Giáo trình Công nghệ kỹ thuật hàn: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

127
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Công nghệ kỹ thuật hàn có kết cấu gồm 11 chương và được chia làm 2 phần. Phần 2 sau đây gồm nội dung chương 12 trở đi. Tham khảo nội dung giáo trình để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Công nghệ kỹ thuật hàn: Phần 2

C h ư ơ n g 12 HÀN T ự ĐỘNG VÀ BÁN T ự ĐỘNG 12.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HÀN T ự Đ Ộ N G 12.1.1. Khái niệm Trong hàn hồ quang tay người thợ phải thực hiện các thao tác: Mồi hồ quang, dịch chuyển que hàn xuống vùng hàn để duy trì sự cháy hồ quang, dịch chuyển que hàn dọc theo mối hàn để hàn hết chiều dài đường hàn đồng thời thực hiện dao động ngang đầu que hàn để hàn hết bể rộng mối hàn. - Trong hàn tự động tất cả các thao tác trên của người thợ đều do máy thực hiện, nó được cơ khí hoá và tự động hoá. - Trong hàn bán tự động một phần các thao tác trên do máy đảm nhiệm vàthường được cơ khí hoá, lự động hoá khâu đấy dây điện cực vào vùng hàn. 12.1.2. Đặc điểm - Năng suất cao, thường gấp 5 + 1 0 lần hàn hồ quang tay do vận tốc hàn dều, cao và dòng điện hàn lớn. - Cơ tính mối hàn cao do kim loại vùng hàn được bảo vệ tốt. - Tiết kiệm dây hàn do không có sự bắn toé kim loại lỏng. - Tiết kiệm nãng lượng điện do hệ số sử dụng nguồn nhiệt cao. - Điều kiện lao động của người thợ được cải thiện tốt. - Dễ cơ khí hoá và tự động hoá thiết bị hàn. - Ớ hàn bán tự động có thê thực hiện được tất cả các mối hàn trong không gian, tuy nhiên hàn tự động có nhũng hạn chế không thực hiện được các kết cấu hàn phức tạp và các mối hàn ớ vị trí hàn đứng, hàn trần. 12.1.3. Phân loại Theo môi trường bảo vệ vùntĩ hàn phán ra: a) Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ (hàn hồ quang kín) b) Hàn dưới lớp khí háo vệ (hàn hồ quang hờ) 86
12.2. HÀN TƯĐÔNG VÀ BÁN TựĐỘNG DUỚI THUỐC 12.2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dưng a) Thực cliất - Hàn hồ quang dưới lớp thuốc báo vệ (hàn hồ quang kín) là quá trình hàn nóng chảy mà hổ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ. Dưới tác dụng nhiệt cua hổ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn sát hồ quaiiíi bị nóng cháv tạo thành vũns hàn. Dây hàn được đấy vào vũng hàn bằng một cơ cáu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy của nó (hình 1 2 - 1 ). Hình 1 2 -1 : Sơ dỏ hàn dưới thuốc I. dây hàn; 2. vật hàn; 3. khoáng trông; 4. thuốc hàn; 5. môi hàn; 6. xí hàn. 12.2.2. Đặc điếm - Nhiệt lưựng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hàn với tốc độ lớn VI v ậ y p h ư ơ n g ph á p nà y có thế cho phép h àn được n h ữ n g chi tiết c ó ch i ề u d à y lớn mà khổng cần vát mcp. - Chất lượng mối hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng của ôxy và nitơ trong không khí. Kim loại mối hàn đồng nhất về thành phần hoá học. Thuốc hàn và xi hàn làm mối hàn nguội chậm nên ít bị thiên tích. Mối hàn có hình dạng tốt đều đặn, ít bị khuyết tật như: không ngấu, rổ khí, nứt... - Giám tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn). Vì quá trình hàn liên tục không phải thay cực hàn. - Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên khóno làm hại mắt và da của thợ hàn. Lượng khói (khí độc) sinh ra tron tỉ quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay. - Dễ cơ khí hoá và tự động hoá quá trình hàn. - Có thế sử dụng nguồn điện một chiều hoặc xoay chiều. 12.2.3. P h ạ m vi ứng dung - Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ được ứng dụn£ rất rộng rãi trong các lĩnh vực cơ khí chế lạo như: Sán xuất các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép 87
