Ngoài các yếu tố quy trình, các yếu tố quy trình hàn khác, chẳng hạn như kích thước rãnh và kích thước khe hở, góc nghiêng của điện cực và phôi, vị trí không gian của mối hàn, v.v., cũng có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành mối hàn và kích thước mối hàn.
1. Ảnh hưởng của dòng điện hàn đến sự hình thành mối hàn
Trong một số điều kiện khác, khi dòng điện hàn hồ quang tăng, độ sâu thâm nhập và chiều cao còn lại của mối hàn tăng lên, chiều rộng thâm nhập cũng tăng nhẹ. Nguyên nhân của điều này như sau:
1) Khi dòng điện hàn hồ quang tăng, lực hồ quang tác dụng lên mối hàn tăng, nhiệt lượng hồ quang truyền vào mối hàn tăng, vị trí nguồn nhiệt di chuyển xuống dưới, có lợi cho việc dẫn nhiệt xuống độ sâu của vũng hàn nóng chảy và tăng độ sâu thâm nhập. Độ sâu thâm nhập gần đúng tỷ lệ thuận với dòng điện hàn, tức là độ sâu thâm nhập mối hàn H xấp xỉ bằng Km×I. Trong công thức, Km là hệ số thâm nhập (số milimét mà dòng điện hàn tăng thêm 100A để tăng độ thâm nhập mối hàn), liên quan đến phương pháp hàn hồ quang, đường kính dây, loại dòng điện, v.v. Xem Bảng 1-1.
2) Tốc độ nóng chảy của lõi hoặc dây hàn hồ quang tỷ lệ thuận với dòng điện hàn. Khi dòng điện hàn hồ quang tăng, tốc độ nóng chảy của dây hàn tăng, lượng nóng chảy của dây hàn tăng xấp xỉ theo tỷ lệ thuận, trong khi độ rộng nóng chảy tăng ít hơn, do đó chiều cao mối hàn tăng.
3) Khi cường độ dòng điện hàn tăng, đường kính cột hồ quang tăng, nhưng độ sâu của hồ quang vào phôi tăng, phạm vi di chuyển của điểm hồ quang bị hạn chế, do đó độ rộng nóng chảy tăng nhỏ.
Trong quá trình hàn hồ quang kim loại có khí bảo vệ, dòng điện hàn tăng và độ xuyên mối hàn tăng. Nếu dòng điện hàn quá lớn và mật độ dòng điện quá cao, dễ xảy ra hiện tượng xuyên hình ngón tay, đặc biệt là khi hàn nhôm.
2. Ảnh hưởng của điện áp hồ quang đến sự hình thành mối hàn
Trong một số điều kiện khác, khi điện áp hồ quang tăng, công suất hồ quang cũng tăng theo, và nhiệt lượng đầu vào của mối hàn cũng tăng. Tuy nhiên, việc tăng điện áp hồ quang đạt được bằng cách tăng chiều dài hồ quang. Chiều dài hồ quang tăng làm tăng bán kính của nguồn nhiệt hồ quang, nhiệt lượng tiêu tán của hồ quang tăng và mật độ năng lượng của mối hàn đầu vào giảm, do đó độ sâu thâm nhập giảm nhẹ và độ sâu thâm nhập tăng. Đồng thời, vì dòng điện hàn không đổi nên lượng nóng chảy của dây hàn về cơ bản không đổi, làm giảm chiều cao mối hàn.
Đối với các phương pháp hàn hồ quang khác nhau, Nga và Nhật Bản cần phải có được hình thành mối hàn phù hợp, nghĩa là phải duy trì hệ số hình thành mối hàn φ phù hợp, tăng điện áp hồ quang một cách thích hợp trong khi tăng dòng điện hàn và yêu cầu phải có mối quan hệ phù hợp giữa điện áp hồ quang và dòng điện hàn. . Điều này phổ biến nhất trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy.
3. Ảnh hưởng của tốc độ hàn đến sự hình thành mối hàn
Trong một số điều kiện khác, việc tăng tốc độ hàn sẽ dẫn đến giảm lượng nhiệt hàn đầu vào, do đó làm giảm chiều rộng và độ sâu thâm nhập của mối hàn. Vì lượng lắng đọng kim loại dây trên một đơn vị chiều dài mối hàn tỷ lệ nghịch với tốc độ hàn, nên nó cũng dẫn đến giảm chiều cao mối hàn.
