Hàn hồ quang chìm chủ yếu phù hợp với hàn vị trí hàn phẳng. Nếu sử dụng một số dụng cụ hỗ trợ, hàn góc và hàn vị trí hàn ngang cũng có thể thực hiện được. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hình dạng và hiệu suất của mối hàn trong hàn hồ quang chìm là các thông số quy trình hàn và điều kiện quy trình. Dưới đây chúng tôi chủ yếu thảo luận về tình hình của vị trí hàn phẳng.
Ảnh hưởng của các thông số hàn
Các thông số quy trình hàn ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước của mối hàn hồ quang chìm bao gồm dòng điện hàn, điện áp hồ quang, tốc độ hàn và đường kính dây.
(1) Dòng điện hàn
Khi các điều kiện khác không đổi, tác động của việc tăng dòng điện hàn lên độ ngấu mối hàn (như thể hiện ở Hình 1), cho dù đó là rãnh hình chữ Y hay rãnh hình chữ I, trong điều kiện hàn thông thường, độ ngấu tỷ lệ thuận với sự thay đổi của dòng điện hàn, tức là tác động được thể hiện ở Hình 2. Dòng điện nhỏ, độ sâu ngấu nông, chiều cao và chiều rộng dư thừa không đủ; dòng điện quá lớn, độ sâu ngấu lớn, chiều cao dư thừa quá lớn, dễ tạo ra vết nứt nhiệt độ cao.
a) Khớp chữ I b) Khớp chữ Y
(2) Điện áp hồ quang
Điện áp hồ quang tỷ lệ thuận với chiều dài hồ quang. Dưới cùng một điện áp hồ quang và dòng điện hàn, nếu thông lượng được chọn khác nhau và cường độ điện trường trong không gian hồ quang khác nhau, chiều dài hồ quang sẽ khác nhau. Nếu các điều kiện khác không đổi, hiệu ứng của việc thay đổi điện áp hồ quang đối với hình dạng của mối hàn được thể hiện trong Hình 3.
Điện áp hồ quang thấp, độ xuyên thấu lớn, chiều rộng mối hàn hẹp, dễ xảy ra vết nứt nóng: khi điện áp hồ quang cao, chiều rộng mối hàn tăng, chiều cao dư thừa không đủ. Trong quá trình hàn hồ quang chìm, điện áp hồ quang được điều chỉnh theo dòng điện hàn, nghĩa là một dòng điện hàn nhất định phải duy trì chiều dài hồ quang nhất định để đảm bảo hồ quang hàn cháy ổn định, do đó phạm vi biến thiên của điện áp hồ quang bị hạn chế.
a) Khớp chữ I b) Khớp chữ Y
(3) Tốc độ hàn
Tốc độ hàn có ảnh hưởng đến độ sâu và chiều rộng của mối hàn. Thông thường, tốc độ hàn nhỏ, vũng hàn lớn và độ sâu và chiều rộng của mối hàn đều lớn hơn. Nghĩa là độ sâu và chiều rộng của mối hàn tỷ lệ nghịch với tốc độ hàn, như thể hiện trong Hình 4. Ảnh hưởng của tốc độ hàn đến hình dạng của phần mối hàn được thể hiện trong Hình 5.
Tốc độ hàn quá nhỏ, lượng kim loại nóng chảy lớn, mối hàn không được định hình tốt: khi tốc độ hàn cao, lượng kim loại nóng chảy không đủ, dễ xảy ra hiện tượng cắt ngầm. Trong quá trình hàn thực tế, để nâng cao năng suất, phải tăng công suất hồ quang trong khi tăng tốc độ hàn để đảm bảo chất lượng mối hàn.
H - độ sâu thâm nhập B - chiều rộng thâm nhập
Hình 5 Ảnh hưởng của tốc độ hàn đến hình dạng tiết diện mối hàn
a) Khớp chữ I b) Khớp chữ Y
(4) Đường kính dây hàn
Khi dòng điện hàn, điện áp hồ quang và tốc độ hàn không đổi, hình dạng của mối hàn sẽ thay đổi do đường kính khác nhau của dây hàn.
Ảnh hưởng của mật độ dòng điện đến hình dạng và kích thước của mối hàn thể hiện trong Bảng 1 có thể thấy từ bảng, các điều kiện khác không đổi, độ sâu thâm nhập tỷ lệ nghịch với đường kính của dây hàn, nhưng mối quan hệ này yếu đi khi mật độ dòng điện tăng. Khi mật độ dòng điện tăng, lượng kim loại nóng chảy trong vũng nóng chảy tiếp tục tăng và kim loại nóng chảy khó di chuyển ngược lại, độ sâu thâm nhập tăng chậm. Điện áp hồ quang nên được tăng đồng thời với dòng điện hàn để đảm bảo chất lượng của mối hàn.
