Hàn trong khí bảo vệ: chế độ, công nghệ, ứng dụng, GOST

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Các công nghệ để thực hiện các hoạt động hàn liên quan đến phôi kim loại ngày nay giúp đạt được mức độ tổ chức cao của quy trình về mặt an toàn, công thái học và chức năng. Điều này được chứng minh bằng sự phổ biến của các thiết bị bán tự động và robot để thực hiện các bước công nghệ chính trong quá trình nối nhiệt của các bộ phận. Song song với điều này, các yêu cầu về chất lượng đường may cũng ngày càng lớn. Theo hướng này, thành công lớn nhất có thể đạt được là hàn trong khí che chắn, mang lại khả năng cách ly khu vực làm việc khỏi các tác động tiêu cực của không khí trong khí quyển.

Tinh hoa của nghệ

Quá trình hàn trong môi trường khí bảo vệ là sự kết hợp của một số phương pháp tác động nhiệt lên kim loại với khả năng liên kết cấu trúc của phôi. Trước hết, phương pháp này dựa trên phương pháp hàn hồ quang, bản thân nó cung cấp khả năng kiểm soát tối ưu đối với các điện cực và bề mặt của các bộ phận đích có cấu trúc. Ở định dạng này, người dùng có thể chiếm bất kỳ không gian nàocác vị trí sử dụng thiết bị di động, nhỏ gọn. Tất cả điều này liên quan đến công thái học tổ chức của sự kiện làm việc và bản chất của các quá trình điện hóa hàn trong khí che chắn được tiết lộ bởi các đặc điểm cụ thể của môi trường mà hoạt động được thực hiện. Để bắt đầu, cần phải nhấn mạnh tầm quan trọng của việc bảo vệ vũng hàn khỏi các tác động tiêu cực của không khí trong khí quyển. Sự tiếp xúc trực tiếp của phôi thép nóng chảy với oxy dẫn đến sự hình thành xỉ trên bề mặt, oxy hóa lớp phủ và không kiểm soát được hợp kim của cấu trúc kim loại. Theo đó, để loại trừ những ảnh hưởng như vậy, người ta sử dụng các chất cách điện đặc biệt - lớp phủ, vật liệu rời như thông lượng và khí, được đưa vào khu vực làm việc bằng thiết bị đặc biệt. Phương pháp bảo vệ cuối cùng xác định các tính năng của phương pháp sản xuất hàn được xem xét.

Quy tắc chung về hàn theo GOST 14771-76

Theo GOST đã chỉ định, phương pháp hàn này có thể được sử dụng để thực hiện các đường nối một mặt và hai mặt bằng cách sử dụng các mối nối đối đầu, góc, khớp nối và khớp chồng lên nhau. Đối với các thông số chính của quy trình, chúng bao gồm những thông số sau:

• Độ dày của các bộ phận - trong khoảng từ 0,5 đến 120 mm.
• Sai số cho phép khi hàn các chi tiết có độ dày từ 12 mm - từ 2 đến 5 mm.
• Độ dốc của bề mặt đường may chỉ được phép nếu đảm bảo quá trình chuyển đổi trơn tru từ phôi này sang phôi khác.
• Khi hàn các bộ phận có độ dày chênh lệch đáng kể, một đường vát được thực hiện sơ bộ theo hướng từ phôi lớn hơn sang phôi nhỏ.
• Độ tụ và độ lồi của mối hàn phi lê theoDung sai của GOST 14771-76 không được lớn hơn 30% chân của góc được tạo thành, nhưng đồng thời vừa với trong vòng 3 mm.
• Lượng bù trừ cho phép của các cạnh trước khi hàn so với nhau phụ thuộc vào độ dày của các bộ phận. Ví dụ: trong trường hợp các phần tử dày đến 4 mm, con số này là khoảng 0,8-1 mm và nếu chúng ta đang nói về khoảng trống 100 mm, thì khoảng cách bù sẽ phải vừa với 6 mm.

Khí hàn đã qua sử dụng

Theo quan điểm của hàn, tất cả các phương tiện khí được chia thành trơ và hoạt động. Vì nhiệm vụ chính của hỗn hợp khí là chức năng cách điện nên giá trị nhất là các môi chất không ảnh hưởng đến kim loại đang được gia công. Những hỗn hợp như vậy bao gồm các chất trơ như heli và argon. Mặc dù, phù hợp với GOST, hàn trong khí che chắn phải được thực hiện trong môi trường carbon dioxide và kết hợp với hỗn hợp oxy cũng được phép. Còn đối với các chất khí hoạt động, chúng có thể tác dụng với kim loại cả ở trạng thái nóng chảy và ở trạng thái rắn. Sự hiện diện của các khí trong cấu trúc phân tử của kim loại thường được coi là không mong muốn, nhưng vẫn có những ngoại lệ do đặc điểm cụ thể của sự kết hợp như vậy trong các điều kiện khác nhau.

