Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
CH

NG 2

HÀN B NG CHÙM TIA I N T

(HÀN EB)

1. C s
Hình 1 th hi n s đ nguyên lý t ng quát c a quá trình hàn b ng chùm tia đi n t .
High voltage cable = cáp đi n cao áp
Ray generation = s phát chùm tia
Ancillary equipment = thi t b ph thu c
Working chamber = bu ng làm vi c
Workbench = bàn công tác
Workpiece = phôi hàn
Extraction = máy hút chân không
Deflection coil = cu n dây n n tia đi n t
Focus coil = cu n dây h i t chùm tia đi n t
Ocular = camera quan sát
Check valve = van ki m tra
Calibration coil = cu n dây đ nh ch nh
Anode = c c anôt
Control electrode = đi n c c đi u khi n
Cathode = c c catôt

Hình 1. S đ nguyên lý t ng quát c a hàn tia đi n t
t o ra chùm tia đi n t thì đi n c c vonfram ph i đ c nung nóng đ t o ra s
phát x đi n t t b m t c a catôt. Gi a catôt và anôt đ c đ t m t đi n áp cao
(đ n 150 kV), đi n áp này s gia t c cho các đi n t bay kh i catôt. Các đi n t

này đ c bó l i b i cu n dây h i t và quét v phía phôi hàn. Các đi n t đ c h i
t trong ti t di n 0,1 – 0,2mm là nguyên nhân t o ra m t đ n ng l ng cao
>106W/cm2. Các đi n t đ c gia t c cao s đ p vào b m t phôi hàn và bi n
đ ng n ng c a chúng thành nhi t n ng đ n u ch y phôi hàn.
Nh n ng l ng c c l n này mà phôi hàn s b nung nóng, chúng b nóng ch y c c
b ho c có th b bay h i. Trong khi n ng l ng hoán chuy n thì chúng còn sinh ra
b c x , các b c x này s đ c h p th b i các dây chì c a bu ng chân không.
n ng ng a s ôxi hóa catôt ho c s phân tán đ u ra c a chùm đi n t thì quá
trình ph i đ c th c hi n trong bu ng chân không.
chân không thông th ng là
Page 16 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
vào kho ng 10-5 – 10-6 mbar trong bu ng phát tia và b ng kho ng 10-4 – 10-5 mbar
trong bu ng thao tác hàn.
t o ra đ chân không này thì c n ph i s d ng các
b m chân không (các b m piston, b m khu ch tán, b m turbo – b m tuabin), các
b m này là m t ph n quan tr ng trong h th ng ph c t p c a toàn b h th ng
máy hàn tia đi n t .
2. Các ng d ng c a tia đi n t
2.1 Hàn b ng chùm tia đi n t
B ng 1. Các ng d ng c a chùm tia đi n t
ng d ng
Khoan
Hoàn thi n


Hàn

i u ki n k thu t
chi u sâu khoan: đ n 20mm
đ ng kính khoan: 0,04 – 2mm
Làm ch y l i có ho c không c n v t li u b xung:
Nung nóng v t li u đ n nhi t đ cao h n nhi t đ
nóng ch y c a chúng m t chút. Sau đó cho làm
ngu i nhanh s t o ra t ch c h t m n.
Các s phân chia trong v t li u có th b th tiêu.
Có th t o lên m t l p b m t ch ng mài mòn b ng
cách s d ng thêm kim lo i b xung.
Làm c ng hóa b m t – tôi b m t:
Nung b m t v t li u đ n nhi t đ l n h n nhi t đ
chuy n thành austenit, sau đó làm ngu i nhanh thì s
t o ra l p b m t c ng.
Chi u dày t m m ng: kho ng 0,01mm
Chi u sâu ng u đ t đ c: 200mm
T l chi u r ng m i hàn / chi u sâu ng u: đ n 1:40
T c d hàn: kho ng 200mm/s
H n h p:
Hàn các b ph n máy móc

V t li u
Ví d : các v t li u tuabin
các v t li u quý hi m
Ví d :
Gang đúc
Các lo i thép nhi t luy n đ c


Các v t li u có kh n ng tôi

Ví d :
Thép h p kim th p
Nhôm
Thép h t nh
Các v t li u ch u nhi t đ cao
Các v t li u quý hi m (ví d : U,
W, Ti,...)

Do m t đ n ng l ng cao > 106 W/cm2, v t li u b hóa l ng t i b m t c a phôi
hàn và ch m t vài giây sau đó thì chúng b hóa h i. Khoang hóa h i xu t hi n và
chùm tia đi n t th m d c theo khoang hóa h i đó r i t ng b c xuyên sâu vào
phôi hàn. Khi phôi hàn d ch chuy n thì khoang hóa h i c ng d ch chuy n theo. Do
s c c ng b m t mà khoang hóa h i ch y n i tr c ti p vào v t li u nóng ch y và
đ ng hàn tích l y l i. Hình 2 th hi n các giai đo n hàn b ng tia đi n t :

Page 17 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

M i ghép tr
hàn

c khi


Làm ch y v t li u t i
đi m mà chùm tia đi n
t đ p vào

T o thành khoang
hóa h i

Khoang hóa h i và
nóng ch y xuyên vào
phôi hàn (l khóa)

ng hàn sau khi
k t tinh

Các giai đo n t o thành m i hàn c a hàn b ng chùm tia đi n t
T l gi a b r ng m i hàn và chi u sâu ng u
1/40. Do v y mà bi n d ng nhi t gây ra trong tr
chùm tia đi n t th ng đ c xem nh ph ng
đ cao là nguyên nhân làm cho các l p b m t c
r t c ng – đây là m t nh c đi m.

