ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ – KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
NCM HÀN & CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
BÀI GIẢNG
CÔNG NGHỆ HÀN ÁP LỰC
BIÊN SOẠN: PGS.TS. BÙI VĂN HẠNH
ĐT (Zalo): 0913507234
Email: hanh.buivan@hust.edu.vn
1
1. Thông tin chung
- Tên học phần:
Công nghệ hàn áp lực
(Pressure Welding Technology)
- Mã học phần: ME4227
- Khối lượng:
2(2-1-0-4)
Lên lớp:
30 tiết
Bài tập:
15 tiết
Thực hành, thí nghiệm, tham quan: 0
Thực tập sau học phần: 0
- Học phần tiên quyết:
- Học phần học trước:
- Học phần song hành:
2
2. Mô tả học phần
• Sau khi học xong học phần này, sinh viên sẽ nắm
được đặc điểm công nghệ và biết cách lựa chọn
phương án công nghệ cho ứng dụng hàn cụ thể, cách
tính toán chế độ nhiệt và các thông số của chế độ hàn
cho hàn điểm, hàn đường và hàn tiếp xúc giáp mối đối
với các loại vật liệu cơ bản khác nhau.
3
3. Mục tiêu, chuẩn đầu ra của học phần
Mục
tiêu/C
ĐR
M1
M2
M3
M4
Mô tả mục tiêu/Chuẩn đầu ra của
học phần
CĐR được
phân bổ cho
HP/ Mức độ
(I/T/U)
1.3; 2.1 (I)
Hiểu được các khái niệm về mặt tiếp
xúc và dòng điện khi hàn áp lực.
Nắm vững các quá trình nhiệt và điện 1.1; 1.3; 2.1;
khi hàn áp lực; Biết cách tính toán chế 2.2; 2.4 (T, U)
độ công nghệ hàn đối với các vật liệu
cơ bản khác nhau.
Nắm vững đặc điểm của kim loại và 1.1; 1.3; 2.1;
hợp kim khi hàn áp lực.
2.2; 2.4 (T, U)
Nắm vững đặc điểm công nghệ hàn 1.3; 2.1; 2.2;
các loại vật liệu cơ bản khác nhau và 2.4; 3.1, 3.2;
biết cách ứng dụng theo yêu cầu cụ
4.4 (T, U) 4
thể.
4. Tài liệu học tập
Bài giảng, Giáo trình:
Bài giảng “Công nghệ hàn áp lực” do Nhóm chuyên
môn Hàn & Công nghệ kim loại biên soạn theo đề
cương chi tiết học phần
Tài liệu tham khảo:
1. Hongyan Zhang, Jacek Senkara, Resistance
Welding, Taylor & Francis 2006
2. Resistance Welding Machine Association:
Resistance welding manual, 4th edition Resistance Welding Machine Association,
Philadelphia, 1989.
3. Miller, HANDBOOK FOR Resistance Spot Welding,
2005.
5
5. Đánh giá kết quả
Điểm thành
phần
Phương pháp
đánh giá cụ thể
A1. Điểm quá Đánh giá quá trình
A1.1. Thí nghiệm
trình (*)
(40%)
A1.2. Thi giữa kỳ
(60%)
A2. Điểm
cuối kỳ
A2.1. Thi cuối kỳ
Mô tả
- Báo cáo:
có
- Bắt buộc:
đạt
Trắc
nghiệm/Tự
luận
Trắc
nghiệm/Tự
luận
CĐR
Tỷ
được trọn
đánh giá g
30%
M1 ÷ M2
M1 ÷ M2
M1 ÷ M4 70%
6
6. Kế hoạch giảng dạy
NHẬP MÔN: GIỚI THIỆU VỀ HỌC PHẦN VÀ TÀI LIỆU
HỌC TẬP (0,5 tiết)
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ HÀN ÁP LỰC
1.1. Hàn nổ
1.2. Hàn nguội
1.3. Hàn siêu âm
1.4. Hàn ma sát
1.5. Hàn khuếch tán trong chân không
1.6. Hàn điện trở
CHƯƠNG 2: MẶT TIẾP XÚC VÀ DÒNG ĐIỆN KHI HÀN
ĐIỆN TRỞ
2.1. Mặt tiếp xúc của bề mặt kim loại sạch
2.2. Tính toán diện tích mặt tiếp xúc
2.3. Biến dạng dẻo của chi tiết hàn
2.4. Hiệu ứng cơ học trong mặt tiếp xúc khi biến dạng
2.5. Hiệu ứng nhiệt trong mặt tiếp xúc khi biến dạng