Bản chất ảnh hưởng của môi trường khí đến kim loại

Ngay lập tức, cần nhấn mạnh những tác động tiêu cực của khí trong quá trình hàn hồ quang đối với phôi. Trong quá trình làm lạnh và gia nhiệt mạnh, các chất khí hòa tan trong cấu trúc phân tử có thể gây ra sự hình thành các lỗ rỗng, làm giảm một cách hợp lýđặc tính sức mạnh của sản phẩm. Mặt khác, các nguyên tử hydro và oxy có thể hữu ích trong các hoạt động pha tạp trong tương lai. Và đó là chưa kể đến tính hữu dụng của khí che chắn tích cực trong việc hàn các hợp kim và thép Austenit, vốn khó nóng chảy nếu sử dụng hỗn hợp cách điện trơ. Do đó, vấn đề đối với các nhà công nghệ không phải là lựa chọn hỗn hợp khí phù hợp, mà là tạo ra các điều kiện có thể giảm thiểu tác hại của khí hoạt tính lên vũng hàn và đồng thời bảo tồn các tác động tích cực của khả năng hòa tan.

Kỹ thuật quy trình hàn

Một nguồn dòng điện được cung cấp cho phôi và điện cực, sau này sẽ được sử dụng để tạo và duy trì hồ quang hàn. Kể từ thời điểm bắt lửa hồ quang, người vận hành phải duy trì khoảng cách tối ưu giữa điện cực và vũng hàn đã hình thành, có tính đến các chỉ số nhiệt độ và khu vực được bao phủ bởi các hiệu ứng nhiệt. Song song, khí được cung cấp cho khu vực làm việc bằng cách sử dụng đầu đốt từ một xi lanh được kết nối. Cách điện khí được hình thành xung quanh hồ quang. Cường độ của sự hình thành đường may sẽ phụ thuộc vào cấu hình vị trí của các cạnh và độ dày của sản phẩm. Theo quy định, tỷ lệ kim loại cơ bản trong cấu trúc mối hàn, được hình thành trong quá trình hàn trong khí che chắn, là 15-35%. Độ sâu của khu vực làm việc trong trường hợp này có thể đạt tới 7 mm và các chỉ số về chiều dài và chiều rộng của nó - từ 10 đến 30 mm.

Thiết bị hàn khí

Một tập hợp các thiết bị như vậyloại hoạt động phụ thuộc vào phương thức và hình thức sản xuất hàn. Cơ sở kỹ thuật được hình thành trực tiếp bởi các thiết bị bán tự động, đầu hàn treo, nguồn điện, bộ chỉnh lưu và các mô-đun tự động phức tạp có giá đỡ điện cực, giúp tiết kiệm tối đa người vận hành khi thực hiện các thao tác điển hình. Sự chú trọng ngày nay là hàn cơ giới hóa trong khí bảo vệ, cơ sở hạ tầng của nó cũng được hình thành bằng đường dẫn khí, đầu đốt, các thiết bị để bố trí thiết bị thuận tiện ở các vị trí khác nhau, v.v. Các vị trí đặc biệt được tổ chức tại các ngành công nghiệp lớn với bộ kỹ thuật cần thiết. thiết bị để hàn. Ngược lại, định dạng được tối ưu hóa để thực hiện các công việc như vậy tại nhà chỉ yêu cầu sử dụng một biến tần nhỏ gọn với bộ chuyển đổi và một bình khí có thiết bị điều khiển lưu lượng.

Phụ

Các phương tiện và thiết bị kỹ thuật bổ sung chủ yếu thực hiện giao tiếp giữa các thiết bị chính, đồng thời cho phép giải quyết các công việc phụ không liên quan trực tiếp đến hàn. Các thiết bị này bao gồm:

• Cơ sở hạ tầng xi lanh khí, bao gồm cuộn dây, bộ giảm tốc, bộ sưởi, vỏ, v.v.
• Dụng cụ làm sạch và dụng cụ phân tách được thiết kế để loại bỏ các sản phẩm cháy trong khu vực làm việc. Điều này đặc biệt đúng đối với các hoạt động hàn trong các loại khí che chắn có điện cực không tiêu hao, sự nóng chảy của điện cực này không trực tiếp bao gồm trong cấu trúc của sản phẩm. Cả trong và sau khi hoạt độngCó thể phải chà nhám đường may.
• Máy sấy. Loại bỏ và điều chỉnh độ ẩm có trong carbon dioxide. Một loại chất hút ẩm hoạt động ở áp suất cao hoặc thấp.
• Thiết bị lọc. Làm sạch các luồng khí của các chất rắn không mong muốn, cũng đảm bảo mối hàn sạch.
• Thiết bị đo lường. Thông thường, đồng hồ đo áp suất được sử dụng để theo dõi các chỉ số của đồng hồ đo áp suất và lưu lượng khí giống nhau.