có khẩu độ và chiều cao lớn, các ống thép có đường kính lớn, các bình bể chứa, bình chịu áp lực và đặc biệt là trong công nghiệp đóng tàu... - Tuy nhiên phương pháp này chỉ được áp dụng để hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng, các môi hàn có chiều dài lớn và đường hàn có quỹ đạo không phức tạp. Đồng thời hàn được các chi tiết có chiều dày từ vài milimét đến hàng trăm milimét. 12.2.4. Công nghệ hàn hồ quang dưới thuốc a) Công rác chuẩn bị - Công tác chuẩn bị và gá lắp vật hàn trong hàn tự động có yêu cầu rất cao so với hàn hổ quang tay. Nếu cạnh mối hàn không đều khe hở không đúng thì mối hàn dễ bị biến dạng cong vênh và không đều về chiều rộng cũng như chiều cao. Đối với vật hàn có s < 2 0 mm thì không cần phải vát mép, ngược lại những vật hàn có chiều dày lớn hơn 20m m thì cần phải vát m ép chữ V. Trước khi hàn phải làm sạch Iĩiép hàn với chiều rộng từ 50 -r 60m m về cả hai phía mối hàn, sau đó hàn đính bằng que hàn chất lượng cao. b) C h ế độ hàn b . l . D òng điện hàn: Chiều sâu ngấu của liên kết hàn tỷ lệ thuận với dòng điện hàn. Khi dòng điện hàn tăng lượng dây hàn nóng chảy tăng theo, hồ quang chìm sâu vào kim loại cơ bản nên bề rộng của môi hàn cũng tăng nhưng không rõ rệt mà tàng nhiều chiều cao phần nhô của mối hàn, tạo ra m ột sự tập trung ứng suất, làm giảm chất lượng bề mặt mối hàn đổng thời xỉ khó tách khỏi mối hàn, ngược lại nếu dòng điện hàn quá nhỏ thì chiều sâu ngấu sẽ giảm không đáp ứng được yêu cầu. b.2. Điện th ế hồ quang: Hồ quang dài thì điện thế hồ quang cao, áp lưc của nó gây lên kim loại lỏng giảm do đó chiều sâu ngấu giảm và tăng chiều rộng mối hàn. Điều chỉnh tốc độ cấp dây có thể làm thay đổi điện thế của cột hổ quang: tãng tốc độ cấp dày thì điện thế cột hồ quang sẽ giảm và ngược lại. b.3. Tốc độ hàn: Tốc độ hàn tăng nhiệt lượng hồ quang trên một đon vị chiều dài cua mối hàn sẽ giảm do đó độ sâu ngấu giảm đồng thời chiều rộng của mối hàn sẽ giám. b.4. Đường kính dây hàn: Khi đường kính dây hàn tăng mà dòng điện hàn không đổi thì chiều sâu ngấu giảm tương ứng. Đường kính dây hàn giảm thì hồ quang ãn sâu hcm vào kim loại cơ bản do đó mối hàn sẽ hẹp và chiều sâu ngấu lớn. b.5. Các yếu tố công nghệ khác: Độ dài phần nhô của dây hàn, loại và cực tính dòng điện hàn... sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng kích thước độ sâu nóng chảy và chất lượng mối hàn. Ví dụ nếu độ dài phần nhỏ của dày hàn tăng thì tác dụng nung nóng của kim loại điện cực trước khi vào vùng hồ quang tăng. Dây hàn cháy nhanh điện trở ỏ phần nhô tăng dẫn đến dòng điện hàn giảm xuống từ đó ảnh hưởng đến độ sâu nóng chảy của mối hàn. 88
c) Kỹ thuật hàn - Khi hàn giáp mối một lớp, để tránh cháy thủng để có độ ngấu sâu hoàn toàn và sự tạo hình tốt ớ mặt trái của mối hàn ta có thể áp dụng các biện pháp sau: Hàn lót phía dưới, dùng đệm thép, dùng đệm thuốc, dùng phương pháp khoá chân hoặc dùng tấm đệm. tấm lót. Trường hợp nếu chiều dày vật hàn tương đối lớn có thể hàn lót bằng phương pháp thủ cônR rồi sau đó mới hàn chính thức, trường hợp không hàn lót được thì có thế dùng đệm thép cố định đê mối hàn ngấu hoàn toàn (hình 1 2 - 2 ). H ình 12 - 2: Diện pháp chống kim loại chảy khỏi khe hở hàn 1 . chi tiêt hàn; 2. môi hàn, 3. mối hàn lót; 4. dệin thuốc, 5. đệm đồng; 6. đệm đồng + Thuốc hàn. - Trong nhiều trường hợp có thể dùng tấm đệm bằng đồng hoặc đệm đồng kết hợp với thuốc. Khi hàn hồ quang tự động hoặc bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ tốt nhất [à dùng đệm thuốc để ngăn kim loại lỏng chảy khỏi khe hở hàn (hình 12-3) chỉ ra một số phương pháp đệm thuốc thông dụng: khi hàn mối hàn góc ở vị trí "lòng thuyên ” a) mối hàn góc trên đệm thuốc; b) hàn trên đệm thuốc được ép vào mối nối chữ T; c) hàn mối hàn góc với miếng átbét; d) hàn mối hàn góc sau khi đã hàn lót; đ. hàn một phía trên đệm đổng với thuốc. ]. dây hàn; 2. thuốc hàn, 3. ống ép giữ thuốc; 4. mối hàn lót; 5. tấm đệm đổng, 6 . miếng átbét. 89