Ảnh hưởng của điều kiện quá trình đến hình thành mối hàn
(1) Ảnh hưởng của hình dạng rãnh mông và khoảng cách
Khi các điều kiện khác giống nhau, tăng độ sâu và chiều rộng rãnh, độ thấu mối hàn tăng, chiều rộng nóng chảy giảm nhẹ và chiều cao dư thừa giảm đáng kể, như thể hiện trong Hình 6. Trong mối hàn giáp mối, nếu kích thước khe hở thay đổi, hình dạng của mối hàn cũng có thể được điều chỉnh. Đồng thời, độ dày của tấm và các điều kiện tản nhiệt cũng có tác động đáng kể đến chiều rộng mối hàn và chiều cao dư thừa, như thể hiện trong Bảng 2.
(2) Ảnh hưởng của độ nghiêng của dây và độ nghiêng của phôi
Hướng nghiêng của dây hàn được chia thành hai loại: nghiêng về phía trước và nghiêng về phía sau, như thể hiện trong Hình 7. Hướng và kích thước của độ nghiêng là khác nhau, tác động của hồ quang lên lực thổi và nhiệt của vũng nóng chảy là khác nhau và ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn cũng khác nhau. Hình 7a cho thấy độ nghiêng về phía trước của dây hàn và Hình 7b cho thấy độ nghiêng về phía sau của dây hàn. Khi dây hàn bị nghiêng về phía sau trong một góc nghiêng nhất định, tác động của lực hồ quang lên kim loại vũng nóng chảy bị yếu đi và kim loại lỏng ở đáy vũng nóng chảy dày lên, do đó độ sâu thâm nhập giảm xuống. Tuy nhiên, hiệu ứng gia nhiệt trước của hồ quang lên kim loại cơ bản ở phía trước vũng nóng chảy được tăng cường, do đó chiều rộng nóng chảy tăng lên. Hình 7c cho thấy tác động của độ nghiêng về phía sau đối với độ sâu thâm nhập và chiều rộng thâm nhập. Trong công việc thực tế, độ nghiêng về phía trước của dây hàn chỉ được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như hàn mối hàn tròn của các phôi hình trụ có đường kính nhỏ.
Có hai trường hợp hàn upslope và hàn downslope khi phôi hàn nghiêng, và ảnh hưởng của chúng đến sự hình thành mối hàn rõ ràng là khác nhau, như thể hiện trong Hình 8. Trong quá trình hàn uphill (Hình 8a, b), nếu góc nghiêng lớn hơn 6 độ đến 12 độ, chiều cao dư thừa của mối hàn quá lớn, xuất hiện các vết cắt ở cả hai bên và hình thành bị xấu đi đáng kể. Trong thực tế, nên tránh hàn uphill. Hiệu ứng của hàn downhill ngược lại với hàn uphill, xem Hình 8c, d.
a) Nghiêng về phía trước b) Nghiêng về phía sau c) Ảnh hưởng của góc nghiêng dây ngược lên sự hình thành mối hàn
(3) Ảnh hưởng của sự tích tụ thông lượng
Chiều cao của thuốc hàn hồ quang chìm thường là 25-40mm và hồ quang phải được chôn xung quanh sợi. Khi sử dụng thuốc hàn liên kết hoặc thuốc hàn thiêu kết, chiều cao của chồng thuốc hàn cao hơn từ 20% đến 50% so với thuốc hàn nóng chảy do mật độ thấp. Chiều cao tích tụ thuốc hàn càng lớn, chiều cao mối hàn càng lớn và độ sâu thâm nhập càng nông.
Ảnh hưởng của điều kiện quá trình hàn đến tính chất của kim loại hàn
Khi điều kiện hàn thay đổi, tỷ lệ pha loãng của kim loại cơ bản và tỷ lệ nóng chảy của thuốc hàn (lượng thuốc hàn nóng chảy/lượng dây hàn nóng chảy) đều thay đổi, ảnh hưởng đến các tính chất của kim loại hàn, trong đó dòng điện hàn và điện áp hồ quang có tác động lớn hơn. Hình 9 đến 11 cho thấy tác động của dòng điện hàn, điện áp hồ quang và tốc độ hàn lên tỷ lệ nóng chảy của thuốc hàn.
Do tỷ lệ nóng chảy của thuốc hàn thay đổi, thành phần hóa học và tính chất cơ học của kim loại hàn thay đổi, đặc biệt là việc bổ sung các nguyên tố hợp kim vào thuốc hàn thiêu kết có tác động lớn nhất đến thành phần hóa học của kim loại hàn. Hình 12 đến 14 cho thấy tác động của các điều kiện hàn khác nhau đến hàm lượng Mn và Si của kim loại hàn.
,