7
CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐIỆN KHI HÀN ĐIỆN TRỞ
3.1. Điện trở khi hàn điện trở
3.1.1. Định luật Jun – Lenxơ
3.1.2. Đặc trưng lý nhiệt của kim loại và hợp kim
3.1.3. Điện trở tiếp xúc
3.1.4. Điện trở mạch rẽ khi hàn tiếp xúc
3.1.5. Điện trở khi hàn giáp mối
3.1.6. Điện trở khi hàn điểm
3.2. Nhiệt khi hàn điện trở
3.2.1. Hàn giáp mối
3.2.2. Hàn điểm
CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM CỦA KIM LOẠI VÀ HỢP KIM KHI
HÀN ĐIỆN TRỞ
4.1. Tính hàn khi hàn điện trở
4.2. Đặc điểm hàn thép kết cấu hợp kim thấp và thép cacbon
4.3. Đặc điểm hàn thép Ostenit
4.4. Đặc điểm hàn nhôm và hợp kim nhôm
4.5. Đặc điểm hàn đồng và hợp kim đồng
8
CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN TRỞ GIÁP MỐI
5.1. Các loại chi tiết điển hình và chuẩn bị chi tiết hàn
5.2. Hàn giáp mối điện trở thép
5.3. Đặc điểm khi hàn giáp mối chảy
5.4. Hàn giáp mối chảy thép cacbon thấp
5.5. Đặc điểm hàn giáp mối chảy thép cacbon và thép hợp
kim
5.6. Hàn giáp mối kim loại màu và hợp kim của chúng
CHƯƠNG 6: CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỂM
6.1. Quá trình tạo điểm hàn
6.2. Ảnh hưởng của các thông số cơ bản đến kích thước và
độ bền mối hàn
6.3. Ảnh hưởng của dòng mạch rẽ đến các thông số và độ
bền mối hàn
6.4. Đặc điểm chung của công nghệ hàn điểm
9
6.5. Hàn thép có chiều dày nhỏ và trung bình
6.6. Hàn thép hợp kim thấp
6.7. Hàn điểm thép có chiều dày lớn
6.8. Hàn điểm thép Ostenit và thép không gỉ
CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ HÀN ĐƯỜNG
7.1. Đặc điểm và ứng dụng của hàn đường
7.2. Các thông số cơ bản của chế độ hàn đường
7.3. Hàn thép cacbon thấp
7.4. Hàn thép không gỉ
7.5. Hàn hợp kim nhôm
10
6. Quy định học phần
- Đọc trước giáo trình, bài giảng, tài liệu tham khảo.
- Dự lớp đầy đủ; theo dõi và ghi chú vào tập bài giảng;
chủ động đặt câu hỏi.
- Làm bài tập về nhà đầy đủ theo yêu cầu của giảng viên
(nếu có).
- Hoàn thành đầy đủ các bài thí nghiệm, nộp báo cáo và
bảo vệ.
- Ôn tập: Bám theo mục tiêu và các tiêu chí đáp ứng
chuẩn đầu ra của học phần.
Nội dung các bài thí nghiệm
Bài 1: Khảo sát công nghệ hàn giáp mối
Bài 2: Khảo sát công nghệ hàn đường
11
Tổng quan về hàn điện tiếp xúc
1. Khái niệm
• Hàn điện tiếp xúc là một dạng hàn áp lực, dùng dòng
điện có cường độ lớn đi qua chỗ tiếp xúc giữa các chi
tiết để sinh ra nhiệt lượng nung nóng vùng hàn đến
trạng thái dẻo hoặc chảy cục bộ, sau đó dùng lực ép
thích hợp ép các bề mặt tiếp xúc lại với nhau tạo
thành mối hàn.
• Khi có dòng điện lớn đi qua, bề mặt tiếp xúc giữa các
chi tiết được nung nóng lên rất nhanh do điện trở tiếp
xúc giữa chúng lớn hơn điện trở của các chi tiết
(Theo định luật Jun - Lenxơ).
• Khi bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết được nung nóng,
thì dưới tác dụng của lực ép các nguyên tử kim loại sẽ
liên kết lại tạo thành mối hàn.