- Khi hàn các liên kết chữ T, liên kết góc có thể ứng dụng dùng đệm thuốc hoặc hàn lót phía đối xứng. Các biện pháp này áp dụng cho vị trí hàn “ lòng thuyền” khi mà kim loại lỏng có khả năng chảy khỏi khe hàn. Biện pháp đặt vào khe hở hàn một miếng átbét (Amiăng) chỉ áp dụng cho hàn kim loại dày và sự tiếp xúc trực tiếp của átbét với kim loại lỏng thường sinh ra rỗ khí. Chế độ hàn tự động dưới thuốc một phía mối hàn giáp mối được chọn theo bảng sau: Khe hở Áp lực s (mm) Dd (mm) Ih (A) Uh (V) v h (m/h) (mm) thuốc (at) 00 ro 0 ^ 1 K) 2 •I* 1,6 120 43,5 0,8 3 0-s- 1,5 2 275 -5- 300 28 + 30 44 0,8 3 400 -ỉ- 425 25 + 28 70,0 0,8 5 0 - 7- 2,5 2 425 H- 450 32 * 34 35,0 1,0+ 1,5 4 575 H- 625 28 4- 30 46,0 1,0 8 0 + 3,5 4 725 * 775 30 + 36 34,0 1, 0 -5- 1 ,5 12.3. HÀN HỒ QUANG BÁN T ự Đ Ộ N G TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ 12.3.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng a) Thực chất Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là q uá trình hàn nóng chảy trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hổ qu an g tạo ra giữa điện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn. Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của ôxy và nitơ trong môi trường xung quanh bởi m ột loại khí hoặc hổn hợp khí (hình 12-4). a) b) Hình 12-4: Sơ đồ hàn hổ quang khí nóng chảy trong môi trường khi bảo vệ a) sơ đồ nguyên lý; b) sơ đổ thiết bị 90
b ) Đặc điểm Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính ( C 0 2, C 0 2 + Ot) được gọi là phương pháp hàn MAG có những đặc điểm như sau: - C O t là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp. - Nàng suất hàn cao gấp 2,5 lần so với hàn hổ quang tay. - Tính công nghệ của hàn MAG cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc vì nó có thể tiến hành ở mọi vị trí trong không gian khác nhau. - Chất lượng mối hàn cao, sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc độ hàn lớn. Nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp. - Điểu kiện lao động được cải thiện tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trinh hàn không phát sinh khí độc. (■) Phạm vi sử dụng Hàn hổ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại. Nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu thòng thường mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim đặc biệt, các hợp kim nhôm, magiê, niken, đồng và các hợp kim có ái lực hoá học mạnh với ôxy. Phương pháp hàn này có thể sử dụng hàn được ở mọi vị trí trong không gian. Chiều dày vật hàn từ 0,4 :4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép. Từ ! , 6 4 lOmm thì hàn một lóp có vát mép. Từ 3,2 H- 25mm thì hàn nhiều lớp. 12.3.2. Phân loại Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng trong hàn hồ quang bán tự động người ta phân thành các loại như sau: - Hàn MIG (Metal Inert Gas) khí sử dụng là khí trơ Acgon hoặc Hêli. Phương pháp này thường dùng đê hàn thép không gỉ, hàn nhôm và hợp kim nhôm, hàn đồng và hợp kim đồng. - Hàn MAG (Metal Active Gas) khí sử dạng là khí hoạt tính C 0 2, phương pháp này thường dùng đế hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp. - Hàn TIG (Tung Sten Inert Gas) đây là phương pháp hàn hồ quang với điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là khí trơ, nó có thể sử dung nguồn điện một chiều hoặc xoay chiều thường dùng để hàn tất cả các loại vật liệu. 12.4. HÀN MIG, MAG 12.4.1. Nguyên lý Cá hai phương pháp đều có nguycn lý chung như sau: Trạng thái xung quanh hồ quang (hình 12-5). 91
Hình 12-5: Sơ đồ hàn trong môi trường khí cacbonic. 1 . hổ quang; 2 . lượng khí cacbomc; 3. cực điện (dây hàn); 4. miệng phun thể khí; 5. cơ cấu đưa chuyển dây 4 - (cập con lăn). Dây hàn 3 được quấn thành cuộn. Nhờ cơ cấu đưa dây (cặp con lăn) 5 đẩy dây hàn đi xuống với vận tốc không đổi, khi hồ quang xuất hiện giữa mặt mút dây hàn với vật hàn hồ quang được bảo vệ bởi luồng khí đi vào đầu phun 4. Nguồn để cung cấp dòng điện hàn là nguồn một chiều. 