Chơng 5 : Sửa chữa phục hồi bằng phơng pháp hàn
5.1 Khái niệm về hàn phục hồi
5.1.1 Một số dạng h hỏng của các chi tiết máy
Hình 5 -1 Máy ép trục khuỷu (a) và trục mang bánh lệch tâm bị hỏng (b)
Hình 5 -2 Kiểm tra trục khuỷu sau khi phục hồi
75
a/
b/
Hình 5 -3 Bạc lót trong máy ép trục khuỷu cần sửa chữa phục hồi
Hình 5 - 4 ống nối bị nứt
Hàn phục hồi bao gồm các phơng pháp sau :
1.Hàn nối các chi tiết lại với nhau do bị gãy, bị ngắn hụt so với yêu cầu,...
2.Hàn đắp để phục hồi lại kích thớc lắp ghép hay để nhận đợc bề mặt chi
tiết có đợc các tính chất đặc biệt ...
3.Chi tiết bị nứt, bị sứt mẻ, bị lỏng, rơ ...
4.Hàn khắc phục các h hỏng do vận hành.
5.2 Đặc điểm chung của phơng pháp hàn phục hồi

1. Thông thờng hay dùng phơng pháp hàn hồ quang điện (xoay chiều, 1 chiều, chỉnh
lu ) hàn khí, hàn trong các môi trờng bảo vệ ( dới lớp thuốc hay CO
2
, Ar, He ..).
Ưu điểm : Công nghệ đơn giản, năng suất cao và chất lợng đảm bảo
76
Nhợc điểm: dễ gây biến dạng, nứt (thô đại và tế vi ), ứng suất nhiệt và một
số khuyết tật khác ...
Cấu trúc và tổ chức mối hàn không đồng nhất, dể gây ra các khuyết tật
vùng gần mối hàn. (Xem hình 5-5)
Hình 5 - 5 Tổ chức kim loại vùng mối hàn
2. Đối với chi tiết bằng thép: Với hàm lợng các bon thấp thì kim loại có tính hàn
tốt, ngợc lại, thép có hàm lợng các bon và nguyên tố hợp kim càng cao thì càng

khó hàn.
3. Kỹ thuật và công nghệ hàn : Phải chọn và tính toán đúng chế độ hàn ( I, chọn
que hàn, kim loại và hợp kim bổ sung, dây hàn, thuốc hàn, chuẩn bị mép hàn, kỹ
thuật hàn, kiểm tra chất lợng)...
4. Đối với chi tiết bằng gang: Dùng que hàn gang hay que hàn. Đối với vật liệu
gang có chiều dày < 3mm thờng dùng hàn khí O
2
- C
2
H
2
ngọn lửa có d C
2
H
2
(có
tác dụng khử oxy và bổ sung các bon cho gang do bị cháy), dùng cả thuốc hàn
gang. Tuy vậy hàn gang bằng điện cũng hay dùng và yêu cầu khắt khe hơn hàn
thép. Thông thờng hàn gang đều phải nung sơ bộ từ 250 - 500
0
C hoặc 500-700
0
C.
Có trờng hợp dùng thuốc hàn gang đặc biệt thì không cần nung nóng. Trong trờng
hợp khó hàn phải dùng thuốc hàn gang, que hàn đồng thau hoặc que hàn hợp kim
mônen, có thể vát mép mối hàn và tạo vít cấy bằng chốt thép . Khi hàn có thể
nung hoặc hàn nguội tuỳ theo phơng pháp chọn và công nghệ hàn và loại vật liệu
hàn. Vật hàn phải làm nguội từ từ (cùng với lò, vùi trong cát khô... ). Hiện nay có
que hàn gang để hàn phục hồi mà không cần phải nung nóng khi hàn.
5. Để năng suất và chất lợng cao dùng hàn tự động hoặc bán tự động dới lớp thuốc

hay trong môi trờng khí bảo vệ ( CO
2
, argông Ar...) Hàn trong môi trờng thuốc
77
O
C
%C
bảo vệ cho phép dùng dây hàn trần, tổn thất nhiệt và tổn thất vật liệu hàn ít, chất l-
ợng mối hàn tốt ...
6. Có thể sử dụng nhiều phơng pháp hàn khác để hàn phục hồi
5.3 Khái niệm về hàn đắp kim loại
Hàn đắp là một quá trình đem phủ lên bề mặt chi tiết một lớp kim loại bằng các
phơng pháp hàn ...
Hàn đắp có thể sử dụng để chế tạo chi tiết mới. Dùng hàn đắp để tạo nên một lớp
bimetal với các tính chất đặc biệt hoặc tạo ra một lớp kim loại có những khả năng về chịu
mài mòn, tăng ma sát ... Hàn đắp cũng có thể dùng để phục hồi các chi tiết bị mài mòn
do đã qua thời gian làm việc nh cổ trục khuỷu, bánh xe lửa ... Sử dụng hàn đắp để phục
hồi các chi tiết máy là một phơng pháp rẻ tiền mà khả năng làm việc của chi tiết không
thua kém chi tiết mới bao nhiêu.
Vật liệu hàn đắp có thể là thép các bon, thép chịu mài mòn, thép có tính chất đặc
biệt nh chịu nhiệt, độ cứng cao, bền nhiệt, chịu axít ...
5.4 các phơng pháp Hợp kim hoá mối hàn đắp
1. Hợp kim hoá mối hàn đắp thông qua dây hàn, dải kim loại đắp hoặc lớp thuốc
hàn thờng.
2. Dùng dây hàn bột, dải kim loại với thuốc hàn thờng
3. Dùng dây hàn thờng với thuốc hàn hợp kim
4. Dùng dây hàn và thuốc hàn thờng nhng cho thêm vật liệu hợp kim trong quá
trình hàn.
Chọn vật liệu hàn đắp
Phân loại nhóm kim loại đắp theo trờng ĐH quốc tế hàn nh sau :

Thành phần kim loại lớp đắp phụ thuộc thành phần kim loại đắp
Bảng 5-1
Dạng
thép
Ký hiệu
C Mn Cr Ni W V Mo Co HB
HK thấp A
0,
4
0,5-
0,3
0-3 0-3 - - 0-1 - 40
HK thấp B
0,
4
0,5-
0,3
0-5 0-3 - - 0-1 - 60
Austenit
Mn cao
C 0,5-
1,2
11-1
6
0-1 0-3 - - 0-1 - 50
Austenit
Cr-Ni
D

0,3

1-8 13-
30
5-25 - - - - 40
Thép Cr E 0,2-
2
0,3-
1,5
5-3
0
0-5 0-0,5 0-0,5 0-1 - 45
Thép gió F 0,6-
1,5

0,5
4-6 - 1,5-18 0-3 0-10 0-1
5
62
78
GangCr
cao
G 1,5-
5
0-6 25-
35
0-4 0-5 0-1 0-3 0-5 60
Thép
chịu
nhiệt Cr-
W
H 0,2-

0,5

1,0
1-5 0-5 1-10 0,15-
1,5
0-4 - 45
Hợp kim
Mo
+Cr+W
N 0,7-
3

0,4
25-
33
0-3 3-25 - 0-3 30-
70
40
HK Ni
với Cr+B
Q
a

1,0
- 8-1
8
65-8
5
- - - 1-1,
5

55
HK Ni
với Mo
Q
b

0,1
2
- 0-1
8
60-8
0
0-20 0,2-0
,6
8-35 0-2,
5
200
HK các
bit
P
3
2,0
- -
45
- - -
67
HB
Có các nhóm chính sau :
A. Thép các bon hay thép hợp kim thấp có thành phần các bon < 0,4 %
C < 0,25 % thép cacbon thấp

