Ch−¬ng 3 : Hµn hå quang

3.1 Hå quang hµn vµ c¸c ®Æc tÝnh cña nã 3.1.1 Hå quang hµn

HiÖn t−îng hå quang ®iÖn ®−îc ph¸t minh tõ n¨m 1802, nh−ng m·i tíi n¨m 1882 míi ®−îc ®ua vµo øng dông ®Ó nung ch¶y kim lo¹i. Nguån nhiÖt cña hå quang ®iÖn nµy ®−îc øng dông ®Ó hµn kim lo¹i vµ ph−¬ng ph¸p nèi ghÐp nµy ®−îc gäi lµ hµn hå quang.

Hå quang lµ sù phãng ®iÖn gi÷a 2 ®iÖn cùc cã ®iÖn ¸p ë trong m«i tr−êng khÝ hoÆc h¬i. Hå quang ®iÖn ®−îc øng dông ®Ó hµn gäi lµ hå quang hµn. 3.1.2 S¬ ®å sù t¹o thµnh hå quang hµn:

a/ b/ c/

H×nh 3-1 S¬ ®å sù t¹o thµnh hå quang cña c¸c lo¹i dßng ®iÖn

a- Nèi víi nguån ®iÖn

b- Nèi nghÞch ( Cùc d−¬ng nèi víi que hµn, ©m nèi víi vËt hµn) c- Nèi thuËn (Cùc ©m nèi víi que hµn, cùc d−¬ng nèi víi vËt hµn)

Kho¶ng hå quang n»m gi÷a 2 ®iÖn cùc gäi lµ cét hå quang vµ chiÒu dµi cña nã

®−îc gäi lµ chiÒu dµi cét hå quang (L ). CÊu t¹o cña hå quang ®iÖn cã d¹ng hq

nh− h×nh 3-2

1 1- Vïng cËn anèt

3 2- Vïng cËn ka tèt

Lhq 3-Cét hå quang

H×nh 3-2 S¬ ®å cÊu t¹o cét hå quang hµn.

§iÖn cùc hµn ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau:

Lo¹i ®iÖn cùc kh«ng nãng ch¶y : V«nfram (W), Grafit, than,...

§iÖn cùc nãng ch¶y : ChÕ t¹o tõ thÐp, gang, c¸c lo¹i kim lo¹i mµu,... Nguån ®iÖn hµn : Xoay chiÒu (tÇn sè c«ng nghiÖp, tÇn sè cao,... chØnh l−u, mét chiÒu.

3.1.3 §iÒu kiÖn ®Ó xuÊt hiÖn hå quang hµn.

Thùc chÊt cña hå quang lµ dßng chuyÓn ®éng cã h−íng cña c¸c phÇn tö mang

®iÖn (ion ©m, ion d−¬ng, ®iÖn tö) trong m«i tr−êng khÝ; trong dã ®iÖn tö cã vai trß rÊt quan träng.

Trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng, kh«ng khÝ gi÷a hai ®iÖn cùc ë tr¹ng th¸i trung hoµ

nªn kh«ng dÉn ®iÖn. Khi gi÷a chóng xuÊt hiÖn c¸c phÇn tö mang ®iÖn th× sÏ cã dßng ®iÖn ®i qua. V× vËy ®Ó t¹o ra hå quang ta cÇn t¹o ra m«i tr−êng cã c¸c phÇn tö mang ®iÖn. Qu¸ tr×nh ®ã gäi lµ qu¸ tr×nh ion ho¸. M«i tr−êng cã chøa c¸c phÇn tö ion ho¸ gäi lµ m«i tr−êng ion ho¸. Qu¸ tr×nh c¸c ®iÖn tö tho¸t ra tõ bÒ mÆt ®iÖn cùc ®Ó ®i vµo m«i tr−êng khÝ gäi lµ qu¸ tr×nh ph¸t x¹ ®iÖn tö hay ph¸t x¹ electron. N¨ng l−îng ®Ó lµm tho¸t ®iÖn tö ra khái bÒ mÆt c¸c chÊt r¾n gäi lµ c«ng tho¸t electron.

C«ng tho¸t electron cña mét sè chÊt ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng 3-1

B¶ng 3-1

Nguyªn tè C«ng tho¸t Nguyªn tè C«ng tho¸t

electron electron

K 2.26 eV Mn 3.76 eV Na 2.33 Ti 3.92 Ba 2.55 Fe 4.18 Ca 2.96 Al 4.25

Khi cã ®iÖn ¸p, d−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng, c¸c ®iÖn tö trong m«i tr−êng sÏ

chuyÓn ®éng tõ ca tèt (-) ®Õn an«t (+) vµ ph¸t triÓn víi vËn tèc lín. Víi sù chuyÓn ®éng ®ã c¸c ®iÖn tö se va ch¹m vµo c¸c ph©n tö, nguyªn tö trung hoµ truyÒn n¨ng l−îng cho chóng vµ kÕt qu¶ lµm t¸ch c¸c ®iÖn tö khái nguyªn tö ph©n tö vµ t¹o nªn c¸c ion. Nh− vËy thùc chÊt cña qu¸ tr×nh ion ho¸ kh«ng khÝ gi÷a 2 ®iÖn cùc lµ do sù va ch¹m gi÷a c¸c ®iÖn tö ®−îc t¸ch ra tõ ®iÖn cùc víi c¸c ph©n tö trung hoµ kh«ng khÝ. KÕt qu¶ qu¸ tr×nh ion ho¸ lµ sù xuÊt hiÖnc¸c phÇn tö mang ®iÖn gi÷a 2 ®iÖn cùc vµ hå quang xuÊt hiÖn (nãi c¸ch kh¸c lµ cã sù phßng ®iÖn gi÷a 2 ®iÖn cùc qua m«i tr−êng kh«ng khÝ).

Nh− vËy muèn cã hå quang ph¶i t¹o ra mét n¨ng l−îng cÇn thiÕt ®Ó lµm tho¸t c¸c ®iÖn tö. Nguån n¨ng l−îng nµy cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸c biÖn ph¸p :

1. T¨ng ®iÖn ¸p gi÷a 2 ®iÖn cùc nhê bé khuyÕch ®¹i. 2. T¨ng c−êng ®é dßng ®iÖn ®Ó t¨ng nguån nhiÖt b»ng c¸ch cho ng¾n m¹ch.

3.1.4 C¸c ph−¬ng ph¸p g©y hå quang khi hµn. T¨ng ®iÖn ¸p : Ph−¬ng ph¸p nµy dÔ g©y nguy hiÓm cho ng−êi sö dông nªn ng−êi ta ph¶i sö dông bé khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p

Ph−¬ng ph¸p cho ng¾n m¹ch : Cho que hµn tiÕp xóc vËt hµn vµ nhÊc lªn kho¶ng c¸ch 1-3 mm vµ gi÷ cho hå quang ch¸y «n ®Þnh (xem h×nh 3-3).

a. Cho chuyÓn ®éng th¼ng ®øng

1- Que hµn

2- VËt hµn

H×nh 3-3 S¬ ®å qu¸ tr×nh g©y hå quang khi hµn

b. §Æt nghiªng que hµn vµ cho chuyÓn ®éng tiÕp xóc víi vËt hµn

1- Que hµn

2- VËt hµn

H×nh 3-4 S¬ ®å qu¸ tr×nh g©y hå quang b»ng c¸ch cho que hµn tiÕp xóc vËt hµn

3.1.5 §Æc ®iÓm cña hå quang hµn :

• 2 MËt ®é dßng ®iÖn lín (J - A/mm);

• o NhiÖt ®é cao kho¶ng trªn 3000C vµ tËp trung • Hå quang cña dßng ®iÖn mét chiÒu ch¸y æn ®Þnh . • Hå quang cña dßng xoay chiÒu kh«ng æn ®Þnh nªn chÊt l−îng mèi hµn kÐm h¬n

NhiÖt ®é ë cat«t kho¶ng 2100 oC. Nguån nhiÖt to¶ ra chiÕm kho¶ng 36%

A n«t 2300 --/-- 43%

Cét hå quang 5000-7000oC --/-- 21% • Sù ch¸y cña hå quang phô thuéc: §iÖn ¸p nguå, C−êng ®é dßng ®iÖn; TÇn sè

f=150-450 cã hå quang ch¸y æn ®Þnh); VËt liÖu lµm ®iÖn cùc,...

§å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc gi÷a ®iÖn thÕ cña hå quang vµ dßng ®iÖn hå quang gäi lµ ®−êng ®Æc tÝnh tÜnh cña hå quang. 1. §−êng ®Æc tÜnh cña hå quang hµn cã d¹ng :

Uhq

d 1

d1 < d2 d 2

I

H×nh 3-5 §−êng ®Æc tÜnh cña hå quang hµn phô thuéc ®−êng kÝnh ®iÖn cùc

L L1 < L2

U hq2 hq

L hq1

100 I, (A) 1000

H×nh 3-6 §−êng ®Æc tÜnh cña hå quang hµn phô thuéc chiÒu dµi hå quang L hq

• 2

Trong kho¶ng I < 100A (J,12A/mm ) U gi¶m khi I t¨ng. §iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch nh− sau: khi I t¨ng, diÖn tÝch tiÐt diÖn cña cét hå quang còng t¨ng v× thÕ mËt ®é dßng sÏ gi¶m (J = I/F sÏ gi¶m trong ®ã F lµ diÖn tÝch tiÕt diÑn cña cét hå quang)

U = IR = I . ( ρ .L)/F = J. ρ.L ; mµ ρ.L = const nªn J gi¶m khi U gi¶m,.

