So sánh liên kết hàn và liên kết bu lông trong kết cấu thép -

Liên kết hàn và liên kết bu lông trong kết cấu thép thì không có phương án nào là tuyệt đối.

Mà cần hiểu, áp dụng đúng công trình, cũng có thể sử dụng kết hợp liên kết bu lông và hàn cố định.

Mục lục

Lý do phải thực hiện liên kết trong kết cấu thép

Chúng ta phải thực hiện liên kết trong kết cấu thép vì:

Do yêu cầu về cấu tạo, tạo hình…
Do hạn chế về mặt vật liệu, vận chuyển, lắp ráp…
Do vậy liên kết trong KCT là rất phổ biến và quan trọng, cần đuọc đặc biệt quan tâm.

Các hình thức liên kết trong Kết cấu thép

Liên kết đinh tán
Liên kết bu lông
Liên kết hàn.
Liên kết keo dán…..

Hiện nay trong kết cấu thép thường sử dụng 2 loại liên kết nhất là liên kết bu lông và liên kết hàn

Liên kết hàn là gì?

Hàn là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao để làm nóng chảy một phần vật liệu.

Sau đó sử dụng phần nóng chảy này để khít chặt 2 phần cần liên kết. Khi phần nóng chảy này nguội đi sẽ tạo ra liên kết hàn.

Liên kết bằng đường hàn đối đầu hay đường hàn rãnh.
Liên kêt hàn chồng đường hàn góc
Liên kết hàn hỗn hợp…

Vât liệu hàn là que hàn và dây hàn.

Que hàn

Que hàn là điện cực nóng chảy để hàn hồ quang. Trong quá trình hàn que hàn làm nhiệm vụ gây hồ quang và bổ xung kim loại cho mối hàn.

Que hàn gồm lõi là những đoạn dây kim loại có chiều dài khoảng 250mm đến 450mm và đường kính khoảng 1mm đến 12mm.

Bọc ngoài lớp kim loại là lớp thuốc hàn, đó là hỗn hợp các hoá chất, khoáng chất, ferô và chất dính kết.

Dây hàn

Dây hàn được quấn thành từng cuộn dùng trong máy hàn tự động hay bán tự động.
Dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn. Đồng thời đóng vai trò điện cực để gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang.
Dây hàn thường có các loại. Dây hàn để hàn trong môi trường khí bảo vệ (CO2) dây hàn để hàn dưới lớp thuốc hàn. Và dây trần để hàn hồ quang hở.
Que hàn và dây hàn phải được đóng gói, bảo quản cẩn thận. Vì que hàn cũng như dây hàn có xu hướng hấp thụ hơi ẩm.
Nếu dùng que hàn, dây hàn bị ẩm các khuyết tật hàn sẽ xẩy ra nhiều hơn làm giảm chất lượng hàn, cụ thể là :

+ Hồ quang trở nên mạnh hơn và không ổn định.

+ Sự bắn toé nhiều hơn, hạt kim loại văng ra lớn hơn.

+ Độ ngắn của mối hàn sâu hơn, có thể gây nứt ở đáy.

+ Lớp xỉ phủ mặt trong khi hàn không đều, do đó bề mặt bị thô hơn.

+ Có thể xảy ra nứt mối hàn.

+ Có thể tạo nhiều bọt khí.

Ngoài các loại trên còn có dây hàn bột được cấu tạo bởi một lớp vỏ bọc kim loại. Trong nó là một hỗn hợp gồm bột kim loại và một số thành phần liên kết khác.

Các khuyết tật tại mối hàn.

Chảy loang mặt mối hàn.

Đây là hiện tượng kim loại hàn chảy loang ra bề mặt của kim loại cơ bản. Nguyên nhân của khuyết tật này do dòng điện quá lớn. Chiều dài hồ quang hàn lớn hay vị trí đặt que hàn không đúng.

Vết lõm mép hàn

Đây là hiện tượng có những chỗ lõm sâu trên kim loại. Cơ bản theo cạnh mép hàn khi dòng điện hàn quá lớn hoặc khi hồ quang quá dài.

Khuyết tật này làm giảm tiết diện chịu lực của kim loại cơ bản. Và có thể là nguyên nhân làm cho liên kết hàn bị phá huỷ.

Cháy thủng

Khi hàn có thể xuất hiện các lỗ thủng xuyên mối hàn. Nguyên nhân do hở chân mối hàn quá lớn.

Dòng hàn quá lớn hoặc công xuất mỏ hàn quá lớn và tốc độ hàn quá nhỏ.

Thiếu hụt cuối đường hàn (lõm đầu và cuối).

Hiện tượng này xảy ra khi kết thúc đường hàn.

Nguyên nhân do ngắt hồ quang một cách đột ngột hoặc do ngọn lửa hồ quang bị thổi lệch.