khi hàn tia đi n t có th đ t t i
ng h p này là r t nh . Hàn b ng
pháp hàn tiên ti n. Gradient nhi t
a v t li u có tính tôi có th tr lên

Tùy thu c vào phôi hàn và d ng c a máy hàn b ng chùm tia đi n t mà đ sâu hàn
có th đ n 300mm.
Trong b ng 2 là đ c đi m k thu t c a vi c chu n b đ
B ng 2:


ng hàn

c đi m k thu t c a vi c chu n b mép hàn khi hàn EB
c đi m k thu t

Tiêu chu n
S chia tách
Hoàn thi n b m t m i hàn
Các l p b m t

Chu n b khác

Không n t
nhám Ra < 3,2 µm
X lý c t kim lo i
Làm s ch d u và m
Các l p phôtpho và nit rat ph i đ
lo i b
Phôi hàn ph i không có t tính

c

Vi c chu n b mép hàn không có khe h hàn và v i vi c c t ph ng b m t l p ghép
là r t quan tr ng khi hàn b ng chùm tia đi n t .
B m t mép hàn ph i đ c làm s ch b i vì trong quá trình hàn thì v t li u b m t
b bay h i s gây ra nguy c r trong kim lo i m i hàn.
Page 18 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook


HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
3. Các l i và v n đ c a hàn b ng chùm tia đi n t
B ng 3 ch ra các l i thông th
ch n đúng đ n.

ng c a hàn b ng chùm tia đi n t c ng nh các l a

B ng 3: Các l i c a hàn b ng chùm tia đi n t
L i
R
N t
c ng cao

Nguyên nhân
L a ch n
i u ki n hàn kém
T i u hóa các thông s hàn
B m t mép hàn b b n
Làm s ch phôi hàn
c ng l n do t c đ ngu i Nung s b
cao
Phôi d i ng su t l y ti n
T c đ ngu i cao
Nung s b
Ch n v t li u khác

4. Chú gi i t ng quát

Trái v i các u đi m c a hàn b ng chùm tia đi n t (bi n d ng th p, làm bi n đ i
t t các v t li u quý hi m; kh n ng t o ra các m i ghép khác v t li u) là các nh c
đi m c a nó. Nh c đi m đ u tiên c a ph ng pháp này là yêu c u ph i thao tác
hàn trong bu ng chân không. i u đó gây ra nh ng v n đ sau đây:
- Giá thành máy đ t
- Th c hi n các đ

ng hàn ph c t p g p khó kh n

- N u nh phôi hàn l n, s c n ph i có bu ng hàn chân không l n.
H n n a v n đ quan tr ng là d ch chuy n phôi trong khi hàn, b i vì thép tr nên
c ng h n. i m cu i cùng c n ph i quan tâm là s phát x các tia X trong quá
trình hàn. Khi đó công nhân hàn c n ph i đ c b o v đ tránh kh i các tác đ ng
nguy h i do tia X gây ra.
T t c các v n đ này nói lên r ng quá trình hàn b ng chùm tia đi n t có th là
quá trình s n xu t kh c nghi t nh t.
Các ng d ng c a hàn b ng chùm tia đi n t th ng là hàn các v t li u quý hi m,
đ xác đ nh n ng l ng đ ng đ c bi t ho c đ th c hi n vi c hàn nh là khâu x
lý cu i cùng.

Page 19 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
CH

NG 3


HÀN B NG CHÙM TIA LASER
V m t nguyên lý, có hai d ng hàn laser khác nhau tùy thu c vào m t đ n ng
l ng khi hàn. Hai d ng đó là: hàn d n nhi t và hàn sâu (hình 28). Các u đi m
c a hàn laser đ c tìm th y trong quá trình hàn sâu.

Hình 28: Nguyên lý c a hàn b ng tia
penetration
laser depth = đ sâu th u

power density = m t đ n ng l

range of plasma shielding = kho ng b o v plasma

ng

laser beam = chùm tia laser

melting zone solid = vùng kim lo i nóng ch y đã k t tinh

critical intensity = c

ng đ t i h n

melting zone liquid = vùng nóng ch y

outflowing metal vapour = lu ng h i kim lo i

laser induced plasma = laser t o plasma vapour plasma channel = kênh h i plasma


i m quan tr ng c a hàn laser sâu là s t o thành ng h i khô. Nh v y mà chùm
tia laser có th xuyên sâu vào v t li u. Các đ ng hàn laser có b r ng vào kho ng
1mm, nh ng chi u sâu hàn là 5-8mm. ây là nguyên nhân c a bi n d ng nh khi
hàn laser. T c đ hàn laser tùy thu c vào công su t c a ngu n hàn laser và đ c
th hi n trên hình 29.

Page 20 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
Travel speed = t c đ hàn laser
Penetration depth = đ sâu th u
Laser power = công su t ngu n laser
Shield gas = khí b o v
Piercing = nh n, s c
Dragging = kéo lê
Coaxial = đ ng tr c

Hình 29: T c đ hàn laser ph thu c vào công su t
Thông th ng hàn laser không s d ng kim lo i b xung. T c đ hàn cao h n so
v i t c đ hàn c a các quá trình hàn thông th ng. B i vì các tác đ ng v t lý c a
tía laser mà có th hàn đ n t c đ kho ng 15m/ph.
Vi c chu n b mép hàn khi hàn laser là r t quan tr ng. B r ng c a khe h hàn và
đ l ch mép hàn ph i đ c gi trong m t gi i h n (càng nh càng t t).
Chi u dày t m d

b r ng khe

h b)