Tốc độ hàn là một chỉ số quan trọng để đánh giá năng suất hàn. Để nâng cao năng suất hàn, cần tăng tốc độ hàn. Tuy nhiên, để đảm bảo kích thước mối hàn theo yêu cầu của thiết kế kết cấu, cần tăng dòng điện hàn và điện áp hồ quang tương ứng trong khi tăng tốc độ hàn. Ba đại lượng này có liên quan với nhau. Đồng thời, cũng cần lưu ý rằng khi tăng dòng điện hàn, điện áp hồ quang và tốc độ hàn (tức là hồ quang hàn công suất cao, hàn tốc độ cao), có thể xảy ra khuyết tật hàn trong quá trình hình thành vũng hàn nóng chảy và trong quá trình đông đặc của vũng hàn nóng chảy, chẳng hạn như trầy xước. Cạnh, vết nứt, v.v., do đó có giới hạn cho việc tăng tốc độ hàn.
4. Ảnh hưởng của loại dòng điện hàn, cực tính và kích thước điện cực đến sự hình thành mối hàn
1). Loại và cực của dòng điện hàn
Các loại dòng điện hàn được chia thành DC và AC. Trong đó, hàn hồ quang DC được chia thành DC không đổi và DC xung theo sự có hoặc không có xung dòng điện; theo cực tính, nó được chia thành kết nối DC dương (phần hàn được kết nối với cực dương) và kết nối DC ngược (phần hàn được kết nối với cực âm). Hàn hồ quang AC được chia thành AC sóng sin và AC sóng vuông theo các dạng sóng dòng điện khác nhau. Loại và cực tính của dòng điện hàn ảnh hưởng đến lượng nhiệt mà hồ quang đưa vào mối hàn, do đó nó có thể ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn và cũng ảnh hưởng đến quá trình truyền giọt và loại bỏ lớp oxit trên bề mặt kim loại cơ bản.
Khi hàn hồ quang argon tungsten để hàn thép, titan và các vật liệu kim loại khác, độ sâu thâm nhập của mối hàn được hình thành khi DC được kết nối là lớn nhất và độ thâm nhập là nhỏ nhất khi DC bị đảo ngược và AC nằm giữa hai độ này. Vì độ thâm nhập của mối hàn là lớn nhất trong quá trình hàn DC dương và tổn thất cháy điện cực vonfram là nhỏ nhất, nên hàn DC dương được sử dụng khi hàn thép, titan và các vật liệu kim loại khác. Khi hàn TIG áp dụng hàn DC xung, vì các thông số xung có thể được điều chỉnh, nên kích thước hình thành mối hàn có thể được kiểm soát theo yêu cầu. Khi hàn nhôm, magiê và các hợp kim của chúng bằng hàn hồ quang argon tungsten, cần phải sử dụng hiệu ứng làm sạch catốt của hồ quang để làm sạch màng oxit trên bề mặt kim loại cơ bản. Tốt hơn là sử dụng AC. Vì các thông số dạng sóng của AC sóng vuông có thể điều chỉnh được, nên hiệu ứng hàn tốt hơn.
Trong hàn hồ quang điện cực nóng chảy, độ sâu và chiều rộng thâm nhập mối hàn của kết nối ngược DC lớn hơn kết nối dương DC, và độ sâu và chiều rộng thâm nhập của hàn AC nằm giữa hai kết nối này. Do đó, trong hàn hồ quang chìm, kết nối ngược DC được sử dụng để có được độ sâu thâm nhập lớn hơn; trong khi trong hàn bề mặt hồ quang chìm, kết nối thuận DC được sử dụng để giảm độ sâu thâm nhập. Trong hàn hồ quang khí bảo vệ, nó được sử dụng rộng rãi vì kết nối ngược DC không chỉ có độ sâu thâm nhập lớn mà hồ quang hàn và quá trình truyền giọt ổn định hơn kết nối dương DC và AC, và có tác dụng làm sạch catốt, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi. Giao tiếp thường không được sử dụng.
2). Ảnh hưởng của hình dạng đầu điện cực vonfram, đường kính dây và chiều dài kéo dài
Góc và hình dạng của đầu điện cực vonfram có ảnh hưởng lớn đến nồng độ hồ quang và áp suất hồ quang, cần lựa chọn theo kích thước dòng điện hàn và độ dày của mối hàn. Nhìn chung, hồ quang càng tập trung và áp suất hồ quang càng lớn thì độ sâu thâm nhập càng lớn và độ rộng thâm nhập giảm tương ứng.