Sự thiếu hụt náy làm cho tiết diện mối hàn bị giảm. Làm phát sinh ứng suất tập trung và có thể phát sinh vết nứt .

Rỗ khí:

Hiện tượng này thường xảy ra khi lượng khí các-bon trong thép cơ bản cao.

Khi trên mép hàn có dầu, mỡ, sơn hoặc khi các chất đó bám vào dây hàn hay que hàn.

Khi vật liệu hàn ẩm hoặc khí bảo vệ có lẫn tạp chất. Ngoài ra còn do điều chỉnh ngọn lửa hàn không thích hợp.

Và hàn quá nhanh khi sử dụng phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ là CO2.

Lẫn xỉ

Hiện tượng này thường xảy ra khi không làm sạch gỉ ở mép hàn. Khi hàn nhiều lớp mà việc tẩy gỉ ở lớp hàn trước không triệt để.

Xỉ lẫn vào kim loại mối hàn làm giảm tiết diện chịu lực. Gây ra hiện tượng tập trung ứng suất.

Hàn không ngấu

Kim loại cơ bản và kim loại mới hàn không dính (không ngấu). Hoặc giữa các lớp khi hàn nhiều lớp không dính nhau.

Nguyên nhân là do chưa làm sạch bề mặt kim loại, khe hở quá hẹp.

Dòng hàn quá nhỏ, tốc độ hàn lớn và lệch vị trí que hàn khỏi trục mối hàn sinh vết nứt.

Sự tồn tại của các màng nửa đặc nửa chảy lỏng của quá trình kết tinh cộng với ứng suất co ngót là nguyên nhân chính của nứt nóng.

Nứt nóng thường phân bố bên trong mối hàn nên khó phát hiện. Những vết nứt nóng phát triển đến bề mặt mối hàn dễ phát hiện hơn.

Nứt nguội thường phát sinh ở những chỗ có hiện tượng tập trung ứng suất do tiết diện chịu lực cuả mối hàn bị giảm yếu.

Cách kiểm tra mối hàn

Để phát hiện các khuyết tật trên bề mặt.

1. Có thể quan sát bằng mắt thường hoặc kết hợp với dùng kính lúp.

Theo hình dạng bề ngoài mối hàn phải thoả mãn các yêu cầu sau :

+ Bề mặt mối hàn nhẵn, độ nhấp nhô nhỏ.

+ Có sự chuyển tiếp đều tới kim loại cơ bản.

+ Không có vết nứt, không có rỗ khí tập trung hay phân bố.

2. Kiểm tra bằng chiếu tia Rơn-ghen hoặc tia Ga-ma.

Khi chiếu tia Rơn-ghen hoặc tia Ga-ma ở những chỗ có rỗ khí, lẫn sỉ hoặc hàn. Không ngấu trên phim sẽ xuất hiện các vết sẫm.

3. Phương pháp siêu âm.

Dựa vào khả năng của chùm tia siêu âm phản xạ lại theo hướng khác khi đi vào chỗ có khuyết tật của kim loại hàn từ đó phát hiện được vị trí và kích thước khuyết tật.

4. Phương pháp thẩm thấu bằng dầu hỏa

Dùng phương pháp này để xác định dộ rỗ, nứt, rò rỉ của kim loại. Mối hàn có bề dầy nhỏ hơn 10mm bằng cách quét dầu hỏa lên một mặt mối hàn. Phía còn lại quét vôi trên vùng đường hàn và để khô. Dầu hỏa sẽ thẩm thấu qua vùng khuyết tật và được phát hiện dễ dàng. Phương pháp này có thể xác định được các khuyết tật nhỏ tới 0,1mm.

5. Thử tính chất cơ học

Đây là phương pháp để xác định độ bền của mối hàn để so sánh với thiết kế xem có đạt hay không. Các mẫu để thí nghiệm cũng được hàn cùng chế độ với vật thật hoặc được cắt từ sản phẩm ra để tạo mẫu.

Liên kết bu lông là gì?

Liên kết bu lông là liên kết có dạng thanh thép tròn xâu qua lỗ của các bộ phận cần liên kết

Có liên kết bu lông thường: bu lông làm bằng thép các bon thấp

Và liên kết bu lông cường độ cao, bu lông cường độ cao được làm từ thép hợp kim.

Sau đó gia công nhiệt để đạt lực xiết và lực kéo theo yêu cầu. Được làm bằng thép cường độ cao nên tạo lực xiết lớn, lực kéo trong thân bulông lớn. Có thể vặn êcu rất chặt, khả năng chịu lực lớn, liên kết ít biến dạng.

Thân bulông chịu kéo và gây lực ép rất lớn lên tập bản thép liên kết. Khi chịu lực, giữa mặt tiếp xúc của các bản thép có lực ma sát lớn chống lại sự trượt tương đối giữa chúng.

Như vậy lực truyền từ cấu kiện này sang cấu kiện khác chủ yếu do lực ma sát.