Liên kết hàn trong kết cấu thép là gì? Có bao nhiêu loại liên kết này mà các kỹ sư chuyên gia trong ngành sử dụng cho kết cấu thép tại các nhà xưởng, nhà công nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới? Hãy cùng DNVcons tìm hiểu chi tiết về vấn những kiến thức này qua bài viết bên dưới nhé!
Liên kết hàn trong kết cấu thép là gì?
Liên kết hàn là một loại liên kết thường dùng trong sản xuất kết cấu thép. Liên kết hàn là dùng nhiệt (lửa hoặc hồ quang điện) đốt nóng cục bộ làm kim loại ở chỗ tiếp xúc chảy lỏng ra hoà lẫn vào nhau, khi nguội đông cứng lại tạo thành đường hàn.
Phân loại liên kết hàn trong kết cấu thép
Tùy theo cách cấu tạo chia ra 4 loại liên kết hàn trong kết cấu thép thường gặp là:
- Liên kết hàn đối đầu
- Liên kết hàn ghép chồng
- Liên kết hàn có bản ghép
- Liên kết hàn hỗn hợp.
1. Liên kết hàn đối đầu
Liên kết đối đầu là liên kết dùng đường hàn đối đầu thẳng hoặc xiên để liên kết trực tiếp hai cấu kiện cùng nằm trong một mặt phẳng. Liên kết đối đầu thường dùng để nối các bản thép, ít dùng để liên kết các thép hình vì khó gia công mép cấu kiện.
Liên kết đối đầu có các ưu điểm của đường hàn đối đầu nên truyền lực tốt, ngoài ra có cấu tạo đơn giản và không tốn thép để làm các chi tiết nối phụ. Nhược điểm của loại liên kết hàn này là phải gia công mép các bản thép.
2. Liên kết hàn ghép chồng
Hai cấu kiện đặt chồng lên nhau, dùng đường hàn góc liên kết chúng lại. Đoạn chồng lên nhau lấy theo yêu cầu bố trí đường hàn. Trong liên kết ghép chồng có thể dùng đường hàn góc cạnh hoặc đường hàn góc đầu. Vì đường hàn góc có ứng suất hàn và có tập trung ứng suất lớn nên ít dùng đồng thời cả hai loại đường hàn, để liên kết khi chịu lực lớn, đặc biệt không nên dùng cho kết cấu chịu tải trọng động.
Liên kết ghép chồng thường dùng để nối các thép bản có chiều dày nhỏ để liên kết thép hình và thép bản.
Về cách tính toán, do tính cách phức tạp khi làm việc của đường hàn góc nên việc tính toán mang tính quy ước và được kiểm tra bằng thực nghiệm. Đường hàn góc cạnh và góc đầu được tính toán như nhau.
3. Liên kết hàn có bản ghép
Lực truyền từ cấu kiến này sang cấu kiện kia qua các bản ghép, các bản ghép được liên kết với thép cơ bản bằng các đường hàn góc cạnh, góc đầu hoặc cả hai loại.
Liên kết có bản ghép có ưu điểm là không phải gia công mép cấu kiện nhưng lại tốn thép làm bản ghép. Ngoài ra, trong liên kết có ứng suất tập trung lớn vì vậy không nên dùng để chịu tải trọng động.
Để giảm ứng suất tập trung ở các góc vuông người ta cắt vát cạnh của bản ghép và để lại đoạn 50mm không hàn. Liên kết có bản ghép có thể dùng cho thép bản hay thép hình. Khi nối thép góc dùng bản thép là thép góc.
4. Liên kết hàn hỗn hợp
Liên kết hỗn hợp là liên kết đối đầu có thêm các bản ghép với các đường hàn góc. Bản ghép dùng tăng cường cho đường hàn đối đầu khi nó không đủ chịu lực. Liên kết hỗn hợp dùng liên kết thép bản hay thép hình. Có thể dùng một hoặc hai bản ghép.
Liên kết hỗn hợp có ứng suất tập trung lớn, mặt khác phải bào nhẵn mặt đường hàn đối đầu mới đặt được bản ghép, tốn công nên ít dùng. Khi thiết kế, chọn trước bản ghép có chiều rộng gần bằng chiều rộng thép cơ bản để truyền lực đều hơn, bố trí đường hàn đối đầu, sau đó tính lực truyền qua bản ghép.
Các phương pháp tạo liên kết hàn trong kết cấu thép
Để tạo ra các loại liên kết hàn kết cấu thép nhà xưởng, người ta có các phương pháp chuyên biệt với ưu điểm và nhược điểm riêng. Dưới đây là các phương pháp tạo liên kết hàn trong kết cấu thép:
- Hàn hồ quang điện bằng tay
- Hàn hồ quang điện tự động
- Hàn bán tự động
- Hàn hơi
# Phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay để tạo ra liên kết hàn trong kết cấu thép
Là quá trình hàn điện nóng chảy sử dụng điện cực dưới dạng que hàn nhiệt độ có thể lên tới hơn 20000C. Thường có một lớp thuốc bọc dày 1 – 1,5mm là hỗn hợp bột đá và kim loại màu. Trong đó tất cả các thao tác (gây hồ quang, dịch chuyển que hàn, thay que hàn, vv…) đều do người thợ hàn thực hiện bằng tay. Kim loại trong thuốc hàn có tác dụng làm tăng độ bền trong đường hàn.
# Phương pháp hàn hồ quang điện tự động
Trước khi hàn, rải một lớp thuốc hàn lên trên đường hàn, sau đó cắm một đầu cuộn dây hàn trần vào trong nước thuốc hàn cho tiếp xúc với thép cơ bản, tạo hồ quang điện. Quá trình hàn được thực hiện bằng máy tự động.
# Phương pháp Hàn bán tự động
Phương pháp này giống hàn tự động nhưng do máy hàn được di chuyển bằng tay nên có thể hàn được ở những chỗ chật hẹp, thẳng đứng ….
# Phương pháp hàn hơi
Bằng cách sử dụng nhiệt sinh ra khi đốt cháy C2H2, CH4, C6H6… hoặc H2 với oxy để nung chảy kim loại, thông dụng nhất là hàn bằng khí Oxy –Axetylen vì nhiệt sinh ra do phản ứng cháy của hai khí này lớn và tập trung , tạo thành ngọn lửa có nhiệt độ cao (vùng cao nhất tới 3200 oC); còn ngọn lửa giữa oxy và các chất khí cháy khác có nhiệt độ từ 2000-2200 oC.
Hy vọng với những kiến thức cơ bản về các loại liên kết hàn trong kết cấu thép được DNVCons chia sẻ bên trên sẽ giúp các bạn có thể hiểu rõ hơn và áp dụng tốt vào thực tiễn, nhất là đối với công trình nhà xưởng bạn đang thi công.
