Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2017)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - CĐ/TC) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày chính xác cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MIG, MAG; giải thích đầy đủ thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn MIG, MAG; nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn MIG, MAG. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2017)

SỞ LAO ĐỘNG TB & XH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN MIG/MAG CƠ BẢN NGÀNH/NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số 285 /QĐ-CĐN ngày 21 tháng 7 năm 2017 của Trường Cao đẳng nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Dựa theo giáo trình này, có thể sử dụng để giảng dạy cho các trình độ hoặc ngành/nghề khác của nhà trường. Cần giảng dạy bổ sung những môn học, mô đun bắt buộc và một số môn học, mô đun tự chọn mà trong chương trình đào tạo trình độ Trung cấp chưa giảng dạy. 1
LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung nghề Hàn đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các mô đun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo các mô đun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 18: Hàn MIG/MAG cơ bản là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn./. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nam, ngày … tháng ... năm 2017. Tham gia biên soạn Chủ biên Vũ Quang Phiệt 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 2 BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG, MAG .................. 5 1.1. Nguyên lý và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG ...................6 1.2 Vật liệu hàn MIG, MAG .......................................................................................7 1.3 Thiết bị, dụng cụ hàn MIG, MAG. ......................................................................12 1.4. Đặc điểm công dụng của hàn MIG, MAG. ........................................................16 1.5. Các khuyết tật của mối hàn. ...............................................................................16 1.6. Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn MIG, MAG. ......18 1.7. An toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn MIG, MAG. ........................................19 BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG .................................................. 22 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy hàn MIG, MAG ................................23 2.2. Vận hành, sử dụng và bảo quản máy hàn MIG, MAG. ......................................24 2.3. Tư thế thao tác hàn. ............................................................................................26 2.4. Chọn chế độ hàn MIG, MAG. ............................................................................27 2.5. Góc nghiêng mỏ hàn, tầm với dây hàn. ..............................................................30 2.6. Các phương pháp chuyển động mỏ hàn. ............................................................32 2.7. Phương pháp gây và duy trì hồ quang hàn, kết thúc hồ quang. .........................33 2.8. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng khi hàn MIG, MAG. .........................37 BÀI 3: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN 1F ............................................................................................................................. 37 3.1. Chuẩn bị phôi hàn, vật liệu hàn. .........................................................................38 3.2. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn: ............................................................................38 3.3. Gá phôi hàn. ........................................................................................................39 3.4. Chọn chế độ hàn góc. .........................................................................................39 3.5. Kỹ thuật hàn góc ở vị trí 1F. ...............................................................................39 3.6. Kiểm tra sửa chữa các khuyết tật mối hàn. ........................................................40 3.7. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. ..........................................................42 BÀI 4: HÀN GIÁP MỐI THÉP CACBON THẤP – VỊ TRÍ HÀN 1G ........ 42 4.1. Chuẩn bị phôi hàn, thiết bị dụng cụ, vật liệu hàn. ..............................................43 4.2. Gá phôi hàn. ........................................................................................................44 4.3. Chọn chế độ hàn MIG/MAG. ............................................................................44 4.4. Kỹ thuật hàn giáp mối ở vị trí hàn 1G. ..............................................................44 4.5. Kiểm tra chất lượng mối hàn. .............................................................................45 4.6. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. ..........................................................46 BÀI 5: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN 2F ............................................................................................................................. 47 5.1. Chuẩn bị phôi hàn, vật liệu hàn. .........................................................................47 5.2. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn: ............................................................................48 5.3. Gá phôi hàn. ........................................................................................................48 5.4. Chọn chế độ hàn góc. .........................................................................................48 5.5. Kỹ thuật hàn góc ở vị trí 2F. ..............................................................................49 5.6. Kiểm tra sửa chữa các khuyết tật mối hàn. ........................................................49 5.7. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. ..........................................................50 3
BÀI 6: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP– VỊ TRÍ HÀN 3F ............................................................................................................................. 52 6.1. Chuẩn bị phôi hàn, vật liệu hàn. .........................................................................52 6.2. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn. ............................................................................53 6.3. Gá phôi hàn. ........................................................................................................53 6.4. Chọn chế độ hàn góc. .........................................................................................53 6.5. Kỹ thuật hàn góc ở vị trí 3F. ...............................................................................54 6.6 Kiểm tra sửa chữa các khuyết tật mối hàn ..........................................................54 6.7. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. ..........................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 57 4
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Hàn MIG/MAG cơ bản Mã mô đun: MĐ18 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH07- MH12 và MĐ13 – MĐ16. - Tính chất của môđun: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun có vai trò rất quan trọng, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn công nghệ cao. Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày chính xác cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MIG, MAG. + Giải thích đầy đủ thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. + Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn MIG, MAG. + Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn MIG, MAG. + Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu. - Về kỹ năng: + Hàn các mối hàn cơ bản ở vị trí hàn 1G, 1F, 2F, 3F đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. + Giải thích rõ các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm thực hiện hàn MIG/MAG cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng trong điều kiện làm việc thay đổi. + Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện hàn mối hàn MIG/MAG cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng; chịu trách nhiệm cá nhân và trách nhiệm đối với nhóm về kết quả thực hiện hàn mối hàn MIG, MAG cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng. + Đánh giá chất lượng sản phẩm hàn MIG/MAG cơ của các thành viên trong nhóm. Nội dung của mô đun: 5