C = 0,25- 0,60 % thép các bon trung bình
C > 0,60 % thép cacbon cao
B. Thép hợp kim thấp có thành phần các bon > 0,4 % ;
C, . Thép hợp kim nhóm mangan ;
D. Nhóm crôm niken Cr-Ni
E . Cr - Ni
F. Thép gió
G . Nhóm gang crôm cao
H. Nhóm thép Cr - W chịu nhiệt
N . Nhóm Coban + Cr + W
Qa . Nhóm hợp kim ni ken (Ni) với Cr và Mo )
Qb . Nhóm Ni với Mo
P . Nhóm hợp kim cacbít
Tuỳ theo loại vật liệu mà ta chọn các nhóm vật liệu và công nghệ hàn cho thích
hợp.
Một số đặc tính của các loại nhóm thép theo bảng 5-1
Độ chịu mài mòn tơng đối là tỷ số khối lợng mẫu chuẩn bị mất mát trên khối l-
ợng kim loại bị mài mòn của mẫu thử từ kim loại đắp.
Sơ đồ biểu diễn độ mài mòn tơng đối của các nhóm vật liệu hàn đắp (xem hình 5-6).
79
A B C,
D
E F G H N Qa P
Dạng kim loại đắp phân loại theo trờng ĐH Quốc tế Hàn
Hình 5- 6 Sơ đồ biểu diển độ mài mòn tơng đối của các nhóm vật liệu hàn đắp
Ví dụ :
Để hàn đắp các bề mặt bị mòn (do ma sát) của chi tiết ngời ta sử dụng que hàn
Liên xô dạng có thuốc bọc với thành phần hợp kim .
Đắp các chi tiết không yêu cầu độ cứng cao (HB300-400) - dùng que hàn O3H-300,
O3H-350, O3H 400, Y340 ...

Các chi tiết yêu cầu độ cứng cao : EHX-25, O3H-250 có lõi là CB-08 và
CB-15 với đờng kính que hàn D nh sau:
D = 3mm, chiều dày thuốc bọc : 0,80 - 1,00 mm
D = 4mm, chiều dày thuốc bọc: 1,25 - 1,35 mm
D = 5mm; chiều dày thuốc bọc: 1,45 - 1,55 mm
5.5 Hàn đắp một số chi tiết điển hình
Hàn trục thép rèn và trục đúc từ thép C45, C50, C55 và một số thép hợp kim nh
50Cr2, 60CrMn, 50CrNi ... Thờng hàn đắp nhiều lần sau thời hạn đã sử dụng.
Hàn trục cán rỗng : Thờng sử dụng dây hàn bột, chiều sâu của mối hàn khoảng 5
mm.
Hàn đắp trục cán thép định hình với 2 mục đích phục hồi kích thớc, tăng thời
gian làm việc và khả năng chịu mài mòn. Nếu chỉ phục hồi kích thớc thì dùng vật
liệu hàn thờng, cùng loại vật liệu với trục; khi cần tăng độ chịu mài mòn hoặc thời
gian làm việc thì cần dùng dây hàn đắp hợp kim dạng Hn-30XCA Chế độ hàn có
thể chọn nh sau : nung nóng 25-150
o
C để tránh trục bị nứt có loại vật liệu cần
nung nóng đến 350-400
o
C. Sau khi hàn xong thờng phải tiến hành ram ở nhiệt độ
520-540
o
C và làm nguội cùng lò để khử ứng suất.
Hàn đắp cánh tuốc bin : Do vật liệu cánh tuốc bin đợc chế tạo từ thép hợp kim
thấp nên có thể sử dụng dây hàn hay dải vật liệu 1X18H9T (1Cr18Ni9Ti) hàn dới
80

4
3
2

1
lớp thuốc dạng AH-26 ; để tránh bị nứt trong thuốc hàn cho thêm 80-85 % Al +
15-20% Fe. (chiều rộng dải kim loại đắp B=70 mm, S= 0,6-0,8 mm, I=700-750A,
U=30-34 V, V
h
= 9,6 m/h)
Hàn đắp trục tàu có đờng kính khoảng 200 mm thì cần nung ở nhiệt độ 200-300
o
C.
5.6 Tính hàn của kim loại và hợp kim .
Tính hàn của kim loại là khả năng cho phép nối liền các chi tiết thoả mãn độ bền
và các yêu cầu khác (chóng rỉ, ăn mòn ...) bằng phơng pháp hàn gọi là tính hàn của km
loại hay hợp kim. Các bon và thành phần hoá học của các nguyên tố hợp kim có ảnh h-
ởng lớn đến tính hàn cuả hợp kim .
Để đánh giá tính hàn của thép ngời ta đa ra khái niệm lợng cac bon tơng đơng C
tđ
.
C
tđ
= % C + % Mn /6 + %Cr /5 +%V/ 5+%Mo/4+ %Ni /15 + %Cu/13 + %P/2
Trong đó, 2 thành phần Cu và P chỉ có tính toán khi Cu > 0,5%; P > 0,05%
nếu C
tđ
< 0, 45% gọi là thép có tính hàn tốt
C
tđ
> 0,45 % thì có thể có các loại sau đây :
Thép có tính hàn thoả mãn , tức là khi hàn có thể đạt đợc chất lợng mối hàn cao nh-
ng phải tuân theo một số quy trình công nghệ phụ ( ví dụ nung nóng sơ bộ, nhiệt
luyện ...) .

Thép có tính hàn hạn chế , cần có thêm các quá trình công nghệ phụ nh nung nóng
sơ bộ , sử dụng thuốc hàn đặc biệt, nhiệt luyện sau khi hàn. Chất lợng mối hàn bình
thờng .
Thép có tính hàn kém, chất lợng mối hàn không thể đạt chất lợng cao mặc dù phải
sử dụng các quá trình công nghệ phụ. Ngày nay do nền khoa học và kỹ thuật hàn đã
phát triển mạnh nên tất cả các kim loại thép có thể hàn đợc đảm bảo chất lợng nhiệt
độ nung nóng sơ bộ có thể tính theo công thức của Sefariana ( CEAPAHA)
25,0350
"
=
tdnnsb
CT
C
tđ
=% C
tđ
+ 0,005.S.C
tđ
= C
tđ
( 1 + 0,005 S )
C
tđ
=%C+ 1/9 (% Mn + %Cr) + %Ni/18 + % Mo/13

5.7 Hàn hồ quang bán tự động và tự động
81
trong các môi trờng bảo vệ
5.7.1 Hàn bán tự động và hàn tự động
a. Khái niệm : Hàn bán tự động là một quá trình hàn mà dây hàn đợc cấp tự động vào

vùng hàn còn việc di chuyển mỏ hàn đợc thực hiện bằng tay ngời điều khiển.
Hàn tự động là một quá trình hàn mà việc cấp dây hàn và di chuyển mỏ hàn theo
mối hàn đợc thực hiện hoàn toàn bằng máy.
Hàn tự động và bán tự động có thể đợc hàn trong các môi trờng bảo vệ nh hàn dới
lớp thuốc hoặc hàn trong các môi trờng khí bảo vệ. Hàn tự động và bán tự động trong
môi trờng không khí hầu nh không đợc sử dụng nữa vì chất lợng mối hàn kém.
b. Sơ đồ nguyên lý hàn tự động dới lớp thuốc bảo vệ
Hình 5 - 7 Sơ đồ nguyên lý (a) và các bộ phận chính (b) của máy hàn tự động
Nguyờn lý v phm vi ng dng :
82
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

1 - vật hàn
2 - Ray dẫn động xe hàn
3 - Xe hàn
4 - Cuộn dây hàn
5, 8 - Con lăn cấp dây hàn
6 - Phểu thuốc hàn
7 - Van đIũu chỉnh