• Trong kho¶ng I = 100- 1000 A, diÖn tÝch cét hå quang t¨ng rÊt Ýt v× ®· ®· gÇn b¶o

hoµ, nªn ®é dÉn ®iÖn Ýt bÞ thay ®æi, v× thÕ mËt ®é dßng J gÇn nh− kh«ng ®æi. §o¹n

nµy ®−îc sö dông rÊt réng r·i khi hµn hå quang.

d =2 mm

d =4 mm

d =10 mm

Víi L =10 mm hq1

Víi L =2 mm hq2

J<12 J = 12-80 J>80 (A/mm )

100 1000, I (A)

H×nh 3-7 §−êng ®Æc tÝnh tÜnh cña hå quang hµn phô thuéc d vµ L . h hq

1- L = 5 mmm L = 2 mm hq1 hq2

• 2 Trong kho¶ng J>80A/mm. Kho¶ng nµy cã mËt ®é dßng J lín nªn th−êng sö dông

®Ó hµn tù ®éng. Kho¶ng nµy cã U t¨ng v× I lín, nh−ng tiÕt diÖn cét hå quang hÇu

nh− kh«ng t¨ng; nªn khi J t¨ng ®Ó ®¶m b¶o cho I t¨ng th× U ph¶i t¨ng). • §å thÞ trªn øng víi c¸c ®−êng ®Æc tÝnh tÜnh cña hå quang khi chiÒu dµi cét hå

quang kh«ng ®æi. Khi thay ®æi Lhq, ta sÏ nhËn ®−îc nhiÒu ®−îng ®Æc tÝnh tÜnh t−¬ng

tù nh− trªn.

b. Hå quang cña dßng ®iÖn xoay chiÒu

Khi sö dông nguån xoay chiÌu, dßng ®iÖn vµ hiÖu ®iÖn thÕ thay ®æi theo chu kú. Víi tÇn sè c«ng nghiÖp f = 50 Hz, ta cã 100 lÇn thay ®æi cùc nªn cã 100 lÇn hå quang bÞ t¾t do I = 0. Khi ®ã nhiÖt ®é sÏ gi¶m, møc ®é ion ho¸ cña cét hå quang sÏ gi¶m lµm cho cho hå quang ch¸y kh«ng æn ®Þnh.

Muèn xuÊt hiÖn hå quang tiÕp theo th× yªu cÇu ®iÖn ¸p nguån ph¶i ®¹t vµ lín h¬ngi¸ trÞ tèi thiÓu gäi lµ ®iÖn ¸p måi hå quang.

Hå quang sÏ ch¸y æn ®Þnh khi U > U nguån måi hå quang

Hå quang sÏ t¾tkhi U < U nguån måi hå quang

Khi hµn hå quang tay U = (1,8 - 2,5)U måi hå quang hµn

U måi hå quang = (60-80V)

T t U m hq

H×nh 3-8 S¬ ®å ®−êng biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn nguån

vµ hå quang dßng xoay chiÒu

T - Thêi gian hå quang t¾t t

Chó ý :

• Thêi gian hå quang t¾t Tt phô thuéc ®iÖn ¸p kh«ng t¶i (Ukt); tÇn sè (f) f t¨ng th× Tt

nhá.

• Ukt lín thi Tt nhá nh−ng t¨ng Ukt th× kÝch th−íc m¸y sÏ lín, kh«ng cã lîi. • T¨ng tÇn sè th× ph¶i m¾c thªm bé khuyÕch ®¹i tÇn nh−ng sÏ lµm phøc t¹p thªm

m¹ch ®iÖn.

• Trong thùc tÕ ®Ó lµm æn ®Þnh hå quang nguån xoay chiÒu ng−êi ta m¾c thÖm cuén

c¶m ®Ó lµm lÖch pha gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. Dßng ®iÖn xuÊt hiÖn trong cuén

c¶m sÏ cã t¸c dông duy tr× sù ch¸y cña hå quang. T¹i thêi ®iÓm I = 0 ®iÖn ¸p

nguån ®¹t gi¸ trÞ U måi hå quang nªn vÉn cã hå quang xuÊt hiÖn.

3.2 „¶nh h−ëng cña ®iÖn tr−êng ®èi víi hå quang hµn.

Cét hå quang ®−îc coi nh− mét d©y dÉn mÒm nªn nã sÏ chÞu t¸c dông h−ëng cña ®iÖn tõ tr−êng.

3.2.1 Tõ tr−êng c ña cét hå quang

Trong cé hå quang cã 2 lo¹i dßng chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn tö mang ®iÖn. §ã lµ dßng chuyÓn ®éng cña c¸c ion ©m vµ ®iÖn tö; dßng chuyÓn ®éng cña c¸c ion d−¬ng. S¬ ®å biÓu diÔn lùc ®iÖn tr−êng t¸c dông lªn cét hå quang nh− h×nh 3-10

Vi

F F

H Vi

H×nh 3-10 S¬ ®å biÓu diÔn lùc ®iÖn tr−êng t¸c dông lªn cét hå quang hµn.

• Lùc F cña tÊt c¶ c¸c phÇn tö mang ®iÖn ®Òu h−íng vµo t©m cña cét hå quang. Khi hµn, lùc t¸c dông lªn cét hå quang gåm cã :

+ Lùc ®iÖn tr−êng tÜnh;

+ Lùc ®iÖn tr−êng sinh ra bëi s¾t tõ cña vËt liÖu hµn. Lùc nµy lµm cho hå quang

bÞ thæi lÖch ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng cña mèi hµn (xem h×nh 3-11).

3.2.2 ¶nh h−ëng cña lùc ®iÖn tr−êng

a/ b/ c/

H×nh 3-11 S¬ ®å biÎu diÔn hå quang hµn bÞ thæi lÖch bëi lùc ®iÖn tr−êng.

Khi nèi d©y nh− h×nh b/ hå quang bÞ t¸c dông cña ®iÖn tr−êng ®èi xøng nªn

kh«ng bÞ thæi lÖch; khi nèi d©y nh− h×nh a/ vµ h×nh c/ ®iÖn tr−êng t¸c dông lªn cét hå quang kh«ng ®èi xøng nªn hå quang bÞ thæi lÖch. Tõ phÝa dßng ®iÖn ®i vµo cã ®iÖn tr−êng m¹nh, mËt ®é ®−êng søc dµy hêi phÝa ®èi diÖn nªn hå quang bÞ thæi lÖch vÒ phÝa ®iÖn tr−êng yÕu h¬n.

3.2.3 ¶nh h−ëng cña gãc nghiªng que hµn.

§é nghiªng cña que hµn còng ¶nh h−ëng ®Õn sù ph©n bè ®−êng søc xung

quanh quanh hå quang, v× thÕ cã thÓ thay ®æi h−íng que hµn cho phï hîp víi ph−¬ng cña hå quang nh− h×nh 3-12b.

H×nh 3-12 S¬ ®å biÎu diÔn ¶nh h−ëng cña gãc nghiªng que hµn.

3.2.4 ¶nh h−ëng cña vËt liÖu s¾t tõ.

VËt liÖu s¾t tõ ®Æt gÇn hå quang sÏ lµm t¨ng ®é tõ thÈm lªn hµng ngµn lÇn so víi kh«ng khÝ xung quanh ( µ = 1000 10.000 lÇn). Tõ th«ng qua s¾t tõ cã ®é trë kh¸nh nhá, lùc tõ tr−êng tõ phÝa s¾t tõ gi¶m xuèng lµm cho hå quang bÞ thæi lÖch vÒ phÝa s¾t tõ.

H×nh 3-13 S¬ ®å biÓu diÔn ¶nh h−ëng cña s¾t tõ ®èi víi hå quang hµn.

1- Que hµn ; 2 - VËt hµn

HiÖn t − îng lÖch hå quang cã thÓ xuÊt hiÖn ë cuèi ®−êng hµn. V× lóc ®ã cã ®é tõ thÈm phÝa vËt hµn lín h¬n nhiÒu so víi kh«ng khÝ nªn hå quang bÞ thæi lÖch vÒ phÝa bªn trong mèi hµn.

Khi hµn gi¸p mèi ta ph¶i nèi cùc cña nguån ®iÖ víi 2 vËt hµn vÒ 2 phÝa ®Ó mèi hµn kh«ng bÞ thæi lÖch hå quang.

H×nh 3-14 Mét sè biÖn ph¸p kh¾c phôc hiÖn t−îng hå quang bÞ thæi lÖch

1 - VËt hµn

2 - Que hµn

3.3 Ph©n lo¹i hµn hå quang

3.3.1 Ph©n lo¹i theo ®iÖn cùc

• Hµn hå quang b»ng ®iÖn cùc kh«ng nãng ch¶y : nh− ®iÖn cùc than, grafit, W , hîp

chÊt cña mét sè nguyªn tè cã kh¶ n¨ng ph¸t x¹ ion nh− La, Th,... • Hµn b»ng que hµn nãng ch¶y : cã c¸c lo¹i que hµn thÐp ( que hµn thÐp c¸c bon thÊp,

que hµn thÐp c¸c bon cao, que hµn thÐp hîp kim, ... ) que hµn nh«m, que hµn

®ång,... C¸c lo¹i que hµn nµy cã lâi vµ líp thuèc bäc. Chóng cã kh¸ n¨ng bæ sung

kim lo¹i cho mèi hµn vµ c¸c t¸c dông kh¸c nh− kÝch thÝch hå quang, b¶o vÖ mèi

hµn, hîp kim ho¸ mèi hµn, ...

3.3.2 Ph©n lo¹i theo ph−¬ng ph¸p ®Êu d©y DÊu d©y trùc tiÕp :

1 Nguån ®iÖn 1 pha

H×nh 3 - 5 S¬ ®å ®Êu d©y trùc tiÕp

1 -§iÖn cùc hµn ( que hµn) 2-Hå quang hµn 3 - VËt hµn

Khi hµn dßng mét chiÒu cã thÓ cã hai ph−¬ng ph¸p nèi d©y : n«Ý thuËn vµ nèi nghÞch.

3 Nèi thuËn

H×nh 3 - 16 S¬ ®å nèi thuËn

1 - §iÖn cùc hµn ( que hµn)2 - Hå quang hµn; 3- VËt hµn

3 Nèi nghÞch

H×nh 3-17

S¬ ®å nèi nghÞch

1 - §iÖn cùc hµn ( que hµn) 2 - Hå quang hµn 3 - VËt hµn

§Êu d©y gi¸n tiÕp :

Nguån mét pha

1 2

H×nh 3 - 17 S¬ ®å ®Êu d©y gi¸n tiÕp

1 - §iÖn cùc hµn ( que hµn) 2 - Hå quang hµn 3 - VËt hµn

§Êu d©y hæn hîp (Hå quang 3 pha):

Nguån ba pha

H×nh 3 - 19 S¬ ®å ®Êu d©y hæn hîp

2 - §iÖn cùc hµn 1 2 - §iÖn cùc hµn 2 3 - VËt hµn ( ®iÖn cùc hµn 3) Cã 3 ngän l÷a hå quang gi÷a 3 ®iÖn cùc: hå quang gi÷a 1-3 gi÷a 1-2 vµ gi÷a 2 - 3.

