Dịch
Weldtec sẽ trình bày về công nghệ hàn điện tiếp xúc ,cách chỉnh dòng điện và các thông số máy hàn để hàn tốt bằng phương pháp này...
Hàn điện tiếp xúc là một dạng hàn áp lực, dùng dòng có cường độ lớn đi qua chỗ tiếp xúc giữa các chi tiết hàn để sinh ra nhiệt lượng nung nóng vùng hàn tới trạng thái chảy hoặc dẻo, sau đó sử dụng lực ép thích hợp để ép các bề mặt tiếp xúc lại với nhau tạo thành mối hàn.
Hàn điện tiếp xúc có năng suất rất cao, được dùng nhiều trong các ngành chế tạo ôtô, máy kéo, máy bay, chế tạo dụng cụ đo, dụng cụ cắt, hàn đường ray, toa xe, trong sản xuất hàn tiêu dùng (máy lạnh, xe đạp)… Gần đây phương pháp hàn điện tiếp xúc còn được dùng nhiều trong xây dựng.
Đặc điểm khi hàn các kim loại và hợp kim khác nhau
Dòng điện 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 đảm bảo chất lượng; mối hàn hình thành không có xỉ, chi tiét hàn ít bị biến dạng, dễ cơ khí hoá tự động hoá nên năng suất hàn cao.
Chất lượng mối hàn cao và hiệu quả. Có thể phá hủy mối hàn không ảnh hưởng đến sản phẩm ( Hàn tiếp xúc điểm ). Dễ tự động hóa sản xuất với số lượng sản xuất lớn. Có thể hàn được các kim loại khác nhau với độ dày khác nhau lại với nhau và theo tỷ lệ 1:3 - độ dày nhất có thể hàn được là 6mm.
Các thông số quan trọng của hàn điện tiếp xúc
Cường độ dòng điện hàn và thời gian hàn
Cường độ dòng điện : Lượng nhiệt sinh ra trong mối hàn phụ thuộc vào cường độ dòng điện , khi cường độ dòng điện quá thấp thì điện cực sẽ truyền hết nhiệt vào bề mặt không tạo ra vũng kim loại hàn.
Thời gian hàn : Kích cỡ mối hàn tăng chậm hơn khi tăng thời gian hàn, khi thời gian hàn quá lâu sẽ xuất hiện vũng lõm trên tấm phôi
Điện cực và lực ép điện cực
Vai trò của điện cực : Dẫn điện. đảm bảo mạch điện kín giữa thiết bị hàn, các điện cực và kim loại được hàn. Truyền dẫn áp lực cần thiết tới kim loại được hàn, làm nguội nhanh mối hàn bằng cách truyền nhiệt nhanh.
Lực ép điện cực
Lực ép quá nhỏ : Không đủ độ tiếp xúc cần thiết , có thể xuất hiện tia lửa điện bắn tung tóe. Lực ép thích hợp: Vùng kim loại lỏng hàn không thể chảy ra ngoài hoặc bắn tung tóe trên bề mặt mối hàn, điện cực có thể tự làm nguội mối hàn. Lực ép quá cao : Làm cho bề mặt mối hàn lõm xuống nhiều giảm cơ tính của mối hàn
Khoảng thời gian ép và giữ lực tác dụng
Thời gian ép : Không ảnh hưởng đến đặc tính công nghệ mối hàn, tuy nhiên lực ép của điện cực phải đạt đến một giá trị cho phép trước khi dòng điện chạy qua chỗ hàn. Thời gian giữ lực : Phải đủ lâu để cho kim loại lỏng đông đặc lại , mối hàn phải đạt đủ cơ chế chịu tải.
Các phương pháp
Hàn điện tiếp xúc có ba phương pháp chủ yếu: hàn đối đầu (hàn giáp mối), hàn điểm và hàn đường.
Hàn đối đầu (hàn giáp mối)
Phương pháp hàn giáp mối được chia thành hai phương pháp hàn điện trở (không chảy) và phương pháp hàn chảy.
Phương pháp hàn điện trở: Các đầu chi tiết hàn được tiếp xúc với nhau, với một lực ép nhẹ và được nung nóng bằng dòng điện đi qua chỗ tiếp xúc và kim loại tại đây đạt tới một trạng thái dẻo, sau đó ngắt dòng điện và ép cho hai chi tiết dính lại với nhau thành một khối .Phương pháp hàn này dùng để hàn thép ít cacbon và kim loại màu có bề mặt phẳng và được làm sạch trước, diện tích bề mặt không quá 1000mm2.