9 - Máy hàn
10 - Dây điện
11 - Mối hàn
12 - Tiếp đIúm với dây hàn
a/
b/
Cũng như hàn đắp hồ quang tay, trong hàn đắp tự động dưới lớp thuốc hồ
quang cháy giữa điện cực kim loại (dây hàn) và kim loại cơ bản (chi tiết hàn đắp).
Sự khác nhau cơ bản giữa hàn đắp hồ quang tay và hàn đắp tự động là sự cơ khí
hoá, tự động hoá quá trình hàn.
Quá trình hàn bắt đầu khi phát hồ quang. Vũng hàn được tạo thành sau khi
hồ quang phát sinh. Tại đây dây hàn, thuốc hàn và kim loại cơ bản nóng chảy.
Đồng thời dưới áp suất khi giữa kim loại và thuốc hàn tạo thành một màng kín bao
bọc lấy hồ quang và vũng hàn. Thành của màng này được tạo bởi thuốc hàn nóng
chảy. Bởi vậy quá trình nóng chảy xảy ra trong màng kín phủ bẳng lớp thuốc nên
bằng mắt thường không thể nhìn rõ lớp trong vũng hàn. Trong quá trình hàn thuốc
hàn được cung cấp liên tục và đều đặn xuống vũng hàn. Thuốc nóng chảy tạo thành
xỉ hàn. Phần thuốc không nóng chảy được thu lại và sử dụng tiếp.
Phần lớn các chi tiết máy phục hồi là những chi tiết có bề mặt làm việc
phẳng hoặc hình trụ.
Khi hàn đắp mặt phẳng
thông thường chi tiết hàn đứng yên, còn đầu hàn đắp chuyển động thằng trên chi
tiết. Sau mỗi đường hàn đầu hàn được đưa về vị trí ban đầu. Để hàn tiếp đường thứ
hai phải dịch đầu hàn theo phương chuyển động ngang một khoảng cách nhất định,
gọi là bước tiến của đường hàn. (h.5-8a)
Hình 5 - 8 Nguyên lý hàn đắp tự động mặt phẳng (a) và mặt tròn (b)
Khi hàn đắp tự động trên chi tiết hình trụ tròn
là phủ kín bề mặt của chi tiết bằng một đường hàn hình xoắn xếp cạnh nhau.
Đường xoắn nói trên được tạo thành từ hai chuyển động (h.5-8b) kết hợp : chuyển động
quay tròn của bề mặt chi tiết quanh trục của nó và chuyển động tịnh tiến của đầu hàn dọc

theo vật hàn. Những chuyển động trên là chuyển động đều và liên tục. Đương nhiên để
quá trình hàn tiến hành được một cách tự động thì dây hàn phải chuyển động liên tục và
đều đặn để bảo vệ hồ quang.
Thuốc hàn nóng chảy
83
`
b)
a)
s
chièu tinh tién cua
d
àu hàn
s
chièu hàn
Vai trũ ch yu ca thuc hn trong hn p t ng l lm mng cỏch lý hc ca
vng hn khi tỏc dng ca khụng khớ, n nh h quang, iu chnh thnh phn hoỏ hc
ca lp hn p v to dỏng mi hn,tạo xỷ lỏng bảo vệ kim loại mối hàn khỏi tác dụng
của oxy, nitơ trong không khí.
Yêu cầu đối với thuốc hàn :
Nhiệt độ nóng chảy của thuốc hàn nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại cơ bản
khoảng 200 - 300
o
C.
Thuốc hàn phải có độ ẩm thấp và độ bền cơ học nhất định.
Thuốc hàn phải tạo điều kiện cho hồ quang dễ cháy và cháy ổn định.
Thuốc hàn phải tạo điều kiện cho quá trình hình thành mối hàn tốt, đặc chắc, không
có rỗ khí, ngậm xỷ ...
Đảm bảo khử các tạp chất và thoát khí tốt; loại trừ các khuyết tật nh rỗ khí, ngậm xỉ,
nứt vùng mối hàn.
Hợp kim hoá mối hàn, đảm bảo cơ tính tốt

Tạo màng mỏng bảo vệ và dễ dàng tách khỏi bề mặt mối hàn.
Không sinh bụi và khí độc hại
Giá thành hạ
Phõn loi thuc hn
Thuốc hàn có dạng hạt hay bột. Thuốc hàn điện đợc phân ra :
Thuốc hàn nóng chảy; thuốc hàn bột ( không nóng chảy : gốm céramic, bột thiêu
kết ... bao gồm các chất khoáng thiên nhiên với hợp kim ferro và thuỷ tinh nớc.
Theo chức năng sử dụng ngời ta chia ra :
Thuốc cho hàn thép các bon và hợp kim thấp.
Thuốc hàn thép hợp kim.
Thuốc hàn hợp kim màu.
Theo thành phần các chất ngời ta chia ra :
Loại có SiO
2
cao ( 40 - 50 % SiO
2
)
Loại SiO
2
thấp ( < 35 % SiO
2
)
Loại không có SiO
2
.
Loại không chứa oxy
Xỷ có tính bazơ : CaO, MgO, FeO ...
Xỷ có tính axit TiO
2
, SiO

2
...
Xỷ trung tính chứa Cl
2
, F
2
.
Tỏc dng lm mng cỏch ca thuc ph thuc vo kớch thc ht v cu trỳc vt lý
ca chỳng. Cu trỳc ht cng mn v kớch thc ht cng nh thỡ kh nng bo v ca
mng cỏch cng tng. Chiu dy ca lp thuc ph trờn mt kim loi cng nh hng n
kh nng lm mng cỏch ca nú. Chiu dy cn thit ca thuc hn ng vi cng
dũng in hn khỏc nhau (bng5-2).

Bng 5-2 Chiu dy thuc trờn mt vt hn
84
Cường độ
dòng điện hàn,
A
130- 200 200- 400 400- 800 800- 1200
Chiều dày
thuốc, mm
20- 25 25- 35 35- 45 45- 60
Ví dụ:
Thuốc TA.St.1 dùng để hàn đắp thép cacbon và thép hợp kim thấp. Thuốc TA.St.3
dùng để hàn đắp các chi tiết thép cacbon thấp. Thuốc TA.St.9 hàn đắp với kiểu 35
CrMnSiA phục hồi trục cán, bánh cần cẩu, bánh tàu hoả…Thuốc TA.St.11CrNi dùng để
hàn đắp các chi tiết thép cacbon và thép hợp kim của máy điện và hoá học.
Liên Xô có 10 loại thuốc hàn đắp nóng chảy được ứng dụng rộng rãi
Công dụng của các loại thuốc hàn nói trên như sau :
Thuốc A-H8 : hàn và hàn đắp điện xỉ thép cacbon và thép hợp kim thấp với dây hàn