12
2. Điện trở khi hàn điện tiếp xúc
Rđc Điện trở điện cực
Rct: Điện trở chi tiết
Rđc-ct Điện trở giữa điện cực và
chi tiết
Rtx: Điện trở tiếp xúc giữa các
chi tiết
Rh = 2Rđc + 2Rct + 2Rđc-ct +
Rtx
3
3. Chu trình hàn
Thời gian ép
Thời gian hàn
T/g chồn T/g nghỉ
Lực ép
Dòng hàn Ih
Bắt đầu
4
4. Các đặc điểm chính của hàn điện tiếp xúc
• Không có hồ quang
• Chỉ nung đến trạng thái dẻo
• Dòng điện có cường độ rất lớn
• Thời gian hàn ngắn
• Cần phải có lực tác dụng (y/c máy phải có cơ cấu tạo
lực ép)
• Không cần phải dùng que hàn phụ, thuốc hàn hay khí
bảo vệ mà mối hàn vẫn đảm bảo chất lượng
• Mối hàn hình thành không có xỉ
• Chi tiết hàn ít bị biến dạng
• Thích hợp với chi tiết mỏng
• Yêu cầu máy phải có độ cứng vững cao
5
• Tạo được liên kết kín
5. Phân loại hàn điện tiếp xúc
Có thể phân loại các phương pháp hàn điện tiếp
xúc theo các đặc điểm sau đây :
• Theo phương pháp công nghệ tạo nên liên kết
hàn: hàn giáp mối, hàn điểm, hàn đường (hàn
lăn), hàn điện cực giả.
• Theo kết cấu liên kết hàn: hàn chồng, hàn giáp
mối.
• Theo trạng thái kim loại vùng hàn: hàn tiếp xúc
chảy, hàn tiếp xúc không chảy (hàn điện trở).
• Theo phương pháp cấp điện: hàn một phía, hàn
hai phía.
6
6. Hàn tiếp xúc giáp mối
Hàn tiếp xúc giáp mối là một phương pháp hàn tiếp xúc
trong đó mối hàn đưược tạo thành trên toàn bộ bề mặt
tiếp xúc giữa các chi tiết.
Pk
2
Pk
1
Pe
Pe
Ih
3
4
U~
S¬ ®å hµn tiÕp xóc gi¸p mèi
1. Chi tiÕt hµn; 2. Cùc cña m¸y hµn tiÕp xóc;
3. Chi tiÕt hµn; 4. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn.
7
7. Hàn tiếp xúc giáp mối-Hàn điện trở (không chảy)
Trong phương pháp hàn điện trở, bề mặt tiếp xúc được ép
sơ bộ vào nhau, sau đó được nung đến nhiệt độ gần nhiệt
độ nóng chảy của kim loại chi tiết hàn, sau đó ngắt dòng
điện và tăng nhanh lực ép làm biến dạng vùng tiếp xúc tạo
thành mối hàn.
Điện cực
Mối hàn
Chi tiết
Biến áp
hàn
8
8. Hàn tiếp xúc giáp mối-Hàn chảy
Trong phương pháp hàn chảy, bề mặt kim loại chỗ hàn
được tiếp xúc với nhau, sau đó cho dòng điện chạy qua,
các bề mặt được nung đến trạng thái chảy. Dưới tác
dụng của lực ép, kim loại lỏng bị đẩy ra ngoài và mối
hàn được tạo thành.
Điện cực
Mối hàn
Chi tiết
Biến áp
hàn
9
9. Hàn điểm (spot welding)
Hàn tiếp xúc điểm là một phương pháp hàn điện tiếp xúc, trong đó
các chi tiết được hàn với nhau theo từng điểm riêng biệt, dùng các
điện cực để ép sơ bộ chúng lại với nhau, sau đó cho dòng điện chạy
qua. Chỗ tiếp xúc nằm giữa 2 chi tiết được nung nóng đến trạng
thái chảy còn xung quanh thì đến trạng thái dẻo. Dưới tác dụng của
lực ép mối hàn được hình thành.
Điện cực
Điểm hàn
Chi tiết
Biến áp hàn
10
10. Hàn lăn (seam welding)
Hàn lăn là một phương pháp hàn tiếp xúc, trong đó mối
hàn là tập hợp các điểm hàn liên tục ; tại mỗi một thời
điểm có một điểm hàn được tạo ra dưới tác dụng của
dòng điện và lực ép thông qua các điện cực đ quay liên
tục.
Điện cực
Mối hàn
Biến áp hàn
Chi tiết
11
11. Hàn điện cực giả (Projection Welding)
Trong phương pháp hàn này trên chi tiết được tạo trước
các phần nhô, gọi là điện cực giả. Dòng điện sẽ đi qua
phần nhô này và nhờ lực ép để tạo thành mối hàn
Mối hàn
Chi tiết
Biến áp hàn
Cực của máy hàn
Điện cực giả
12