CHƯƠNG VI. HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI
GIỚI THIỆU CHUNG
I. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH HÀN
Hàn là phương pháp công nghệ nối các chi tiết máy
bằng kim loại hoặc phi kim loại với nhau thành một
khối không tháo rời, bằng cách nung nóng chỗ nối
đạt trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo), sau đó kim loại
hóa rắn hoặc thông qua có lực ép, chỗ nối tạo thành
mối liên kết bền vững gọi là mối hàn.
1. Thực chất
2. Đặc điểm
- Tiết kiệm kim loại: (so với tán giảm 15-20%; đúc 30-50%)
- Thời gian chuẩn bị và chế tạo phôi ngắn, giá thành phôi thấp
- Có thể tạo được các kết cấu nhẹ, khả năng chịu lực cao.
- Giảm thời gian làm việc và sức lao động của công nhân.
- Độ bền mối hàn cao, độ kín của mối hàn lớn. Có thể hàn
được 2 kim loại có tính chất khác nhau
- Thiết bị hàn đơn giản, vốn đầu tư không cao. Tuy nhiên trong
vật hàn tồn tại ứng suất dư lớn, vật hàn bị biến dạng cong
vênh, khả năng chịu tải trọng động thấp.
I. PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN
Ngày nay có hàng trăm các phương pháp hàn khác nhau. Có
nhiều cách phân loại với các chỉ tiêu khác nhau; căn cứ theo
trạng thái kim loại mối hàn khi tiến hành người ta chia các
phương pháp hàn theo hai nhóm.
Hàn nóng chảy: Kim loại mép hàn được nung đến trạng thái
nóng chảy kết hợp với kim loại bổ sung từ ngoài vào điền đầy
khe hở giữa hai chi tiết hàn, sau đó đông đặc tạo ra mối hàn.
Hàn áp lực: Khi hàn bằng áp lực thì kim loại ở vùng mép hàn
được nung nóng đến trạng thái dẻo, sau đó hai chi tiết được ép
lai với lực ép đủ lớn, tạo ra mối hàn.

HÀN
NÓNG
CHẢY
Hàn Laze
Hàn HQ Plasma
Hàn chùm tia điện tử
Hàn hồ quang điện
Hàn điện xỉ
Hàn khí
Hàn nhiệt nhôm
Hàn HQ tay
Hàn HQTĐ
và BTĐ
dưới lớp
LTBV
Hàn HQTĐ
dưới lớp khí
BV
Hàn HQ tay ĐC
nóng chảy
Hàn HQ tay ĐC
không nóng chảy
Hàn TMTK Ar
Hàn TMTK He
Hàn TMTK N
2
Hàn TMTK CO
2
HÀN
ÁP

LỰC
Hàn siêu âm
Hàn nổ
Hàn nguội
Hàn điện tiếp xúc
Hàn rèn
Hàn ma sát
Hàn khuếch tán
trong chân không
Hàn giáp mối
Hàn cao tần
Hàn điểm
Hàn đường
Hàn bằng điện cực giả
Hàn bằng điểm tụ
HÀN ĐIỆN HỒ QUANG TAY
I. BẢN CHẤT CỦA HỒ QUANG HÀN
1
2
3
1- Vùng điện áp rơi Katốt
(vết katốt – âm cực)
2- Vùng cột hồ quang
3- Vùng điện áp rơi Anốt
(vết Anốt – dương cực)
II. YÊU CẦU NGUỒN ĐIỆN VÀ MÁY HÀN
Nguồn điện hàn trong hàn hồ quang tay có thể là nguồn điện
xoay chiều hoặc một chiều:
- Có điện áp đủ lớn để gây hồ quang và duy trì hồ quang cháy ổn
định, nhưng an toàn cho người sử dụng. (điện thế không tải U