thép cacbon và thép hợp kim thấp. Đối tượng phục hồi là các chi tiết máy luyện kim, cán
và rèn dập.
Thuốc AH-15M : hàn và hàn đắp tự động các chi tiết thép hợp kim cao như các loại
trục, cổ trục cán…
Thuốc AH-20 : hàn và hàn đắp tự động các lớp thép hợp kim và hợp kim cao kí
hiệu 30Cr2W8, 25CrMoVSi, 50Cr4W3V; đồng thanh đồng trên các chi tiết từ thép cacbon
và thép hợp kim thấp.
Thuốc AH-22 : hàn điện xỉ và hàn đắp tự động thép hợp kim với dây hợp kim cao
ký hiệu Cr20H10Mn17Ti.
Thuốc AH-26 : hàn và hàn đắp tự động thép không gỉ và thép chịu nhiệt như cánh
tuabin nước, các chi tiết máy bơm, máy điện và hoá học.
Thuốc AH-60 : hàn và hàn đắp thép cacbon và thép hợp kim thấp bằng dây thép
cacbon và thép hợp kim thấp, hoặc đai thép hợp kim trung bình và cao. Hàn đắp trục cán
nóng, dao cắt kim loại nóng, các chi tiết từ kim loại màu trên nền đồng.
Thuốc AH-348A : hàn và hàn đắp tự động thép cacbon và thép hợp kim thấp bằng
dây thép cacbon và thép hợp kim thấp; bánh cần cẩu, các chi tiết máy kéo, ô tô, tàu thuỷ.
Thuốc 0Ф-6 : hàn và hàn đắp tự động thép hợp kim chống gỉ, chịu nhiệt.
Thuốc 0Ф-10 : hàn đắp thép hợp kim và hợp kim thấp bằng đai và dây hàn nhãn
hiệu 10Cr16Ni25NMo6, 03Cr24Ni13MnNb và các loại khác.
Thuốc 0ц-45 : hàn và hàn đắp thép cacbon và thép hợp kim thấp bằng dây thép
cacbon và thép hợp kim thấp nhãn hiệu Hп-30CrMnSiA, 10Mn2Si và các loại khác.
Tiệp Khắc có ba loại thuốc hàn đắp nóng chảy : VUZ-3P, F205 (VUZ4BaC) và
F-624 (VUZ-IN).
Thuốc VUZ-3P và F-205 dùng để hàn đắp các chi tiết thép không gỉ và chịu nhiệt
bằng đai hàn ký hiệu X18H10 và X25H13.
Thuốc F-624 dùng để hàn đắp tự động các chi tiết thép hợp kim cao và thép hợp
kim bằng dây hàn tương ứng.
85
Ở Việt Nam thuốc hàn nóng chảy loại AH-348A của Liên Xô đã được Viện thiết
kế máy công nghiệp (Bộ Cơ khí và luyện kim) nghiên cứu và được Nhà máy và cơ quan

nghiên cứu công nghệ hàn đã dùng thuốc này để hàn và hàn đắp tự động. Thuốc có tính
công nghệ cơ bản giống thuốc AH-348A và mang nhãn hiệu TH-36-42.
Thuốc hàn gốm
Thuốc hàn gốm là hỗn hợp cơ học của các thành phần hợp kim hoá, oxy hoá, biến
tính và tạo xỉ, được tán nhỏ và liên kết với nhau bằng dung dịch nước thuỷ tinh. Chất liên
kết thường dùng nhất là silicat natri lỏng, tỷ trọng 1,3; chiếm 17-18% trọng lượng phối
liệu khô. Thành phần thuốc có thể là cacbonat, ferô hợp kim, kim loại tinh… với khối
lượng cần thiết, không phụ thuộc vào độ hoà tan lẫn nhau của chúng. Sử dụng thuốc gốm
mở rộng được khả năng hợp kim hoá, oxy hoá và biến tính hoá kim loại hàn đắp.
Trong số nguyên tố hợp kim của thuốc người ta dùng ferôcrôm, ferômangan,
ferôsilic, ferôtitan, niken…Khi cần người ta còn cho thêm cacbon dưới dạng bột hoặc than
gỗ.
Trong thành phần thuốc hàn có tới 50% các nguyên tố không bị oxy hoá, điều đó có
ảnh hưởng rất mạnh tới qúa trình luyện kim của vũng hàn và cho phép điều chỉnh thành
phần hoá học của lớp hàn đắp trong phạm vi rộng. Điều này không thể thực hiện được khi
hàn đắp bằng thuốc nóng chảy, vì thuốc hàn nóng chảy chủ yếu bao gồm các oxyt như :
SiO
2
, CaO, MnO, Al
2
O
3
.. .
Để tạo xỉ tốt người ta cho vào thuốc hàn gốm các thành phần như đá vôi, fenspat,
florit, bioxyt titan, thạch anh. Xỉ hệ đá vôi cao hầu như không oxy hoá các nguyên tố hợp
kim và tạo điều kiện khử lưu huỳnh khỏi kim loại nóng chảy của vũng hàn.
Tuỳ theo mức độ hợp kim hoá lớp đắp thuốc hàn gốm được chia thành hai loại :
hợp kim hoá yếu và hợp kim hoá mạnh. Loại sau cho phép nhận kim loại lớp hàn đắp hợp
kim hoá cao khi dùng dây hàn thép cacbon bình thường.
Nhiều chi tiết máy đưa vào phục hồi được chế tạo bằng thép hợp kim, chẳng hạn

dao cắt kim loại nóng, đầu máy búa rèn dập và nhiều chi tiết khác. Chúng đều làm việc
trong điều kiện giống nhau : chịu nén ép mạnh và thay đổi theo chu kỳ; nóng lạnh theo chu
kỳ; bề mặt làm việc bị mòn do rỉ…
Với các điều kiện làm việc khắt khe trên, lớp kim loại hàn đắp khi phục hồi các chi
tiết này cần đạt các yêu cầu quan trọng sau :
- Mối hàn có độ bền cao : có khả năng chống hiện tượng nứt nóng, hạn chế tình trạng
nứt khi hàn.
- Có độ dẻo cao ở nhiệt độ làm việc của chi tiết để có khả năng chống hiện tượng nứt
nóng, hạn chế tình trạng nứt khi hàn.
- Có khả năng ít biến đổi cấu trúc khi bị ram nhiều lần, giữ được tính chất ban đầu
trong quá trình làm việc.
- Có độ bám cao vào lớp kim loại cơ bản, tránh được bong, tróc khi làm việc,…
Rõ ràng khó có thể tìm thấy trong thực tế một loại dây hàn hợp kim đảm bảo cho lớp
kim loại đắp có được đồng thời những yêu cầu kỹ thuật trên. Bởi vậy việc hợp kim hoá
lớp đắp bằng thuốc hàn gốc là phương pháp dễ thực hiện và rẻ tiền hơn cả.
Ngày nay người ta đã nghiên cứu được nhiều loại thuốc hàn gốm chuyên dùng cho
việc hàn đắp phục hồi từng chi tiết hoặc từng nhóm có cùng điều kiện công tác.
86
Ở Cộng hoà dân chủ Đức có ba loại : SPCMn40/36Cr300, SPCMn40/460aSch và
SPC375a-C2,5.
Thành phần hoá học chủ yếu của lớp kim loại đắp dưới thuốc SPCMn40/360Cr300
và 0,4%C, 3%Cr, 1,4%Mn; dưới lớp thuốc SPC375a-C2,5 là 0,1%C, 2,5%Cr. Độ cứng
HB kim loại hàn đắp dưới các thuốc tương ứng là : 280-320, 190-210 và 240-260.
Thuốc thứ nhất dùng để hàn đắp các chi tiết mài mòn;
Thuốc thứ hai dùng để hàn đắp các chi tiết mòn và vỡ;
Thuốc thứ ba dùng để hàn đắp các chi tiết mòn nhanh từ thép cacbon thấp, trung
binhg và thép hợp kim thấp.
Liên Xô có 5 loại thuốc gốm: dùng phổ biến vào việc hàn đắp các chi tiết thép:
ФK-45/5X10B5MФ (theo љK-0386-00пK3), ҖCH-5 (theo BTYMҸM CCCP), AHK-18
(theo TY14-5-444-72), AHK-19 (theo TY14-1-1086-74) và AHK-40. Thuốc

ФK-45/5X10B5MФ hàn đắp với dây hàn Cb-20Cr13 cho lớp đắp có thành phần hoá học
như sau (tính theo % trọng lượng) : (0,4-0,5)C, (10-13)Cr, (4-6)W, (0,5-1)Mo, (0,2-0,5)V,
S và P không quá 0,03. Độ cứng lớp đắp 500-580HB. Độ chịu mòn của lớp đắp cao, độ
dai va đập tốt. Thuốc dùng để hàn đắp các chi tiết máy từ thép cacbon và thép hợp kim
thấp làm việc trong điều kiện mài mòn nhanh và tải trọng va đập ở nhiệt độ cao (tới 600
0
).
Thuốc ҖCH-5 hàn đắp với dây CB-08A, Cb-08ГA, CB-12ГC và Hп-30XГCA cho
lớp đắp có thành phần hoá học theo bảng 5-3.
Bảng 5-3 Thành phần hóa học chủ yếu của kim loại lớp đắp dưới thuốc ҖCH-5, %
Dây hàn C Cr Mn Mo V Si
CB- 08A
CB - 08
Γ
A
CB- 12
Γ
A
Hn-
30XΓCA
0,18
0,19
0,28
0,35
6,2
6,9
6,7
7,8
0,32
0,71