12.4.2. Công nghệ và kỹ thuật hàn a) S ự chuyển dịch kim loại điện cực Khi hàn đo mật độ dòng điện rất cao ( 6 tới 200m m A /m m 2) do nhiệt hồ quang làm nóng chảy mặt mút dây hàn thành các giọt kim loại rơi vào vũng hàn. Sự chuyển dịch các giọt kim loại này có khác nhau, bao gồm 4 loại sau: a . ỉ : Chuyển dịch đoản mạch hồ quang ngắn (hình 12 -ố) TI rn m IT »■ 1» »1 »1 ■■ 1 2 3 4 5 Hình 12-6: Chuyển dịch đoản mạch hồ quang ngắn Loại chuyển dịch này xảy ra ở mức điện thế và cường độ dòng điện tương đối thấp (15V -í- 23V) Ih = 60-180A, phù hợp với hồ quang ngắn (/ht) < dd). * Trong giai đoạn (1) giọt kim loại bắt đầu hình thành và đạt tới giọt lớn nhất (giai đoạn 2). Ở giai đoạn (3) đoản mạch với vật hàn, dòng điện tăng đột ngột giọt kim loại được thắt lại ở giai đoạn (4) làm cho giọt kim loại tách ra rơi vào vũng hàn (5) và giọt kim loại khác được hình thành theo quá trình tương tự trên. 92
- Đặc điếm: quá trình tách giọt thô ít gây bắn toé, vũng hàn lỏng quánh mỗi giây xuống khoảnẹ 70 giọt. - ứng dụng: để hàn các chi tiết có bề dày mỏng ở tất cả các vị trí hàn. a 2. Chuyển dịch phun hồ qitcuiíỊ dùi (Iịuị > dcl) Loại dịch chuyển này được thực hiện khi điện áp và dòng điện hàn lớn (Uh > 25V) hồ quang tương đối dài, các hạt kim loại rất nhò, đều và nhanh chóng rơi vào vũng hàn. - Đặc điếm: quá trình lách giọt thô nhanh, khống hoàn toàn tách khỏi đoản mạch, v ũng hàn chay loãng. Mỗi giây xuống khoảng 100 giọt. - ứng dụng: để hàn các vật hàn có s > 2 mm, thông dụng nhất là ở vị trí hàn bằng, h àn dứng từ trên xuống. 1, 3. Chuyển dịch íỊĨọt lớn (chuyển dịch giọt cầu) Chuyến dịch này thuộc dạng giữa chuyển dịch đoản mạch và chuyển dịch phun. - Đặc điếm: kết hợp đặc tính của 2 loại trên. Giọt kim loại hình, thành chậm trên mặt mút dây hàn và lưu lại ở đây lâu, nếu kích thước giọt lớn hơn khoảng cách từ đầu dây hàn ứi bề mặt vật hàn sẽ chuvển vào vũng hàn ở dạng đoản mạch, nếu kích thước giọt n h ỏ I.ƠI1. k h ô n g gây đ o á n m ạ ch (c h u y ể n d ịc h phun). - Ưng dụng: thường dùng loại chuyến dịch này cho hàn bàng. C.4. Chiivển dịch m ạch xung Các mạch xung được điều chinh theo thời gian và tần số tăng tỷ lệ với đường kính tlây l àn, tạo ra nhũng giọt kim loại rơi vào vũng hàn. 1) Chê (lộ liàn Khi hàn MAG, MIG bao gồm các yếu tố sau: Đường kính dây hàn (Dj) - Điện thế hồ quang (Ưh) Dòng điện hàn (Ih) - Tốc độ hàn (Vh) Lưu lượng khí báo vệ (lít/phút) - Phần nhô của điện cực hàn. />./. Đường kính clâv hàn: Là yếu tố quyết định để xác định chế độ hàn như: Điện ihe lồ quang (Uh), dòng điện hàn (Ih), chúna có ảnh hướng trực tiếp đến năng suất chất lư ợ n Ị hiệu quá q u á trìn h hàn. N ó phụ th u ộ c vào chiều d ày vật hàn, d ạ n g liên kết, vị trí m ối làn trong không gian. 93
b.2. Đ iện th ế hồ quang (điện áp lìàn): Đây là thông số rất quan trọng trong hàn M AG, nó quyết định dạng truyền (chuyển dịch) kim loại lỏng. Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dày của chi tiết hàn, kiểu liên kết, kích cỡ và thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn... Để có được giá trị điện áp hàn hợp lý cần phải tiến hành hàn thử vài lần bất đầu bằng giá trị điện áp hồ quang theo tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hoặc giảm theo quan sát đường hàn để chọn giá trị điện áp thích hợp. b.3. Dòng điện hàn: Dòng điện hàn được chọn phụ thuộc vào đường kính điện cực (dây hàn). Dạng truyền kim loại lỏng và chiều dày của liên kết hàn. Khi dòng điện hàn quá thấp sẽ không đảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết dẫn đến giám độ bền của mối hàn. Khi dòng điện quá cao sẽ làm tăng sự bắn toé kim loại, gây ra rỗ khí, biến dạng, mối hàn không ổn định. b.4. Tốc độ hàn: Tốc độ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ tay nghề của thợ hàn. Nó quyết định chiều sâu ngấu của mối hàn. Nếu tốc độ hàn thấp kích thước vũng hàn sẽ lớn và ngấu sâu. Khi tăng tốc độ hàn, tốc độ cấp nhiệt cúa hồ quang sẽ giám dẫn đến làm giảm độ ngấu và thu hẹp đường hàn. b.5. Phần nhỏ của diện cực hàn: Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và mép bếp tiếp điện. Khi tăng chiểu dày phần nhô, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn sẽ tâng lên dẫn đến làm giảm cường độ dòng điện hàn cần thiết dể nóng chảy điện cực theo tốc độ câp dây nhất định. Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không gỉ, sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng điện một cách rõ rệt. Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn, làm giảm độ ngấu và lãng phí kim loại hàn. Tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng. Ngược lại nếu chiểu dài phần nhô quá nhỏ sẽ gây ra sự bắn toé kim loại lỏng dính vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trớ dòng khí bảo vệ gây ra rỗ khí cho mối hàn. b.6. Lưu lượng khí bảo vệ: Có ảnh hưởng tới kim loại chuyển dịch từ dây vào vũng hàn và chất lượng, độ thấu ngấu và hình dáng của mối hàn. Thường chọn 5-10 lít/phút. c) K ỹ thuật hàn c . ỉ . Công tác chuẩn bị: Các yêu cầu về hình dáng kích thước, bề mặt liên kết trơng phương pháp hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ tương tự như ớ các phương pháp hàn khác. Tuy nhiên do đường kính của dây hàn nhỏ hơn so với hàn dưới lớp thuốc bảo vệ nên góc vát mép đối với các vật dày sẽ nhỏ hơn, thường khoảng từ 45 -ỉ- 60° do dây hàn có khả năng đưa sâu vào rãnh hàn. Công tác chuẩn bị bao gồm việc vát mép, làm sạch, hàn đính và gá lắp vật hàn. Yêu cầu phải được làm sạch dầu mỡ, việc gia công mép vát phai theo đúng kích thước thiết kế. 94
C.2. M ỏi hổ quan ạ: Trước khi mồi hồ quang, cần phải làm sạch những hạt kim loại ở chung quanh miệng phun, người thao tác cầm kìm hàn nghiêng một góc 60° -ỉ- 80° so với bề inật hàn, với độ ra dây (phần nhô ra của dây hàn) phụ thuộc vào đường kính dây hàn. Dây hàn càng nhỏ thì độ ra dây càng ngắn. Khi hàn dây hàn nhỏ (dd < l,2m m ) thì độ ra dây < 14mm. Ân cò kìm hàn khí bảo vệ được đưa vào đường dẫn khí và bắt đầu cấp dây, dây hàn đánh lửa trên mặt vật hàn và tạo thành hồ quang. - Mối quan hệ giữa dd với Ih, u h và tầm với điện cực theo bảng sau (hàn trong môi trườntĩ CO t điện một chiều cực tính nghịch): dd (mm) Thõng số 0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,5 I|, (A) 30100 50+150 60+180 90-140 100+550 120-550 200+600 25ŨH-700 u h (V) 18-5-20 18-22 18+24 18+42 18+45 19-46 23+40 24+42 rầm với 6+10 18+12 18+14 1040 10+45 15+50 15+60 17-4-75 điện cực Tầm với điện cực là phần nhô ra của dây hàn tính từ miệng ống tiếp xúc. (mm) dd là đường kính dây hàn. (■ .í. Hướng hàn: (phươnq pháp hàn) * Hùn phải: Kìm hàn chuyến động từ trái sang phải (hình 12-7). - Đặc điểm: độ ngấu sâu, tốc độ hàn thấp hơn so với hàn trái vì khó nhìn rõ mối hàn do vòi phun che khuất. Phương pháp này sử dụng khi hàn với chuyển dịch phun hồ quang dài vì nó Hình 12-7: Phương pháp hàn phải cho tốc đô nung chảy kim loai vật hàn cao. * Hùn trái: Kìm hàn chuyển động từ phái qua trái (hình 1 2 - 8 ). - Đặc điểm: độ ngấu thấp hơn hàn phải, tốc độ hàn cao, toàn bộ mối hàn dễ quan sát khi hàn, thường dùng để hàn kim loại màu và hợp kim của chúng. Hình 12-8: Phương pháp hàn trái 95
d) Thao tác kìm hàn Tuỳ theo chiều dày của vật hàn, số lóíp hàn và vị trí mối hàn trong không gian, ta chọn dao động ngang của kìm hàn sao cho phù hợp (hình 12-9). 5 ° - 15 ° _' Ia n r m iíir c c in o » ỵ Vh > 1 1 1 * 1 t a 6; J A / W W W \ A « a) H ình 12-9: Dcio động của mỏ hàn khi hàn bằng trong khí CO-> Hb: a = 3 -ỉ- 20mm; b = 3 -í- 15mm Hc: a = 2 -i- 5mm; b = 15 ^ 40mm - Khi hàn tôn mỏng (S = 1 4 - 2mm) và hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp không dao động ngang mỏ hàn (hình 12-9a). - Khi hàn các lóp 2, 3... của mối hàn nhiều lóp mỏ hàn dao động kiểu đường tròn (hình 12-9b). - Khi hàn lớp trên cùng của mối hàn nhiều lớp mỏ hàn dao động kiểu răng cưa (hình 12-9c). - Khi hàn mối hàn góc thì góc nghiêng của mỏ hàn so với 2 tấm vật hàn là 30° -r 45° tuỳ thuộc vào chiều dày S| và Sì của 2 vật hàn đồng thời so với trục mối hàn là 65° -H 75° (hình 1 2 - 1 0 ). Hình 12-10: Góc ngliiêng mỏ hàn khi hàn mối hàn ke gốc. 96