Hình 30: chu n b mép hàn khi hàn laser

Page 21 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
CH

NG 4

HÀN MA SÁT
1.2 Các bi n th c a hàn ma sát (h

1- ng c
2- Kh i l ng quán tính
3.a- Mâm c p quay
3.b- Mâm c p tr t
4.a- Phôi hàn quay
4.b- Phôi hàn tr t

Các thông s quá trình hàn theo th i gian
Process parameters = các thông s quá trình hàn
Time = th i gian
Number of revolution = s vòng quay
Axial thrust force = l c đ y h ng tr c

Torque = mômen xo n
Axial lenght reduction = s gi m b t chi u dài h

Hình 2: Hàn ma sát quán tính

1- ng c
2- Phanh hãm
3.a- Mâm c p quay
3.b- Mâm c p tr t
4.a- Phôi hàn quay
4.b- Phôi hàn tr t
Hình 3: Hàn ma sát thông th

ng d n c a DVS 2909)

ng tr c

Các thông s quá trình hàn theo th i gian
ng

Process parameters = các thông s quá trình hàn
Time = th i gian
Torque = mômen xo n
Number of revolution = s vòng quay
Friction force = l c ma sát
Axial upseting force = l c ch n h ng tr c
Axial lenght reduction = s gi m chi u dài h ng tr c

Page 22 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook


HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

1- ng c
2- Kh i l ng quán tính
3.a- Mâm c p quay
3.b- Mâm c p tr t
4.a- Phôi hàn quay
4.b- Phôi hàn tr t
Hình 4: Hàn ma sát t h p gi a hàn
quán tính và hàn thông th ng (hàn lai

1.3 Các d ng và ph

Các thông s quá trình hàn theo th i gian
Process parameters = các thông s quá trình hàn
Time = th i gian
Torque = mômen xo n
Number of revolution = s vòng quay
Friction force = l c ma sát
Axial upseting force = l c ch n h ng tr c
Axial lenght reduction = s gi m chi u dài h ng tr c

ng pháp hàn ma sát quay

Hình 5: a) Hàn ma sát v
b) Hàn ma sát v

c) Hàn ma sát v
d) Hàn ma sát v

i m t chi ti t quay và m t chi ti t tr t
i m t chi ti t quay và tr t. Chi ti t kia đ c c đ nh
i ba chi ti t. M t c đ nh và hai chi ti t v a quay v a tr
i ba chi ti t. Hai c đ nh và tr t còn m t chi ti t quay

t

1.4 Các d ng ti t di n ngang có th hàn ma sát
Các chi ti t có ti t di n ngang đ c và r ng d ng đ i x ng tròn xoay là thích h p
nh t đ hàn ma sát. T i ch m i n i không c n thi t ph i có ti t di n b ng nhau
gi a hai chi ti t, đi u đó có ngh a là chi ti t có ti t di n tròn có th hàn v i chi ti t
có ti t di n vuông. Vi c d ng chính xác các chi ti t quay m t góc đ t ng ng
c n thi t s cho phép chúng ta có th hàn ma sát các chi ti t có ti t di n không đ i
x ng tròn xoay.

Page 23 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

u tiên

Hình 6: Các ti t di n có th hàn ma sát


Hình 7: Các d ng hàn ma sát khác
nhau v ti t di n gi a hai chi ti t hàn

1.5 Các thông s hàn ma sát
Các thông s quan tr ng g m:
ứ S vòng quay ho c t c đ quay c a chi ti t
ứ L c ma sát, th i gian ma sát, s gi m chi u dài h
trình ma sát

ng tr c trong quá

ứ C ng đ ép ch n h ng tr c, th i gian ch n, s gi m chi u dài h
tr c trong quá trình ch n
Tùy thu c vào ph
b xung sau đây:
Kh i l

ng pháp hàn ma sát mà b n còn có th nh n đ

ng

c các thông s

ng quán tính, mô men phanh, mô men ch n ép

1.7 Các v t li u có th hàn ma sát
Hàn ma sát thích h p đ hàn các chi ti t làm vi c tiêu chu n và có tính kinh t cao
ho c các s n ph m đ n gi n nh các thanh, ng, v t đúc ho c rèn. Nh có nhi t đ
hàn th p (Tph ng pháp này c ng có th hàn các v t li u khác nhau v i nhau ví d nh hàn

thép/nhôm, nhôm/đ ng, titan/thép, các v t li u nhôm/g m, v.v... V i hàn ma sát
thì các v t li u “khó hàn” và các t h p v t li u có th đ c hàn. Kh n ng hàn ma
sát c a v t li u nh h ng b i lo i h p kim, các tính ch t v t lý c a chúng (c p ma
sát, h s dãn n nhi t) và m t ph n c ng b nh h ng b i kích c và hình dáng
c a ti t di n ngang c a m i n i.

Page 24 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
B ng 4: B ng t h p các kim lo i và kh n ng hàn c a chúng b ng quá trình hàn
ma sát quán tính

t đ c liên k t kim lo i đ y đ (trong m t s tr
đ đ tđ cđ b nđ yđ )

ng h p c n ph i yêu c u x lý nhi t sau hàn

Có th hàn ma sát quán tính nh ng m t s ho c t t c không đ t đ

1.8

u và nh

Các u đi m:

cđ b nđ yđ

c đi m c a hàn ma sát
1) Hao phí kim lo i th p
2) Th i gian hàn ng n
3) Không phát x đ c h i (khói, b n tóe,...)
4) Kh n ng can thi p và đi u khi n quá trình hàn t t
5) Không c n kim lo i b xung
6) D dàng tích h p quá trình hàn vào trong dây chuy n s n
xu t
7) Các ph n chi ti t n i ghép có đ chính xác cao
Page 25 of 65

Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
Các nh

c đi m: 1) M t chi ti t hàn ph i quay
2) Có ba via hàn
3) Gi m chi u dài c a phôi
4) Giá thành đ t đ
5) Kích th

c cao

c c a các chi ti t hàn b h n ch

1.10 Các bi n th c a hàn ma sát
u đi m:

c đi m:

Nh

Hình 12: hàn ma sát ch t
u đi m:

Hình 13: hàn ma sát t nh ti n kh h i
(hàn rung đ ng)

• T o ra các liên k t ch t ch t l ng cao t
các v t li u khó hàn và t h p v t li u, ví
d nh Al/Al, thép/Al.
• Phí t n c a quá trình t ng đ i cao
• C n ph i có giá đ có đ c ng cao ho c
b ph n t ng h trong khi hàn.