Khi hàn các mặt lớn bằng phương pháp hàn này thì khó có mối hàn tốt vì sự nung nóng chi tiết không đều trên bề mặt tiếp xúc quá lớn. Nhược điểmcủa phương pháp hàn này là năng suất tương đối thấp so với phương pháp hàn khác.
Phương pháp hàn chảy: Các mặt chi tiết hàn (thường không bằng phẳng), được áp lại gần nhau, khi đó trên bề mặt tiếp xúc chỉ có các nhấp nhô bề mặt tiếp xúc, do vậy, khi cho dòng điện chạy qua, ở đó sẽ có mặt mật độ điện trở lớn mà diện tích tiếp xúc lại nhỏ nên chỗ hàn lập tức bị đốt nóng chảy.
Kim loại nóng chảy sẽ loang ra, tạo nên những điểm tiếp xúc nhỏ khác (do tác dụng của lực ép ở đầu tác động) và để dòng điện lại chạy qua, kim loại được nóng chảy và chảy tản ra xung quanh. Cứ như thế diện tích nóng chảy sẽ to dần và trong thời gian ngắn trên khắp bề mặt tiếp xúc mối hàn sẽ có một lớp kim loại lỏng mỏng bao phủ, sau đó dùng một lực ép lớn ép lại. Kim loại chảy, xỉ bẩn sẽ được đẩy ra ngoài và vật hàn được gắn chặt lại .
Cường độ dòng điện dùng trong phương pháp hàn này tương đối nhỏ nên giá thành rẻ hơn so với hàn điện trở. Quá trình hàn cũng nhanh hơn hàn điện trở và không cần phải làm sạch trước các mặt hàn mà chất lượng mối hàn vẫn cao. Ngoài ra phương pháp hàn này còn có thể hàn được những loại thép đặc biệt trong khi phương pháp hàn điện trở không thực hiện được.
Phương pháp hàn chảy liên tục được dùng để hàn các thanh ray, ống mỏng, các dụng cụ và đồ dập bằng thép tấm cũng như để hàn các loại vật liệu khác nhau. Ví dụ hàn thép với đồng…trong trường hợp công suất của máy không đủ để hàn chảy liên tục thì dùng phương pháp hàn chảy gián đọan.
Phương pháp này được tiến hành bằng cách lần lượt đưa các vật hàn tiếp xúc với nhau, sau đó tách chúng rời nhau một khỏang nhỏ rồi lại áp lại gần mỗi làm như vậy, hồ quang hình thành). Cứ vậy độ vài lần cho tới khi đạt tới độ nóng chảy cần thiết sẽ ép nhanh các chi tiết đó lại với nhau, phần kim loại chảy bị đẩy ra ngoài tạo ra ba via
Hàn điểm
Hàn điểm là một dạng hàn phổ biến nhất của hàn điện tiếp xúc, trong đó các chi tiết hàn được ép chồng lên nhau và được hàn không phải trên toàn bề mặt tiếp xúc mà trên từng điểm riêng biệt (Hình 11.14 – b). Các chi tiết hàn được ép lại với nhau bằng hai điện cực, nung nóng chỗ tiếp xúc của các chi tiết hàn đạt tới mức làm chảy một lớp mỏng trên bề mặt điểm tiếp xúc, còn khu vực gần đó thì nằm trong trạng thái dẻo, sau đó ngắt điện và ép hai điện lại, mối hàn hình thành.
Hàn điểm được thực hiện trên những máy hàn điểm chuyên dùng, chúng có thể là máy hàn một điểm hay nhiều điểm, máy hàn cố định hay di động, có truyền dẫn tạo lực bằng bàn đạp hoặc cơ khí hóa, tự động hóa hoặc nửa tự động.
Khi hàn công suất phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn và kim loại hàn. Muốn hàn cho tốt cần có một lực ép thích đáng. Lực ép phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn và thành phần hóa học của kim loại.
Vật liệu dùng làm điện cực phải có tính dẫn điện và tính dẫn nhiệt cao, thường là đồng điện phân cán nguội, đồng đen có pha coban và catmi hợp kim có chất chủ yếu là vonfram.
