CHƯƠNG 4: HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 1. Mục tiêu: - Nêu được thực chất, đặc điểm và các phương pháp hàn điện tiếp xúc. - Hiểu được nguyên lý máy biến áp hàn dùng trong hàn tiếp xúc điểm. - Hiểu được nguyên lý thiết bị hàn tiếp xúc điểm, tiếp xúc đường.
Nội dung chương: 2. Thực chất, đặc điểm và các phương pháp hàn điện tiếp xúc * Thực chất. Hàn điện tiếp xúc là một dạng hàn áp lực, dùng dòng điện có cường độ lớn đi qua chỗ tiếp xúc giữa các chi tiết để sinh ra nhiệt lượng nung nóng vùng hàn đến trạng thái dẻo hoặc chảy cục bộ, sau đó dùng lực ép thích hợp ép các bề mật tiếp xúc lại vói nhau tạo thành mối hàn. Khi có dòng điện lớn đi qua, bề mặt tiếp xúc giữa các chí tiết được nung nóng lên rất nhanh do điên trở tiếp xúc giữa chúng lớn hơn điện trở của các chi tiết.
Theo định luật Jun - Lenxơ lượng nhiệt sinh ra ở chỗ tiếp xúc tỷ lệ thuận với điện trở tiếp xúc, với bình phương của cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua chi tiết: Q = 0,24. t Khi bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết được nung nóng, thì dưới tác dụng của lực ép các nguyên tử kim loại sẽ liên kết lại tạo thành m'ối hàn. Đặc điểm của hàn điện tiếp xúc là dòng điên có cường độ rất lớn, thời gian tác dụng ngắn, không cần phải dùng que hàn phụ, thuốc hàn hay khí bảo vệ mà mối hàn vẫn đấm bảo chất lượng ; mối hàn hình thành không cò xỉ; chi tiết hàn ít bị biến dạng. Hàn điện tiếp xúc là phương pháp hàn dễ cơ khí hóa và tự động hóa do vậy cho năng suất rất cao, được sử dụng rộng rãi trong các ngành chế tạo xe máy, ôtồ, máy bay, chế tạo dụng cụ đo, cồng nghiệp điện tử….
* Các phương pháp hàn điện tiếp xúc Có thể phân loại các phương pháp hàn điên tiếp xúc theo các đặc điểm sau đây: - Theo phương pháp công nghê tạo nên liên kết hàn phân ra hàn điểm, hàn đường (hàn lăn). - Theo kết cấu liên kết hàn phân ra hàn chồng, hàn giáp mối. - Theo trạng thái kim loại vùng hàn phân ra hàn tiếp xúc chảy, hàn tiếp xúc không chảy. - Theo phương pháp cấp điện phân ra hàn một phía, hàn hai phía.
* Hàn tiếp xúc giáp mối Hàn tiếp xúc giáp mối là một phương pháp hàn tiếp xúc trong đó mối hàn được tạo thành trên toàn bõ bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết 74 Các cực được nối với đầu ra, củạ cuộn thứ cấp ở biến áp hàn 3. Điều khiển độ lớn và thời - Sơ đồ nguyên lý hàn tiếp xúc giáp mối được trình bày trên hình 4-1 - Các chi tiết hàn được kẹp trong cực 2 của máy hàn tiếp xúc. - Hàn tiếp xúc giáp mối được chia thành hàn điện trở và hàn chảy. Trong phương pháp hàn điện trở bề mặt tiếp xúc được nung đến nhiệt độ gần nhiệt đô nóng chảy của kim loại chi tiết hàn, sau đó ngắt dòng điên và tăng nhanh lực ép làm biến dạng vùng tiếp xúc tạo thành mối hàn.
Phương pháp hàn điên trở được sử dụng rất hạn chê' do khó đảm bảo được sự nung nóng đồng đểu bề mặt tiếp xúc. Phương pháp này yêu cầu phải làm sạch kỹ bề mặt hàn, chỉ được sử dụng để hàn các dây hay thanh kim loại có tiết diện nhỏ, làm bằng thép c thấp và các loại vật liệu khác. Trong phương pháp hàn chảy bề mặt kim loại chỗ tiếp xúc được nung đến trạng thái chảy. Dưới tác dụng của lực ép, kim loại lỏng bị đẩy ra ngoài, và mối hàn được tạo thành.