• Hàn ma sát các chi ti t có ti t di n không
đ i x ng tròn xoay (ví d nh các cánh
tuabin b ng h p kim Ti).
• ng d ng r t nhi u đ hàn ch t d o
("hàn rung đ ng").

Nh

c đi m:

u đi m:

Hình 13: hàn ma sát ngoáy - FSW
Nh

c đi m:

• Công ngh k p chi ti t đòi h i kh t khe,
thao tác ph c t p, không thích h p cho các
kim lo i ch u nhi t đ th p.

• Hàn "m t l p" các t m ph ng ho c t m
đ nh hình (dày đ n 25 mm!), t t nh t là
h p kim nhôm.
• T i nhi t th p.
• Bi n d ng th p và đi n áp t nhiên th p.
• Hàn đ c các h p kim đ c bi t (trong
ngành hàng không và v tr ).
• Không hàn các v t li u có đ b n cao.
• C n ph i đ m t sau t t (lót m t sau, c n
đ n l c ngang).
• V t lõm cu i đ ng hàn.

bi t nhi u bi n th c a hàn ma sát, hãy xem thêm DIN EN 15620.

Page 26 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE

Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
CH

NG 5

HÀN H

QUANG QUAY B NG T

- HÀN H

QUANG T

3.1 Nguyên lý c a quá trình
Hàn h quang t thu c v các ph ng pháp hàn h quang – áp l c. Các giai đo n
hàn h quang t đ c th hi n nh sau: 4 giai đo n

1. V trí b t đ u
Cho các chi ti t hàn ti p xúc nhau, dòng đi n
hàn và t tr ng đ c b t (on).

2. B t đ u hàn
Các chi ti t hàn đ c đ y ra xa nhau đ n m t
kho ng cách xác đ nh (h quang đ c kh i
đ ng).

3. Chu k hàn
H quang quay b i t tr
hàn đ c n u ch y.

ng, b m t chi ti t

4. K t thúc hàn
D ch chuy n các chi ti t hàn l i g n nhau và ép
ch n l i, dòng đi n hàn và t tr ng b ng t
(off).

Page 27 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
chi ti t vùng “A”

cu n t o t tr

ng

phôi trên

c c kim lo i t m
phôi d

i

m t đ t thông (h ng tâm)
dòng đi n hàn (dòng tr c ti p) (h ng tr c)

chi u dài c a dây d n đi n m m (h quang)
l c tác d ng lên h quang (ti p tuy n)

Hình 16: Lý thuy t v t tr

ng chia c t trong khe h hàn

B ng vi c ph m t t tr ng ngoài lên khe h hàn thì s gây ra tác đ ng tr c ti p
th i h quang trong h ng ti p tuy n (do l c t tr ng). Theo cách đó thì h
quang b di chuy n trong khe h hàn v i t c đ cao d c theo b m t c a đi n c c
(t n s l u thông l n h n 200Hz).
mà gi nguyên h
chi u DC.

ng c a l c t thì chúng ta ph i hàn b ng dòng đi n m t

3.2 Các thông s hàn
Các thông s quan tr ng c a quá trình hàn h quang t là:
Thông s hàn
Kho ng cách di chuy n
Dòng đi n hàn
Dòng đi n cu n dây t o t tr
Th i gian h quang
Th i gian ép ch n
L c ép ch n h ng tr c
L u l ng khí b o v

ng

Kho ng giá tr

1,5 ... 3,0 mm
50 ... 1500A
1 ... 25A
0,4 ... 15s
0,5 ... 5s
15 ... 150 N/mm2
0 ... 15 Lít/ph

Hình 17: Các thông s hàn quan tr ng c a quá trình hàn b ng h quang t (h

ng d n DVS 2934)

Page 28 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
Deflector coil curent = dòng đi n c a cu n dây làm l ch
Welding curent = dòng đi n hàn
Time = th i gian
Welding with varying curent = hàn v i dòng thay đ i
Welding with constant curent = hàn v i dòng không đ i
Ignition and starting phase = giai đo n phóng h quang và
b t đ u hàn
Preheating phase = giai đo n nung nóng
Melting phase = giai đo n n u ch y

Bi n pháp b xung đ t ng đ n đ nh c a h

quang và quá trình hàn:
• trì hoãn s thay đ i dòng đi n
• t o đ d c khi t ng và gi m dòng đi n
(t ng và gi m t t )

Hình 18: Dòng đi n hàn và dòng đi n t o t tr ng cho cu n dây theo th i gian (có
ho c không ch ng trình dòng đi n) (theo DVS 2934)
3.3 Kh n ng hàn
Các chi ti t có đ c đi m sau đây có th hàn b ng h quang t :
* ti t di n h p (không hàn toàn b ti t di n),
* thành m ng (chi u dày thành 0,7... 5 mm),
* hình d ng hoàn thi n (không phá v s liên t c khi h quang quay),
* v t li u d n đi n và v t li u m t mát,
* các chi ti t hàn có chi u dày b ng nhau, n u có th hãy gia nhi t t i c hai
đ u c a hai chi ti t hàn.

