Trong quá trình hàn, kim loại được hàn trải qua quá trình nung nóng, nóng chảy (hoặc đạt đến trạng thái nhiệt dẻo) và sau đó đông đặc và làm nguội liên tục do nhiệt lượng truyền vào và truyền đi, được gọi là quá trình nhiệt hàn.
Quá trình nhiệt hàn diễn ra trong toàn bộ quá trình hàn và trở thành một trong những yếu tố chính ảnh hưởng và quyết định chất lượng hàn và năng suất hàn thông qua các khía cạnh sau:
1) Kích thước và sự phân bổ nhiệt tác dụng lên kim loại của mối hàn quyết định hình dạng và kích thước của vũng nóng chảy.
2) Mức độ phản ứng luyện kim trong hồ hàn có liên quan chặt chẽ đến tác dụng của nhiệt và thời gian tồn tại của hồ hàn nóng chảy.
3) Sự thay đổi của các thông số gia nhiệt và làm nguội hàn ảnh hưởng đến quá trình đông đặc và chuyển pha của kim loại trong hồ nóng chảy, và ảnh hưởng đến sự chuyển đổi của cấu trúc vi mô kim loại trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Do đó, cấu trúc và tính chất của mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt hàn cũng liên quan đến hiệu ứng nhiệt.
4) Do sự gia nhiệt và làm nguội không đều của từng bộ phận hàn nên gây ra trạng thái ứng suất không đều, tạo ra các mức độ biến dạng ứng suất và biến dạng khác nhau.
5) Dưới tác động của nhiệt hàn, có thể xảy ra nhiều dạng vết nứt và các khuyết tật luyện kim khác nhau do ảnh hưởng kết hợp của luyện kim, các yếu tố ứng suất và cấu trúc của kim loại được hàn.
6) Nhiệt lượng đầu vào hàn và hiệu suất của nó quyết định tốc độ nóng chảy của kim loại cơ bản và điện cực (dây hàn), do đó ảnh hưởng đến năng suất hàn.
Quá trình nhiệt hàn phức tạp hơn nhiều so với quá trình nhiệt trong điều kiện xử lý nhiệt thông thường. Nó có bốn đặc điểm chính sau:
a. Nồng độ cục bộ của quá trình nhiệt hàn
Trong quá trình hàn, mối hàn không được làm nóng toàn bộ, nguồn nhiệt chỉ làm nóng khu vực gần điểm tác động trực tiếp, quá trình làm nóng và làm mát cực kỳ không đều.
b. Tính di động của nguồn nhiệt hàn
Trong quá trình hàn, nguồn nhiệt di chuyển so với mối hàn, diện tích được gia nhiệt của mối hàn thay đổi liên tục. Khi nguồn nhiệt hàn gần một điểm nhất định của mối hàn, nhiệt độ của điểm tăng nhanh, và khi nguồn nhiệt dần dần di chuyển ra xa, điểm lại nguội đi.
c. Bản chất tạm thời của quá trình hàn nhiệt
Dưới tác dụng của nguồn nhiệt tập trung cao độ, tốc độ gia nhiệt cực nhanh (trong trường hợp hàn hồ quang, tốc độ này có thể đạt tới hơn 1500 độ/giây), tức là một lượng nhiệt năng lớn được truyền từ nguồn nhiệt đến mối hàn trong thời gian rất ngắn, đồng thời do nguồn nhiệt có vị trí và chuyển động nên tốc độ làm nguội cũng cao.
d. Độ phức tạp của quá trình truyền nhiệt của mối hàn
Kim loại lỏng trong vũng hàn ở trạng thái chuyển động mạnh. Bên trong vũng nóng chảy, quá trình truyền nhiệt chủ yếu là đối lưu chất lỏng, trong khi bên ngoài vũng nóng chảy, dẫn nhiệt rắn là quá trình chính, ngoài ra còn có truyền nhiệt đối lưu và truyền nhiệt bức xạ. Do đó, quá trình nhiệt hàn liên quan đến nhiều phương pháp truyền nhiệt khác nhau, đây là vấn đề truyền nhiệt tổng hợp.
Các đặc điểm của các khía cạnh trên làm cho vấn đề truyền nhiệt hàn trở nên rất phức tạp. Tuy nhiên, vì nó có ảnh hưởng quan trọng đến việc kiểm soát chất lượng hàn và cải thiện năng suất, nên thợ hàn phải nắm vững các quy luật cơ bản của nó và các xu hướng thay đổi theo các thông số quy trình khác nhau.
