Chương 1 giới thiệu đặt vấn về đề tài nghiên cứu. - Chương 2 cơ sở lý thuyết. 7 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Chương 3 phương hướng tiếp cận, phương pháp cụ thể. - Chương 4 Thiết kế thiết bị thu thập hình ảnh và đánh giá ngoại quan mối hàn hồ quang tay.
- Chương 5 kết quả và đánh giá. - Chương 6 kết luận và kiến nghị. 8 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về hàn hồ quang tay 2.1 Khái niệm và một số đặc điểm về hàn hồ quang tay Định nghĩa hàn hồ quang tay (hay còn gọi hàn que) là quá trình làm nóng chảy các que hàn bằng cách áp dụng điện cực dưới dạng que hàn và không sử dụng khí bảo vệ trong quá trình hàn que hàn được bảo vệ bởi thuốc bọc, trong đó tất cả các thao tác (gây hồ quang, dịch chuyển que hàn để tạo nên mối hàn, thay que hàn, căn chỉnh tốc độ hàn, căn chỉnh độ cao của que hàn) đều do người thợ hàn thực hiện bằng tay (hoàn toàn thủ công).1 Mối hàn hồ quang tay trong thực tế. Một số đặc điểm của hàn hồ quang tay: - Năng suất thấp do cường độ hàn bị hạn chế phụ thuộc nhiều vào tay nghề cũng như tốc độ của người thợ hàn.
- Hình dạng, kích thước mối hàn không đồng đều do tốc độ hàn bị dao động, làm cho phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn thay đổi yếu tố này phụ thuộc rất nhiều vào kỹ thuật của người hàn. - Chiều rộng vùng ảnh hưởng nhiệt tương đối lớn do tốc độ hàn nhỏ. - Phải đánh xỉ sau khi hoàn thành quá trình hàn và dễ xảy lỗi bắn tóe lớn. - Điều kiện làm việc của thợ hàn mang tính độc hại (do tiếp xúc bức xạ, hơi, khí độc, nhiệt lượng trong lúc hàn cũng như cường độ ánh cao cần phải bảo hộ tốt trong quá trình hàn).
Ứng dụng trong thực tế của hàn hồ quang tay: - Do tính linh hoạt, sự đơn giản của thiết bị và quy trình hoạt động của hàn hồ quang tay nên đây là một trong những phương pháp hàn phổ biến nhất. - Thích hợp cho hàn các chiều dày nhỏ và trung bình ở mọi tư thế trong không gian. - Chiếm ưu thế so với phương pháp hàn khác trong công nghiệp sữa chữa và phục hồi vì tính đa dụng và đơn giản hơn so với các phương pháp hàn phức tạp khác. - Được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng kết cấu thép và chế tạo công nghiệp.
9 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2 Một số phương pháp đánh giá ngoại quang mối hàn hồ quang tay Mục đích của phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn là để xác định khả năng đáp ứng các điều kiện làm việc của mối hàn, cụ thể xác định các tính chất cơ học, hóa học, kim loại học và xác định các khuyết tật, tính thẫm mỹ khả năng đáp ứng trong thực tế. Ngoài ra việc kiểm tra chất lượng mối hàn còn được dùng để trình độ tay nghề thợ hàn và phân loại các quy trình hàn khác nhau. Trong thực tế những lỗi sai ở mối hàn hồ quang tay được gây ra bởi hai nguyên nhân chính bơi thiết bị hàn và tay nghề của người hàn. Tuy nhiên những lỗi do gây nên do thiết bị hàn có thể kể đến như cường độ dòng điện hàn không phù hợp chúng ta sẽ không đề cập nhiều ở mục tiêu của đồ án này mà chỉ tập trung vào những lỗi bề mặt gây ra chủ yếu bởi tay nghề của người thợ hàn.