Trong hàn hồ quang kim loại khí, khi dòng điện hàn không đổi, dây hàn càng mỏng, hồ quang nóng chảy càng tập trung, độ sâu thâm nhập tăng, chiều rộng nóng chảy giảm. Tuy nhiên, khi lựa chọn đường kính dây trong dự án hàn thực tế, kích thước dòng điện và hình dạng của vũng nóng chảy cũng cần được xem xét để tránh hình thành mối hàn kém.
Khi chiều dài kéo dài của dây hàn hồ quang MIGAW tăng lên, nhiệt điện trở sinh ra bởi dòng điện hàn qua phần dài của dây hàn tăng lên, do đó tốc độ nóng chảy của dây hàn tăng lên, do đó chiều cao còn lại của mối hàn tăng lên, trong khi độ sâu thâm nhập giảm xuống. Do điện trở suất của dây thép tương đối lớn, nên ảnh hưởng của chiều dài kéo dài của dây đến sự hình thành mối hàn là rõ ràng trong quá trình hàn thép và dây mỏng. Điện trở suất của dây hàn nhôm tương đối nhỏ và ảnh hưởng của nó không lớn. Mặc dù việc tăng chiều dài kéo dài của dây hàn có thể cải thiện hệ số nóng chảy của dây hàn, nhưng có một phạm vi biến thiên cho phép về chiều dài kéo dài của dây hàn khi xem xét tính ổn định của quá trình nóng chảy của dây hàn và sự hình thành mối hàn.
5. Ảnh hưởng của các yếu tố quá trình khác đến các yếu tố hình thành đường hàn
Ngoài các yếu tố quy trình nêu trên, các yếu tố quy trình hàn khác, chẳng hạn như kích thước rãnh và kích thước khe hở, góc nghiêng của điện cực và phôi, và vị trí không gian của mối hàn, cũng có thể ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn và kích thước mối hàn.
1). Rãnh và khe hở
Khi hàn mối hàn đối đầu bằng hàn hồ quang, thường xác định có nên chừa khe hở, kích thước khe hở và hình dạng rãnh theo độ dày của tấm hàn. Trong một số điều kiện khác, kích thước rãnh hoặc khe hở càng lớn thì chiều cao còn lại của mối hàn càng nhỏ, tương đương với việc giảm vị trí mối hàn và tỷ lệ nóng chảy cũng giảm tại thời điểm này. Do đó, có thể sử dụng khe hở hoặc vát để kiểm soát kích thước của phần nhô ra và điều chỉnh tỷ lệ nóng chảy. So với vát có khe hở và không có khe hở, điều kiện tản nhiệt của hai loại này có phần khác nhau. Nhìn chung, điều kiện kết tinh của vát thuận lợi hơn.
2). Độ nghiêng của điện cực (dây hàn)
Trong quá trình hàn hồ quang, theo mối quan hệ giữa hướng nghiêng điện cực và hướng hàn, có thể chia thành hai loại: điện cực nghiêng về phía trước và điện cực nghiêng về phía sau. Khi dây hàn nghiêng, trục hồ quang cũng nghiêng theo. Khi dây hàn nghiêng về phía trước, tác dụng của lực hồ quang đối với sự phóng điện ngược của kim loại vũng nóng chảy bị yếu đi, lớp kim loại lỏng ở đáy vũng nóng chảy trở nên dày hơn, độ sâu thâm nhập giảm, độ sâu của hồ quang vào mối hàn giảm, phạm vi di chuyển của điểm hồ quang mở rộng và chiều rộng nóng chảy giảm. tăng, chiều cao còn lại giảm. Góc nghiêng về phía trước của dây càng nhỏ thì hiệu ứng càng rõ ràng. Khi dây nghiêng về phía sau, thì ngược lại. Trong hàn hồ quang điện cực, phương pháp nghiêng về phía sau của điện cực chủ yếu được sử dụng và góc nghiêng phù hợp hơn trong khoảng từ 65 độ đến 80 độ.