0
của máy phải cao hơn điện áp U
h
):
+ Máy hàn xoay chiều: U0 = 55÷80V, Uh = 30÷55 V.
+ Máy hàn một chiều: U0= 25÷45 V, Uh = 16÷35 V.
- Khi hàn hiện tượng ngắn mạch xảy ra thường xuyên, lúc này
cường độ dòng điện rất lớn, dòng điện này không những làm
nóng chảy que hàn, vật hàn mà còn làm hỏng máy nên thường
chỉ cho phép I
ng
≤ (1,3 – 1,4)I
h
.
- Máy hàn phải điều chỉnh được cường độ dòng điện hàn trong
phạm vi rộng để thích hợp với các đường kính que hàn và vật
hàn khác nhau.
- Máy hàn phải có khối lượng, kích thước nhỏ, hệ số công suất
hữu ích cao, giá thành thấp, sử dụng và sửa chữa dễ dàng.
- Đối với máy hàn xoay chiều để cho quá trình hàn ổn định thì
giữa hiệu điện thế và dòng điện phải yêu cầu lệch pha nhau, tức
là lúc hiệu điện thế hàn đi qua trị số không thì dòng điện hàn phải
khác không và ngược lại. Khi điện áp sơ cấp của máy hàn dao
động ± 10% thì biến áp cần đảm bảo hồ quang ổn định.
III. THIẾT BỊ HÀN
1. Máy hàn xoay chiều (biến thế hàn)
* Máy hàn xoay chiều một pha có bộ tự cảm riêng
∼ 220V
I
1

W
1
W
2
Φ
o
U
2
U
h
a
* Máy hàn xoay chiều một pha có lõi từ di động
A
B
U
1
U
2
W
1
W
2
U
h
IV. CÔNG NGHỆ HÀN
1. Chuẩn bị kim loại để hàn và lắp ghép các liên kết hàn.
Gồm 3 nguyên công:
- Chuẩn bị chi tiết
- Chuẩn bị mép hàn
- Làm sạch


* Các vị trí hàn trong không gian
2. Chế độ hàn hồ quang tay
a – Đường kính que hàn
Chọn phụ thuộc vào chiều dầy tấm hàn, hình dạng mối hàn
và vị trí đường hàn trong không gian.
- Với hàn giáp mối: d
q
=
- Với hàn góc chữ T: d
q
=
1
2
+
S
2
2
+
K
Với: d
q
– đường kính que hàn;
S – chiều dầy chi tiết hàn; K – cạnh của mối hàn
S
S
K
K
Chú ý: Đường kính que hàn lấy theo tiêu chuẩn:
d

q
= 2; 2,5; 3; 3,2; 4; 5; 6; 8; 10; 12
-
Vị trí hàn đứng: d
q
< 5 mm ; - Vị trí hàn trần: d
q
< 4 mm
b – Cường độ dòng điện hàn (I
h
)
Cường độ dòng điện hàn (I
h
) được chọn phụ thuộc vào chiều
dày vật hàn, d
q
, kim loại vật hàn, vị trí mối hàn trong không gian
I
h
= (β + α.d
q
).d
q
Khi hàn mối hàn sấp thép các bon thấp có thể tính theo công
thức thực nghiệm:
Trong đó:
β
- hệ số phụ thuộc vào vật liệu hàn (thép các bon
β
= 20)

α
- hệ số phụ thuộc đường kính que hàn (với que hàn thép các bon,
thuốc bọc dầy
α
= 6)
Chú ý: - Khi hàn đứng lấy I
h
giảm từ 10 – 15%
- Khi hàn trần lấy I
h
giảm từ 15 – 20%
c – Điện áp hàn (U
h
)
Khi hàn hồ quang tay, chiều dài hồ quang thay đổi nên điện
thế hàn cũng thay đổi, do vậy khi thiết kế không quy định điện thế
hàn cụ thể. Song giá trị của nó thường trong phạm vi 20 – 36V.
Có thể tính toán chiều dài cột hồ quang bằng công thức kinh
nghiệm:
2
2+
=
q
d
l
Điện thế hồ quang: U
h
= a + b.l
a = (10 ÷ 16)V – điện thế rơi trên anốt và katốt đối với điện cực kim loại
b = (2 ÷ 3)V/mm – điện thế rơi trên 1mm hồ quang trong không khí