3.4 Nguån ®iÖn hµn vµ m¸y hµn

3.4.1 Nguån ®iÖn hµn

Nguån ®iÖn hµn cã thÓ mét chiÒu, xoay chiÒu. M¸y hµn dßng ®iÖn mét chiÒu hay chØnh l−u cho chÊt l−îng mèi hµn cao, æn ®Þnh nh−ng gi¸ thµnh ®¾t nªn chØ sö dông khi cã yªu cÇu cao vÒ chÊt l−îng. HiÖn nay m¸y hµn dßng xoay chiÒu vÉn lµ chñ yÕu. ¥ NhËt b¶n gÇn 80% m¸y hµn dßng xoay chiÒu, 95,6% m¸y hµn xoay chiÒu khi hµn hå quang tay.

3.4.2 Yªu cÇu ®èi víi nguån ®iÖn hµn

1. DÓ g©y hå quang vµ kh«ng g©y nguy hiÓm cho ng−êi sö dông. Khi nghiªn cøu hå

quang cña dßng xoay chiÒu ta thÊy r»ng ®Ó dÓ dang måi hå quang th× ®iÖn ¸p kh«ng

t¶i cña m¸y hµn ph¶i cao h¬n lóc hå quang ch¸y æn ®Þnh. §Ó ®¶m b¶o an toµn ®iÖn

®iÖn ¸p kh«ng t¶i th−êng nhá h¬n 100 v«n.

• Ukt ≈ 55 - 80 V ( ®èi víi dßng xoay chiÒu)

• U ≈ kt 30 - 55 V , Uh = 16 - 35 V, ( ®èi víi dßng mét chiÒu)

2. Ph¶i cã dßng ®iÖn ng¾n m¹ch h¹n chÕ ®Ó khái lµm h− háng m¸y.

I ng.m. = (1,3 - 1,4) Ih.

3. Khi lµm viÖc hå quang ph¶i ch¸y æn ®Þnh.

4. M¸y hµn ph¶i ®iÒu chØnh ®−îc c−êng ®é dßng ®iÖn hµn phï hîp víi c¸c lo¹i chiÒu

dµy, ®−êng kÝnh vµ vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña mèi hµn trong kh«ng gian. 5. Khi hµn ng−êi ta th−êng m¾c thªm cuén c¶n ®Ó t¹o ra sù lÖch pha cña dßng ®iÖn vµ

hiÖu ®iÖn thÕ nªn chÕ ®é hµn sÏ æn ®Þnh h¬n.

6. Quan hÖ gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ nguån ®iÖn vµ dßng ®iÖn hµn ®−îc gäi lµ ®−êng ®Æc tÝnh

®éng cña m¸y hµn. Ta cã c¸c lo¹i ®−êng ®Æc tÝnh ®éng nh− sau:

U kt1

Ukt2

I I h

I ng.m.1 ng.m

H×nh 3 - 20 §−êng ®Æc tÝnh ®éng cña m¸y hµn

U 2 kt

4 3

I

H×nh 3 - 21 C¸c d¹ng ®−êng ®Æc tÝnh ®éng cña m¸y hµn

§−êng cong 1 - D¹ng u t¨ng dïng cho hµn tù ®éng trong m«i tr−êng khÝ b¶o vÖ. §−êng cong 2 - D¹ng U kh«ng thay ®æi (hÇu nh− kh«ng t¨ng khi I t¨ng) dïng cho hµn ®iÖn xû, hµn tù ®éng trong m«i tr−êng khÝ b¶o vÖ. Bëi v× khi hµn trong m«i tr−êng khÝ b¶o vÖ, kim lo¹i d©y hµn ch¶y thµnh dßng t¹o nªn dßng ng¾n m¹ch liªn tôc, dßng ®iÖn hµn t¨ng nhanh lµm nãng ch¶y day hµn nhanh vµ liªn tôc. ChÕ ®é nµy phï hîp víi laäi

d©y cã d = 0,5 - 1,2 mm h

§−êng cong 3 - D¹ng cong dèc thoai tho¶i dïng cho hµn tù ®éng vµ b¸n tù ®éng d−íi líp thuèc cã tèc ®é cÊp d©y hµn kh«ng ®æi. ViÖc cÊp lâi d©y hµn theo nguyªn lý tù

®éng ®iÒu chØnh (tøc lµ khi I t¨ng, U gi¶m lµm cho nhiÖt l−îng Q = UIt gi¶m kÕt qu¶ h d©y ch¸y chËm l¹i, phôc håi chiÒu dµi cét hå quang. §−êng cong 4 - D¹ng cong dèc dïng cho hµn hå quang tay vµ hµn tù ®äng d−íi líp

thuèc (khi mµ tèc ®é cÊp d©y phô thuéc chÕ ®é hµn. Khi U thay ®æi, nh−ng Ih thay h ®æi Ýt nªn chÕ ®é hµn æn ®Þnh h¬n

KÕt hîp c¸c d−¬ng ®Æc tÝnh ®éng vµ ®−êng ®Æc tÝnh tÜnh cña hå quang ta sÏ

thÊy chóng giao nhau t¹i 2 ®iÓm A vµ B (t¹i ®ã U = U ) nguån hå quang

T¹i ®iÓm B hiÖu ®iÖn thÕ cao ®ñ ®Ó g©y hå quang nh−ng v× dßng ®iÖn nhá kh«ng ®ñu ®Ó duy tr× sù ch¸y æn ®Þnh cña hå quang. Thùc vËy nÕu v× mét lý do nµo ®ã lµm cho dßng ®iÖn gi¶m xuèng th× hiÖu ®iÑn thÕ hå quang sÏ t¨ng lªn vµ lóc ®ã Uhq > Ung, cã nghÜa lµ hiÖu ®iÖn thÕ cña nguån kh«ng ®ñ ®Ó g©y hå quang nªn nã t¾t. Ng−îc l¹i, nÕu t¨ng dßng I th× Ung > Uhq ; ®iÖn thÕ thõa Ung - Uhq lµ nguyªn nh©n g©y nªn sù tiÕp tôc t¨ng dßng ®iÖn cho ®Õn khi ®¹t ®−îc gi¸ trÞ ë ®iÓm A. Nh− vËy khi I t¨ng hoÆc I gi¶m t¹i ®iÓm A cã sù phôc håi l¹i ®iÒu kiÖn æn ®Þnh cña hå quang

( U = U ) hq ng

U, V

I, A

H×nh 3-22 S¬ ®å biÓu diÔn vÞ trÝ hå quang ch¸y æn ®Þnh

Ta biÕt r¨ng khi hå quang ch¸y, trongm¹ch hµn hå, quang sÏ sinh ra suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng.

e = − dI

L L L - lµ hÖ sè tù c¶m

U = U = U + e h hq nguonL

U = dI U = U + e = U −

h L hq nguon L ng

Ung dI-Uh =

Tõ biÓu thøc trªn ta nhËn thÊy r»ng nÕu v× mét lý do nµo ®ã lµm cho ®iÓm dÞch chuyÓn vª ®iÓm A’ cã ®iÖn thÕ U’ > Uh tøc lµ :

U’-Uh > hay L. > dI dI 0 tøc lµ > 0 §iÒu nµy chøng tá I ph¶i t¨ng ®Ó

dt dt

®iÓm A’ trë vÒ vÞ trÝ ®iÓm A. Ng−îc l¹i khi A dÞch chuyÓn vÒ ®iÓm A’’

ta cã U’’ < U h. < dI

0 §iÒu nµy chøng tá I ph¶i gi¶m ®Ó A’’ trë vÒ vÞ trÝ ®iÓm A -

vÞ trÝ mµ hå quang ch¸y æn ®Þnh.

Nh− vËy hå quang ch¸y æn ®Þnh khi trong m¹ch hµn nanh chãng phôc håi tr¹ng

th¸i cÊn b»ng : Uh = Uhq = Ung.

3.4.3 M¸y hµn hå quang

M¸y hµn hå quang th−êng cã c¸c lo¹i sau : • M¸y hµn dßng xoay chiÒu : m¸y biÕn ¸p cã bé tù c¶m riªng, m¸y biÕn ¸p hµn cã

hµn cã tõ th«ng t¶n lín (d¹ng cã lâi tõ di ®éng), m¸y biÕn ¸p hµn cã cuén d©y di ®éng, ...

• M¸y hµn dßng chØnh l−u

• M¸y hµn mét chiÒu : lo¹i m¸y ph¸t hµn ch¹y b»ng ®éng c¬ ®iÖn, m¸y ph¸t hµn cã

dïng m¸y næ vµ c¸c d¹ng m¸y ph¸t hµn kh¸c.

Sau ®©y ta chØ xÐt mét sè laäi m¸y hµn th«ng dông.

a. M¸y biÕn ¸p hµn

M¸y biÕn ¸p hµn hay m¸y hµn xoay chiÒu lµ lo¹i m¸y h¹ ¸p. Nguyªn lý ho¹t

®éng cña m¸y t−¬ng tù c¸c m¸y biÕn ¸p kh¸c, nghÜa lµ dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ.

U1, U2 - §iÖn ¸p s¬ cÊp vµ thø cÊp

W1, W2 - sè vßng d©y cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp φ 1 - Tæng tõ th«ng sinh ra ë cuén s¬ cÊp φ 1 - Tõ th«ng chÝnh m¾c vßng qua cuén thø cÊp φ t1 φ t2 - Tõ th«ng t¶n qua kh«ng khÝ trong c¸c cuén d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp Khi ®Æt vµo cuén s¬ cÊp cña m¸y hµn dßng ®iÖn xoay chiÒu h×nh sin víi ®iÖn ¸p U1, dßng ®iÖn sÏ ch¹y qua cuén s¬ cÊp vµ t¹o ra trong m¹ch mét tõ th«ng chÝnh

W1 W2

H×nh 3-23 S¬ ®å m¸y biÕn ¸p

W1 - Cuén d©y s¬ cÊp; W2 - Cuén d©y thø cÊp; 3 - Lâi tõ (g«ng t− cña m¸y

biÕn ¸p)

φ 1 = φ o + φ t1 .

