Khi nào khung hàn cần khử ứng suất, và khi nào không
Hàn đưa nhiệt vào một thể tích nhỏ của một chi tiết lớn. Thể tích đó giãn nở, bị phần kim loại nguội xung quanh ràng buộc, rồi co lại khi nguội. Thứ còn lại là ứng suất dư, bị khóa trong kết cấu ở mức gần giới hạn chảy của vật liệu tại một số vị trí.
Khung trông bình thường. Đo cũng bình thường. Rồi một dao cắt mở một mặt, lấy đi lượng vật liệu đang giữ cân bằng cho ứng suất đó, và chi tiết dịch chuyển.
Khử ứng suất thực sự làm gì
Khử ứng suất không làm chi tiết bền hơn và không sửa được việc ghép kém. Nó hạ ứng suất dư bị khóa lại do hàn, để chi tiết ổn định khi lấy bớt kim loại khỏi nó.
Trong chu trình nhiệt, thép được nung đến nhiệt độ mà giới hạn chảy của nó giảm xuống thấp hơn nhiều so với ứng suất bị khóa. Ứng suất không còn được giữ nữa, nên nó nới ra thông qua những biến dạng dẻo nhỏ khi chi tiết còn nóng và được đỡ đều. Làm nguội chậm và đều thì chi tiết ra khỏi lò với mức ứng suất thấp hơn nhiều so với lúc vào.
Từ quan trọng là đều. Làm nguội nhanh hoặc không đều sẽ đưa ứng suất mới trở lại ngay, đó là lý do tốc độ tăng nhiệt, giảm nhiệt quan trọng ngang nhiệt độ ngâm.
Khi nào chi tiết cần khử ứng suất
Hãy đặt bốn câu hỏi về chi tiết.
Đã đưa vào bao nhiêu kim loại hàn? Một khung có hàng trăm mét mối hàn mang năng lượng tích trữ lớn hơn nhiều so với một giá đỡ có bốn mối hàn góc.
Các mối nối bị ràng buộc đến đâu? Mối hàn thực hiện trong một kết cấu cứng, dạng hộp không thể co tự do, nên ứng suất không có chỗ để đi. Các mối nối hở, không bị ràng buộc thì tự giải phóng khi nguội.
Gia công lấy đi bao nhiêu vật liệu? Lấy đi 5 mm khỏi một mặt là lời mời để phần tiết diện bên dưới nới ra. Phay mỏng 0.5 mm trên một mặt đệm nhỏ thì không.
Đặc điểm cần giữ được chặt đến mức nào? Độ thẳng hàng của lỗ trên một khung dài, yêu cầu độ phẳng trên mặt lắp, độ song song giữa các thanh ray. Nếu các con số đó có trên bản vẽ, khử ứng suất thường là một phần của câu trả lời.
Nếu ba hoặc bốn câu trả lời cùng chỉ một hướng, hãy dự trù khoản này.
Một chu trình nhiệt điển hình
Với thép carbon và thép hợp kim thấp, chu trình thường gặp là:
| Giai đoạn | Giá trị điển hình |
|---|---|
| Tốc độ gia nhiệt trên 300 độ C | Có kiểm soát, thường 100 đến 200 độ C mỗi giờ tùy chiều dày |
| Nhiệt độ ngâm | 580 đến 650 độ C |
| Thời gian ngâm | Khoảng một giờ cho mỗi 25 mm của tiết diện dày nhất, có mức tối thiểu được nêu |
| Làm nguội trong lò | Có kiểm soát xuống khoảng 300 độ C, sau đó để nguội trong không khí tĩnh |
Đây là thực hành đã công bố, và điều thực sự chi phối là quy phạm hoặc đặc tả áp dụng. Hai nhóm vật liệu cần được trao đổi riêng. Thép tôi và ram như A514 hoặc S690QL có tính chất do xử lý nhiệt tạo ra, và một chu trình khử ứng suất chạy quá nóng hoặc quá lâu sẽ lấy đi một phần của chúng. Inox austenit có vùng nhạy hóa riêng, nên chu trình dùng cho thép carbon không thể áp dụng chung.
Khử ứng suất bằng rung
Khử ứng suất bằng rung gắn một động cơ vào chi tiết, quét qua dải tần số để tìm các cộng hưởng và giữ chi tiết ở đó một khoảng thời gian. Phương pháp này nhanh, chỉ tốn một phần nhỏ thời gian lò, không cần lò đủ lớn cho một khung 6 m và không tạo vảy trên bề mặt.
