Hàn liên kết hàn giáp mối khác chiều dày của kết cấu sàn cầu chuyển (dock plate)

1. Giới thiệu chung

Công ty ABC đang cân nhắc cho việc đầu tư hệ thống hàn đường hàn dài để tự động quá trình hàn tấm dock của kết cấu sàn cầu nâng chuyển. Một mục tiêu của dự án này đó là họ muốn tăng tốc độ hàn đạt 20 ipm, và mối hàn đạt được phải có bề mặt phẳng. Yêu cầu về chiều sâu ngấu đó là tối thiểu ngấu 1/16’’ mối hàn mặt sau. Ngoài ra, mong muốn của họ là liên kết hàn sẽ có biến dạng nhỏ nhất.

2. Quá trình thực nghiệm

Ba thử nghiệm hàn đã được thực hiện, đó là:

1. Type 1: Liên kết giáp mối không khe hở, sử dụng dây hàn lõi bột kim loại 1/16’’ MC-6 để hàn cả mặt trước và mặt sau.
2. Type 2: Liên kết giáp mối không khe hở, hàn SAW sử dụng dây L61 và thuốc 761 ở mặt trên, và hàn GMAW dây L56 đường kính 0.045’’ ở mặt dưới.
3. Type 3: Liên kết giáp mối, vát góc 45^o tới chiều sâu ¼’’ trên tấm ½’’ và sử dụng dây MC-6 1/16’’ cho mặt trên, dây L56 đường kính 0.045’’ cho mặt dưới.

Bảng 1 DGWelding chia sẻ dưới đây là thông số chế độ hàn sử dụng trong 3 trường hợp ở trên, và góc độ điện cực của các thí nghiệm lần lượt tương ứng với các hình 1, 2, 3 bên dưới.

Bảng 1: Thông số chế độ  hàn của 3 lần thử nghiệm

Hình 1: Góc độ điện cực cho thí nghiệm thứ nhất (Type 1)

Hình 2: Góc độ điện cực cho thí nghiệm thứ hai (Type 2)

Hình 3: Góc độ điện cực cho thí nghiệm thứ ba (Type 3)

3. Kết quả và bàn luận

Tất cả các thử nghiệm đều được hàn mặt dưới trước, sau đó mới tiến hành hàn mặt trên. Mặt cắt tiết diện ngang liên kết hàn cho 3 trường hợp với thông số chế độ hàn ở bảng 1, được thể hiện như trong hình 4-12 dưới đây.

Hình 4-12: Mặt cắt ngang và  ngoại dạng mặt trên, mặt dưới của mối hàn cho 3 trường hợp

Khi quan sát ngoại dạng của các mối hàn, chúng tôi nhận thấy trường hợp thứ 2 và 3 cho mối hàn có bề mặt ngoại dạng tốt nhất. Có thể lưu ý rằng, khi xây dựng quy trình hàn, với các quá trình hàn GMAW sử dụng dạng dịch chuyển phun tia (spray transfer), cho khả năng đắp tốt hơn là chiều cao của đường hàn trên tấm. Và, khả năng đắp giảm xuống khi tốc độ hàn tăng lên. Mẫu số 1 cho thấy khả năng đắp nhỏ nhất khi hàn GMAW không vát mép.

Kết quả đắp trên bề mặt cho thấy có xu hướng giảm xuống khi liên kết hàn có vát mép như trong mẫu số 3. Khi sử dụng tấm có vát mép, mối hàn từ mặt dưới giúp giảm nguy cơ cháy thủng liên kết. Việc vát mép liên kết là không yêu cầu, nhưng vẫn được thử nghiệm để thấy được ảnh hưởng của vát mép tới khả năng đắp lên bề mặt của mối hàn. Tiếp theo, quy trình được xây dựng để cải thiện độ ngấu của trường hợp như trong hình 6.

Ngoại dạng mối hàn của liên kết không vát mép cho thấy kết quả tốt nhất khi sử dụng quá trình hàn dưới lớp thuốc. Quá trình này vừa cho mối hàn có ngoại dạng đẹp đồng thời dễ dàng thỏa mãn yêu cầu về độ ngấu. Ngoài ra, chiều rộng của phần ngấu cũng đủ lớn để tạo ra được liên kết hàn có đủ độ bền.

Một lựa chọn khác được đề xuất từ kết quả của việc nghiên cứu này đó là sử dụng quá trình hàn SAW cho cả hai phía của liên kết. Quy trình hàn tương tự có thể được thực hiện như đưa ra trong bảng 1. Với đề xuất này giúp đơn giản hóa về thiết bị hàn, vật liệu hàn và thích hợp để hàn cho những đường hàn dài.

Và như đề cập ở phần đầu, yêu cầu của quy trình là giảm thiểu biến dạng hàn. Trong suốt quá trình hàn, kết quả cho thấy rất ít biến dạng xảy ra. Nhìn chung, có một chút biến dạng theo trục của mối hàn, hơi bị cong lên và xuống so với trục, nhưng tỷ lệ biến dạng nằm trong phạm vi cho phép. Có thể lựa chọn quá trình hàn để giảm thiểu biến dạng như: hàn bằng quá trình hàn SAW cho chiều sâu ngấu tốt hơn, hoặc vát mép liên kết để giảm thiểu biến dạng. Thêm vào đó, hàn đính liên kết trước khi hàn cũng giúp giảm thiểu biến dạng hàn.

4. Kết luận

1. Tốc độ hàn 25 ipm đã đạt được cho cả khi hàn GMAW-spray và SAW
2. Vát mép tấm ở phía trên sẽ làm giảm chiều cao của mối hàn.
3. Với liên kết hàn không vát mép, quá trình SAW cho ngoại dạng và chiều cao mối hàn tốt nhất.
4. Việc ảnh hưởng của quá trình hàn tới biến dạng hàn chưa được thực hiện trong báo cáo này.

QUYỀN SỞ HỮU VÀ BẢO MẬT: Báo cáo này căn cứ trên các kết quả thử nghiệm của hãng Lincoln Electric, và được biên tập bởi Double Good JSC – Nhà phân phối sản phẩm và Dịch vụ ủy quyền của Lincoln Electric tại Việt Nam. Không được phép sao chép, lưu chuyển, sử dụng tài liệu này với bất kỳ mục đích nào nếu không được sự cho phép bằng văn bản của Double Good JSC.

Ghi chú: Tính đa dạng trong thiết kế, chế tạo và điều kiện làm việc của các sản phẩm thực tế sẽ ảnh hưởng tới kết quả thực nghiệm. Vì vậy các bên tự cân nhắc và chịu trách nhiệm khi áp dụng các thông tin trong báo cáo này vào công việc của mình.