Do m¹ch tõ khÐp kÝn nªn φ o.mãc vßng cuén thø cÊp vµ sinh ra tõ th«ng t¶n φ t2. C¸c tõ th«ng trªn sinh ra suÊt ®iÖn ®éng trong cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp :

Trong cuén s¬ cÊp : dφ dφ 1 = − e 1 = − W 1 dt dt

Trong cuén thø cÊp : e = −w2 2 = - dt dφ dφ 2 dt

Trong ®ã : W 1 = φ φ φ 1 . 0 .= φ o + t1.

φ W φ 2 = 2 . φ 0 .= φ o + t2.

HÖ sè liªn hÖ tõ : φo K t = φ φ o +t1

ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th−êng th× φt1 rÊt nhá nªn Kt =1

Khi m¸y biÕn ¸p cã tõ th«ng t¶n lín φ = φ + φ + φ

t t1 t 2 loitudidon g

e & 1e cã trÞ sè cùc ®¹i lµ 2

E 1m φ = ω . W 1 . o.

E W 2 m + ω .2. φ o

TrÞ sè hiÖu dông cña chóng sÏ lµ :

E 1 = ω . W1. φ o

TrÞ sè hiÖu dông cña chóng sÏ lµ :

E 1 ≈ 4,44.fW1.φo. E ≈ φ t1 4,44.fW 1 .t1.

E 2 ≈ φ 4,44.f W φ ≈ 2 . o . E t2 4,44.fW 2 .t2. f - tÇn sè dßng ®iÖn

U = E + E ≈ 4,44. f . W . φ 1 1 t 1 11

HÖ sè m¸y biÕn ¸p : U W φ W 1 1 K = ≈ 1 1 = 1 . ≈ U W φ W K 2 2 o 2 t

K φ 0 = t φ 1

§Æc ®iÓm chung cña m¸y biÕn ¸p hµn :

• M¸y biÕn ¸p hµn lµ m¸y biÕn ¸p h¹ ¸p. Cã ®iÖn ¸p thø cÊp thÊp (U < 100V) ®Ó kt

®¶m b¶o an toµn cho ng−êi sö dông.

• Dßng thø cÊp lín ®Ó ®ñ cung cÊp nguån nhiÖt cho qu¸ tr×nh nung ch¶y kim lo¹i khi

hµn .

• M¸y biÕn ¸p hµn cã sè vßng d©y cuén thø cÊp Ýt h¬n cuén s¬ cÊp vµ tiÕt diÖn d©y

quÊn cuén thø cÊp lín h¬n tiÕt diÖn d©y quÊn cuén s¬ cÊp.

• Sè vßng d©y ë cuén thø cÊp ph¶i thay ®æi ®−îc ®Ó ®iÒu chØnh c−êng ®é dßng ®iÖn

hµn.

• Ph¶i h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch ®Ó tr¸nh cho m¸y khái bÞ h− háng. • M¸y biÕn ¸p hµn hå quang tay cã ®−êng ®Æc tÝnh ngaßi cong dèc. §Ó t¹o ra lo¹i

®−êng ®Æc tÝnh nµy ng−êi ta sö dông m¸y biÕn ¸p hµn cã bé tù c¶m riªng (m¸y biÕn

¸p hµn cã cuén kh¸ng ngoµi), hoÆc chÕ t¹o m¹ch tõ cã tõ th«ng t¶n lín nh− m¸y

hµn cã lâi tõ di ®éng,...

M¸y biÕn ¸p hµn cã bé tù c¶m riªng.

C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña m¸y ChÕ ®é kh«ng t¶i : khi m¹ch ngoµi hë:

I = I = 0 U = U = U . h KT 2 kt 20

Khi lµm viÖc : U = U - U . h 20 tc

U = I . (R +X ) tc h tc tc

Xtc = 2 . π. f . L

trong ®ã f - tÇn sè dßng ®iÖn

L - HÖ sè tù c¶m cña bé tù c¶m

R - §iÖn trë thuÇn cña bé tù c¶m; tc

X - Trë kh¸ng cña bé tù c¶m. tc

W1 W2 que hµn

Bé tù c¶m riªng VËt hµn

H×nh S¬ ®å nguyªn lý m¸y biÕn ¸p hµn cã bé tù c¶m riªng

Khi dßng ®iÖn t¨ng, tõ th«ng qua bé tù c¶m t¨ng (phô thuéc vµo khe hë cña

m¹ch tù bé tù c¶m) lóc ®ã hiÖu ®iÖn thÕ hµn sÏ gi¶m.

ChÕ ®é ng¾n m¹ch :

I = U R U + ∆U 2 t ≈ 2 n . m 2 − 8 2 R + r 0 , 8 . π f . 10 W tc

Rt -Tõ trë cña bé tù c¶m

R - ®iÖn trë m¹ch hµn

r - ®iÖn trë cuén thø cÊp (R+r ≈ 0.001 «m) ∆U ®iÖn thÕ r¬i trªn cuén thø cÊp

W - sè vßng d©y cña bé tù c¶m tc

B. M¸y hµn cã lâi tõ di ®éng

§©y lµ lo¹i m¸y hµn xoay chiÒu cã tõ th«ng t¶n lín.

S¬ ®å nguyªn lý :

1 2

H×nh 3 - 24 S¬ ®å nguyªn lý m¸y biÕn ¸p cã lâi tõ di ®éng

1- G«ng tõ, 2- Lâi tõ di ®éng 3- VËt hµn, 4- Que hµn

C¸c chÕ ®é lµm viÖc:

Khi kh«ng t¶i I 2 = I h = 0 U U W . φ W 1 =

U U W . φ W .K 2 20 2 0 2 t 1 1 1 1 = =

§iÖn ¸p kh«ng t¶i :

Khi cã t¶i I 0; ≠ h

X = ω 2 .(W )R ; ω = 2πf ba 2 m

R- §iÖn trë m¹ch tõ cã tõ th«ng t¶n ®i qua m

F - TÇn sè dßng ®iÖn

U Ih XBA 20

Uh = U20 - Et2 = U20 - Ih.Xba

Khi ng¾n m¹ch :

Khi I t¨ng sÏ lµm cho suÊt ®iÖn ®éng E = U = U t2 220. Nªn U = 0 h

I = U /X nm 20ba

(Xba = X1 + X2; X1,X2 - C¶m kh¸ng cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp

§Ó ®iÒu chØnh c−êng ®é dßng ®iÖn hµn ng−êi ta th©y ®æi vÞ trÝ cña

lâi tõ di ®éng. Khi lâi tõ ®i vµo g«ng tõ, tõ th«ng t¶n t¨ng lªn vµ lµm

gi¶m dßng ®iÖn hµn; ng−îc l¹i khi lâi tõ ®i ra khái g«ng tõ th× tõ th«ng

t¶n gi¶m, dßng ®iÖn hµn sÏ t¨ng.

§−êng ®Æc tÝnh ngoµi cña lo¹i m¸y nµy rÊt dèc nªn chØ øng dông cho

lo¹i m¸y hµn cã dßng kh«ng lín.

H×nh 3 - 25 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn cã nhiÒu tr¹m

H×nh 2 - 26 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn 3 pha

1- m¸y biÕn ¸p hµn 2 - VËt hµn 3 - Que hµn (®iÖn cùc hµn)

C. M¸y hµn mét chiÒu

M¸y hµn ®iÖn mét chiÌu còng nh− c¸c lo¹i m¸y ®iÖn mét chiÒu kh¸c cã 3 bé phËn c¬ b¶n: phÇn c¶m, phÇn øng vµ vµnh ®æi chiÒu.

PhÇn c¶m : lµ phÇn cè ®Þnh, phÇn nµy t¹o ra tõ th«ng chÝnh cña m¸y do

cuén kÝch tõ.

PhÇn øng : lµ phÇn quay cã lâi thÐp h×nh trô b¾t chÆt vµo trôc, trªn bÒ mÆt

lâi thÐp cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt c¸c d©y quÊn phÇn øng. Th©n m¸y, cùc tõ (phÇn c¶m), lâi thÐp hîp thµnh m¹ch tõ cña m¸y ®iÖn mét chiÒu.

Vµnh ®æi chiÒu : gåm c¸c l¸ ®ång ghÐp thµnh h×nh trô, gi÷a c¸c l¸ ®ång

cã líp c¸ch ®iÖn víi nhau vµ víi trôc b»ng mét líp mica máng. Trªn

vµnh ®æi chiÒu cã 2 chæi than ®−îc gi÷ cè ®Þnh t¹i méth vÞ trÝ vµ nèi d©y

ra m¹ch ngoµi.

Dùa vµo ph−¬ng ph¸p kÝch tõ m¸y ®iÖn mét chiÒu cã c¸c lo¹i : kÝch tõ

®éc lËp, kÝch tõ song song, kÝch tõ nèi tiÕp vµ kÝch tõ hæn hîp.

Ph©n lo¹i m¸y ph¸t ®iÖn hµn mét chiÒu:

1. M¸y ph¸t ®iÖn hµn cã cuén kÝch tõ ®éc lËp vµ cuén d©y khö tõ

(cuén c¶n) m¾c nèi tiÕp.

2. M¸y hµn cã cuén kÝch tõ song song vµ cuén khö tõ m¾c nèi tiÕp. 3. M¸y hµn mét chiÒu cã cù tõ l¾p rêi.

4. M¸y hµn ®iÖn mét chiÒu cã nhiÒu tr¹m. ...

Dùa vµo ®−êng ®Æc tÝnh ngaßi cña m¸y cã c¸c lo¹i cong dèc, dèc thoai

tho¶i vµ lo¹i ®Æc tÝnh cøng.

a/ b/

c/ d/

H×nh 3 - 27 S¬ ®å nguyªn lý mét sè m¸y ph¸t

a/ S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph¸t cã cuén kÝch tõ ®éc lËp b/ S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph¸t cã cuén kÝch tõ m¾c nèi tiÕp c/ S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph¸t cã cuén kÝch tõ m¾c song song d/ S¬ ®å nguyªn lý m¸y ph¸t cã c¸c cuén d©y nèi hæn hîp

M¸y ph¸t ®iÖn hµn cã cuén kÝch tõ ®éc lËp vµ cuén d©y khö tõ (cuén c¶n) m¾c nèi tiÕp.