Hình 19: Các d ng ti t di n có th hàn b ng h quang t (theo DVS 2934)
Page 29 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
3.4 Các v t li u có th hàn b ng h quang t
Các t h p v t li u sau đây có th hàn đ

c b ng h quang t :

M r ng kh n ng hàn b ng h

quang t :
thép/gang c u (GGG)
Hình 20: Các t h p v t li u có th hàn b ng h quang t
3.6

u và nh

c đi m c a hàn b ng h quang t

Các u đi m:
• Hàn chính xác – c ng hàn đ
• Hàn t t thép th
ng n l a.

c các ng thành m ng.

ng v i thép cácbon cao và thép không c t đ

c b ng

• Gia nhi t đ i x ng, đi u ki n đi n áp t nhiên thu n l i, bi n d ng ít.
• Gi m nh đ c ng và đ b n trong vùng nh h
h p hàn thép c ng ho c thép tôi.

ng nhi t trong tr

ng

• Nh y c m nh v i n t.
• T

ng đ i s ch s , quá trình hàn ph n l n không có b n tóe.

• Kh n ng t đ ng hóa t t.
• Th i gian hàn ng n và chu k s n xu t nhanh khi s n xu t hàng lo t.
• Không c n đ n v t li u b xung.
Page 30 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
Các nh

c đi m:

• Không hàn đ

c toàn b ti t di n đ c.

• Chi u dài chi ti t hàn b gi m do tác đ ng ép ch n.
• Vùng m i n i có th không đ

c ph .

• Không kinh t khi hàn các v t li u mà yêu c u khí b o v t ng.
• Quá trình hàn có đ linh ho t th p (th
m c đích).

ng s d ng máy hàn ch m t

3.7 Các bi n th c a hàn b ng h quang t

h quang

đi n c c ph

cu n dây t o
t tr ng

thành ng
cu n dây t o
t tr ng
đi n c c ph
h quang

Hàn áp l c

phôi hàn

Hàn nóng ch y

Hình 23: Các bi n th khi hàn b ng
h quang t

Hình 24: Hàn b ng h quang t v i đi n c c ph

Page 31 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
CH

NG 6

HÀN C Y CH T
nh ngh a:
Khi hàn c y ch t thì các chi ti t d ng ch t (các ch t) đ c liên k t v i phôi hàn
d ng phi n (t m) b ng l c ép sau khi b m t c a chúng đ c đ t (ch y ho c d o)
b i h quang (DIN 1910-2). Vùng hàn c a m i n i đ c nung đ n tr ng thái ch y
ho c d o /1/.
D a vào các lo i nhi t n ng s d ng khác nhau mà chúng ta có các d ng hàn c y
ch t khác nhau.
B ng 1 đ a ra m t cái nhìn toàn c nh v các thông s hàn quan tr ng. Chúng đ
phân bi t d a theo lo i nhi t đ a vào /1,3/:

c

Hàn c y ch t b ng h quang: Có ý ngh a quan tr ng v m t kinh t , ng d ng đa
d ng do thao tác b ng tay, máy nh nên có th xách tay,
th i gian hàn r t ng n, n ng l ng đ ng th p, kh n ng
t đ ng hóa cao, ch t l ng m i n i cao.
Hàn c y ch t đi n tr :

ng d ng khó kh n cho các ch t v i đ ng kính v t
quá 4mm do quá trình ph c t p, máy l n. Yêu c u thi t

b có dòng đi n l n và l c ép l n.

Hàn c y ch t ma sát:

Các b d n đ ng c a đ ng c đi n đ c áp d ng ph ng
pháp này t n m 1999. Các ch t có đ ng kính đ n
10mm có th đ c s d ng trong ph ng pháp này. Liên
k t do mat sát t o ra gi a ch t và phôi yêu c u ph i có
giá đ đ đ c ng thích h p khi hàn, đi u này ch có các
máy d ng tr m m i có th đáp ng đ c. Các u đi m
th c t là: hàn t h p các v t li u nh ch t nhôm trên
t m thép. Thao tác hàn ch t ma sát đ c th hi n các
m c 1, 10 (hình 12) nh là ph ng pháp hàn đ c bi t
“Hàn ma sát”.

Nguyên lý hàn c y ch t dùng h quang đi n đ

c th hi n trong các hình sau đây.

Page 32 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

Hình 25: Nguyên lý hàn c y ch t dùng h quang đi n v i vòng b o v b ng g m.

Các tiêu chu n và h

ng d n:

DIN EN ISO 14555: Hàn h quang c y ch t cho v t li u kim lo i /1/
DIN EN ISO 13918: Ch t dùng trong hàn h quang c y ch t /2/
DVS-Merkblatt 0901: Các quá trình hàn c y ch t kim lo i - t ng quan /3/
DVS-Merkblatt 0902: Hàn h quang c y ch t v i b kh i đ ng trên cao /4/
DVS-Merkblatt 0903: Hàn c y ch t b ng phóng đi n c a t v i đ nh phóng h
quang /5/
DVS-Merkblatt 0904: Chú ý khi th c hành – hàn c y ch t b ng h quang /6/

B ng 5: Các ph
c đi m

Theo ISO 4063
ng kính ch t d
(mm)
Dòng đ nh

(A)

Th i gian hàn (ms)
b n m i n i (N)