Chế độ hàn và thông số của chúng

Các cách tiếp cận để tổ chức quá trình hàn trong trường hợp này khác nhau theo một số tiêu chí, điều này cuối cùng cho phép chúng ta nói về việc phân bổ các chế độ hoạt động khác nhau. Ví dụ, các phương pháp khác nhau tùy theo nguyên tắc thực hiện kỹ thuật của nhiệm vụ - thủ công, bán tự động và tự động. Khi tính toán chi tiết hơn các chế độ hàn trong khí che chắn, các thông số sau được tính đến:

• Dòng điện - phạm vi từ 30 đến 550 A. Theo quy luật, hầu hết các hoạt động điển hình yêu cầu kết nối các nguồn 80-120 A.
• Độ dày điện cực - từ 4 đến 12 mm.
• Điện áp - trung bình 20 đến 100 W.
• Tốc độ hàn - từ 30 đến 60 m / h.
• Tiêu thụ hỗn hợp khí - từ 7 đến 12 l / phút.

Việc lựa chọn các chỉ số cụ thể phần lớn phụ thuộc vào loại kim loại, độ dày của phôi, điều kiện hoạt động và các yêu cầu đối với mối nối được hình thành.

Hàn thủ công

Vai trò quan trọng trong quá trình được thực hiện bởi kỹ năng của người vận hành và các đặc tính của điện cực. Hầu hết tất cả thợ hàngiữ cho quá trình trong tầm kiểm soát của nó, định hướng hồ quang so với bề mặt làm việc và theo dõi các thông số của hỗn hợp khí cung cấp từ xi lanh. Về mặt hiệu suất, mật độ và cường độ dòng điện, cũng như chiều dài của đường hàn, sẽ là yếu tố quan trọng hàng đầu. Trong hàn thủ công trong khí che chắn, một số lần chuyền thường được thực hiện nhiều nhất, đặc biệt nếu một phôi dày đang được gia công. Trong các trường hợp khác, sự gia tăng số lần vượt qua có liên quan đến nhu cầu sửa chữa mối hàn, thay đổi chiều dài của nó và các đặc tính của bề mặt.

Hàn bán tự động

Ngày nay, đây là phương thức sản xuất hàn phổ biến nhất trong môi trường bảo vệ. Sự khác biệt chính giữa phương pháp này và phương pháp thủ công là sự hiện diện của các yếu tố cơ giới hóa với bộ chỉnh lưu và khả năng cấp dây tự động từ một cuộn dây đặc biệt. Với hàn bán tự động trong khí che chắn, người vận hành không cần phải gián đoạn để thay đổi vật tư tiêu hao, nhưng kỹ thuật tương tác của hồ quang với bề mặt của phôi vẫn tùy thuộc vào người sử dụng. Người vận hành giám sát quá trình hình thành mối nối hàn, hiệu chỉnh các thông số hiện tại, thay đổi góc nghiêng, v.v.

Hàn tự động

Quy trình hàn hoàn toàn bằng cơ giới hóa, trong đó người dùng chỉ có thể tác động gián tiếp đến các thông số cung cấp của vật tư tiêu hao, hỗn hợp khí và bột trợ dung. Về mặt kỹ thuật, hoạt động được cung cấp bởi các trạm và bệ đa chức năng với thiết bị robot. Trên cơ sở sản xuất hiện đại chuyên môn hóa cao để hàn tự động trong khí bảo vệcái gọi là máy kéo được sử dụng, thiết kế của nó cung cấp cho tất cả các đơn vị chức năng cần thiết. Đây là một máy di động di chuyển trong quá trình hàn dọc theo đường hình thành đường hàn và đồng thời dẫn hỗn hợp bảo vệ vào vùng hàn. Thành phần bắt buộc của các mô-đun như vậy là đơn vị điều khiển, ban đầu chứa một tập hợp các thuật toán với các hành động cho mỗi cơ quan điều hành.

Kết

Việc sử dụng các phương pháp bảo vệ vũng hàn khỏi oxy cho phép, nếu không muốn nói là loại bỏ hoàn toàn, thì giảm thiểu các khuyết tật đặc trưng trong quá trình hình thành đường hàn. Điều này áp dụng cho sự thiếu xuyên thấu, vết nứt, vết cháy, chảy xệ và các sai sót khác có thể xảy ra do sự tiếp xúc của bề mặt nóng chảy của phôi với không khí mở. Ưu điểm của hàn trong che chắn khí so với kỹ thuật sử dụng chất trợ dung bao gồm việc không cần loại bỏ cặn bùn trong khu vực làm việc. Đồng thời, các phẩm chất tích cực khác của quá trình được bảo tồn, chẳng hạn như khả năng quan sát bằng mắt về chất lượng của hợp chất được tạo thành. Nếu chúng ta nói về những thiếu sót của phương pháp, thì các yếu tố tiêu cực của nó là bức xạ nhiệt và ánh sáng của hồ quang, đòi hỏi phải cung cấp các biện pháp đặc biệt để bảo vệ cá nhân của thợ hàn.