Các phương pháp kiểm tra được chia thành hai phương pháp chính: • Phương pháp kiểm tra phá hủy. • Phương pháp kiểm tra không phá hủy. a) Kiểm tra phá hủy Đây là phương pháp dùng để đánh giá và kiểm tra chất lượng mối hàn bằng cách tác động cơ học hoặc hóa học để kiểm tra độ bền, tính chất cơ học, hóa học của mối hàn. Cần phải lấy các mẫu thử cắt ra từ mối hàn sau đó kiểm tra theo các bước.
Kiểm tra phá hủy có một số các phương pháp cơ bản sau: • Kiểm tra hóa học. • Kiểm tra kim loại học. • Thử độ kéo, uốn, độ dai va đập, độ cứng,… Mục đích của việc kiểm tra phá hủy này là xác định được đặc tính cơ học của liên kết hàn để so sánh cơ tính của kim loại cơ bản. Từ đó, cũng là cơ sở để đánh giá trình độ tay nghề của người thợ hàn một cách chính xác nhất.
[6] Căn cứ vào các yêu cầu kỹ thuật và khả năng thiết bị kiểm tra, quy trình hàn được áp dụng để tiến hành kiểm tra thử uốn, thử kéo, thử độ cứng và độ dai, va đập của các liên kết dưới tác dụng của tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động. [6] 10 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b) Kiểm tra không phá hủy Phương pháp kiểm tra này sẽ sản phẩm mối hàn mà không gây phá hủy hoặc ảnh hưởng đến kết cấu nên có thể trực tiếp áp dụng lên sản phẩm hàn. Trong thực tế có rất nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy, nhưng phụ thuộc vào trường hợp cần kiểm tra và yêu cầu cụ thể mà lựa chọn áp dụng phương pháp thích hợp. Đây là phương pháp sẽ được sử dụng trong phạm vi đề tài này.
Có rất nhiều cách để có thể kiểm tra chất lượng của mối hàn mà không gây phá hủy như: kiểm tra bằng cách quang sát, kiểm tra bằng mẫu có sẵn, kiểm tra bằng siêu âm, kiểm tra bằng phương pháp chiếu xạ (dùng các ảnh chụp tia X, Gamma), kiểm tra bằng phương pháp thẩm thấu, kiểm tra bằng bột từ,… Chúng ta sẽ tập trung vào phương pháp kiểm tra bằng cách quang sát ngoại quang của mối hàn. Những lỗi có thể dễ dàng bắt gặp phương này có thể kể đến như: văng tóe, lẫn sỉ, rỗ khí trong quá trình hàn, lệch đường hàn, không hình thành được đường hàn, cháy thủng,… Những lỗi như cháy thủng hoặc lệch đường hàn là những lỗi sẽ ảnh hưởng nhiều nhất đến chất lượng của mối hàn.3 Lý thuyết về tiêu chí kiểm tra ngoại quan mối hàn Để có thể đưa ra các lý thuyết về tiêu chí đánh giá ngoại quan mối hàn chúng tôi sẽ dựa trên lý thuyết đánh giá sử dụng các tiêu chuẩn của Hội Hàn Hoa Kỳ (American Welding Society - AWS). AWS là một tổ chức tiêu chuẩn và giáo dục về công nghệ hàn ở Hoa Kỳ [7]. Dựa trên mục 6.9 kiểm tra ngoại quang (Visual Inspection) của tài liệu tham khảo [7] các tiêu chí đánh giá ngoại quang được nêu ra như sau: - Tất cả mối hàn phải đáp ứng các tiêu chí trực quan như không có vết nứt, chồng lên nhau và sự gián đoạn trong lúc hình thành mối hàn.