Cuén kÝch tõ

Cuén c¶n

H×nh 3 - 28 S¬ ®å nguyªn lý mét m¸y hµn mét chiÒu kiÓu kÝch tõ ®éc lËp

Cuén c¶n t¹o ra tõ th«ng c¶n nh»m khö tõ vµ t¹o ra ®−êng ®Æc tÝnh ngoµi

c«ng vµ dèc.

§−îc ®Æc tÝnh ngoµi cña m¸y hµn hå quang tay b»ng dßng ®iÖn mét chiÒu

cã d¹ng nh− sau:

U Thay ®æi nhê biÕn trë

Thay ®æi nhê c¸i chuyÓn m¹ch

I

H×nh 3 - 29 §−êng ®Æc tÝnh ngoµi .

Tõ th«ng sinh ra trong cuén c¶n cã h−íng chèng l¹i tõ th«ng chÝnh do

cuén kÝch tõ sinh ra (ΦchÝnh). Tæng hîp tõ th«ng cña m¸y khi lµm viÖc sÏ

lµ :

Φtæng = ΦchÝnh - Φc

Khi kh«ng t¶i I h = 0,

Φc = 0 V× ch−a cã dßng ®iÖn ®i qua cuén c¶n

U kt = CΦchÝnh ΦchÝnh = (Ikt.Wkt)/ Rkhe hë.

Rkhe hë - Tõ trë cña c¸c khe hë mµ tõ th«ng ®i qua (tõ trë cña m¹ch tõ).

Thay ®æi vÞ trÝ cña biÕn trë sÏ thay ®æi c−êng ®é dßng ®iÖn kÝch tõ vµ tõ ®ã thay ®æi hiÖu ®iÖn thÕ kh«ng t¶i cña m¸y. ë vÞ trÝ ®Çu vµ vÞ trÝ cuèi cña biÕn

trë sÏ øng víi ®iÖn ¸p kh«ng t¶i U vµ U cña m¸y. kt max kt min Khi cã t¶i : Ih ≠ 0

Trong m¹ch chÝnh cã dßng ®iÖn hµn ®i qua, ë cuén c¶n xuÊt hiÖn tõ th«ng Φc cã h−íng ng−îc l¹i víi tõ th«ng Φkt.

SuÊt ®iÖn ®éng sinh ra trong phÇn c¶m cña m¸y phô thuéc vµo tæng tõ

th«ng Φc vµ Φktvµ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

E = C.Φ Φ Φ tâng = C.( kt - c)

HiÖu ®iÖn thÕ hµn sÏ lµ : Uh = E - Ih.Rm Rm = Rm¸y -§iÖn trë cña cuén c¶n, phÇn c¶m vµ chæi quÐt,...,...

Uh = E - Ih.Rm = C.(Φ kt - Φc) - Ih.Rm.

φ I . W h =cc c R t

R - Tõ trë cña g«ng tõ mµ tõ th«ng ®i qua. Φc t¨ng th× U gi¶m Nh− vËy ®−êng t h ®Æc tÝnh ngoµi cong dèc cña m¸y hµn ®−îc thiÕt lËp do cã tõ th«ng cña cuén c¶n m¾c nèi tiÕp.

ChÕ ®é ng¾n m¹ch : Tõ th«ng th«ng cña cuén c¶n Φc t¨ng lªn ®ét ngét, lµm cho tæng tõ th«ng Φtæng = Φkt -Φc sÏ rÊt nhá . Tõ th«ng nµy kÝch thÝch phÇn c¶m sinh ra suÊt ®iÖn ®éng cña nguån kh«ng lín l¾m vµ nã sÏ bÞ tiªu hao trªn c¸c ®iÖn trë trong cña m¸y ph¸t. HiÖu ®iÖn thÕ hµn gi¶m xuèng gÇn b»ng kh«ng nªn dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ®−îc h¹n chÕ.

I = E

n.m R + R

m.ng. tr

Rm.ng - §iÖn trë m¹ch ngoµi;

Rm tr - §iÖn trë cña m¸y ph¸t (®iÖn trë m¹ch trong)

Dßng ®iÖn hµn ®−îc ®iÒu chØnh b»ng 2 c¸ch :

• Thay ®æi vÞ trÝ cña biÕn trë ®Ó lµm thay ®æi tõ th«ng cuén kÝch tõ Φ . kt • Thay ®æi sè vßng d©y cña cuén c¶n.

d.M¸y hµn dßng chØnh l−u

§Æc ®iÓm cña m¸y hµn chØnh l−u : • Kho¶ng ®iÒu chØnh chÕ ®é hµn réng; • ChÊt l−îng hµn cao

• Kh«ng cã phÇn quay nªn kh«ng cã tiÕng ån; • Ýt tæn thÊt khi ch¹y kh«ng t¶i;

• Khèi l−îng nhá vµ c¬ ®«mngj h¬n; • Cã thÓ thay c¸c d©y quÊn tõ ®ång b»ng d©y nh«m sÏ cã gi¸ thµnh rÎ h¬n. Nh−îc ®iÓm :

• Thêi gian ng¸n m¹ch dµi, cã thÓ lµm cho ®ièt bÞ háng • Phô thuéc vµo ®iÖn thÕ nguån

M¸y hµn chØnh l−u cã 3 bé phËn :

• M¸y biÕn ¸p vµ c¸c bé phËn ®iÒu khiÓn, ®ãng ng¾t dßng vµ ®iÖn ¸p; • Bé phËn chØnh l−u.

• Bé phËn thay ®æi dßng ®iÖn ®Ó hµn

H×nh 3-30 S¬ ®å nguyªn lý cña m¸y hµn mét pha chØnh l−u 2 nöa chñ kú

Ing

ICL

b/ T

H×nh 3 . 30 BiÕn thiªn cña dßng ®iÖn nguån (a) vµ dßng chØnh l−u (b)

H×nh 3 - 31 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn chØnh l−u 3 pha

I CL

H×nh 3- 32 §å thÞ biÕn thiªn dßng ®iÖn chØnh l−u 3 pha 3. 5. §iÖn cùc hµn

§iÖn cùc hµn lµ tªn gäi chung cho c¸c lo¹i que hµn nãng ch¶y vµ kh«ng nãng ch¶y. Khi hµn hå quang ta cã thÓ sö dông ®iÖn cùc nãng ch¶y (th−êng gäi lµ que hµn) vµ ®iÖn cùc kh«ng nãng ch¶y. Trong thùc tÕ do quen nªn th−êng gäi chung lµ que hµn. V× vËy trong hµn hå quang vµ hµn khÝ ta sÏ dïng thuËt ng÷ “que hµn” ®Ó chØ ®iÖn cùc nãng ch¶y vµ kh«ng nãng ch¶y.

Que hµn kh«ng nãng ch¶y th−êng ®−îc chÕ t¹o tõ than, grafÝt. v«nfram hoÆc c¸c vËt liÖu trªn kÕt hîp víi c¸c chÊt dÔ ph¸t x¹ electron (nh− La, Ra, ...)

Que hµn nãng ch¶y lµ lo¹i ®iÖn cùc mµ lâi lµm b»ng kim lo¹i (thÐp, gang, dång, nh«m,...) bªn ngoµi cã mét líp thuèc bäc. Khi hµn que hµn sÏ bæ sung kim lo¹i vµ t¨ng c−êng mét sè tÝnh chÊt ®Æc biÖt cho mèi hµn. Que hµn nãng ch¶y cã nhiÒu lo¹i

nh− que hµn thÐp c¸c bon, que hµn thÐp inãc, que hµn thÐp hîp kim, que hµn ®ång, que hµn nh«m,...

3.5.1 CÊu t¹o cña que hµn nãng ch¶y

Lo L

H×nh 3 - 33 S¬ ®å cÊu t¹o que hµn

1 - Líp thuèc bäc

2 - Lâi que hµn b»ng kim lo¹i

B¶ng 3 - 2

dh (mm) Lo (mm) L (mm)

< 3 20 - 25 250

3 - 4 20 - 25 350 - 400 5 - 6 20 - 25 450

3.5.2 Yªu cÇu

• §¶m b¶o c¬ tÝnh cña mèi hµn; • §¶m b¶o thµnh phÇn ho¸ häc cÇn thiÕt cña mèi hµn; • Cã tÝnh c«ng nghÖ tèt ( dÓ g©y hå quang, hå quang ch¸y æn ®Þnh, nãng

ch¶y ®Òu, cã kh¶ n¨ng hµn ë tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ trong kh«ng gian, mèi hµn kh«ng cã ræ, kh«ng nøt, xû næi ®Òu vµ dÔ bong ra, kh«ng b¾n toÐ nhiÒu.

• HÖ sè ®Êp cao;

• Kh«ng sinh khÝ ®éc h¹i ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ cña c«ng

nh©n;

• DÔ dµng chÕ t¹o & gi¸ thµnh rÎ;

3.5.3 T¸c dông cña líp thuèc bäc que hµn

• KÝch thÝch hå quang vµ lµm cho hå quang ch¸y æn ®Þnh; • T¹o khÝ & t¹o xû ®Ó b¶o vÖ mèi hµn; • Líp xû cã t¸c dông lµm cho muèi hµn nguéi chËm tr¸nh hiÖn t−îng t«i

cña mèi hµn;

• Khö «xy hoµn nguyªn kim lo¹i; • T¨ng c¬ tÝnh vµ mét sè tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña mèi hµn;

3.5.4 Ký hiÖu tiªu chuÈn ViÖt Nam

N - 48-32

- N - ChØ que hµn nèi thÐp;

• 7 Sè tiÕp sau - chØ ®é bÒn σ 2 B . 10 (N/m)

• ChØ sè tiÕp theo - chØ nhãm thuèc bäc

1 - nhãm axÝt; 2 - nhãm baz¬; 3 - nhãm xØ ti tan);

• Hµn tèt ë mäi cùc : 1 4

- Hµn tèt ë cùc ©m : 2 5

- Hµn tèt ë cùc d−¬ng : 3 6

3.5.5. S¶n xuÊt que hµn

Que hµn cã thÓ s¸n xuÊt b»ng tay, b»ng m¸y. C¸c b−íc c©n tiÕn hµnh lµ ChuÈn bÞ lâi, chuÈn bÞ thuèc bäc .