0,68
0,63
0,76
0,84
0,88
0,92
0,35
0,42
0,41
0,48
0,3
0,27
0,65
0,57
Độ cứng HRC của kim loại đắp dưới thuốc ҖCH-5 bằng dây Cb-08A, Cb-08ГA,
Cb-12ГC và Hп-30XГCA tương ứng là 35-38, 40-44, 48-50, 52-58. Kim loại lớp hàn đắp
chống mài mòn tốt và có khả năng làm việc trong điều kiện nhiệt độ bình thường và cao,
áp lực riêng lớn. Thuốc dùng để hàn đắp các chi tiết thép như trục máy ép định hình, trục
tựa, trục dàn lăn, bánh đai hãm,…
Thuốc AHK-18 dùng để hàn đắp tự động các chi tiết thép nhằm nhận được kim loại
lớp đắp có độ cứng cao, không cần gia công nhiệt, như các chi tiết máy thi công đường,
máy xây dựng, máy nông nghiệp, máy bốc dỡ…Kim loại lớp hàn đắp bằng dây Cb-08A và
Hп-30XГCA có thành phần hoá học tương ứng là : C-0,3 và 0,42%, Mn-1,4 và 1,7%,
Si-0,2 và 0,95%, Cr-2,7 và 3,1% và độ cứng HB tương ứng 350-450, 480-520. Độ chịu
mòn ở nhiệt độ bình thường tốt, khả năng chống rỗ, nứt cao.
Thuốc AHK-19 dùng để hàn đắp các chi tiết phẳng làm việc trong điều kiện mài
mòn như lưỡi gạt máy ủi, phôi phẳng của phễu tiếp liệu… Thành phần hoá học chủ yếu
của kim loại lớp hàn đắp bằng dây Cb-08A là C-0,6%, Mn-0,8%, Si- 0,3%, Cr-4,5% . Độ
87
cng lp p 50-56HRC. Kim loi lp hn p cú chu mũn tt, kh nng chng r v

nt núng cao.
Thuc AHK-40 hn p vi dõy Cb-08A cho lp p cng tng i cao
(200-300 HB) v thnh phn hoỏ hc c bn C-0,25%, Mn-1%, Si- 0,8%, Cr-0,2% . Kh
nng chng r v nt tt, chu mũn cao; dựng hn p cỏc chi tit mỏy nụng nghip,
mỏy bc xp
Ngoi nhng loi thuc gm dựng hn p cỏc chi tit thộp núi trờn, Liờn Xụ
cũn sn xut thuc gm hn p nhụm, niken v cỏc kim loi khỏc. Thuc hn nhụm cú ký
hiu A-64, thnh phn hoỏ hc ca nú l : Na
3
AlF
6
-44%, NaCl-15%, KCl-38%,
SiO
2
-3%; thuc hn niken c xõy dng trờn nn x CaO-Al
2
O
3
-CaF
2
theo t l
CaO:Al
2
O
3
:CaF
2
=1:2:9. m bo tt cỏc quỏ trỡnh oxy hoỏ, tinh luyn, bin tớnh v hp
kim hoỏ kim loi mi hn, ngi ta cho thờm vo thuc hn niken mt ớt mangan, titan v
nhụm.

Tip Khc
cú 4 loi thuc hn p gm : FK-502, FK-503, FK-504 v FK-541.
Thuc FK-502 dựng hn p cỏc chi tit lm vic trong iu kin mi mũn nh
trc bng chuyn v cỏc loi trc khỏc. Lp p cú thnh phn hoỏ hc : C-0,2%, Si-
0,8%, Cr-2,5%; cng 280-320 HB, chu mũn v dai va p tt.
Thuc FK-503 cú cụng dng ging thuc FK-502 song cng lp hn p cao
hn (440-460 HB). Thnh phn hoỏ hc lp p : C-0,3%, Si- 0,8%, Cr-2,5%.
Thuc FK-504 dựng hn p cỏc chi tit lm vic trong iu kin mi mũn v va
p nh, nh cỏnh qut, rng v gu mỏy xỳc, cỏc chi tit mỏy nghin. Lp p cú thnh
phn hoỏ hc : C-0,5%, Cr-3,5%; cng 480-520 HB.
nc ta thuc hn gm bc u c phõn vin cụng ngh (Tng cc k thut)
v Vin k thut giao thụng (B giao thụng vn ti) nghiờn cu.
Thuc gm phõn vin cụng ngh nghiờn cu thuc loi AHK-18 ca Liờn Xụ.
Thuc c xõy dng trờn nn x Al
2
O
3
-MgO-CaF
2
-SiO
2
-CaCO
3
. Tớnh cht cụng ngh ca
thuc tt. Lp p th ba bng cỏc dõy thộp 10, 35 v 45 v 41-43.
Vin k thut giao thụng nghiờn cu thuc gm loi CH ca Liờn Xụ. Thuc cú h x
MgO-CaF
2
-Al
2

O
3
-SiO
2
; cỏc nguyờn t hp kim l ferụcrụm, ferụmangan, ferụsilic v
graphit. Thuc m bo h quang n nh cao, to hỡnh mi hn tt, x d bong nhit
cao. Kim loi lp p th ba bng dõy Cb-08A v dõy thộp 35 cú cng HRC tng ng
l 40-45 v 47-51.
Dây hàn
Dây hàn có các loại nh sau:
Dây hàn thép các bon và hợp kim thấp, dây hàn thép hợp kim, dây hàn hợp kim cao
Dây hàn đắp.
Dây hàn bột.
Dãi kim loại.
Đờng kính dây hàn : 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 6,5; 8 mm
88
Khối lợng một cuộn : 1,5 - 30 kg có thể đến 80 kg ( cả khung dây )
Dõy hn p
B mt mi mũn ca cỏc chi tit mỏy ngi ta hn p bng dõy thộp cacbon, dõy
thộp hp kim hoc dõy hn p chuyờn dựng. Lp p hn bng dõy cacbon khụng cú
c chu mũn cao. tng chu mũn phi hp kim hoỏ lp hn p bng dõy hp
kim, dõy bt hoc thuc gm. Khi chn dõy hn cn chỳ ý n thnh phn hoỏ hc ca
kim loi c bn, c tớnh v dng ti trng ca nú, nguyờn nhõn v lng mi mũn, mụi
trng lm vic v cỏc yờu cu t ra i vi chi tit phc hi. Lp p c hp kim hoỏ
bng dõy hp kim cú thnh phn hoỏ hc chớnh xỏc hn. Vỡ th hp kim hoỏ bng cỏch
ny tuy t song vn c dựng ph bin.
Liờn Xụ phõn dõy hn p thnh hai nhúm : nhúm ký hiu bng hai ch H, v
nhúm ký hiu bng hai ch Cb, thnh phn hoỏ hc, phm vi ng dng ca dõy v
cng lp p.
Ba Lan cú hai loi dõy hn p di thuc : Sp40G-2S1H1 (Sp5) v Sp24H14