! 2.5. HÀN HỒ QUANG ĐIỆN c ự c KHÔNG NÓNG CHẢY TRONG MÔI TRUỞNG KHÍ TRƠ (hàn TIG) 12.5.1. Thực chất, đặc đicm và phạm vi ứng d ụ n g a) Thực chất Hàn hổ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ là quá trình hàn nóng chảy, trong đó nguồn nhiệt điện cung cấp bới hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vũng hàn (hình 12-11). Vùng hồ quang được bảo vệ bằng môi trường khí trơ (Argon, Heli, Argon + Heli) để ngãn cản những tác động có hại của ôxy và nitơ trong không khí. Điện cực không nóng chảy thường dùng là Volíram nên phương pháp hàn này gọi là hàn TIG. Khí bào vệ (Ar hoăc He) Chụp khí Bếp tiếp điện (đồng) --------------------- T© Nguồn điện hàn Khi Ar hoặc He Điện cực (AC hoặc CD) Que hàn phụ ’1 không nóng cháy ® v;— HỐ quang Kim loáícỡbary Ilìn h 12-11: Sơ dồ nguyên lý hàn hổ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (hàn TIG). b) Dặc di ếm - Nhiệt độ vùng hổ quang rất cao khoáng 6000ưc. - Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng với liên kết gấp mép. Hoặc được bổ sung từ que hàn phụ. - Mối hàn có chất lượng cao đối với hầu hết kim loại và hợp kim. - Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn. - Hồ quang và vũng hàn có thể quan sát được trong khi hàn. - Không có kim loại bắn toé. - Có thể hàn ớ mọi vị trí trong không gian, iệt tập trung cho phép tãng tốc độ hàn, giảm biến dạng liên kết hàn. 97
c) Phạm vi lữìg dựng Được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt rất thích hợp trong hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng. 12.5.2. Công nghệ hàn TIG a) Công tác chuẩn bị Công việc chuẩn bị trước khi hàn bao gồm: Xác định dạng liên kết, lót đáy mối hùn, kiểm tra thiết bị, chuẩn bị khí bảo vệ và que hàn phụ... a . l . Dạng liên kết: Trong hàn TIG thường sử dụng các dạng liên kết giáp mối, liên kết chồng, liên kết góc và liên kết chữ T. Các chi tiết hàn cần phải được làm sạch bể mặt bảng phương pháp cơ học hoặc hoá chất. Làm sạch về mỗi bên mối hàn từ 30 + 50mm sau khi vát mép nếu có và gá lắp có thể thực hiện các mối hàn đính. Kích thước và số lượng mối hàn đính phụ thuộc vào chiều dày và các kích thước khác cua chi tiết hàn. a.2. Dạnq lót đáy m ối hàn: Trong hàn TIG cần phải sử dụng tấm lót đáy phía dưới của mối hàn với mục đích là bảo vệ mặt sau của mối hàn và ngăn kim loại lỏng không chảy sụt khỏi mối hàn. Có thể dùng lót đáy Tấm đáy lót bằng tấm kim loại, đệm thuốc hàn hoặc đưa khí trơ vào bổ mặt phía dưới hoặc phối hợp cả 2 phương pháp trên (hình 1 2 - 1 2 ). a.3. Kiểm tra trước khi hàn: Kiểm tra độ kín của hộ thống cung cấp khí H ình 12-12: Các dạng và tình trạng hoạt động của van khí. lót đáy mối hàn - Kiểm tra cường độ dòng điện hàn, chế độ dòng điện hàn và lưu lượng khí bảo vệ đã đặt. - Chọn kích cỡ chụp khí phụ thuộc vào chiều dầy vật hàn, loại vật liệu, góc vát vật hàn... đường kính và góc vát đầu điện cực hàn thích hợp. - Kiểm tra lưu lượng nước làm mát mỏ hàn (nếu có). - Kiểm tra việc đáu điện, như chất lượng tiếp xúc điện và cực tính. h) Chê độ hàn TIG Chế độ hàn TIG bao gồm bộ công nghệ thông số sau: - Cường độ dòng điện hàn. < - Thời gian tăng cường độ dòng điện hàn lẽn giá trị đã chọn. 98
- Thời gian giảm cường độ dòng điện hàn đến khi tắt hồ quang với mục đích tránh lõm cuối đường hàn. - Tốc độ hàn. - Đường kính điện cực w , que hàn (dây hàn) phụ, lưu lượng khí bảo vệ. - Thời gian mớ và đóng khí bảo vệ trước khi gây hồ quang và tắt hồ quang. b .l. CườníỊ độ dòng điện hàn: Chọn dòng điện hàn phụ thuộc vào bểdầy kim loại vật hàn, loại dòng điện, kiểu đầu nối và vị trí hàn trong không gian. - Khi hàn thép cacbon và thép hợp kim mối hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng, chọn dòng điện một chiều cực tính thuận Ih theo bảng sau: s (mm) Dạng mép Số lớp hàn Dd (mm) Dq (mm) Ih(A) ■I* 1 không vát 1 1 hoặc 1 , 6 1 , 6 hoặc 2 , 0 o o 2 không vát 1 1 hoãc 2 , 6 1 , 6 hoặc 2 , 0 7 0-80 3 không vát 1 hoặc 2 2,4 2,4 70 + 90 không vát hoậc 4 2 2,4 2,4 70+ 130 vát chữ V 5 vát chữ V 3 2,4 hoặc 3,2 2,4 75-130 6 vát chữ V 3 2,4 hoặc 3,2 2,4 hoặc 3,2 75-130 - Khi hàn nhôm bằng dòng xoay chiều AC, hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng, chọn cường độ dòng điện hàn theo bảng sau: s (mm) Dạng mép Số lớp hàn Dd (mm) Dq (ram) Ih(A) 1 không vát 1 1,6 hoặc 2,4 2,0 40-50 2 không vát 1 1,6 hoặc 2,4 3,0 60-80 3 không vát 1 2,4 3,0 1 1 0 - 130 o 1 •I* L/ì K) 4 không vái 1 hoặc 2 2,4 hoặc 3,2 3,0 o không vát 5 1 hoặc 2 3,2 3,0 1 5 0 -2 0 0 hoặc vát 99