Ngu n hàn

B o v v ng hàn

V t li u ch t

ng án hàn c y ch t và các đ c đi m quan tr ng /3/

Hàn c y ch t đánh
l a nhún nh y v i
vòng b t g m ho c
khí tr b o v

Hàn c y ch t th i
gian ng n v i
đánh l a trên cao

783

784

785

786

782

788

3 đ n 25

3đ n2

2đ n8

2đ n8

đ n 14

đ n 14

2500

1500

5000

10000

25000

-

100 đ n 2000

5 đ n 100

3 đ n 10

1đ n3

đ n 350

đ n 10000

< 100

< 100

< 100

< 100

< 9000

< 10000

T đi n

T đi n

Ch nh l u hàn ho c
bi n áp hàn

Ch nh l u hàn

Vòng g m ho c khí
tr

Không b o v ho c
khí tr

S235, CrNi-Steel,
Alu (đ n 12 mm)

S235, Cr-Ni steel,

đ ng thau (v i khí
tr )

Hàn c y ch t
đánh l a trên
cao nh t đi n

Không b o v
S235, Cr-Ni steel,
đ ng thau, đ ng,
nhôm

Hàn c y ch t v i
đ nh đánh l a

Không b o v
S235, Cr-Ni steel,
đ ng thau, đ ng,
nhôm

Hàn c y ch t
đi n tr

Hàn c y ch t
ma sát

Khí nén ho c
đ ng c đi n

Bi n áp hàn

Không b o v

Thép, Cr-Ni steel

Không b o v
r t nhi u v t
li u thích h p

Page 33 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

B m tt m

Chi u dày t i thi u
c at m

m t kim lo i sáng
(v y cán, màng b n,
s n lót)

1/4 d, khí tr 1/8 d

m t kim lo i sáng,
l pm ,l pd u

m ng

m t kim lo i sáng,
l p d u m ng

1/8 d

1/10 d

m t kim lo i sáng,
l p m (hàn ti p xúc
đ n M6)
1/10 d (kho ng 0,5
mm)

sáng, l p m , l p
d u m ng

m t kim lo i
sáng, l p d u
m ng

1/10 d

Các thông s cài đ t
Dòng đi n hàn

Dòng đi n hàn

Th i gian hàn

Th i gian hàn

Nâng lên (chi u dài
h quang)

Nâng lên (chi u dài
h quang)

T c đ dìm và chi u
sâu

s chìm

Ampe

T c đ quay

Khe h phóng h
quang

Th i gian hàn

Th i gian ma
sát, th i gian
dao đ ng

Tác đ ng c a lò xo
(t c đ đ p)

b nm in i

i n áp n p

i n áp n p

Th i gian phóng
h quang
S c c ng lò xo
(t c đ dìm)
i n dung trong
tr ng h p đ c
bi t

tr

L c ma sát, l c
dao đ ng

i n dung trong
ng h p đ c bi t

Hàn c y ch t đ c mô t nh sau. Có b n quá trình hàn c y ch t có th
và th c hi n các nhi m v khác nhau (ISO s 783 -786, theo b ng 5).

ng d ng

Theo d ng phóng h quang mà chúng ta phân bi t gi a:
• Các ph ng pháp hàn c y ch t b ng h quang v i s phóng h quang t
trên cao,

• Các ph

ng pháp hàn c y ch t b ng h quang v i đ nh phóng đi n.

C hai ph ng pháp s d ng dòng đi n 1 chi u, nh ng chúng khác nhau
n ng l ng.

ngu n

Page 34 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
5.2 Hàn c y ch t b ng h quang v i s phóng đi n trên cao

B đi u khi n

Hành trình

B k p ch t
i u khi n th i
gian hàn

Ch t
Vòng g m

Ngu n đi n

Phôi
Th i gian

Hình 26: S đ k t n i và các b

c thao tác hàn c y ch t v i s phóng đi n t trên cao /4/

S c n thi t đ i v i hàn c y ch t phóng đi n t trên cao là: Ngu n cung c p, b
đi u khi n đ cài đ t th i gian hàn, c c u di chuy n (súng hàn ho c đ u hàn), cáp
hàn và các c ng k t n i.
Ch t đ c gi trong ng k p ch t. C c u di chuy n đ c đ t trên phôi hàn b ng
các thanh đ . H quang đ c phóng nh vi c nâng ch t lên cao thông qua c c u
nâng. Ban đ u h quang cháy s b , sau khi nâng thì h quang chính đ c phóng
gi a ch t và phôi hàn. Trong quá trình này thì v t li u c b n c a phôi hàn đ c
n u ch y. T i th i đi m k t thúc hàn thì ch t v i đ b n th p (<100N) đ c nhúng
xu ng v ng nóng ch y trên phôi hàn; sau đó dòng đi n hàn đ c ng t.
Các bi n th khác nhau c a quá trình hàn c y ch t tu thu c vào th i gian hàn và
s c n thi t b o v v ng hàn (xem b ng 1, /4/).
Hàn v i vòng g m b o Vòng g m b o v là r t c n thi t đ i v i tr ng h p hàn
v :
ch t có đ ng kính v t quá 16mm, nh ng đôi khi nó
c ng đ c khuy n cáo s d ng khi hàng v i đ ng kính
nh h n. V i vi c thao tác b ng tay thì c ng đ t đ c
ch t l ng hàn cao do th i gian hàn t ng đ i dài và l c
ép m nh. Các nhi m v c a vòng g m (CF): giúp cho h
quang t p trung và n đ nh, t o dáng khi ch n ép và h
tr v ng hàn khi hàn th ng góc v i vách. Các ng d ng
thông th ng: hàn b ng tay các ch t v i đ ng kính
22mm trong công nghi p xây d ng. Nh c đi m: không

thích h p cho s n xu t v i s l ng l n.
Hàn c y ch t dùng khí Khí tr đ

c dùng nh m t s l a ch n gi ng v i vòng
Page 35 of 65

Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
tr b o v :

g m. Nó gi m r trong v t li u m i hàn. H quang cháy
êm và n đ nh. i u ki n tiên quy t là tác đ ng c a khí
tr và l a ch n khí tr thích h p (v i thép: Ar +
18%CO2, v i nhôm: Ar, h n h p Ar-He). Ph ng pháp
hàn này đ c khuy n cáo dùng cho s n xu t v i s
l ng hàng lo t và v i tr ng h p yêu c u cao v ch t
l ng trong l nh v c hàn ch t th i gian ng n.