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG, MAG Mã bài: 18.01 Giới thiệu Phương pháp hàn MIG/MAG còn có tên gọi là hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ hoặc tên thông thường là hàn dây, hàn CO2.Tên quốc tế là GMAW (Gas Metal Arc Welding), GMAW sử dụng hồ quang được tạo bởi vật hàn và dây điện cực nóng chảy cấp vào chi tiết hàn. Hồ quang này sẽ được bảo vệ bằng dòng khí trơ hoặc khí có tính khử. Sự cháy của hồ quang được duy trì nhờ các hiệu chỉnh đặc tính của hồ quang. Chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ hàn và góc điện cực được duy trì bởi thợ hàn. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Giải thích đúng nguyên lý, công dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. - Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn. - Liệt kê các loại dụng cụ thiết bị dùng trong công nghệ hàn MIG, MAG. - Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG, MAG. - Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ công nhân hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc. Nội dung chính 1.1. Nguyên lý và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG 1.1.1 Nguyên lý của phương pháp hàn MIG, MAG. Hàn MIG/MAG là quá trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn. Khi hàn kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của oxi và nito từ môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí. Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas metal arc welding). 6
Sơ đồ nguyên lý hàn MIG, MAG Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar +He) không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính (CO2; CO2 + O2; CO2 + Ar) có tác dụng chiếm chỗ đẩy không khí ra khỏi vùng hàn và hạn chế tác dụng xấu của nó. - Nếu dùng khí bảo vệ là khí hoạt tính như CO2, để hàn thép thường, thép hợp kim thấp thì gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas). - Nếu dùng khí bảo vệ là khí trơ như Ar, He để hàn thép hợp kim và kim loại màu thì gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas). GMAW sử dụng hồ quang được thiết lập giữa dây điện cực nóng chảy và được cấp tự động vào chi tiết hàn. Hồ quang này sẽ được bảo vệ bằng dòng khí trơ hoặc khí có tính khử. Sự cháy của hồ quang được duy trì nhờ các hiệu chỉnh đặc tính điện của hồ quang. Chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ hàn và góc mỏ hàn được duy trì bởi thợ hàn. GMAW có thể được thực hiện bán tự động hoặc tự động. 1.1.2. Phạm vi ứng dụng. Hàn MIG/MAG nói chung được sử dụng rộng rãi trong các công việc hàn. Nó không những hàn được các loại thép kết cấu thông thường, mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim đặc biệt, hợp kim nhôm, magie, niken, đồng, các hợp kim có ái lực hóa học mạnh với oxy. Phương pháp này có thể hàn ở mọi vị trí, chiều dày vật hàn từ 0,4 4,8mm chỉ cần hàn một lớp và không cần vát mép, từ 1,6  10mm hàn một lớp có vát mép, từ 3,2  25mm hàn nhiều lớp. 1.2 Vật liệu hàn MIG, MAG 1.2.1 Dây hàn * Nhiệm vụ của dây hàn: 7
Dây hàn làm nhiệm vụ dẫn dòng điện tới hồ quang và cung cấp một phần kim loại nóng chảy cho bể hàn. Dưới tác dụng của hồ quang, tuỳ thuộc loại khí bảo vệ được sử dụng và thông số hàn, kim loại nóng chảy trong bể hàn sẽ thay đổi thành phần do kết hợp với khí và do một số thành phần hợp kim loại bị cháy, để khử ảnh hưởng của quá trình nói trên, dây hàn được hợp kim hóa để làm cho mối hàn cũng có những đặc tính giống kim loại cơ bản. * Yêu cầu về dây hàn : Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hoá kim loại mối hàn cũng như các tính chất yêu cầu của mối hàn được thực hiện chủ yếu thông qua dây hàn. Do vậy, những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng và chất lượng dây hàn. Khi hàn MAG đường kính dây hàn từ 0.8 ÷ 2.4mm. Sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn. Cần chú ý đến phương pháp bảo quản, cất giữ và biện pháp làm sạch dây hàn nếu dây hàn bị gỉ hoặc bẩn. Một trong những cách giải quyết là sử dụng dây mạ lớp đồng. Dây mạ đồng sẽ nâng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ, đồng thời nâng cao tính ổn định của quá trình hàn. * Các loại dây hàn: Theo tiêu chuẩn AWS, kí hiệu dây hàn thép cacbon thông dụng: Dây hàn phải đáp ứng các yêu cầu sau: + Thành phần hóa học: Si, Mn, Ti + Độ bền; + Tính dẻo; + Độ dai va đập. Một số dây hàn thông dụng theo AWS Ký hiệu Điều kiện hàn Cơ tính theo Cực Khí Giới hạn bền Giới hạn chảy Độ giãn AWS tính bảo vệ kéo của liên của kim loại dài (min)psi mối hàn % (min) (min)psi 8