trong đó: s - chiều dầy vật hàn (mm) Dd - đường kính điện cực vonữam (mm) Dq - đường kính que hàn bổ sung (mm) - Khi hàn đồng bằng dòng một chiều DC cực thuận, hàn giáp mối ỏ' vị trí hàn bằng theo bảng sau: s (ram) Dạng mép Số lớp hàn Dd (mm) Dq (mm) I|, (A) O 1 o 1 ■1* 1,5 Không vát 1 1,6 2,0 V , o i ° 3,0 Không vát 1 3,2 3,0 1 5 0 -2 0 0 5,0 Vát chữ V 2 4,0 4,0 180 4- 300 Chú ý: Khi hàn ỏ vị trí hàn ngang, hàn đứng, hùn trán thì //, cần lấv giam xuốnỵ từ 10-20%. b.2. H ình dạng đầu điện cực: Có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình hàn TIG, nó ảnh hưởng trực tiếp đến trị số dòng điện hàn, sự cháy hồ quang và chất lượng mối hàn. Hình dạng đầu điện cực phụ thuộc vào loại vật liệu hàn. Ví dụ: Khi hàn nhỏm đầu điện cực được mài sửa lại có hình dạng như hình 12-O a. Còn khi hàn thép đầu điện cực được mài sửa có hình dạng như hình 12-13b: b) H ình 12-13: Hình dạng dầu điện cực khi hàn TIG a) dùng cho hàn nhôm; b) dùng cho hàn thép. c) K ỹ thuật hàn TỈG Kỹ thuật hàn TIG bao gồm: Việc gây và kết thúc hồ quang, thao tác mỏ hàn và dày hàn phụ ở các tư thế hàn khác nhau. c.l. Gây hồ quang có 2 cách: Gày tiếp xúc (TIG quẹt) và không tiếp xúc (bằng cao tần). - Khi gây hồ quang không tiếp xúc (tư thế hàn bàng) đặt mỏ hàn ư tư thế nằm ngang sau đó quay nhanh đầu điện cực trên mỏ hàn về phía vật hàn. cách vật hàn từ 3H-5mm 100
đổng thời tạo góc hợp bởi giữa mỏ hàn và trục hàn là 75° -r 80°. Khi đó bật dòng điện hàn (bật còng tắc điện trên mỏ hàn) hồ quang sẽ tự hình thành do bộ hoạt động gây hồ quang tần số và điện áp cao có sẵn trong máy (hình 12-14). Tiếp cân vật hàn Tao hố quang bằng các xung cao áp Xuất hiện hổ quang Hình 12-14: Mồi hồ quang bằng dòng xoay cliiéu. - Khi gày hổ quang tiếp xúc (hình 12-15) được sử dụng trong trường hợp hàn bằng dòng một chiều hoặc khi hàn trong khu vực mà tần số cao dễ gây nhiễu cho các thiết bị điện tứ. Mỏ hàn được đặt tương tự như phương pháp gây hồ quang không tiếp xúc nhưng đầu điện cực được tiếp xúc trực tiếp nhanh với bề mặt vật hàn hoặc tấm mồi hồ quang, đồng thòi khi đó bật công tắc điện trên mỏ hàn. Bộ phận điểu khiển tự động trong thiết bị hàn sẽ táng dán dòng điện từ lúc băt đầu có hồ quang lên giá trị dòng điện hàn đã chọn. Ngay lliời điểm đó cần nhấc, xoay mỏ hàn lên và duy trì khoảng cách đầu điện cực - vật hàn từ 3 -r 5mm. Hồ quang sẽ cháy ổn định. Phương pháp mồi hồ quang này có nhược điểm là điện cực dễ bị dính vào vật hàn, đầu điện cực bị cháy và nhanh bị tù. Tiếp cận vật hàn Đoản mạch vầ sinh nhiệt Xuất hiện hồ quang H ình 12-15: Mồi hồ quang bằng dòng một chiều, C.2. Kết thúc h ồ quang: Để kết thúc hồ quang mà không cần thông qua chuyển động của mỏ hàn cần chuyển nhanh điện cực về tư thế nằm ngang. C.3. Hùn có que hàn: Để tăng hệ số đắp và hợp kim hoá mối hàn ta dùng que hàn phụ. Khi xuất hiện hồ quang và tạo vũng hàn thì đưa đầu que hàn vào vị trí hàn. Góc nghiêng que hàn và mó hàn so với bề mặt vật hàn như hình 12-16. 101
Hàn k h ô n g c ó q u e hàn: Nhờ nhiệt độ của hổ quang giữa điện cực với vật hàn CÀ. làm nóng chảy kim loại tại vị trí hàn. Khi nguội tạo nên mối hàn. Bản thân điện cực không tham gia vào kim loại mối hàn qua các thao tác sau: - Mồi hồ quang và tạo vũng hàn. - Khi mối hàn sáng và lỏng di chuyển kìm hàn dọc theo đường hàn với tốc độ chậm và ổn định. - Góc tạo bởi kìm hàn và bề mặt vật hàn từ 75 -r 80° (hình 12-17). Hình 12-16: Góc nghiêng mỏ Hỉnh 12-17: Góc độ mỏ hờn và que hàn khi hùn TỈG khỉ hùn TIG không có que hàn. * Câu hỏi ôn tập và kiêm tra chương 12 1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng hàn tự động dưới thuốc ? 2. Chế độ và kỹ thuật hàn tự động dưới thuốc ? 3. Thực chất, đạc điểm phạm vi ứng dụng của hàn MAG ? 4. Các dạng chuyển dịch kim loại lỏng từ dây dẫn vào vùng hàn khi hàn MACi ? 5. Chế độ và kỹ thuật hàn MAG ? 6 . Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng hàn TIG ? 7. Công nghệ kỹ thuật hàn TIG ? 102