(2H13) (theo PN-76/M-69420), vi thnh phn hoỏ hc tng ng l : C:0,32-0,4; Mn :
0,8-1,1; Si : 1-1,4; Cr : 1,1-1,4 v C : 0,16-0,24; Mn: 0,5-0,7; Ri 0,3-0,7; Cr : 13-15.
Dõy Sp40G-2S1H1 hn p di thuc TA.St3 v TA.St6 cho lp p cú cng
300 HB, chu mũn v kh nng chng va p tt; dựng vo vic hn p phc hi trc
cỏn, vỏnh ai tu ho v cỏc chi tit khỏc.
Dõy Sp24H14 dựng hn p cỏc chi tit lm vic trong iu kin mi mũn do ma
sỏt v xõm thc nhit bỡnh thng v cao, nh van ng dn, xupap hi Lp p cú
cng 420-500 HB, chu mũn tt, cú kh nng chng r mụi trng nc bin v
hi nc.
Cng ho Dõn ch c cú 21 loi dõy hn p dựng vo vic phc hi nhiu loi
chi tit khỏc nhau .
Tip Khc thng dựng dõy thộp hn A-102 (theo CH055376) hn p.
cng HB ca lp p di thuc FK-502, FK-503, FK-504 v FK-541 tng ng l : 300,
450, 500 v 350. Dõy dựng hn p bỏnh cn cu, c trc v cỏc chi tit khỏc.
5.7.2 Đặc tính của hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc.
So vi hn tay, hn p t ng cú nhiu u im. Trong hn p t ng cú th
hp kim hoỏ kim loi hn p ti 30%, do ú c tớnh ca lp dp c ci thin v tng
tớnh chng mũn ca chi tit sau khi khụi phc. Vic hp kim hoỏ trong hn p t ng r
hn so vi hn tay. Nng sut hn p t ng tng lờn rừ rt; iu kin lao ng v cht
lng hn p c ci thin; in nng v kim loi p gim.
Hp kim hoỏ mi hn p cú th thc hin bng ba phng phỏp : bng dõy hp
kim, bng dõy lừi thuc v bng thuc hn gm.
Hp kim hoỏ mi hn p bng dõy hp kim l tt hn c. Song khụng phi lỳc no
cng cú th thc hin c, nht l trong iu kin cụng nghip luyn kim cha phỏt trin,
chng loi dõy hp kim hn ch, trong khi ú chng loi thộp ca cỏc chi tit hn p li
rt phc tp. Trong iu kin nh vy hp kim hoỏ lp p bng thuc hn gm d thc
hin hn.
89
Khi hợp kim hoá lớp đắp bằng dây hàn, cường độ dòng điện có ảnh hưởngrõ rệt
đến thành phần hoá học mối hàn. (bảng 5-4).

Bảng 5-4 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện
đối với thành phần hóa học của kim loại hàn đắp
Cường độ dòng điện
hàn, A
Thành phần hóa học của kim loại lớp đắp %
C W Cr V
1000
900
800
0,43
0,47
0,50
9,8
11,3
12,4
1,50
1,88
2,4
0,71
0,83
0,98
Trong trường hợp hợp kim hoá mối hàn bằng thuốc hàn thì thành phần hoá học mối
hàn chịu ảnh hưởng của điện áp hồ quang mạnh hơn cường độ dòng điện. Điện áp càng
cao thì thuốc hàn càng chảy nhiều và quá trình hợp kim hoá càng mạnh. (bảng 5-5).
Bảng 5-5 Ảnh hưởng của cường độ và điện áp đến thành phần hóa học lớp đắp
(thành phần thuốc hàn : 65%AH- 348A + 25% Fe_Cr)
Đường
kính dây
hàn
Cường độ dòng

điện, A
Điện áp hồ
quang, V
Thành phần hóa học lớp đắp, %
Cr Si Mn
2
5
300
625
22
30
40
30
40
50
5,22
8,01
12,48
4,45
9,12
16,20
1,28
1,78
2,08
0,78
1,35
3,02
1,21
1,43
1,82

0,50
0,95
2,30
Việc trộn các nguyên tố hợp kim với thuốc hàn nấu chảy tới một giới hạn nhất định
không làm giảm tính chất công nghệ của thuốc. Chất liên kết thường dùng là thuỷ tinh
lỏng, chiếm 10-15% trọng lượng thuốc. Sau khi trộn cần sấy và nung ở nhiệt độ 400-450
0
trong 2-3h. Bằng thuốc hàn nói trên người ta đã phục hồi nhiều chi tiết máy có độ cứng và
thành phần hoá học khác nhau.
Để đảm bảo sự đồng nhất thành phần hoá học của kim loại lớp đắp thuốc hàn phải
được trộn thật đều, điều đó không phải lúc nào cũng có thể thực hiện được. Bởi vậy tốt
hơn hết nên dùng thuốc hàn gốm để điều chỉnh thành phần hợp kim của lớp hàn.
Hợp kim hoá của lớp đắp bằng thuốc hàn gốm có nhiều ưu điểm so với hợp kim
hoá bằng dây : dùng các nguyên tố hợp kim sẵn hơn, công nghệ sản xuất thuốc lại đơn
giản, dễ thực hiện; khi hàn đắp không cần dùng dây hợp kim đắt tiền mà chỉ dùng các dây
cacbon sẵn có và rẻ tiền.
C¸c u ®iÓm nµy cã thÓ tãm t¾t mÊy ý nh sau:
• Ýt hao tèn kim lo¹i, hÖ sè hµn ®¾p cao , tiÕt kiÖm ®îc kim lo¹i que hµn.
• HÖ sè mÊt m¸t nhiÖt thÊp do thuèc hµn kh«ng dÉn nhiÖt vµ dÉn ®iÖn,
90
Cho phép hàn với dòng điện cao nên tốc độ hàn lớn, năng suất hàn cao.
Vùng ảnh hởng nhiệt nhỏ do thể tích nóng chảy(V
h
) nhỏ.
Chất lợng mối hàn cao; cơ tính tốt.
Điều kiện lao động tốt do hồ quang kín.
Cho phép cơ khí hoá và tự động hoá quá trình hàn.
Nhợc điểm :
Hn p t ng di lp thuc cú mt s nhc im. Chiu sõu ngu ln v vic
trn ln kim loi c bn v vt liu b sung trong nhiu trng hp khú nhn c lp

p cú chu mũn cao. Vỡ h quang hn b che kớn bi lp thuc nờn khú iu chnh nú
trong quỏ trỡnh hn v khi hn nhng chi tit phc tp ũi hi th hn phi cú tay ngh
cao. Hu nh lỳc no cng phi gừ x, vic ny tng i khú khn khi hn p nhng chi
tit nh; khi ú vic gi c lp thuc cú chiu dy cn thit trờn chi tit hn p cng
rt khú. Nhc im ny hn ch kh nng phc hi nhng chi tit cú ng kớnh nh hn
50 mm. Mt khỏc do giỏ thnh thuc hn cao, tiờu th ln (thụng thng bng 1,3-1,4 ln
trng lng kim loi lp hn), do ú lm tng gớa thnh sn phm phc hi.
Hn p t ng di lp thuc dựng phc hi cỏc mt phng, mt tr cỏc chi
tit ln, nh rónh ln ca cu xớch, g bỏnh t v bỏnh dn, c trc khuu
Khó thực hiện các mối hàn có hình dạng và quỹ đạo hàn phức tạp.
Giá thành thiết bị đắt.
Yêu cầu khi gá lắp và chuẩn bị hàn khá công phu.
5.7.3. Công nghệ hàn tự động dới lớp thuốc.
Chuẩn bị vật hàn ( tơng tự hàn hồ quang tay )
Các loại mối hàn :
Hàn một phía
Hàn 2 phía
Hàn có tấm lót thép hay tấm lót bằng đồng.
Hàn có đệm thuốc
Hàn theo quỹ đạo thẳng và cong
Các thông số mối hàn.
Hình dáng mối hàn và các hệ số của nó
Hệ số ngấu :

ng
B
h
=
Hình 5- 9 Một số kích thớc cơ bản của mối hàn


ng
= 0,8 - 4 ( Tốt nhất là 1,2 - 2 )
91
B - chiều rộng mối hàn mm
C - Chiều cao mm
h - Chiều sâu mối hàn mm
S - Chiều dày mm
20 40
60
V
h
, m/h
100
B
C
S
h

ng
< 0,8 Dễ bị nứt nóng

ng
> 4 Tăng biến dạng và nguồn nhiệt sẽ không đợc cung cấp hợp lý.
Hệ số hình dáng mối hàn :

hd
B
C
=


hd
= 5 - 12 ( thờng lấy bằng 7 - 12 )

hd
> 12 Mối hàn bị lõm

hd
< 5 Mối hàn bị tập trung ứng suất
Hệ số điền đầy ngấu mối hàn :
hB
F
ng
dd
.
=
à