E 70S-2 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S-3 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S-4 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S-5 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S-6 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S-7 DCEP CO2 72000 60000 22 * Đường kính dây hàn: Theo qui định ta có các loại đường kính danh nghĩa sau: d (mm) : 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,4 Việc lựa chọn đường kính dây hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó chiều dầy vật liệu là quan trọng nhất. Ví dụ: Kích thước danh nghĩa của đường kính que hàn (mm) Kích thước danh nghĩa của đường 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.6 2.0 2.4 kính que hàn (mm) Chiều dày vật liệu 1mm x x 7mm x x 15mm x x x x 1.2.2 Khí bảo vệ. * Nhiệm vụ, đặc điểm: Khí bảo vệ có tác dụng tạo ra khí quyển có tính trơ hoặc khử để bảo vệ kim loại khỏi tác động có hại của không khí. Đồng thời khí bảo vệ còn đảm nhiệm các vai trò sau: - Giúp mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định. - Tác động đến các kiểu chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn. - Ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn. - Tốc độ hàn. - Khả năng tạo ra các khuyết biên (undercut). - Tẩy sạch bề mặt và biên đường hàn. * Các loại khí bảo vệ: - Khí Argon (Ar) tinh khiết thường dùng hàn các vật liệu kim loại mầu hoặc thép trắng. Khí Heli (He) tinh khiết thường được dùng hàn các loại vật liệu có tính dãn nở nhiệt cao như Al, Mg, Cu… Khi dùng khí He tinh khiết bề rộng 9
mối hàn sẽ lớn so với dùng loại khí khác, vì vậy có thể dùng hỗn hợp Ar + (50 ÷ 80)% He, do khí He có trọng lượng riêng nhỏ hơn khí Ar mà lưu lượng khí Ar cần dùng thấp hơn so với khí He. He có độ dẫn nhiệt lớn hơn Ar và tạo ra cột hồ quang có năng lượng phân tán đều hơn. He cho mối hàn sâu, rộng và tiết diện ngang hình parabol trong khi Ar thì cho tiết diện hàn hình núm vú. Với bất kỳ tốc độ cấp dây nào thì điện áp của hồ quang Ar cũng thấp hơn đáng kể so với hồ quang He. Có nghĩa là hồ quang Ar cháy ổn định hơn hồ quang He. Hồ quang Ar sẽ có chuyển dịch phun dọc trục ở trị số ngay trên trị số dòng điện quá độ. Hồ quang He có xu thế tạo ra kiểu chuyển dịch giọt cầu kích thước lớn ở khoảng dòng điện trung bình do đó hồ quang He cho nhiều tia văng tóe hơn, bề mặt đường hàn xấu gồ ghề hơn so với hồ quang Ar. Khi hàn các hợp kim chứa Fe có thể bổ xung thêm O2 hoặc CO2 vào Ar để khắc phục các khuyết tật như lõm, khuyết, bắn toé và hình dạng mối hàn không đồng đều. - Sự pha trộn Ar và He thường được áp dụng khi hàn Inox cũng như thép hợp kim thấp. Khi đó nâng cao được tính hợp lý của tiết diện ngang mối hàn đồng thời không đánh mất các ưu việt của đặc tính hồ quang Ar. - Sự pha trộn Oxy và CO2 vào Ar và He: Ar và He không là môi trường bảo vệ tốt nhất khi hàn trên thép, với He hồ quang chuyển dịch khó kiểm soát do các giọt văng tóe, còn Ar thì đường hàn rất dễ khuyết biên. Thêm vào Ar từ (1 ÷ 5) Oxy hoặc từ (3 ÷ 10) CO2 sẽ cải thiện chất lượng hàn đáng kể. Carbon dioxide, khí CO2 là khí hoạt hóa được áp dụng rộng rãi trong hàn GMAW trên thép carbon và thép hợp kim thấp. Đây là loại khí không trơ duy nhất được dùng một mình để bảo vệ vũng hàn. Đặc trưng của quá trình hàn CO2 là tốc độ hàn cao, độ ngấu sâu. Khi hàn với khí CO2 chỉ có hai kiểu chuyển dịch là ngắn mạch và cầu chuyển dịch phun dọc trục là đặc điểm riêng của hàn trong môi trường khí Ar. Kiểu chuyển dịch cầu có năng lượng tương đối cao và hồ quang mạnh nên văng tóe nhiều hơn. So sánh với hàn trong môi trường giàu khí Ar thì hàn CO2 cho mối hàn ngấu sâu, gồ ghề, hiệu quả làm sạch biên và bề mặt đường hàn kém hơn. Kim loại đắp sít rất chặt song mối hàn kém dẻo do hồ quang vẫn có tính oxy hóa. 10
