Ứng suất hàn là gì?
Trong quá trình hàn, nhiệt độ cục bộ tăng lên gây ra sự giãn nở nhiệt ở khu vực hàn, nhưng sự giãn nở này bị hạn chế bởi các khu vực làm mát xung quanh và không thể giãn nở tự do. Sau đó, trong quá trình làm mát, các vùng hạn chế này co lại và biến dạng, dẫn đến ứng suất dư trong và xung quanh mối hàn. Ứng suất dư này được hình thành do sự không tương thích cơ học giữa vùng hàn và vùng không bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Hiện tượng này thường được giải thích là do “biến dạng cố hữu” giúp phân tích và dự đoán ứng suất, biến dạng sau khi hàn.
Ảnh hưởng của căng thẳng
Đầu tiên, ứng suất hàn thường gây biến dạng kết cấu.
Do nhiệt độ cao ở khu vực hàn, tấm dày được làm nóng không đều và dễ xảy ra các biến dạng như uốn, xoắn trong quá trình làm mát. Biến dạng này không chỉ ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước và hình thức bên ngoài của sản phẩm mà còn làm tăng độ khó của việc lắp ráp tiếp theo, vì hình dạng không đều thường yêu cầu các quá trình chỉnh sửa bổ sung.
Thứ hai, sự hiện diện của ứng suất hàn có thể dẫn đến giảm độ bền vật liệu.
Tại mối hàn và khu vực gần mối hàn, ứng suất hàn sẽ ảnh hưởng đến kết cấu bên trong của vật liệu, làm suy yếu khả năng chịu lực của nó. Vấn đề này đặc biệt rõ ràng trong các kết cấu chịu tải trọng động hoặc trong môi trường khắc nghiệt, vì sau khi độ bền vật liệu giảm, các vết nứt có nhiều khả năng mở rộng và thậm chí gây ra hư hỏng tổng thể cho kết cấu. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến độ bền của công trình mà còn mang lại nhiều nguy cơ mất an toàn hơn.
Ngoài ra, ứng suất hàn cũng có thể gây ra các vết nứt ở khu vực mối hàn.
Do nồng độ ứng suất cao trong quá trình hàn tấm dày nên các vết nứt nóng và nứt nguội dễ xảy ra gần mối hàn. Các vết nứt nóng thường xảy ra trong hoặc ngay sau khi hàn, chủ yếu là do kim loại nguội nhanh ở vùng hàn, trong khi các vết nứt nguội có thể xảy ra một thời gian sau khi hàn xong. Những vết nứt này sẽ làm suy yếu đáng kể tính toàn vẹn và độ tin cậy của kết cấu, làm tăng nguy cơ hư hỏng và thậm chí có thể gây ra nứt gãy đột ngột ở những khu vực quan trọng.
Làm thế nào để loại bỏ ứng suất hàn của các bộ phận hàn
Dùng búa đập
Đó là để kiểm soát căng thẳng dư thừa. Trong trường hợp này, ứng suất dư hàn được tạo ra khi mối hàn nguội đi và co lại. Vì vậy, việc dùng búa nhỏ đập vào mối hàn và bề mặt xung quanh trong quá trình hàn có thể làm giãn nở kim loại và giảm ứng suất sinh ra.
Sử dụng rung
Đó là để loại bỏ căng thẳng được tạo ra. Sau khi tải trọng của bộ phận đạt đến một giá trị nhất định và sau vài chu kỳ chịu tải, ứng suất trong kết cấu có thể giảm đi. Và phương pháp này đòi hỏi chi phí tương đối đơn giản, thời gian ngắn và chi phí tương đối thấp.
Làm nóng vùng giảm căng thẳng
Đó là để loại bỏ căng thẳng được tạo ra. Nghĩa là, trong quá trình hàn, bằng cách cản trở sự gia nhiệt của vị trí giãn nở của vùng hàn, nó có thể được mở rộng và mở rộng để đạt được mục đích loại bỏ ứng suất hàn. Tuy nhiên, phải chọn vị trí sưởi ấm phù hợp.
Giảm độ cứng cục bộ của cấu kiện
Đó là để kiểm soát căng thẳng hàn. Trong quá trình hàn, độ cứng của vị trí hàn có thể được giảm bớt một cách thích hợp thông qua các biện pháp xử lý chuyên nghiệp nhằm loại bỏ ứng suất phát sinh.
Phương pháp làm nóng trước
Đó là để đạt được mục đích giảm căng thẳng. Chênh lệch nhiệt độ trên linh kiện tương đối lớn, dẫn đến ứng suất lớn hơn, do đó có thể thực hiện gia nhiệt trước để kiểm soát chênh lệch nhiệt độ, đồng nghĩa với việc giảm ứng suất khi hàn.
Ủ nhiệt độ cao
Đó là để giảm bớt hoặc loại bỏ căng thẳng. Ứng suất dư của thành phần có thể bằng giá trị năng suất của vật liệu nhiều nhất và giá trị năng suất của kim loại sẽ giảm khi nhiệt độ tăng, nghĩa là tăng nhiệt độ có thể làm giảm ứng suất.