Cường độ dòng điện và lực ép trong phương pháp này nhỏ hơn so với hàn điện trở nên giá thành rẻ hơn, quá trình hàn cũng xày ra nhanh hơn, không cần phải làm sạch kỹ bề mặt hàn. Hàn chảy được dùng rất có hiệu quả khi hàn các chi tiết dạng ống, hàn ray tàu hỏa, hàn các phôi dài được làm từ thép, hợp kim và kim loại màu. Đặc biệt phương pháp hàn chảy được sử dụng khi chế tạo các dụng cụ cắt đã làm giảm đáng kể giá thành các dụng cụ do tiết kiệm được phần vật liêu làm lưỡi cắt. Ví dụ phần lưỡi cắt của mũi khoan làm bằng thép dụng cụ và thường được hàn với phần thân làm bằng thép thường theo phương pháp hàn chảy * Hàn tiếp xúc điểm - Hàn tiếp xúc điểm là một phương pháp hàn điện tiếp xúc, trong đó các chi tiết được hàn với nhau theo từng diểm riêng biệt (H.
Các chi tiết hàn i được ghép chồng lên nhau, dùng các điện cực 2 để ép sơ bộ chúng lại với nhau, sau đố 75 cho dòng điện chạy qua. Chỗ tiếp xúc nằm giữa 2 chi tiết được nung nóng đến trạng thái chảy còn xung quanh thì đến trạng thái dẻo. Dưới tác dụng của lực ép p mối hàn được hình thành. Thiết bị điều khiển 4 có nhiêm vụ tự động đống ngắt dòng điện và lực ép.
Vật liệu dùng làm điện cực có tính dẫn điên, dẫn nhiệt, chịu nhiệt và có độ bền cao như đồng điện phân, đồng có pha crôm và cadimi,. Ở điện cực có đường dẫn nước làm nguôi. Tùy theo cách bố trí điên cực mà có thể chia thành hàn tiếp xúc điểm một phía hay hàn tiếp xúc điểm hai phía. Hàn tiếp xức điểm một phía (H.
4-2 b) là hai điện cực được bố trí về một phía của chi tiết hàn. Để nâng cao mật độ dòng điên chỗ tiếp xúc người ta dùng một tấm đỡ bằng đồng áp vào chi tiết phía dưới. Phương pháp này mõi lần hàn được 2 điểm, tuy nhiên nổ hiếm khi được sử dụng (do mạch rẽ lớn nên hàn một phía thường chỉ được sử dụng khi hàn tấm mỏng). Hàn tiếp xức điểm hai phía (H.
4-2 a) là hai điên cực được bố trí vể 2 phía của các chì tiết hàn. Mỗi lần ép chỉ hàn được một điểm. Khi hàn điểm 2 phía có thể hàn hai hay nhiều tấm với nhau. Hàn tiếp xúc điểm chiếm gần 80% số lượng các liên kết hàn tiếp xúc.
Hàn điểm được sử dụng rất rông rãi trong công nghiệp chế tạo xe máy, ôtô, toa xe, trong ngành xây dựng và kỹ thuật điện tử. Chiều dày tấm hàn có thể từ vài pm đến 30mm. * Hàn tìếp xúc đường Hàn tiếp xúc đường là một phương pháp hàn tiếp xúc, trong đó mối hàn là tâp hợp các điểm hàn liên tục ; tại môi một then điểm có một điểm hàn được tạo ra dưới tác dụng của dòng điện và lực ép thông qua các điên cực hình đĩa quay liên tục (H. 76 Các điên cực có thể bố trí về 1 phía hay 2 phía so với chi Tùy thuộc vào chuyển tiết hàn giống như hàn điểm.