- Lỗi nứt gãy hình thành trên đường hàn đối với các mối hàn bất lỗi nứt gãy bất kể vị trí hoặc kích thước đều không được chấp nhận và đánh giá là mối hàn chưa tốt. - Mối hàn phải kết hợp với nhau một cách hoàn toàn, không để lại khoảng trống hoặc lớp hàn không được kết nối chặt giữa kim loại hàn và kim loại cơ bản. Điều này giúp đảm bảo mối hàn có tính chất cơ học và chất lượng tốt, đồng thời đảm bảo khả năng chịu tải và kháng kéo, nén, uốn, và các tác động khác. - Lõm rãnh dưới mối hàn (Undercut) đối với vật liệu dày hơn 1 in [25 mm], lõm rãnh không được vượt quá 1/32 in [1 mm], với ngoại lệ sau đây: lõm rãnh không được vượt quá 1/16 in [2 mm] cho bất kỳ chiều dài tích lũy nào lên đến 2 in [50 mm] trong bất kỳ đoạn 12 in 11 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP [300 mm] nào.
Đối với vật liệu có độ dày bằng hoặc lớn hơn 1 in [25 mm], lõm rãnh không được vượt quá 1/16 in [2 mm] cho bất kỳ chiều dài nào của mối hàn. - Lỗ khí (Porosity) mối hàn rãnh không được có lỗ khí có dạng ống thấy được. Đối với tất cả các mối hàn rãnh khác và mối hàn góc, tổng của lỗ khí có dạng ống có thể thấy được có đường kính 1/32 in [1 mm] hoặc lớn hơn không được vượt quá 3/8 in [10 mm] trên mỗi inch dài của mối hàn và không được vượt quá 3/4 in [20 mm] trong bất kỳ đoạn dài 12 in [300 mm] của mối hàn.4 Các tiêu chí đánh giá ngoại quan mối hàn hồ quang tay Từ các cơ sở lý thuyết về cách kiểm tra ngoại quan mối hàn ở mục 2.3 chúng tôi sẽ nêu ra các tiêu chí đánh giá ngoại quan mối hàn hồ quang tay cho mục đích ứng dụng cụ thể trong bộ môn thực tập hàn như sau: Mức A: Mối hàn đúng kích thước, đúng đường hàn và không xuất biện khuyết tật bề mặt hoặc có thể chấp nhận sự xuất hiện của các khuyết tật bề mặt: văng tóe, lẩn xỉ, rổ khí, cháy cạnh ở mức độ nhỏ hoặc mối hàn bị lệch ít hơn 1/4 chiều dài đường hàn.2 Mối hàn mức A. Mức B: Mối hàn đúng kích thước, đúng đường hàn nhưng sự xuất hiện của các khuyết tật bề mặt: văng tóe, lẩn xỉ, rổ khí, cháy cạnh ở mức độ lớn hoặc mối hàn bị lệch ít hơn 1/3 chiều dài đường hàn lớn hơn 1/4 chiều dài đường hàn.3 Mối hàn mức B.
Mức C: Hình thành được đường hàn nhưng bị gián đoạn nhiều bởi sự xuất hiện của các khuyết tật bề mặt như: văng tóe, lẩn xỉ, rổ khí, cháy cạnh ở mức độ lớn thường xuyên hơn hoặc mối hàn bị lệch nhiều hơn hơn 1/2 chiều dài đường hàn. 12 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.4 Mối hàn mức C. Mức D: Không hình thành được đường hàn giáp mối hoặc hình thành được đường thành nhưng mối hàn bị cháy, thủng.5 Mối hàn mức D. 13 NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.1 Tổng hợp định nghĩa chất lượng ngoại quang mối hàn hồ quang tay.
Cấp độ hoàn Định nghĩa thiện Mối hàn đúng kích thước, đúng đường hàn và không xuất biện khuyết tật bề mặt hoặc có thể chấp nhận sự xuất hiện của các khuyết tật bề mặt: văng tóe, lẩn xỉ, rổ khí, cháy cạnh ở mức độ nhỏ. A Mối hàn đúng kích thước không khuyết tật NHƯNG bị lệch ít hơn 1/4 chiều dài đường hàn. Mối hàn đúng kích thước, đúng đường hàn nhưng sự xuất hiện của các khuyết tật bề mặt: văng tóe, lẩn xỉ, rổ khí, cháy cạnh ở mức độ lớn B Mối hàn đúng kích thước không khuyết tật NHƯNG bị lệch ít hơn 1/3 chiều dài đường hàn.