Thực hiện hàn SAW liên kết T ở vị trí ngang với kích thước cạnh mối hàn nhỏ nhất

NỘI DUNG  

Công ty ABC đang tìm kiếm một giải pháp hàn cho mối hàn giáp mối trong liên kết T của hệ thống đỡ ray (hình 1). Họ muốn sử dụng quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc -SAW tuy nhiên yêu cầu mối hàn hình thành phải có kích thước phần lồi (phần mối hàn góc) có kích thước nhỏ nhất có thể (phần đáy mối góc không vượt quá 3/16” (4.8 mm)). Ngoài ra, mối hàn phải đạt ngấu hoàn toàn (CJP) và hạn chế tối đa biến dạng .

Nhóm kỹ sư ứng dụng của Lincoln đã xây dựng được quy trình công nghệ hàn SAW ở vị trí hàn ngang (2G/2F). Với một số điều chỉnh về mặt kỹ thuật, mối hàn ngấu hoàn toàn có thể đạt được cũng như kích thước phần nhô nhỏ nhất.

TỪ KHÓA: Power Wave AC/DC 1000 SD, SAW, khung ray, ½” (13mm), ¾” (20mm), EH-36, Thép cán nguội, Cold-Rolled Steel, liên kết chữ T, T Joint, mối hàn ngang, 2G, 5/32” (4.0mm), Lincolnweld L-70/860.

Hình 1 : Cấu tạo cụm đỡ ray

1. Mô tả chung

Công ty ABC đang có dự án hàn khung giá đỡ đường ray có cấu tạo gồm một tấm thép dày ¾” (20mm) nằm ngang liên kết với hai tấm thép đặt thẳng đứng dày ½” (13mm). Liên kết hàn ở đây là dạng liên kết chữ T với yêu cầu ngấu hoàn toàn (CJP). Vật liệu tôn cơ bản là MIL Grade EH-36.

Hiện tại, công ty ABC đang áp dụng quá trình hàn bán tự động bằng dây hàn lõi thuốc (FCAW-GS) để thực hiện. Họ hàn mặt phía trong của liên kết trước rồi sau đó gouging và hàn hoàn thiện mặt sau. Tuy nhiên kết quả đạt được rất tệ do kích thước của giá đỡ không còn kiểm soát được sau khi hàn và phải thực hiện công đoạn nắn để giải quyết được dung sai kích thước. (xem Hình 2).

Chính vì vậy, công ty ABC muốn phát triển một phương pháp hàn có tính tự động hóa cao hơn đó hàn áp dụng quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc – SAW. Với lựa chọn này, họ cũng hy vọng bỏ được công đoạn gouging mặt sau cũng như giảm tối thiểu biến dạng sau hàn. Điều này đồng nghĩa với việc giảm bớt nhân công thực hiện nắn thẳng để trở về kích thước gá lắp ban đầu. Tuy nhiên, do yêu cầu về không gian lắp đặt và thiết bị di chuyển trên ray, kích thước bề rộng mối hàn theo phương đứng chỉ được tối đa ¼” (6.4mm) và quá trình hàn SAW không được tạo ra phần mối hàn 2F có kích thước cạnh đáy lớn hơn 3/16” (4.8mm)

Hình 2: Bản vẽ cấu tạo giá đỡ ray

2. Quy trình hàn thực nghiệm

Để hạn chế tối đa biến dạng hàn, cần thiết phải bố trí hàn hai phía đồng thời bằng hệ thống hàn SAW hai mỏ. Do yêu cầu hàn ở vị trí ngang nên tấm đứng cần phải được vát chữ V hai phía với góc vát 45^o, để mép cùn 3/16” (4.8mm) và gép sát. Liên kết chuẩn bị trước khi hàn như thể hiện trên Hình 3 nhằm đạt được ngấu hoàn toàn CJP.

Hình 3: Cấu tạo liên kết trước khi hàn

Thiết bị sử dụng trong thực nghiệm này là hệ thống hàn SAW Power Wave AC/DC 1000 SD với công nghệ điều khiển dạng sóng dòng điện hàn (Waveform Control Technology). Công nghệ này cho phép nâng cao năng suất cũng như chất lượng hàn.

Vật liệu dùng ở đây là dây hàn Lincolnweld L-70 (4.0mm) kết hợp với thuốc hàn Lincolnweld 860 (AWS F7A2-EA1-A2-H8). Bộ dây thuốc hàn này là sự lựa chọn của công ty ABC.

Bảng 1 dưới đây là bộ thông số quy trình hàn dùng cho mẫu hàn cuối cùng.

 Bảng 1: Bộ thông số quy trình hàn dùng cho mẫu hàn cuối cùng

Vị trí dây hàn so với liên kết là thông số quan trọng mang tính quyết định cho việc đạt được các yêu cầu về kích thước mối hàn. Cách bố trí này giúp kim loại mối hàn đẩy lên phía trên nhiều hơn nhằm đạt được kích thước tối thiểu phần 2F của mối hàn tổ hợp (2G+2F). Hình 4 giới thiệu vị trí dây hàn phù hợp nhất.

Hình 4: Vị trí dây hàn phù hợp nhất cho việc tối ưu hóa kích thước mối hàn.

3. Kết quả và thảo luận

Sử dụng công nghệ và bộ thông số quy trình hàn DG Welding - vp miền bắc cty Double Good JSC nêu ra trong báo cáo này sẽ cho kết quả phù hợp nhất với yêu cầu của thực tế. Mẫu hàn đạt ngấu hoàn toàn CJP (yêu cầu siêu âm mối hàn) với kích thước cạnh đáy nhỏ hơn 3/16” (4.8mm). Kết quả Macro thể hiện như trong Hình 5.

Hình 5: Kết quả macro

Một số mẫu hàn cũng được thực hiện thêm với cùng bộ thông số như trong Bảng 1. Ở các thử nghiệm này, một tấm lót đồng dày 20mm được đặt bên cạnh tấm ngang với mục đích đỡ thuốc hàn. Các kết quả đạt được như thể hiện trong Hình 6-8. Tất cả các mẫu hàn đều đã được chuyển tới khách hàng ABC để đánh giá cũng như làm thêm phép thử cơ tính trước khi đưa vào áp dụng thực tế.

Hình 8: Mặt cắt ngang liên kết

4. Kết luận

1. Thực nghiệm này cho thấy quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc – SAW là lựa chọn phù hợp cho việc hàn kết cấu thép khung giá đỡ đường ray với yêu cầu mối hàn ngấu hoàn toàn (mối hàn siêu âm) với kích thước tối ưu.
2. Quá trình hàn SAW có thể thực hiện lần lượt cho từng phía, tuy nhiên để hạn chế tối đa biến dạng thì nên thực hiện bằng hệ thống hàn SAW hai mỏ hai phía đồng thời. Hệ thống thiết bị hàn khuyến cáo là loại cổng hàn có hai nguồn hàn Power Wave AC/DC 1000 SD cùng hai đầu hàn bố trí đối xứng nhau.
3. Để kiểm soát tối ưu nhất biến dạng hàn, nên hàn đồng thời hai phía cho cả hai tấm đứng bằng hệ thống cổng hàn 4 hồ quang.

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.