Hàn c y ch t không V i th i gian hàn ng n (<200ms) thì hàn c y ch t có th
b o v v ng hàn:
th c hi n mà không c n b o v v ng hàn khi hàn thép.
Nh ng d u sao vi c gi m th i gian hàn thì kh n ng
không đ u v ch t l ng c a m i n i b t ng lên (ví d
nh r ).
ph ng ch m i n i th ng là không đ u.
5.3 Hàn c y ch t v i đ nh phóng h quang

Hàn c y ch t v i đ nh phóng h quang là ph ng pháp hàn b ng s phóng đi n
c a t đi n, trong đó h quang đ c phóng gi a đ nh nh n c a ch t t i b m t hàn
c a ch t và phôi hàn. V i quá trình hàn này thì chi u dài và đ ng kính c a đ nh
phóng h quang có tác đ ng đ n ch t l ng hàn. Các đ nh nh n c a ch t th ng
đ c ch t o b ng ph ng pháp ch n ngu i. N c m t ép c a đ u ch t phù h p v i
các k t qu c a hình 27. M t ép c a ch t có u đi m là b m t hàn đ c t ng lên
trong m i t ng quan v i đ ng kính c a ch t và vùng đi n áp cao nh t đ c đ t
t i n i có ng su t c h c bên ngoài vùng hàn. Vi c b o v v ng hàn là không c n
thi t.

Hình 27: các d ng ch t khác nhau v i đ nh phóng h quang và m t ép

Quá trình có th b tác đ ng b i hai con đ
Hàn khe h :

Tr

ng khác nhau.

c khi hàn thì ch t và đ nh phóng h quang đ

c gi

v trí

Page 36 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE

Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
xác đ nh, đi u ch nh đ c kho ng cách t đ nh ch t đ n phôi hàn
(hình 28). Sau khi gi i thoát thì chúng s đ c gia t c và d ch
chuy n v h ng phôi hàn và phóng h quang nh thyristor. V i
vi c ti p xúc c a đ nh ch t v i phôi hàn thì dòng t đi n t ng
nhanh và gây ra s nóng ch y t c th i r i làm bay h i đ nh ch t.
H quang phát tri n và nó có th làm nóng ch y đ u c a ch t và
m t ph n c a phôi hàn. Ch t ti p t c d ch chuy n và cu i cùng
d ng l i trên phôi hàn t i ch v ng nóng ch y. H quang k t thúc
do hi n t ng ng n m ch c a m ch đi n khi ch t ti p xúc v i
v ng nóng ch y. Khi đó ch t và phôi hàn đ c k t n i v i nhau.
Th i gian hàn vào kho ng 1ms. Và đi u đó c ng có th cho phép
hàn c v t li u nhôm mà không c n khí tr b o v .
Hàn ti p xúc:

Quá trình hàn này khác v i hàn khe h
s ki n ch t đ c gi
tr c ti p trên b m t c a v t li u phôi hàn và b ép b i s c c ng
c a lò xo. Khi ng t (gi i thoát) quá trình hàn s đ a đ n s kích
thích thyristor phóng đi n qua t đi n. Quá trình ti p theo gi ng
v i hàn khe h . Th i gian hàn đ n kho ng 3ms. Th i gian hàn dài
c i thi n hi u qu làm s ch l p d u m ng ho c l p m trên phôi.

C c u d ch chuy n

ch t

Hình 28: ph

5.4

ng pháp hàn và các b

c thao tác khi hàn c y ch t v i đ nh phóng h quang /5/

ng d ng c a hàn c y ch t b ng h quang

5.4.1 Các ví d

ng d ng

Do hi u qu kinh t cao mà hàn c y ch t b ng h quang đ
nhi u l nh v c công nghi p.

c s d ng trong r t

Các l nh v c ng d ng đi n hình nh :
Hàn c y ch t b ng Công nghi p xây d ng k t c u thép, k t c u c u, đóng tàu,
phóng đi n trên các nhà máy đi n, k t c u xe c , k t c u b n b ch a và ch
Page 37 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b
cao:

t o máy.