Chương 13 HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 13.1. THỤC CHẤT, ĐẶC ĐIEM và phân loại 13.1.1. T hự c ch át Thực chất cúa hàn điện tiếp xúc là cho dòng điện có ịp. | p« ’ 1 V cường độ lớn chạy qua 2 vật hàn. chỗ tiếp xúc có điện trớ W ẩấ / \ ■ lớn sẽ bị nung nóng đến L, trạng thái hàn (cháy hoặc w //ầ , dóo) và nhừ tác dụng của lực — A / ------------- 1 ép (P. P) ép chúng liên kết lại với nhau tạo thành mối hàn (hình 13-1). ----- c u~ c---------------'V Theo định luật Jun - Len xo: khi cho dòng điện đi Hình 13-1: Sơ đồ lìguyên lý hàn tiếp xúc giáp mối qua một vật dẫn sẽ sinh ra 1. chi tiết hàn; 2. cực của máy tiếp xúc; nhiệt lượng Q. 3. biến thế hàn 1 pha; 4. công tắc Q = 0,24 r R.t (calo) trong dó: ỉ - cường độ dòng điện (A); R - điện trở vật dẫn (Q); t - thời gian dòng điện chạy qua (S). Từ công thức trên ta thấy, bề mặt tiếp xúc của 2 vật hàn ban đầu có những chỗ nhấp nhô lé vi và màng ô xit kim loại nên có diện tích tiếp xúc nhỏ (chủ yếu là tiếp xúc điểm) và diện trở tại đây khá lớn nên mật độ dòng điện lớn, kết quả nhiệt lượng sinh ra trên bề mật tiếp xúc lớn sẽ nung nóng chúng đến trạng thái hàn, sau đó dùng lực ép để tạo điểu kiện khuếch tán nguyên tử lẫn vào nhau tạo nên mối hàn. 13.1.2. Đặc điểm Hin điện tiếp xúc có các đặc điểm sau: a Clìất lượiiíỊ m ối hàn cao hơn so với hàn hồ quang tay 103
b) Có th ể hàn được các kếl cấu phức tạp, các mối hàn ở vị trí trong không gian khác nhau. c) D ễ dàng CƯ khí hoá và tự động hoá quá trình hàn. d) Năng suất cao. e) Tiết kiệm nguyên vật liệu và nãng lượng điện. Vì vậy, hàn điện tiếp xúc được sử dụng rộng rãi trong ch ế tạo máy, giao thông, hàng không (ôtô, máy bay) công nghiệp thực phẩm, tiêu dùng và các kết cấu xây dựng. 13.1.3. Phân loại Theo dạng mối hàn, theo nguồn năng lượng được phân loại như sau: 13.2. HÀN ĐIỆN TIẾP x ú c GIÁP M ố i 13.2.1. Nguyên lý và phân loại a) Nquyên lý Hàn điện tiếp xúc giáp mối là một dạng hàn áp lực mà mối hàn thực hiện trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc của 2 vật hàn. Sơ đồ nguyên lý hàn tiếp xúc giáp mối được giới thiệu trên hình 13-2. Nguvên lý làm việc như sau: Dòng điện hàn từ biến thế hàn (1) qua vật hàn (2) và (3) đã được kẹp trên điện cực cố định (5) và di động (4) được ép sát vào nhau. Bề mặt tiếp xúc của 2 vật hàn được nung nóng đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo) sau đó dưới tác dụng của lực ép cơ học Pp 104
(hoặc khí ép) vào của điện cực (4) để thực hiện ép, kim loại chỗ tiếp xúc khuếch tán vào nhau tạo nên mối hàn. 1 b) Phân loại: Gồm 2 loại sau: - Hàn điên trở là dang hàn mà bề mặt tiếp xúc được nung đến trạng thái dẻo. - Hàn chảy: là dạng hàn mà bề mặt tiếp xúc được nung đến trạng thái chảy. Hàn chảy được phân thành 2 loại: + Hàn chảy liên tục: là bề mặt tiếp xúc được nung nóng liên tục đến trạng thái chảy. + Hàn chảy gián đoạn: là bề mặt tiếp xúc được nung nóng gián đoạn theo chu kỳ đến trạng thái chảy. c) Phạm vi ứng dụng Phương pháp hàn điện tiếp xúc giáp mối thích hợp cho hàn thép tròn có đường kính đến lOmm với vật liệu ià thép cacbon, thép hợp kim thấp, đổng, nhôm, hợp kim niken và nhiều kim loại khác. Phương pháp hàn này rất đáng tin cậy, bề rộng vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ. 13.2.2. Công nghệ hàn tiếp xúc giáp môi Để đảm bảo chất lượng mối hàn tốt, quá trình công nghệ hàn phải đạt được cac yêu cầu sau: - Làm sạch bể mặt tiếp xúc trước khi hàn và bảo vệ bề mật tiếp xúc không bị ôxy hoá trong quá trình hàn. - Các vật hàn khi gá lắp, kẹp chặt phải đồng tâm. - Nung nóng đều bề mặt tiếp xúc của hai vật hàn.