Biến dạng hàn – nguyên nhân và cách khắc phục

Biến dạng hàn là một trong những vấn đề trong công nghệ Hàn, chúng ta cùng tìm hiểu nguyên nhân và cách khắc phục những loại biến dạng trong công nghệ Hàn trong bài viết này.

Nguyên nhân:

- Nung nóng không đều kim loại vật hàn

- Độ ngót đúc kim loại nóng chảy của mối hàn

- Các biến đổi tổ chức bên trong của kim loại gần vùng mối hàn

Chủ yếu ta xem xét nguyên nhân 1

Các loại biến dạng:

- Biến dạng dọc: Xuất hiện co dọc mối hàn, ứng suất có phương song song với trục mối hàn. Khi hàn các kết cấu mà trọng tâm mặt cắt ngang không đối xứng với trục mối hàn, độ co dọc sẽ gây biến dạng dọc. Ví dụ

+ Hàn đắp mối hàn trên một trong hai mép của tấm

+ Hàn mối chữ T một phía

+ Hàn kết cấu tấm mỏng

- Biến dạng ngang: Ứng suất và biến dạng có phương vuông góc với trục mối hàn, xuất hiện do độ co ngang của mối hàn và độ kẹp chặt của chi tiết hàn

- Biến dạng góc và cục bộ: Xuất hiện do độ co ngót vật đúc của kim loại không đều theo tiết diện ngang mối hàn giáp mối, vát cạnh chữ V hoặc các mối hàn góc, phụ thuộc vào chiều dày tấm cạnh và tiết diện mối hàn.

Các biện pháp giảm biến dạng khi hàn:

A. Biện pháp kết cấu

- Không nên thiết kế các mối hàn tập trung hay giao nhau (nhất là các mối hàn làm việc với tải trọng va đập hay tải trọng theo chu kỳ) để tránh tập trung ứng suất.

- Không thiết kế các mối hàn khép kín có kích thước nhỏ vì dễ gây ứng suất lớn

- Các gân chịu lực cần sắp xếp sao cho khi hàn cùng đốt nóng một khu vực ở hai phía của kiem loại cơ bản (vật hàn), để giảm sự co ngang kết cấu (tính đối xứng)

- Khi hàn giáp mối nếu chiều dày của 2 tấm khác nhau thì cần phải vát bớt tấm dày hơn

- Với kết cấu phức tạp thì cần hàn chế tạo từng bộ phận riêng rồi mới hàn lắp thành kết cấu lớn

- Các kết cấu hộp để giảm biến dạng cục bộ thì cần hàn bổ xung các gân chịu lực

B. Biện pháp công nghệ

- Khi hàn các vật dày, các loại thép dễ bị tôi thì cần nung nóng sơ bộ vật hàn, giảm bớt cường độ dòng điện hàn hoặc công suất ngọn lửa để tránh nứt mối hàn

- Khi hàn các chi tiết bị kẹp chặt dễ sinh ứng suất lớn, do đó thứ tự hàn các mối hàn phải làm sao cho vật hàn luôn ở trạng thái tự do

- Khi hàn phải lùi theo một chiều nhất định hoặc hàn từ giữa ra, không được hàn tư hai đầu vào

- Khi hàn mối hàn thứ hai đối xứng với mối hàn thứ nhất thì phải tăng Ih để khử momen uốn và biến dạng do mối hàn thứ nhất gây ra.

- Đối với mối hàn vát mép chữ V, để khử biến dạng góc thì trước khi hàn đặt hai vật hàn ngược chiều biến dạng sau khi hàn (ngửa bụng nó lên ấy  ).

- Các đồ gá kẹp chặt phải đặt cách xa mối hàn và không được đặt trên mặt cắt ngang mối hàn.

- Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch sẽ giảm được biến dạng, vì nội lực sinh ra chỉ ở từng khu vực nhỏ và có có hướng về vùng lân cận đối diện

- Để giảm cong vênh lượn sóng khi hàn các tấm rộng ta dùng đồ gá kẹp chặt mép hàn trong khuôn, sau đó nới lỏng để biến dạng tự do nếu không sẽ sinh ra ứng suất dư.

- Sau khi hàn nên ủ để khử ứng suất, làm mềm kim loại cho các bước gia công tiếp theo

- Gõ nhẹ sau khi hàn: Gõ đều và mau xung quanh mối hàn ở nhiệt độ khoảng 500 độ C và dưới 300 độ C bằng búa đầu tròn có trọng lượng từ 0,5 – 1,25kg

- Nắn nguội sau khi hàn

- Nắn nóng: đây là phương pháp đơn giản, kinh tế và hiệu quả cao nhất, dùng ngọn lửa khí nung nóng khu vực bị biến dạng nhằm tạo ra ứng lực làm biến dạng kết cấu theo chiều ngược lại.