Hàn c y ch t v i S n xu t các d ng c gia đình, xây d ng nhà c a, k t c u xe
đ nh phóng h c .
quang:
5.4.2 Hình dáng và t th hàn
Hàn c y ch t b ng h quang ch y u là s d ng các ch t có ti t di n tròn. Nó c ng
thích h p đ i v i các ch t có ti t di n ch nh t.
i v i quá trình hàn thì hình
dáng hình h c bên ngoài c a liên k t hàn và chi u dài ch t là không liên quan
nhau. Ph n l n các ch t đ c s d ng có d ng đinh vít và nó đ c cung c p b i
các nhà ch t o d i d ng tiêu chu n phù h p v i DIN EN ISO 13918. Thông
th ng đ ng kính c a ch t b ng thép đ n 25mm và đ i v i ch t nhôm là đ n
12mm.
Ph thu c vào các d ng hàn mà các đ nh ch t khác nhau v hình dáng. V i quá
trình hàn có th i gian hàn dài và v ng nóng ch y c a t m kim lo i l n h n thì đ nh
ch t d ng côn đ c s d ng. V i th i gian hàn r t ng n thì đ nh ch t ph ng đ c
th c hi n phù h p đ đ t đ c vi c hàn toàn b ti t di n c a ch t d c theo chi u
dày c a v t li u hàn. M t s lo i ch t có d ng ch m c u nhôm (và/ho c l p nhôm)
đ nh. Khi đó h quang r t d kh i đ ng tâm c a ch t. H n n a, trong khi hàn
thì nhôm có hi u ng ôxi hóa.
Ch t đ c g n vuông góc vào t m kim lo i và có th
t t c t th hàn nào (tùy
thu c vào v trí c a t m kim lo i trong không gian). Các h n ch sau đây đ c
theo dõi:
• V trí PA, t m kim lo i n m ngang: t t c các đ
• V trí PC, t m kim lo i th ng đ ng: đ
• V trí PE, t th tr n: đ

ng kính,

ng kính t i 16 mm,

ng kính t i 20 mm.

Khi hàn không s d ng vòng g m thì tác đ ng h tr cho v t li u hàn b l i. c
bi t là khi v t ra ngoài v trí thì hàn không s d ng vòng g m s ch có th th c
hi n v i th i gian hàn r t ng n.
5.4.3 Các yêu c u và ch p nh n
Tùy thu c vào lo i ng d ng mà các m i hàn ch t c ng có ng su t c h c và
trong m t s tr ng h p chúng có ngay c ng su t do nhi t. Liên k t hàn khi đó
có nhi m v chuy n các l c và nhi t.

Page 38 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

Yêu c u ch t l

Các ki m tra

ng

Di n m o (d ng l i, v.v...)

Ki m tra b ng m t

chính xác kích c (v trí, bi n d ng,
chi u dài)

Ki m tra b ng đo

v ng ch c (phá h ng)

Ki m tra đ b n kéo

dai (bi n d ng)

Th u n

Khuy t t b m t (r , ng)

Ki m tra tia X

ng u (vùng nóng ch y)

Ki m tra tôt ch c thô đ i

c ng t ng (tính dòn)

Ki m tra đ c ng
i u khi n các thông s hàn

D li u hàn c đ nh
Tái s n xu t

S l

Hình 30: Yêu c u ch t l

ch t hàn nhôm /8/

ng m u l n

ng và ch đ nh ki m tra thích h p

Ki m tra b ng Các đánh giá g m tính đ y đ và đ u đ n c a ph n ch n c ng
m t:
nh s b n tóe. Cháy c nh (ph ng không đ u) là không ch p
nh n đ c. Di n m o không đ u bên trong m i hàn có th
gi m kh n ng ch u t i. Do đó vi c ki m tra b ng m t th ng
ph i đ c đ a vào th c hi n trong khi ki m tra c tính.
x ng ki m tra đ n gi n thì th u n có th đ
tra xo n c ng đ c th c hi n m t cách ti n l i.

c s d ng. Thêm n a, các ki m

Vi c ki m tra gi i h n ch u t i là có th , nó không d n đ n phá h y liên k t.
Yêu c u c b n:

i u này đ t đ
r t ít.

V t gãy ph i x y ra ngoài vùng hàn trên kim lo i c b n
(trên ch t ho c trên t m kim lo i) khi tác đ ng t i t nh lên m i
hàn ch t.
c v i các v t li u có tính hàn t t c ng nh là s l

ng l i khi hàn

Page 39 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE


Các quá trình hàn đ c bi t – Quá trình và Thi t b

B v t qua 60o
Phá h y trên ch t
Tróc t m kim lo i
Hình 31: Minh h a các m i hàn ch t sau khi tác đ ng l c c h c (hình ph i: chi u dày t m 3mm) /7/

5.4.4 các thông s hàn và nh h

ng c a các y u t

Ch t l ng liên k t hàn khi hàn c y ch t b ng h quang b
y u t . Nh ng y u t liên quan g m:

nh h

ng b i nhi u

* S chu n b khi hàn

(ví d : b m t, đ nh ch t, b o v v ng hàn, n i mát, ngu n

hàn, c c u d ch chuy n ch t)

* Th c hi n hàn

(ví d : v trí súng hàn, dòng đi n hàn, s d ch chuy n ch t
đúng đ n, làm ngu i v ng hàn, hi u qu b o v v ng hàn)

* Vi c l c ch n các thông s hàn (ph thu c chính vào đ

ng kính ch t).

- Quá trình v i đ nh
phóng h quang:

Ampe, th i gian hàn, chi u cao nh c, đ sâu nhúng (c c
gi ), t c đ nhúng.

- Quá trình v i đ nh
phóng h quang:

i n áp n p, tác đ ng c a lò xo (t c đ va ch m), c c gi ,
và có th c đi n dung c a t đi n và khe h hàn.

l a ch n các thông s hàn, có m t ph m vi kinh nghi m r t r ng cho h u h t
các ng d ng đ c s d ng. Các k t qu đ c th hi n trên các bi u đ c a các giá
tr tiêu chu n trong các ch d n t DVS 0902 đ n 0904 tùy thu c vào đ ng kính
c a ch t hàn. Các giá tr cung c p là các giá tr tham kh o đ xác đ nh các thông s
hàn thích h p.
l ch do chi u dày t m, v trí hàn, l p ph và s b o v v ng
hàn.

5.4.5 ánh giá và ng n ng a khuy t t t
Page 40 of 65
Master of Science in Welding Engineering – Module 1 / Unit WE 103 – Textbook

HUT-DWE