Hai điện cực hình đĩa quay ngược chiều nhau, nhờ một động cơ có tốc độ điều khiển được để tạo ra đường hàn kín. động của điện cực hình đĩa khi có dòng điện chạy qua, hàn đường được chia thành ba ỉoại sau đây. - Hàn đường liên tục. Điện cực quay lién tục, dòng điện luôn luôn chạy qua chi tiết hàn, tạo thành đường hàn kín trên suốt chiều dài mối hàn.
Phương pháp này cho năng suất cao, tuy nhiên điên cực chóng mòn do bị nung nóng liên tục. Hàn đường liên tục thường dùng để hàn các tấm mỏng yêu cầu đô kín như bể nước treo, bình xăng xe máy. - Hán đường gián đoạn. Điện cực quay liên tục, nhưng dòng điên chạy qua theo chu kỳ ngắn và mối hàn hình thành tại thời điểm đó.
Điên cực quay gián đoạn theo chu kỳ, khi điện cực ngừng quay dòng điện được cấp và tạo thành điểm hàn. - Điện cực hình đĩa trong hàn đường làm bầng vật liêu giống như trong hàn điểm. Tốc độ hàn khi hàn đường có thể đạt được lOm/phút; mối hàn có độ tin cậy cao khi làm việc trong môi trường chân không hoặc chịu áp lực lớn. Hàn đường được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế tạo thùng nhiên liêu của ôtô, máy bay, các thiết bị trong tủ lạnh, máy giặt.
Thiết bị và công nghệ hàn điện tiếp xúc 2. Nguyên lý Thiết bị hàn điên tiếp xủc bao gồm máy hàn, thiết bị điều khiển, dụng cụ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn 77 Máy hàn gổm hai phần : phần cơ và phần điện. Phần cơ bao gồm các phần tử đảm bảo độ bền, độ cứng vững cho máy hàn (như thân máy, đế, cơ cấu tạo lực ép.), tạo lực ép và dẫn động điện cực. Phần điên bao gồm nguồn hàn (biến áp hàn, ắc quy, tụ điên,.) và mạch thứ cấp để dẫn dòng điện từ nguỗn hàn đến điện cực.
Các dạng hàn tiếp xúc điểm Việc chuẩn bị bề mặt và lắp ráp chi tiết khi hàn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hàn. Mục đích của việc làm sạch bề mặt là tách màng ôxít tồn tại trên bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết. Có thể làm sạch bằng cơ học (dùng chổi kim loại, giấy ráp,. Phương pháp hóa học thường dùng trong sản xuất hàng loạt và đối với tất cả các kim loại.
Viêc lắp ráp phải đảm bảo được vị trí tương đối giữa các chi tiết chính xác nhất, khe hở hàn nhỏ nhất. Các kích thước quan trọng của một liên kết hàn điểm, hàn đường bao gồm : đường kính điểm hàn (đối với hàn điểm), chiểu rộng đường hàn (đối với hàn đường), chiều rông nhỏ nhất của phần hai chi tiết chổng lên nhau, và bước hàn. Các kích thước được biểu thị trên hình 4-10 và giắ trị của chúng được cho trong bảng 4-1. Thiết bị hàn tiếp xúc đường Hình dạng và các kích thước bể mật làm việc của điện cực (khi hàn tiếp xúc điểm) hay con lầri (khi hàn tiếp xúc đữờng) có ảnh hưởng quyết định đến kích thước điếm hàn, đường hàn và dựa vào đó để chọn các thông số còn lại của chế đô hàn.
Khi hàn điểm hay hàn đường, tùy thuộc vào hình dáng bề mặt ngoài của chi tiết mà có thể chọn điện cực hay con lăn có dạng phẳng (trụ) hoặc hình cầu. Các kích thước của điện cực hay con lăn khỗng phụ thuộc kim loại chi tiết mà phụ thuộc vào chiều dày và được đưa ra trong bảng 79 4. CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ KIỂM TRA 1. NÊU thực chất, đặc điểm, ứng dụng và phân loại của các phương pháp hàn điện tiếp xúc.
Vẽ sơ đổ nguyên lí của phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối 3. Vẽ sơ đồ nguyên lí của hàn tiếp xúc điểm. Vẽ sơ đổ nguyên lí của hàn tiếp xúc đường.