d – Tốc độ hàn (V
h
)
Tốc độ hàn có thể tính theo công thức:
dkl
hd
h
F
I
V
.
.
γ
α
=
(cm/h)
α
d
– hệ số hòa tan kim loại que hàn vào vùng hàn, g/A.h
I
h
– cường độ dòng điện hàn (A)
γ
kl
– tỷ trọng kim loại lỏng (g/cm
3
), với thép γ = 7,83 (g/cm
3
)
F

d
– diện tích tiết diện mối hàn (cm
2
)
Hàn bằng dòng xoay chiều: Que hàn thuốc bọc dầy:
α
d
= 6÷7 (g/A.h) ;
Que hàn thuốc bọc mỏng:
α
d
= 6,5÷12,5 (g/A.h)
d – Thời gian hàn (T
h
)
cbhd
dkl
h
KI
LF
t
..
..
α
γ
=
L - Chiều dài mối hàn , (cm)
F
đ
- Tiết diện ngang của mối hàn, (cm

2
)
)
đ
- hệ số hoà tan kim loại que hàn vào vùng hàn,
g/A.h
K
cb
- hệ số chuẩn bị.
f - Tính số lượt cần phải hàn (n):
Số lượt hàn được tính bằng công thức:

n - số lượt hàn
F
đ
- Tiết diện ngang của mối hàn
F
o
- diện tích tiết diện ngang của lượt hàn thứ nhất thường F
o

= (6÷8).d
q
(mm
2
)
F
n
- diện tích tiết diện ngang của mỗi lượt hàn tiếp theo (thứ
2, thứ 3, v.v...)

thường tính : F
n
= (8 ÷ 10).d
q
(mm
2
)
1+
−
=
n
od
F
FF
n
- Diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp khi
hàn mối hàn góc, chữ T tính bằng công thức:

K - kích thước cạnh mối hàn (mm)
ky - hệ số tính đến khe hở và phần lồi của
mối hàn. Trị số ky phụ thuộc vào cạnh mối hàn
và tra bảng.
yd
K
K
F .
2
2
=
VD. Tính chế độ công nghệ hàn hồ quang tay cho

mối hàn có kết cấu như hình vẽ biết:
Vị trí: Hàn trần
Vật liệu: CT5
V
kl
= 8 g/cm
3
3
đ
= 10 g/Ah
L = 5 m
K
cb
= 0.4
1.5
2
2
45
o
10
3
0.5
Bài 3
HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG
I. Khái niệm:
Vấn đề cơ khí hoá và tự động hoá quá trình hàn điện
hồ quang là hết sức cần thiết. Nó không những nâng
cao năng suất hàn mà còn tăng chất lượng mối hàn, cải
thiện điều kiện làm việc của công nhân.
Trong hàn hồ quang tự động thì tất cả các nguyên

công trên hoàn toàn tự động, còn khi hàn bán tự động
thì với số nguyên công phải thực hiện bằng tay.
Hàn hồ quang tự động và bán tự động được chia ra:
- Hàn hồ quang hở: Tức là trong quá trình hàn, hồ quang
và mối hàn hoàn toàn tiếp xúc với không khí, do đó năng
suất cao hơn hàn hồ quang tay nhưng chất lượng mối
hàn kém.
- Hàn hồ quang ngầm dưới lớp thuốc hàn hay trong môi
trường khí bảo vệ. Loại này có nhiều ưu điểm nên được
dùng khá rộng rãi trong công nghiệp.
II. Đặc điểm:
So với hàn hồ quang tay, hàn hồ quang tự động có
với số đặc điểm sau:
- Năng suất tăng từ (5 ÷ 20) lần:
- Chất lượng mối hàn cao:
- Tiết kiệm kim loại :
Tiết kiệm điện năng:
- Giảm nhẹ sức lao động của công nhân:
Với những ưu điểm cơ bản trên nên hàn hồ quang tự
động được sử dụng rộng rãi trong các ngành như chế
tạo nồi hơi, đóng tàu, chế tạo máy v.v...