Thuèc bäc que hµn cã thÓ sö dông c¸c chÊt sau ®©y:

• ChÊt dÔ g©y hå quang vµ æn ®Þnh hå quang (kim lo¹i kiÒm, kim lo¹i kiÒm

thæ nh− mica : KAl2[AlSiO3O10](OH)2

KnAl2O3.SiO2. MgO2, Na2CO3 (thuû tinh láng)

• ChÊt sinh khÝ b¶o vÖ Xen lu l«, tinh bét, CaCO3.MgCO3 (Dolomide CaMg(CO3) ;

C6H10O5)n // Destrin,

• ChÊt t¹o xû [quÆng s¾t ®á (Fe2O3 chiÕm 90%)], Fe3O4, cÈm th¹ch, CaCO3, huúnh

th¹ch (CaF2), CaMgCO3, TiO2, NaAlSi3O5, (KNaAl2)3.6SiO2 ...

• ChÊt khö «xy & hîp kim ho¸ mèi hµn : Fer« hîp kim, bét nh«m , bét s¾t, grafÝt,... • ChÊt t¹o h×nh : cao lanh Al2O3.2SiO2.2H2O, ben t« nhÝt (nSiO2.m Al2O3), xenlul«, • ChÊt dÝnh kÕt : Thuû tinh láng, kri«lÝt (NaAlF6,) Destrin (C6H10O5)n

C¸c lo¹i que hµn kh«ng nãng ch¸y ®−îc chÕ t¹o tõ grafÝt, v«nfram W, hoÆc tõ mét sè hîp kim dÆc biÖt kh¸c . §−êng kÝnh ®iÖn cùc v«nfram trong kho¶ng tõ 1 ... 6 mm vµ cã thÓ lín h¬n.

§iÖn cùc than, grafÝt cã dh = 6 ... 30 mm , l < 300 mm.

3- 6 Qu¸ tr×nh nãng ch¶y vµ dÞch chuyÓn

kim lo¹i que hµn nãng ch¶y.

Khi hµn hå quang qu¸ tr×nh nãng ch¶y vµ dÞch chuyÓn kim lo¹i que hµn x¶y ra qua nhiÒu giai ®o¹n:

1 4 2 3

H×nh 3 - 34 S¬ ®å dÞch chuyÓn kim lo¹i láng qua c¸c giai ®o¹n 1, 2, 3, 4

Ph¶n lùc ®Èy cña khÝ sinh ra tõ

thuèc bäc que hµn R.

Søc c¨ng bÒ mÆt

F F lùc ®iÖn

tr−êng F

F P F Träng lùc P

a/ b/

H×nh 3 - 35 S¬ ®å ph©n bè lùc t¸c dông lªn giät kim lo¹i láng

• Giai ®o¹n 1 : H×nh thµnh líp kim lo¹i láng trªn bÒ mÆt que hµn vµ vËt hµn (1). D−íi

t¸c dông cña lùc ®iÖn tr−êng (t¹o nªn vïng bÞ co th¾t) vµ d−íi t¸c dông cña träng

lùc giät kim lo¹i láng dÞch chuyÓn xuèng dÇn cho ®Õn khi tiÕp xóc vËt hµn. • Giai ®o¹n 2 : D−íi t¸c dông cña träng lùc vµ sø c¨ng bÒ mÆt giät kim lo¹i láng ®−îc

h×nh thµnh. (2)

• Giai ®o¹n 3 : Khi giät kim lo¹i láng tiÕp xóc vËt hµn th× ng¾n m¹ch, kÕt qu¶ nhiÖt

t¨ng ®ét ngét lµm cho giät kim lo¹i láng lín nhanh vµ t¸ch ra khái que hµn. (3)

KÝch th−íc vµ sè l−îng giät kim lo¹i láng phô thuéc vµo c−êng ®é dßng ®iÖn, cùc

®iÖn nèi víi que hµn , thµnh phÇn vµ c¸c tÝnh chÊt kh¸c cña que hµn. Giät kim lo¹i

láng cã kÝch th−íc kho¶ng 1 - 4 mm ( ®èi víi que hµn kh«ng cã thuèc bäc); trªn

d−íi 0,1 mm khi hµn dßng lín vµ que hµn cã thuèc bäc. • Giai ®o¹n 4 : C¸c qu¸ tr×nh trªn cø tiÕp tôc lÆp l¹i theo c¸c tr×nh tù trªn (4)

Giät kim lo¹i láng lu«n chÞu t¸c dông cña c¸c lùc : träng lùc, søc c¨ng bÒ mÆt, ph¶n lùc cña c¸c chÊt khÝ, lùc ®iÖn tr−êng. Khi hµn sÊp giät kim lo¹i láng lu«n r¬i vµ vòng vòng hµn mét c¸ch dÏ dµng. Khi hµn trÇn (xem h×nh b/) träng lùc g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn kim lo¹i ®i lªn. Tuy nhiªn ë ®©y vai trß cña søc c¨ng bÒ mÆt, lùc ®¶y cña c¸c chÊt khÝ vµ lùc ®iÖn tr−êng cã vai trß rÊt quan träng lµm cho giät kim lo¹i láng ®i lªn tõ que hµn vµo vòng hµn. Lùc ®iÖn tr−êng bao gåm 2 lùc : lùc ®iÖn tr−êng tØnh (lµm co th¾t giät kim lo¹i láng) vµ lùc ®iÖn tr−êng ®éng cã chiÒu tõ que hµn ®Õn vËt hµn cã t¸c dông ®¶y giät kim lo¹ láng. V× c−êng ®é ®iÖn tr−êng cña que hµn (cã mËt ®é dßng lín) lu«n lu«n lín h¬n c−êng ®é ®iÖn tr−êng cña vËt hµn (cã mËt ®é dßng nhá).

3.7 C«ng nghÖ hµn hå quang

3.7.1 VÞ trÝ c¸c mèi ghÐp hµn trong kh«ng gian : cã 4 vÞ trÝ chÝnh

II

III 1 I

IV

H×nh 3 - 36 VÞ trÝ c¸c mèi hµn trong kh«ng gian.

I - hµn b»ng II - hµn ngang , hµn leo(hay hµn ®øng)

III - hµn ng÷a IV - hµn trÇn. (hµn trÇn lµ vÞ trÝ hµn ®Æc biÖt . ghi chó: 1- que hµn 2-vËt hµn 3 - hå quang

3.7.2 C¸c lo¹i mèi ghÐp hµn ®−îc ph©n ra: • Mèi hµn gi¸p mèi (a, c) tøc lµ c¸c mÐp vËt hµn tiÕp gi¸p vµo nhau; mèi hµn chång

mÝ (b); mèi hµn gãc ( d ) mèi ghÐp hµn theo kiÓu ch÷ T , L ...(e)

a/ c/

b/ d / e/

H×nh 3 - 37 C¸c lo¹i mèi ghÐp hµn

3.7.3 ChuÈn bÞ c¸c lo¹i mèi hµn.

§Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho mèi hµn kÕt tinh (®«ng ®Æc) tèt, tr¸nh ®−îc mét sè khuyÕt tËt, ng−êi ta ph¶i chuÈn bÞ c¸c mÐp hµn tr−íc khi hµn: Kh©u chuÈn bÞ bao gåm c¸c b−íc :

• Lµm s¹ch mÐp vËt hµn ;

• §æi víi thÐp máng cÇn gÊp mÐp ;

• §èi víi thÐp cã chiÒu dµy lín cÇn ph¶i v¸t mÐp.h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cÇn v¸t

theo tiªu chuÈn .

• Chän khe hë gi÷a 2 vËt hµn;

chiÒu dµy S =1- 3 mm

chiÒu dµy S =1- 6 mm

chiÒu dµy S =4- 26 mm

Khi gÐp gãc

H×nh 3 - 38 S¬ ®å c¸c lo¹i mèi gÐp hµn

3.7.4 Chän lo¹i que hµn

Nguyªn t¾c chän que hµn cã thµnh phÇn gÇn t−¬ng tù thµnh phÇn kim lo¹i c¬ b¶n. L−u ý cÇn chän que hµn cã thµnh phµn c¸c bon thÊp h¬n mét Ýt vµ chän lo¹i cã c¸c nguyªn tè hîp kim ®Ó t¨ng c¬ tÝnh cho mèi hµn.

3.7.5 ChÕ ®é hµn

ChÕ ®é hµn lµ tËp hîp c¸c th«ng sè c«ng nghÖ vµ ®iÖn ®Æc tr−ng cho qóa tr×nh

hµn nh»m nhËn ®−îc mèi hµn cã chÊt l−îng theo yªu cÇu kû thuËt.c¸c th«ng sè ®ã lµ:

d h - ®−êng kÝnh que hµn (mm)

I h - c−êng ®é dßng ®iÖn hµn (A)

U h - hiÖu ®iÖn thÕ hµn (V)

n - sè líp cÇn hµn

V h - vËn tèc hµn; m/h

t- thí× gian hµn giê (h) h

Khi hµn hå quang tay, th× dh vµ Ih lµ hai ®¹i l−îng quan träng nhÊt .

a - Chän ®−êng kÝnh que hµn phô thuéc vµo : • ChiÒu dµy cña vËt hµn ;

• VÞ trÝ mèi hµn trong kh«ng gian : hµn ngang / hµn ®øng/ hµn leo chän dh

<=5mm hµn trÇn th× nªn chän que hµn cã ®−êng kÝnh dh <=4mm .

dh cã thÓ chän theo b¶ng sau:

B¶ng 3 - 3

S (mm) 1,5 - 2,0 3 4 - 8 9 - 12 16 - 20 dh (mm) 1,6 - 2,0 3 4 4 - 5 5 - 6 b - C−êng ®é dßng ®iÖn ;

• Chän theo gi¸ trÞ cho phÐp cã ghi trªn bao gãi que hµn .