Hàn điểm được sử dụng rộng rãi trong các ngành chế tạo ôtô, máy bay, toa xe… chủ yếu cho các loại vật liệu tấm bằng thép cacbon, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, các tấm thép bằng hợp kim đồng và nhôm.
Hàn đường
Hàn đường hay hàn lăn dùng để hàn các loại vật liệu tấm với chiều dày tổng cộng dưới 4mm. Phương pháp hàn này khác với hàn điểm ở chỗ người ta thay các điện cực thanh bằng các điện cực con lăn. Khi con lăn quay, vật hàn nằm giữa hai con lăn, nhờ thế mối hàn là một đường rất kín không cho các chất lỏng và chất khí lọt qua được
Công suất khi hàn đường tùy thuộc vào kim loại, chiều dày của nó và tốc độ hàn. Lực ép không cần vượt quá 3000 – 5000N vì lực ép lớn sẽ làm cho con lăn nhanh mòn. Vật liệu của con lăn hàn đường như điện cực thanh trong hàn điểm. Hàn đường được dùng để hàn các điểm, ống, bình chứa và chi tiết khác cần có mối ghép kín, được làm bằng thép hoặc hợp kim màu.
Tính hàn của vật liệu
Tính hàn của vật liệu được thể hiện qua công thức:
+Trong đó: X: là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (m/Ω.mm2), λ: là khả năng dẫn nhiệt của vật liệu (cal/cm.s.oc), ts: là nhiệt độ nóng chảy của vật liệu (oc), s: là hư số nói lên tính hàn của vật liệu
S | ≤ 0.25 | 0.25 ÷ 0.75 | 0.75 ÷ 2 | >2 |
Tính hàn | sấu | chấp nhận được | tốt | rất tốt |
Bảng tính hàn của một số vật liệu cơ bản
Vật liệu | X | λ | ts(oC) | Tính hàn S |
Al | 36 | 0.53 | 659 | 0.79 |
Fe | 10 | 0.16 | 1530 | 4.1 |
Au | 45 | 0.74 | 1063 | 0.28 |
Cu | 56 | 0.94 | 1083 | 0.18 |
Ni | 21 | 0.21 | 1453 | 3 |
Công nghệ hàn tiếp xúc điểm
Chu trình hàn
Trong đó
Fe: Lực ép điện cực (N), Is: Cường độ dòng hàn (A), tv: Thời gian ép sơ bộ (chu kỳ) hoặc (giây), ts: Thời gian hàn (chu kỳ) hoặc (giây), tn: Thời gian ép nén (chu kỳ) hoặc (giây).
Chu trình hàn gồm 3 giai đoạn: Ép sơ bộ - Hàn - Ép nén.
Các thông số hàn tiếp xúc điểm
Tuỳ thuộc vào hình dáng của điện cực, vật liệu cần hàn, điều kiện làm mát, đặc tính của máy hàn,… mà cài đặt hay điều chỉnh các thông số hàn cho phù hợp.
Kích thước điểm hàn
Trong đó
S: chiều dày chi tiết hàn, t: bước hàn, a: lượng ngấu của mỗi chi tiết, d: đường kính điểm hàn, c: lượng lõm bề mặt điểm hàn.
Khoảng cách từ điểm hàn này đến điểm hàn khác( bước hàn) phải tính toán đến sự phân nhánh của dòng điện qua điểm hàn trước. lượng chồng giữa hai chi tiết phụ thuộc vào tính chất nhệt lý của kim loại vật hàn. kim loại có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt thì bước hàn và lượng chồng phải lớn. khi hàn nhôm lượng chồng lớn hơn hàn thép 20%, hàn điểm lượng chồng lớn còn hàn đường lượng chồng nhỏ. Hàn điểm và hàn đường 2 hàng hoặc hàn 3 chi tiết trở lên lượng chồng b tăng từ 25÷30%.
Lượng ngấu cho mỗi chi tiết hàn: thường là từ 30÷80% nếu A giảm thì độ bền và khả năng làm việc của mối hàn giảm.
c: là lượng lõm do điện cực ép lên trên mỗi chi tiết phải nhỏ hơn 10÷20%. Bước t: khoảng cách từ điểm hàn này đến điểm hàn khác phải tính toán đến sự phân nhánh của dòng điện qua các điểm hàn trước.
