tương đối giữa phuơng của mối hàn và phương chịu lực, có thể chia mối hàn chồng ra các loại sau: Mối hàn ngang, mối hàn xiên, mối hàn dọc.8 Kết cấu hàn chồng ( xiên) Hình 8. Kết cấu hàn chồng ( dọc) b. Đặc điểm của mối hàn chồng Mối hàn chồng có ba loại tiết diện ngang khác nhau, ứng với đường 1 là mối hàn bình thường, đường 2 là mối hàn lõm, đường 3 là mối hàn lồi.