Nó cũng không phải cùng một quy trình. Nó không thay đổi luyện kim, chủ yếu tác động lên các ứng suất đỉnh chứ không phải toàn bộ trường ứng suất, và các quy phạm yêu cầu xử lý nhiệt sau hàn vì lý do luyện kim sẽ không chấp nhận nó thay thế.
Trong thực tế, nó có chỗ đứng ở các khung máy lớn, nơi mục tiêu là ổn định kích thước qua gia công chứ không phải tuân thủ quy phạm, và nơi phương án khác là chở một chi tiết 4 tấn đến một lò cách hai trăm kilômét. Hãy hỏi xưởng họ đã thấy phương pháp nào hiệu quả trên những chi tiết giống của quý khách và họ xác minh kết quả như thế nào.
Vị trí trong trình tự
Trình tự hiệu quả với hầu hết kết cấu hàn gia công cơ khí là:
- Cắt và chuẩn bị
- Ghép và hàn đính
- Hàn theo trình tự đã lên kế hoạch
- Kiểm tra mối hàn
- Khử ứng suất
- Gia công thô nếu lượng dư nhiều
- Gia công tinh
- Phủ lớp bảo vệ, với các mặt gia công được che
Có hai biến thể xuất hiện ở những chi tiết đòi hỏi cao. Với khung hàn nhiều có hình học rất chặt, một số xưởng gia công thô, khử ứng suất lần thứ hai, rồi mới gia công tinh. Việc đó tốn thêm một chu trình lò và đáng làm khi chi tiết đã cho thấy nó sẽ dịch chuyển.
Biến thể còn lại là điều cần tránh. Dời khử ứng suất sang sau gia công không tiết kiệm tiền. Nó giao ra một chi tiết đo đúng tại xưởng và đo sai tại nhà máy của quý khách.
Nên ghi gì trên bản vẽ
Hãy nói điều quý khách muốn bằng những từ mà xưởng có thể tính giá:
- “Khử ứng suất sau khi hàn, trước khi gia công.” Không chỉ ghi “khử ứng suất” một mình.
- Phương pháp nếu quý khách quan tâm, nhiệt hay rung. Nếu không quan tâm, cũng hãy nói và để xưởng đề xuất.
- Trạng thái mà mỗi dung sai hình học áp dụng, ví dụ “độ phẳng 0.1 mm sau khi khử ứng suất và gia công tinh”.
- Có yêu cầu hồ sơ hay không. Biểu đồ thời gian và nhiệt độ từ lò là bình thường và rẻ nếu yêu cầu khi báo giá, nhưng khó xử lý nếu yêu cầu sau đó.
Nếu chưa chắc nên đi theo hướng nào, hãy đặt câu hỏi ngay trong RFQ. Một xưởng tuần nào cũng hàn và gia công cùng loại chi tiết có ý kiến đáng giá hơn một quy tắc kinh nghiệm, và hỏi trước khi báo giá không tốn gì, trong khi hỏi sau chi tiết đầu tiên thì đã muộn.
Có một khung phải giữ vị trí sau khi gia công? Gửi bản vẽ và chúng tôi sẽ kết nối với các xưởng có cả lò và máy gia công.
Câu hỏi thường gặp
Kết cấu hàn nào cũng cần khử ứng suất sao?
Không. Một giá đỡ hàn ít với dung sai rộng thì không cần. Một khung hàn nhiều có lỗ hoặc mặt lắp phải giữ vị trí thường cần, vì ứng suất dư được giải phóng khi cắt chính là thứ làm các đặc điểm đó dịch chuyển.
Khử ứng suất thép carbon dùng nhiệt độ nào?
Thường là 580 đến 650 độ C, ngâm khoảng một giờ cho mỗi 25 mm chiều dày, cộng với tốc độ gia nhiệt và làm nguội có kiểm soát. Chu trình chính xác lấy từ quy phạm áp dụng và vật liệu. Thép tôi và ram có giới hạn riêng vì chu trình có thể ảnh hưởng đến độ ram.
Khử ứng suất bằng rung có phải là lựa chọn thay thế thực sự cho lò không?
Phương pháp này được dùng trong công nghiệp, nhanh hơn nhiều và chỉ tốn một phần nhỏ thời gian lò. Nó hoạt động khác với chu trình nhiệt và không được chấp nhận ở mọi nơi quy phạm yêu cầu xử lý nhiệt sau hàn. Hãy coi đó là một quyết định của xưởng cần trao đổi, không phải thay thế trực tiếp.
Cần báo giá cho chi tiết này?
Hãy gửi bản vẽ. Chúng tôi kết nối quý khách với tối đa 3 xưởng hàn và gia công chi tiết tại chỗ, và chúng tôi phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc.
Kết nối với xưởng kết cấu hàn