• TÝnh theo c«ng thøc ;

I π 2 . d h = J (A) h 4

dh - ®−êng kÝnh que hµn ( tÝnh b»ng mm)

J - mËt ®é c−êng ®é dßng ®iÖn hµn (A/mm2); J -phô thuéc vµo nhãm thuèc bäc que hµn :

B¶ng 3 - 4

dh (mm) Nhãm thuèc bäc 3 4 5

J A/mm2) axit, ti tan 14,0 - 20,0 11,5 - 16,0 10,0 - 13,0

J A/mm2) Baz¬ 13,0 - 18,5 10,0 - 18,5 9,0 - 12,0

Chó ý :

• Khi hµn nh÷ng tÊm kim lo¹i máng cÇn gi¶m dßng ®iÖn xuèng 10 - 15 % • Khi hµn ngang ,hµn ®øng cÇn gi¶m I h 10 -2%; • Khi hµn trÇn , cÇn gi¶m xuèng 15- 25 % so víi vÞ trÝ hµn b»ng .

c HiÖu ®iÖn thÕ hµn : Uh chän trong kho¶ng :

30 -35 V dßng mét chiÒu

20 -30 V dßng xoay chiÒu

d - TÝnh sè líp cÇn hµn n.

Khi hµn thÐp cã chiÒu dµy lín, ta cÇn hµn nhiÒu líp .

- líp thø 1 (Fo) : ta hµn que hµn nhá , kho¶ng 3 mm

- c¸c líp tiÕp theo (Fn) ta hµn b»ng que hµn lín cã ®−êng kÝnh 4 hoÆc 5 mm

H×nh 3 39 S¬ ®å mèi hµn nhiÒu líp

n = F − F d o +1 F n

F ® - diÖn tÝch tiÕt diÖn cÇn ®Êp ;

F - diÖn tÝch tiÕt diÖn líp thø nhÊt ; O

Fn - diÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c líp tiÕp theo;

F ® = F1 + F 2 + F3 + F4

- dùa vµo kÝch th−íc cña mèi hµn theo tiªu chuÈn ta tÝnh F®:

FO = (6- 8) dh mm2 F n =( 8- 12) dh mm2

d - VËn tèc hµn:

Vh = Lh/t h Lh chiÒu dµi ®−êng hµn

t h thêi gian hµn

V = L L F . . M h h d γd = h = MÆt kh¸c M α d = d.Ih.t t t F . . γ γh. . F t . h h d d h

V α .I I d h α . d = h =h (cm/h) = V (cm/s) γ h . F γ . F .3600 d d

Trong ®ã : αd - (g/(A.h))

γ 3 - (g/cm)

F 2 - cm.

f - Thêi gian hµn

t = t t h q + ph

t h q - thêi gian hå quang ch¸y t ph - thêi gian phô ( thêi gian ®ãng më m¸y, thay que hµn, chuÈn bÞ vËt hµn,

di chuyÓn vËt hµn, ®i l¹i, ... §Ó ®¬n gi¶n ta tÝnh:

t = t h q /K

k lµ hÖ sè phô thuéc tr×nh ®é tæ chøc s¶n xuÊt

k = 0, 5 - 0, 6 Tr×nh ®é tæ ch−c s¶n xuÊt kh¸ k = 0, 3 - 0, 4 Tr×nh ®é tæ chøc s¶n xuÊt trung b×nh k <= 0, 3 Tr×nh ®é tæ chøc s¶n xu¸t kÐm thq - thêi gian hå quang ch¸y.

t γ .F L . dh = hq (h) α . I d h

§Ó t¨ng n¨ng suÊt khi hµn ta nªn chon chÕ ®é sao cho t h nhá nhÊt. Hay nªn cho

I lín, chän que hµn cã hÖ sè hµn ®Êp ( α d ) cao; chon que hµn lín, hµn b»ng hå quang 3 pha hoÆc hµn b»ng que hµn n»m, ... Bªn c¹nh ®ã cÇn tæ chøc s¶n xuÊt tèt ®Ó gi¶m thêi gian phô

3. 8 Kü thuËt hµn hå quang

3.8.1 Chän gãc nghiªng que hµn hîp lý

α o = 75 - 85 .

H×nh 3 - 40 Gãc nghiªng que hµn

• Gãc nghiªng que hµn phô phuéc chiÒu dµy vËt hµn, ph−¬ng ph¸p hµn, vµ tÝnh chÊt

vËt hµn.

• Khi hµn vËt hµn cã chiÒu dµy lín th× chän gãc nghiªng lín; • VËt hµn cã tÝnh dÉn nhiÖt cao th× chän gãc lín, ...

• Khi gãc hµn , gãc nghiªng cña que hµn thay ®æi ®Ó cho mçi hµn ®Òu hai c¹nh

Khi hµn leo

H×nh 3 - 41 S¬ ®å hµn leo

Khi hµn trªn xuèng

1 2

H×nh 3 - 42

3.8.2 Chän l−îng dÞch chuyÓn que hµn cho hîp lý :

• Khi hµn tÊm máng thi que hµn dÞch chuyÓn theo ®−êng th¼ng.

H×nh 3 - 43 Nguyªn t¾c dÞch chuyÓn que hµn khi hµn vËt máng

• Khi hµn vËt dµy vµ cã mèi hµn réng th× võa tÞnh tiÕn võa chuyªn ®éng qua l¹i

theo ph−¬ng ngang.

H×nh 3 - 44 Nguyªn t¾c dÞch chuyÓn que hµn khi mèi hµn réng

• Khi hµn nhiÒu líp th× cÇn chuÈn bÞ kü líp hµn thø nhÊt. Chän thø tù hµn c¸c

líp tiÕp theo hîp lý. Sau mçi ®−êng hµn ph¶i lµm s¹ch c¸c chÊt xû, ræ, ...

• Khi mèi hµn cã chiÒu dµi lín th× ph¶i chia thµnh tõng ®o¹n theo thø tù nh−

sau nh»m chèng nh÷ng biÕn d¹ng khi hµn.

1 2 3 4

5 3 1 2 4 6

H×nh 3 - 45 Thø tù hµn c¸c mèi hµn cã chiÒu dµi lín

• ChuyÓn ®éng tõ gi÷a ra (hµn ra hai phÝa ) : khi mèi hµn nhá , kh«ng réng ®−êng

hµn dµi

• ChuyÓn ®éng theo nh÷ng ®−êng trßn : môc ®Ých lµ t¨ng chyÒu réng mèi hµn øng

dông khi hµn trÇn , hµn ®øng

• ChuyÓn ®éng qua l¹i : t¨ng nãng ch¶y hai bªn mÐp hµn • ChuyÓn ®éng nhiÒu vÒ mét phÝa : khi hµn mét tÊm dµy vµ mét tÊm máng • §Ó gi¶m øng suÊt vµ biÕn d¹ng khi hµn ng−êi ta ng−êi ta th−êng hµn theo tõng

®o¹n ®èi víi ®−êng hµn lín .

• Khi hµn trÇn vµ hµn ngang , hµn ®øng cÇn gi¶m dßng ®iÖn ®i tõ 10 _ 20% (cã khi

25% ).que hµn Ýt dao ®éng, chiÒu dµi hå quang ng¾n, chän que cã ®−êng kÝnh nhá,

chän que hµn cã thuèc bäc cøng , khã ch¶y ...

3.8 Hµn hå quang b¸n tù ®éng vµ tù ®éng

trong c¸c m«i tr−êng b¶o vÖ

3.8.1 Hµn b¸n tù ®éng vµ hµn tù ®éng

a. Kh¸i niÖm : Hµn b¸n tù ®éng lµ mét qu¸ tr×nh hµn mµ d©y hµn ®−îc cÊp tù ®éng vµo vïng hµn cßn viÖc di chuyÓn má hµn ®−îc thùc hiÖn b»ng tay ng−êi ®iÒu khiÓn.

theo mèi hµn ®−îc thùc hiÖn hoµn toµn b»ng m¸y.

Hµn b¸n tù ®éng vµ b¸n tù ®éng cã thÓ ®−îc hµn trong c¸c m«i tr−êng b¶o vÖ

nh− hµn d−íi líp thuèc hoÆc hµn trong c¸c m«i tr−êng khÝ b¶o vÖ. Hµn tù ®éng vµ b¸n tù ®éng trong m«i tr−êng kh«ng khÝ hÇu nh− kh«ng ®−îc sö dông n÷a v× chÊt l−îng mèi hµn kÕm.

b. Ph©n lo¹i

Hµn b¸n tù ®éng trong m«i tr−êng khÝ b¶o vÖ (khÝ tr¬, khÝ ho¹t tÝnh,

hæn hîp c¸c lo¹i khÝ)

Hµn b¸n tù ®éng d−íi líp thuèc b¶o vÖ

Hµn tù ®éng trong m«i tr−êng khÝ b¶o vÖ (khÝ tr¬, khÝ ho¹t tÝnh,

hæn hîp c¸c lo¹i khÝ)

Hµn tù ®éng d−íi líp thuèc b¶o vÖ

Theo líp thuèc b¶o vÖ

quang ®iÖn vµ hµn khÝ), khÝ b¶o vÖ.

Thuèc hµn

T¸c dông : t¹o xû láng b¶o vÖ kim lo¹i mèi hµn khái t¸c dông cña oxy, ni t¬ trong kh«ng khÝ.

Thuèc hµn nãng ch¶y; thuèc hµn bét ( kh«ng nãng ch¶y : gèm keramit, bét thiªu kÕt, ... bao gåm c¸c chÊt kho¸ng thiªn nhiªn víi hîp kim ferro vµ thuû tinh n−íc. Theo chøc n¨ng sö dông ng−êi ta chia ra :

• Thuèc cho hµn thÐp c¸c bon vµ hîp kim thÊp;

• Thuèc hµn thÐp hîp kim;

• Thuèc hµn hîp kim mµu; Theo thµnh phÇn c¸c chÊt ng−êi ta chia ra :

• Lo¹i cã SiO 2 cao ( 40 - 50 % SiO2 )

• Lo¹i SiO2 thÊp ( < 35 % SiO2 )

• Lo¹i kh«ng cã SiO 2.

• Lo¹i kh«ng chøa oxy

• Xû cã tÝnh baz¬ : CaO, MgO, FeO, ...

• Xû cã tÝnh axit TiO2, SiO2,...

• Xû trung tÝnh chøa Cl2 , F2. Yªu cÇu ®èi víi thuèc hµn :

• NhiÖt ®é nãng ch¶y cña thuèc hµn nhá h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cuat kim lo¹i c¬ b¶n

kho¶ng 200 - 300 oC.