Công nghệ hàn tiếp xúc điện cực giả
Các kích thước của điện cực giả
- Trong thực tế ta có thể áp dụng theo tiêu chuẩn hoặc phi tiêu chuẩn.
+ Tiêu chuẩn hàn tròn: ISO 8167 hoặc EN 28167
+ Tiêu chuẩn hàn vòng: DIN 8519.
d1 | h | d2 |
1.6 | 0.4 | 0.5 |
2 | 0.5 | 0.63 |
2.5 | 0.63 | 0.8 |
3.2 | 0.8 | 1 |
4 | 1 | 1.25 |
5 | 1.25 | 1.6 |
6.3 | 1.6 | 2 |
8 | 2 | 2.5 |
10 | 2.5 | 3.2 |
Các thông số hàn tiếp xúc điện cực giả
Với thép không mạ
Chiều dày một tấm t (mm) | Lực ép điện cực Fei (KN) | Dòng hàn Iw (KA) | Thời gianhàn tw (ms) | Đ.kính điện cực d1 (mm) | Chiều cao điện cực giả h(mm) | Độ bền cắt F (KN) |
0,8 | 0,8 | 5,5 | 4 | 3,2 | 0,8 | 1,3 |
1,0 | 1,3 | 8,0 | 5 | 4,0 | 1,0 | 2,5 |
1,25 | 1,8 | 8,7 | 6 | 4,0 | 1,0 | 3,6 |
1,5 | 2,3 | 9,6 | 9 | 4,0 | 1,0 | 5,5 |
2,0 | 3,5 | 10,2 | 12 | 5,0 | 1,25 | 9 |
2,5 | 4,8 | 10,6 | 13 | 5,0 | 1,25 | 15 |
3,0 | 6,0 | 12,0 | 15 | 6,3 | 1,6 | 18 |
Với thép mạ kẽm nhúng nóng
Chiều dày một tấm t (mm) | Lực ép điện cực Fei (KN) | Dòng hàn Iw (KA) | Thời gianhàn tw(cycle) | Đ.kính điện cực d1 (mm) | Chiều cao điện cực giả h(mm) | Độ bền cắt F (KN) |
0,8 | 0,8 | 5,5 | 4 | 3,2 | 0,8 | 1,3 |
1,0 | 1,3 | 8,0 | 5 | 4,0 | 1,0 | 2,5 |
1,25 | 1,8 | 8,7 | 6 | 4,0 | 1,0 | 3,6 |
1,5 | 2,3 | 9,6 | 9 | 4,0 | 1,0 | 5,5 |
2,0 | 3,5 | 10,2 | 12 | 5,0 | 1,25 | 9 |
2,5 | 4,8 | 10,6 | 13 | 5,0 | 1,25 | 15 |
3,0 | 6,0 | 12,0 | 15 | 6,3 | 1,6 | 18 |
Công nghệ hàn tiếp xúc đối đầu nóng chảy
Khi diện tích tiết diện cần hàn A = 1 ¸ 600mm2: Hàn đối đầu điện trở, quá trình hàn trải qua 5 giai đoạn sau:
- Ép để cho các chi tiết tiếp xúc với nhau -> Đóng mạch dòng hàn -> Gia nhiệt cho mối nối -> Chồn lại bằng lực ép hàn-> Ngắt dòng hàn và tháo má kẹp.
Khi diện tích tiết diện cần hàn A = 50 - 120000mm2:
Hàn đối đầu nóng chảy không nung sơ bộ => Hàn đối đầu nóng chảy thường.
Hàn đối đầu nóng chảy có nung sơ bộ
- Đóng mạch nguồn hàn -> Dịch má kẹp đến khi hai chi tiết tiếp xúc với nhau ->Khi tiếp xúc dòng điện chạy qua hai chi tiết -> Dịch má kẹp ra xa để phóng hồ quang-> Lặp lại các bước trên vài lần (khoảng 3-4 lần)-> Dịch má kẹp lại từ từ-> Phóng hồ quang giữa hai chi tiết -> Đẩy má kẹp vào đột ngột- >Ngắt dòng hàn.
Weldtec đã trình bày về công nghệ hàn điện tiếp xúc..ở Phần sau chúng tôi sẽ trình bày phương pháp hàn hồ quang..Hy vọng có thể giúp ích cho các bạn trong quá trình làm việc, hoặc gọi vào số hotline sẽ có chuyên gia về công nghệ hàn tư vấn cho bạn.