Hệ số điền đầy lồi mối hàn :
CB
F
dl
ddng
.
=
à
0,73
Hệ số hình dáng vũng hàn ( bể hàn ) :
.const
B
L

vh
=


( hệ số này không đổi nếu các thông số của chế độ hàn không đổi.tính chất của vật liệu
đồng nhất ).
nc
hh
nc
T
IU
K
T
Q
L
.
.
.
...2

==
Q = 0,24.U
h
.I
h
.
hq
. ( cal )
U
h

- Điện áp hàn(V); I
h
.- Cờng độ dòng điện hàn

hq
. - Hệ số hữu ích của nguồn nhiệt ( hồ quang hàn )

hq


0,98
K - hệ số K = 2,8 - 3,6 mm/(KVA) khi hàn thép các bon thấp
K = 1,7 - 2,3 mm/(KVA) khi hàn bằng que hàn có thuốc bọc dày.
Giả sử tiết diện ngấu của mối hàn là nửa hình tròn thì
B = 2 r (*);
22
max
...
.2
.....
.2
rce
q
rVCe
Q
T
dv
h

==

(**)
Từ ( **) ta có
r
q
e c T
dv
nc
2
2
=

. . . .
Trong đó : c - nhiệt dung riêng ( cal/
o
C)

- Khối lợng riêng của vật liệu ( g/cm
3
)

- Hệ số truyền nhiệt ( cal/(cm.s)
C.

- Nhiệt dung riêng thể tích ( cal/ ( cm
3
.
o
C )



.C
a =
(***)a- độ dẫn nhiệt độ ( cm
2
/s)
Từ (**) (***) ta có
r
Q
e c T
q
V e c T
nc h nc
= =
2 2.
. . . . . . . . .

Ta có : q=Q/V
h
.
92
ConstVIUA
BT
Q
B
L
hhh
nc
vh
==== .
.....2


à
Sự phụ thuộc của hình dạng mối hàn vào chế độ hàn.
Hình dáng và kích thớc của mối hàn phụ thuộc cờng độ dòng điện hàn ( I
h
), mật
độ cờng độ dòng điện J = I/F ( A/cm
2
), điện áp hàn ( U
h
) , Vận tốc hàn ( V
h
), loại dòng
điện và cực của nó, điện cực, kích thơng dây hàn ...
Hình 5- 10 Sự phụ thuộc kích thớc mối hàn vào cờng độ dòng điện
Hình 5- 11 Sự phụ thuộc kích thớc mối hàn vào điện áp hàn

Hình 5-12 Kích thớc mối hàn phụ thuộc chế độ hàn
a/ Dòng điện tăng thì chiều sâu của mối hàn tăng
b/ Điện áp tăng làm cho chiều rộng tăng
c/ Vận tốc tăng làm cho tiết diện giảm và không đều
Để đơn giản hoá cho quá trình tính toán ta đa ra 3 đờng đẳng nhiệt ứng với các chế
độ hàn khác nhau và có độ ngấu tăng dần từ dạng nửa ellip ngang đến nữa nửa đờng tròn
và dạng nửa ellíp đứng ( xem hình 5-13 ).
93
U
2
> U
1
U

1
U
2
V
h2
>V
h1
V
h1
V
h2
I
1
I
2
Hình 5-13 Sơ đồ các mô hình để tính toán kích thớc mối hàn
Dạng 1 : hình ellíp ngang có diện tích tiết diện :
.
4
..
2
.
222
.
1
2
1
1
1
111

1 ngng
h
h
h
h
BhB
F



===
Dạng 2 : Nữa hình tròn :
4
.
4
.
2
2
2
2
2
hB
F
ng

==
Dạng 3 : hình ellíp đứng :
.
4
..

2
.
222
.
3
2
3
3
3
3
333
3
ng
ng
h
h
h
h
BhB
F



===
Sơ đồ dạng 1 hợp lý hơn nên có thể viết nh sau : Từ các công thức trên khi hàn
thép các bon và thép hợp kim thấp chiều sâu ngấu có thể tính gần đúng theo công thức :
h
1
= h = 0,0156
q

dv
ng

1
(mm)
Khi hàn trong môi trờng khí bảo vệ chiều sâu ngấu đợc tính theo công thức :
h
1
= h = 0,0165
q
dv
ng

1
(mm)
Hệ số ngấu có thể xác định theo công thức thực nghiệm :

ng h
h h
h
k I
d U
I
= .( , ).
.
19 0 01
K - hệ số phụ thuộc loại dòng điện.
K = k
1
= 1 Dòng xoay chiều

Nếu J >= 120 A/mm
2
.
K = k
2
= 1,12 Dòng một chiều nối thuận
K = k
3
= 0,92 Dòng một chiều nối nghịch
Nếu J < 120 A/mm
2
.
K = k
2
=
2 82
0 1925
,
,
J
Dòng một chiều nối thuận
K = k
3
= 0,367 . J
0,1925
Dòng một chiều nối nghịch
94
B
3
B

2
B
1
h
1
h
2
h
3
Xác định chiều rộng mối hàn : B =
ng
. h
Xác định chiều cao mối hàn : C =
F
B
d
0 73, .
F
đ
=


d h
h
I
V cm s
.
. . ( / )3600
( cm
2

)
F
đ
=


d h
h
I
V m h
.
. . ( / )3600
( mm
2
)
Khi hàn tự động dới lớp thuốc
đ
=
ch
.
Khi hàn trong môi trờng khí bảo vệ
đ
=
ch
+
ch
Khi hàn dòng xoay chiều

đ
= 7 +

70 210
3
1 035
, . .
,

I
d
h
g/(A.h)
Khi hàn dòng một chiều nối thuận
đ
= 6,3 +
70 210
3
1 035
, . .
,

I
d
h
Khi hàn dòng một chiều nối nghịch
đ
= 11,6 0,4
Tính toán v chn chế độ hàn tự động dới lớp thuốc
h
1
= S/2 + k k = ( 1 ... 3 ) mm
I

h
= ( 80 - 100 ) h
1
. I
h
( A ) h
1
tính bằng mm
I
h
= h
1
/k
h
Bảng 5-5
d
h
K
h
Mm Xoay chiều 1 chiều ( thuận) 1 chiều ( nghịch)
2 1,3 1,15 1,45
3 1,15 0,95 1,30
4 1,05 0,85 1,15
5 0,95 0,75 1,10
6 0,90 - -
I
h
=

.d

J
h
2
4
Bảng 5-6
d
h
Mm 2 3 4 5 6
J A/mm
2
65-200 45-90 35-60 30-50 25-45
Xuất phát từ điều kiện B = 2r ta có : à
vh
= A.U
h
.I
h
.V
h
= Const
U
h
Const V
h
.I
h
=A
V
A
I

h
h
=
'
95
Bảng 5-7
d
h
mm 1,2
2
3 4 5 6
A (2-6).10
3
(5-8).10
3
(12-16).10
3
(16-20).10
3
(20-25).10
3
(25-30).10
3
Kinh nghiệm có thể nhận : V
h
= 2500 / I
h

Tính hiệu điện thế hàn : U
h

= U
o
+
1
.

n
h
h
d
IB
Gía trị (+ 1) Khi hàn giáp mối
Giá trị (- 1) khi hàn góc
U
o
= 20 nếu d
h
= ( 2 - 6) mm
Tính vận tốc cấp dây hàn :
Vận tốc cấp dây hàn đợc tính toán dựa theo điều kiện cân bằng khối lợng kim loại
cần đắp với thể tích dây hàn.
dhdhdKL
VV ..