• Thuèc hµn ph¶i cã ®é Èm thÊp vµ ®é bÒn c¬ häc nhÊt ®Þnh. • Thuèc hµn ph¶i t¹o ®iÒu kiÖn cho hå quang dÔ ch¸y vµ ch¸y æn ®Þnh. • Thuèc hµn ph¶i t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh h×nh thµnh mèi hµn tèt, ®Æc ch¾c,

kh«ng cã ræ khÝ, ngËm xû,...

• §¶m b¶o khö c¸c t¹p chÊt vµ tho¸t khÝ tèt; lo¹i trõ c¸c khuyÕt tËt nh− ræ khÝ, ngËm

xØ, nøt vïng mèi hµn.

• Hîp kim ho¸ mèi hµn, ®¶m b¶o c¬ tÝnh tèt • T¹o m¶ng máng b¶o vÖ vµ dÓ dµng t¸ch khái bÒ mÆt mèi hµn. • Kh«ng sinh bôi vµ khÝ ®éc h¹i

• Gi¸ thµnh h¹

KhÝ b¶o vÖ mèi hµn

KhÝ tr¬ ( Inert gas ) : Ar, He

• D·i kim lo¹i

§−êng kÝnh d©y hµn : 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 Khèi l−îng mét cuén : 1,5 - 30 kg cã thÓ ®Õn 80 kg ( c¶ khung d©y )

3.8.2. Hµn hå quang tù ®éng vµ b¸n tù ®éng d−íi líp thuèc b¶o vÖ a. Kh¸i niÖm

Hå quang hë lµ hå quang tiÕp xóc víi kh«ng khÝ, n¨mg suÊt cao h¬n khi hµn hå

quang tay nh−ng chÊt l−îng mèi hµn thÊp.

Hå quang kÝn - lµ hå quang ch¸y d−íi líp thuèc hoÆc trong c¸c m«i tr−êng khÝ

b¶o vÖ kh¸c.

b. S¬ ®å nguyªn lý hµn tù ®éng d−íi líp thuèc b¶o

3 4 5 6

H×nh 3 - 46 S¬ ®å nguyªn lý hµn tù ®éng d−íi líp thuèc b¶o vÖ 1- Con l¨n cÊp d©y hµn; 2- D©y hµn; 3- Thuèc hµn; 4- Líp xû ®· ®«ng ®Æc;

5- Líp kim lo¹i láng; 6- Líp kim lo¹i míi kÕt tinh

§Æc tÝnh cña hµn hå quang tù ®éng d−íi líp thuèc. • Ýt hao tèn kim lo¹i, hÖ sè hµn ®Êp 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, • Cho phÐp hµn víi dßng ®iÖn cao nªn tèc ®é hµn lín, n¨ng suÊt hµn cao. • Vïng ¶nh h−ëng nhiÖt nhá do thÓ tÝch nãng ch¶y(Vh) nhá. • ChÊt l−îng mèi hµn cao; c¬ tÝnh tèt. • §iÒu kiÖn lao ®éng tèt do hå quang kÝn. • Cho phÐp c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh hµn. Nh−îc ®iÓm :

• Khã thùc hiÖn c¸c mèi hµn cã h×nh d¹ng vµ quü ®¹o hµn phøc t¹p. • Gi¸ thµnh thiÕt bÞ ®¾t.

• Yªu cÇu khi g¸ l¾p vµ chuÈn bÞ hµn kh¸ c«ng phu.

c. C«ng nghÖ hµn tù ®éng d−íi líp thuèc. ChuÈn bÞ vËt hµn ( t−¬ng tù hµn hå quang tay ) C¸c lo¹i mèi hµn :

• Hµn mét phÝa

• Hµn 2 phÝa

• Hµn cã tÊm lãt thÐp hay tÊm lãt b»ng ®ång. • Hµn cã ®Öm thuèc

• Hµn theo quü ®¹o th¼ng vµ cong C¸c th«ng sè mèi hµn.

H×nh d¸ng mèi hµn vµ c¸c hÖ sè cña nã

HÖ sè ngÊu : ψ B =

ng h

h B - chiÒu réng mèi hµn

S mm

C - ChiÒu cao

Ψ Sebeko-1975-page 171) ng = 0,8 - 4 ( Tèt nhÊt lµ 1,2 - 2 ) [ 14 ]

Ψ ng < 0,8 DÔ bÞ nøt nãng

Ψ ng > 4 T¨ng biÕn d¹ng vµ nguån nhiÖt sÏ kh«ng ®−îc cung cÊp hîp lý.

HÖ sè h×nh d¸ng mèi hµn : ψ B =

hd C

Ψ hd = 5 - 12 ( th−êng lÊy b»ng 7 - 12 )

Ψ hd > 12 Mèi hµn bÞ lâm

Ψ hd < 5 Mèi hµn bÞ tËp trung øng suÊt

HÖ sè ®iÒn ®Çy ngÊu mèi hµn : µ F ng =

dd B h .

HÖ sè ®iÒn ®Çy låi mèi hµn : µ F dl = ≈ ddng 0,73

B C .

HÖ sè h×nh d¸ng vòng hµn ( bÓ hµn ) : ψ L = ≈ vh const.

( hÖ sè nµy kh«ng ®æi nÕu c¸c th«ng sè cña chÕ ®é hµn kh«ng ®æi.tÝnh chÊt cña vËt liÖu ®ång nhÊt ).

= Q U I . h h =

L K. 2. . . π λ T λ

nc .T nc

Q = 0,24.Uh.Ih.ηhq. ( cal )

Uh - §iÖn ¸p hµn(V); Ih.- C−êng ®é dßng ®iÖn hµn η hq. - HÖ sè h÷u Ých cña nguån nhiÖt ( hå quang hµn ) η ≈ hq 0,98

K - hÖ sè K = 2,8 - 3,6 mm/(KVA) khi hµn thÐp c¸c bon thÊp

(Page 107Hµn èng 1962)

K = 1,7 - 2,3 mm/(KVA) khi hµn b»ng que hµn cã thuèc bäc dµy.

Gi¶ sö tiÕt diÖn ngÊu cña mèi hµn lµ n÷a h×nh trßn th×

B = 2 r (*); T max = 2.Q 2.q dv π 2 2 (**)

. . . . e C γV r . π. . e cγ .r h =

Tõ ( **) ta cã r = 2 2q dv

π . . . . e c γT nc

Trong ®ã : o c - nhiÖt dung riªng ( cal/C)

γ 3- Khèi l − îng riªng cña vËt liÖu ( g/cm) λ - HÖ sè truyÒn nhiÖt ( cal/(cm.s) C. 3 o γ- NhiÖt dung riªng thÓ tÝch ( cal/ ( cm .C )

a λ 2 = (***) a- ®é dÉn nhiÖt ®é ( cm/s) C . γ

Tõ (**) (***) ta cã r = 2. Q 2q =

π. . . . e c γT nc Vh . . . . . π e c γTnc

Ta cã : q=Q/V h.

µ L Q = = = A U I V . =

vh Const h h h B 2. . .. π λ

T nc . B

Sù phô thuéc cña h×nh d¹ng mèi hµn vµo chÕ ®é hµn.

H×nh d¸ng vµ kÝch th−íc cña mèi hµn phô thuéc c−êng ®é dßng ®iÖn hµn ( Ih),

mËt ®é c 2 − êng ®é dßng ®iÖn J = I/F ( A/cm), ®iÖn ¸p hµn ( U ) , VËn tèc hµn ( V ),

h h

I1 I2

I2 > I1

H×nh 3 - 49 Sù phô thuéc kÝch th−íc mèi hµn vao c−êng ®é dßng ®iÖn

U1 U2

U2 >

H×nh 3 - 50 Sù phô thuéc kÝch th−íc mèi hµn vµo ®iÖn ¸p hµn

Vh1 Vh2

Vh2 >Vh1

H×nh 3-51 KÝch th−íc mèi hµn phô thuéc chÕ ®é hµn

b/ §iÖn ¸p t¨ng lµm cho chiÒu réng t¨ng

c/ VËn tèc t¨ng lµm cho tiÕt diÖn gi¶m vµ kh«ng ®Òu

§Ó ®¬n gi¶n ho¸ cho qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ta ®−a ra 3 ®−êng ®¼ng nhiÖt øng víi

c¸c chÕ ®é hµn kh¸c nhau vµ cã ®é ngÊu t¨ng dÇn tõ d¹ng nöa ellip ngang ®Õn n÷a nöa ®−êng trßn vµ d¹ng nöa ellÝp ®øng ( xem h×nh 3-52 ).

H×nh 3 - 52 S¬ ®å c¸c m« h×nh ®Ó tÝnh to¸n kÝch th−íc mèi hµn

D¹ng 1 : h×nh ellÝp ngang cã diÖn tÝch tiÕt diÖn :

1 1 1 1 π

F = π B h 2 B h . .h = π . ψ

1 . ng 1 ng 1 2 2 . = h

2 h 2 4 1

D¹ng 2 : N÷a h×nh trßn : = π 2 2 . B π . h 2 2 F = ng 2 4 4 D¹ng 3 : h×nh ellÝp ®øng :

F = B h π 2 B h h 3 π 3 = 3 3 = 3 . . . h π . ψ . 31 ng 3 3 ng 2 2 2 h 2 4 3

S¬ ®å d¹ng 1 hîp lý h¬n nªn cã thÓ viÕt nh− sau : Tõ c¸c c«ng thøc trªn khi hµn thÐp c¸c bon vµ thÐp hîp kim thÊp chiÒu s©u ngÊu cã thÓ tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc :

qdv

h1 = h = 0,0156 (mm) ψ

ng1

qdv

h1 = h = 0,0165 (mm) ( 15 ) ψ

ng1

HÖ sè ngÊu cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm :

ψ d U . h h = k.(19 − ng 0 01 ,I ). h ( 16 ) I

K - hÖ sè phô thuéc lo¹i dßng ®iÖn.

K = k1 = 1 Dßng xoay chiÒu NÕu J >= 120 A/mm 2.

K = k2 = 1,12 Dßng mét chiÒu nèi thuËn

K = k3 = 0,92 Dßng mét chiÒu nèi nghÞch NÕu J < 120 A/mm2.

2 82 ,

K = k2 = 0 1925 , Dßng mét chiÒu nèi thuËn

K = k 0,1925 = 0,367 . J Dßng mét chiÒu nèi nghÞch

X¸c ®Þnh chiÒu réng mèi hµn : B = Ψng. h