3). Góc hàn
Độ nghiêng mối hàn thường gặp trong sản xuất thực tế, có thể chia thành hàn lên dốc và hàn xuống dốc. Lúc này, kim loại vũng nóng chảy có xu hướng chảy xuống dốc dưới tác động của trọng lực. Khi hàn lên dốc, trọng lực giúp kim loại vũng nóng chảy xả vào đuôi vũng nóng chảy, do đó độ sâu thâm nhập lớn, chiều rộng nóng chảy hẹp và chiều cao dư thừa lớn. Khi góc dốc lên là 6 độ -12 độ, chiều cao dư thừa quá lớn và dễ xảy ra hiện tượng cắt dưới ở cả hai bên. Trong quá trình hàn xuống dốc, hiệu ứng này ngăn không cho kim loại vũng nóng chảy xả vào đuôi vũng nóng chảy và hồ quang không thể làm nóng sâu kim loại ở đáy vũng nóng chảy. Nếu góc nghiêng của mối hàn quá lớn, sẽ dẫn đến độ thâm nhập không đủ và kim loại lỏng tràn vào vũng nóng chảy.
4). Vật liệu hàn và độ dày
Độ ngấu mối hàn liên quan đến dòng điện hàn, cũng như độ dẫn nhiệt và nhiệt dung thể tích của vật liệu. Độ dẫn nhiệt của vật liệu càng tốt và nhiệt dung thể tích càng lớn thì lượng nhiệt cần thiết để làm nóng chảy kim loại trên một đơn vị thể tích và tăng cùng một nhiệt độ càng lớn. Do đó, trong một số điều kiện nhất định như dòng điện hàn, độ sâu ngấu và chiều rộng ngấu sẽ giảm. Mật độ vật liệu hoặc độ nhớt của chất lỏng càng lớn thì hồ quang càng khó đánh bật kim loại trong vũng chất lỏng nóng chảy và độ ngấu càng nông. Độ dày của mối hàn ảnh hưởng đến khả năng dẫn nhiệt bên trong mối hàn. Khi các điều kiện khác giống nhau, độ dày của mối hàn tăng lên, khả năng tản nhiệt tăng lên và chiều rộng ngấu và chiều sâu ngấu giảm xuống.
5). Chất trợ dung, lớp phủ điện cực và khí bảo vệ
Thành phần của lớp phủ từ thông hoặc điện cực khác nhau, dẫn đến độ sụt điện áp hồ quang và độ dốc điện thế cột hồ quang khác nhau, tất yếu sẽ ảnh hưởng đến quá trình hình thành mối hàn. Khi mật độ từ thông nhỏ, kích thước hạt lớn hoặc chiều cao xếp chồng nhỏ, áp suất xung quanh hồ quang thấp, cột hồ quang giãn nở và phạm vi di chuyển điểm hồ quang lớn, do đó độ sâu thâm nhập nhỏ, chiều rộng nóng chảy lớn và chiều cao còn lại nhỏ. Khi hàn hồ quang công suất cao được sử dụng để hàn các chi tiết dày, việc sử dụng từ thông giống như đá bọt có thể làm giảm áp suất hồ quang, giảm độ sâu thâm nhập và tăng chiều rộng nóng chảy. Ngoài ra, xỉ hàn phải có độ nhớt và nhiệt độ nóng chảy phù hợp. Nếu độ nhớt quá cao hoặc nhiệt độ nóng chảy quá cao, xỉ sẽ không được thông gió tốt và dễ hình thành nhiều hố áp suất trên bề mặt mối hàn và bề mặt mối hàn sẽ bị hư hỏng.
Thành phần khí bảo vệ (như Ar, He, N2, CO2) trong hàn hồ quang là khác nhau và các tính chất vật lý của nó như độ dẫn nhiệt cũng khác nhau, điều này làm cho áp suất cực hồ quang giảm và độ dốc thế của cột hồ quang, tiết diện dẫn điện của cột hồ quang, lực dòng plasma. , phân bố dòng nhiệt riêng, v.v., tất cả đều ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn.
Tóm lại, có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành mối hàn. Để có được quá trình hình thành mối hàn tốt, cần phải lựa chọn theo vật liệu và độ dày của mối hàn, vị trí không gian của mối hàn, hình dạng mối hàn và yêu cầu của điều kiện làm việc về hiệu suất mối hàn và kích thước mối hàn. Sử dụng phương pháp hàn và điều kiện hàn phù hợp để hàn, và điều quan trọng nhất là thái độ của thợ hàn đối với quá trình hàn! Nếu không, quá trình hình thành mối hàn và hiệu suất của nó có thể không đáp ứng được yêu cầu, thậm chí có thể xuất hiện nhiều khuyết tật hàn khác nhau.