=
dhdhdhddh
LFLF

.... =
dhdhhd

VFVF .. =

dh
hd
dh
F
VF
V =
Đơn vị tính : V
dh
- Vận tốc dây hàn cm/s
V
h
- Vận tốc hàn cm/s
F
đ
- Diện tích cần đắp cm
2
.
F
dh
- Diện tích tiết diện dây hàn cm
2
.

dh
- Khối lợng riêng dây hàn g/cm
3
.


KL
- Khối lợng riêng KL vật hàn g/cm
3
.
Chun b chi tit hn p
Vic chun b cho hn p t ng cng ging nh hn p th cụng. Khi gỏ chi
tit lờn mỏy cn m bo cho nú tip uc tt vi mõm cp. B mt tip xỳc phi sch v
c bt cht.
i vi nhng chi tit trũn lch tõm ca chỳng khụng c quỏ ln, thụng
thng khụng nờn quỏ 0,5 mm. Nhng chi tit di cn bng luynet.
Tt c cỏc l, rónh cn bo v phi c bt bng thộp, ng hoc bt graphit. Bt
bng bt graphit tt hn c v d thc hin. Cht liờn kt thng dựng nht l thu tinh
nc vi t l 15% trng lng so vi graphit.
Mc ớch ca vic bớt cỏc rónh, l trờn b mt chi tit l m bo cho quỏ trỡnh hn
p tin hnh c liờn tc v d gia cụng c khớ sau khi hn.
96
tLFtLF
dhdhdhddh
......

=
2,5- 3
1,5- 2
1
2
1,5- 2
2,5- 3
c
h
b

Đối với những lỗ, rãnh lớn, nếu bịt bằng graphit có thể làm mất ổn định hồ quang
khi nó qua chỗ bịt. Trong trường hợp này có thể kết ợp cả hai phương pháp : bịt bằng thép
và graphit (h.5-14).
a
b
Hình 5-14 Phương pháp hàn đấp bịt lỗ
Phương pháp bịt lỗ (a) và rãnh rộng (b): 1. thép; 2. graphit.
Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ hàn đối với hình dáng mối hàn
Hình dáng mối hàn được đặc trưng bởi những kích thước sau (h.5-15):
Hình 5-15. Các kích thước đặc trưng của mối hàn.
b- chiều rộng mối hàn, h- chiều sâu mối hàn, c- chiều cao mối hàn
Những yếu tố công nghệ có ảnh hưởng lớn nhất đến hình dáng mối hàn là cường độ
dòng điện (l
h
), điện áp hồ quang (U
h
) và tốc độ hàn (V
h
). Tiếp đến là : đường kính điện
cực, góc nghiêng điện cực đối với bề mặt chi tiết hàn và góc nghiêng của chi tiết hàn đối
với mặt phẳng ngang.
Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và đường kính điện cực.
Với đường kính điện cực (dây hàn) không đổi, việc tăng cường độ dòng điện làm tăng
lượng nhiệt toả ra ở hồ quang. Do đó làm nóng chảy kim loại cơ bản nhiều hơn. Năng
lượng hồ quang lớn thổi kim loại lỏng về phía ngược lại với chiều hàn, kết quả hồ quang
ăn sâu hơn vào kim loại cơ bản, đồng thời thuốc hàn chảy ít hơn. Mối hàn nguội nhanh,
không phát triển rộng được và tạo bề mặt cao (h.5-16).
97
Chiều hàn
Hình 5 -16 Ảnh huởng của chế độ hàn đến kích thước và hình dạng mối hàn

Để nhận được mối hàn có hình dáng thích hợp cần tăng điện áp hồ quang tỷ lệ với
mật độ dòng điện.
Khi cường độ dòng điện không đổi, việc thay đổi đường kính điện cực-tức thay đổi
mật độ dòng điện sẽ ảnh hưởng đến hình dáng mối hàn. Giảm đường kính điện cực làm
tăng mật độ dòng điện; mối hàn ăn sâu và hẹp.
Ảnh hưởng của điện áp hồ quang.
Thay đổi điện áp hồ quang trước hết làm thay đổi chiều rộng và chiều cao mối hàn (h.18).
Khi điện áp hồ quang lớn, hồ quang hầu như cháy trong thuốc hàn và ít ăn vào kim loại cơ
bản. Trong điều kiện như vậy thuốc hàn cháy nhiều mối hàn nguội chậm. Kết quả mối hàn
rộng và nóng.
Ảnh hưởng của tốc độ hàn.
Thay đổi tốc độ hàn làm thay đổi tiết diện mối hàn (h.19). Giảm tốc độ hàn ảnh
hưởng giống như tăng điện áp hồ quang. Với tốc độ hàn quá nhỏ (khoảng 10m/h) mối hàn
rất rộng và ăn sâu tương đối ít; càng tăng tốc độ mối hàn càng có hình dáng ôvan chiều
rộng và chiều sâu thay đổi. Để giảm bớt chiều cao mối hàn khi hàn với tốc độ lớn cần tăng
điện áp hồ quang.
Ảnh hưởng của góc nghiêng điện cực và vật hàn.
Có thể hàn với điện cực đặt vuông góc hoặc nghiêng một góc so với bề mặt chi tiết.
Đặt vuông góc khi hàn với tốc độ hàn nhỏ và trung bình. Khi tốc độ lớn (tới 80m/h) điện
cực đặt nghiêng về chiều ngược với chiều hàn (h.5-17a). Điện cực đặt nghiêng theo chiều
98
20
40
60
V
h
, m/h
100
U
h

, V
50
40
30
Ih, A
300 400 500 600 700
V
h
,m/h
90
0 0
70
0
65
0
40
35
0
hàn nói chung không làm thay đổi hình dáng mối hàn, song hàn với điện cực đặt nghiêng
về phía ngược với chiều hàn thì mối hàn sẽ rộng và sâu hơn (h.5-17b), hồ quang ít thổi
kim loại lỏng phía dưới nó. Nghiêng điện cực về phía ngược lại với chiều hàn khoảng
40-50
0
sẽ làm giảm chiều sâu mối hàn tới 50% và mối hàn sẽ rộng ra khoảng 50%; chiều
cao mối hàn cũng giảm đáng kể. Vì thế khi hàn với tốc độ lớn, để giảm chiều cao mối hàn
cần nghiêng điện cực về phía ngược với chiều hàn.
Ảnh hưởng của góc nghiêng vật hàn cũng giống góc nghiêng điện cực: khi hàn lên
(h.22a), ngoài lực điện động của hồ quang còn có trọng lực tác dụng lên vũng hàn, kim
loại lỏng bị chảy và kết quả chiều sâu và chiều cao mối hàn tăng. Khi hàn xuống (h.5-17)
kim loại lỏng vượt trước hồ quang làm giảm độ sâu của mối hàn.

Hình 5 17 . Điện cực đặt nghiêng: a/ về phía ngược chiều hàn.
b/về phía chiều hàn.
Trong hàn đắp tự động các chi tiết phẳng không nên để vật nghiêng so với mặt
phẳng ngang. Góc nghiêng cho phép là 8
0
.
Hình 5 - 18 Hình dáng mối hàn khi hàn với điện cực đăt nghiêng ngược chiều với
chiều hµn.
Kỹ thuật hàn đắp tự động mặt phẳng dưới lớp thuốc nóng chảy
Người ta hàn đắp các chi tiết phẳng bằng các máy hàn tự động thông thường có lắp
thêm các cơ cấu phụ. Cơ cấu phụ làm nhiệm vụ di động đầu hàn theo hướng ngang. Chi
tiết hàn đắp được gá trên bàn hoặc trong bộ gá riêng.
99
Chiều hàn
a/
Chi?u hàn


b/