Ảnh hưởng của khí bảo vệ đến tiết diện ngang mối hàn Ảnh hưởng của khí bảo vệ khi thêm oxy và CO2 vào Argon Ảnh hưởng của các loại khí bảo vệ thường dùng để hàn các thép không hợp kim bằng phương pháp hàn Ảnh hưởng tới Loại khí bảo vệ 82% Ar + 18% CO2 92% Ar + 8%O2 CO2 Chiều sâu độ ngấu Chiều rộng độ ngấu Độ nhấp nhô bề Vẩy mịn Vẩy rất mịn Vẩy thô mặt Tạo xỉ ít Trung bình Nhiều Bắn tóe ít Rất ít Gia tăng Tạo bọt khí ít Trug bình Rất ít Một số loại khí bảo vệ tương ứng với kim loại cơ bản Khí bảo vệ Kim loại cơ bản Ar (He) Kim loại và hợp kim phi sắt thép Ar + 1% O2 Thép Ostennit Ar + 2% O2 Thép Ferit (hàn đứng từ trên xuống) Ar + 5% O2 Thép Feirit (hàn tấm mỏng, hàn đứng từ trên xuống) Ar + 20% CO2 Thép Ferit và Ostennit (hàn ở mọi vị trí) Ar + 15% CO2 + 5% O2 Thép Ferit (hàn ở mọi vị trí) 11
Cụ thể khi hàn, tỷ lệ các khí bảo vệ dùng để hàn MAG và hàn MIG, ký hiệu theo tiêu chuẩn DIN 32 526 kết hợp với các loại vật liệu cần hàn. Lựa chọn thành phần khí theo vật liệu hàn Thành phần khí bảo vệ DIN 32 526 Vật liệu 100% Ar 11 Hàn kim loại phi sắt thép (Kim 50% Ar + 50% He 13 loại và hợp kim mầu) 97% Ar + 3% CO2 M1.1 Thép hợp kim cao, thép không gỉ 97% Ar + 3% O2 M1. 2 (Thép trắng) 82% Ar + 18% CO2 M2.1 Thép không hợp kim và hợp kim 87% Ar + 10% CO2+ 3% O2 M2.2 thấp (Hàn thép bình thường) 92% Ar + 8% O2 M2.3 100% CO2 C Khí CO2 được dùng rộng rãi để hàn thép cacbon trung bình, do giá thành thấp mối hàn ổn định, cơ tính của liên kết hàn đạt yêu cầu, tốc độ hàn cao và độ ngấu sâu. Nhược điểm hàn trong khí bảo vệ CO2 là gây bắn toé kim loại lỏng. 1.3 Thiết bị, dụng cụ hàn MIG, MAG. Sơ đồ cấu tạo của thiết bị hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ: Thiết bị hàn MIG/MAG + Nguồn điện hàn: (1) Đấu mạng (2) Chỉnh lưu hàn + Dây hàn: (3) Cuộn dây hàn (4) Thiết bị chuyển dây 12
+ Khí bảo vệ: (5) Chai khí bảo vệ (6) Đồng hồ giảm áp với bộ phận đo lưu lượng khí (7) Van khí bảo vệ bằng nam châm + Cụm ống dẫn: (8) Cáp công tắc (9) Dây hàn (10) Dẫn khí bảo vệ (11) Dây dẫn điện hàn + Mỏ hàn (12) Mỏ hàn với công tắc (tắt hoặc mở) + Đấu vật hàn: (13) Dây dẫn điện hàn và cùng với kẹp vật hàn 1.3.1 Nguồn điện hàn * Tác dụng của dòng điện: Nguồn năng lượng của phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ là hồ quang do dòng điện tạo ra. Trong quá trình này nhiều tác dụng của dòng điện được tận dụng: - Tác dụng nhiệt: Nung nóng bằng điện trở thông qua dây hàn; Nhiệt hồ quang do chuyển động của điện tử và ion trong cột hồ quang. - Tác dụng từ: Quá trình nhỏ giọt do tác dụng co thắt của lực từ trường vào phía trong tại chỗ danh giới kim loại lỏng và kim loại rắn. * Yêu cầu chung của nguồn điện: Nguồn điện hàn phải biến dòng điện lưới thành dòng điện hàn với những đặc tính sau đây: - Dòng điện hàn phải là dòng điện một chiều đấu nghịch (Cực dương đấu với dây hàn, cực âm đấu với vật hàn). - Vì những lý do an toàn lao động, nên điện áp hàn phải hạ xuống thấp, điện áp không tải tối đa là 113 V, trong khi đó điện áp hàn từ 15 V ÷ 30 V. - Điện áp hàn có thể điều chỉnh phù hợp với công việc hàn. - Mức điện áp hàn đã chỉnh phải giữ được ổn định, không phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn. - Cường độ dòng hàn cao hơn đáng kể so với cường độ dòng điện lưới. * Đặc tuyến của thiết bị: Quá trình GMAW được dùng với nguồn DC kiểu điện áp không đổi, điện cực dương. Có nghĩa là súng hàn được gắn vào cực dương còn chi tiết hàn được đấu cực âm. Điện cực DC âm không thích hợp do hồ quang không ổn định. Ưu điểm chính của thiết bị kiểu DC là điện áp hồ quang không đổi trong suốt quá trình hàn. Dòng hàn sẽ tự động tăng hoặc giảm khi chiều dài hồ quang thay đổi, từ đó làm tăng hoặc giảm tốc độ chảy của dây hàn nhờ đó mà điện áp 13
hồ quang được duy trì không đổi. Như vậy, thiết bị GMAW điều chỉnh dòng điện hàn thông qua bộ cấp dây. Đường đặc tính ngoài của thiết bị có dạng nằm ngang, nên ứng với sự thay đổi nhỏ về điện áp cũng dẫn tới sự thay đổi lớn về dòng điện. Nói cách khác độ nhạy rất cao trong khi thiết bị DC thì hầu như dòng không thay đổi khi thay đổi điện áp. Khi tăng khoảng cách giữa contact tip và chi tiết, điện áp hàn và chiều dài hồ quang tăng lên, dòng điện hàn sẽ giảm xuống như đặc tính đã mô tả, khi đó tốc độ chảy của dây hàn giảm tương ứng. Vì tốc độ cấp dây là hằng số nên lúc này sẽ lớn hơn tốc độ chảy kết quả là hồ quang sẽ bị ngắn lại. Quá trình ngược lại sẽ diễn ra khi giảm điện áp hồ quang. 1.3.2. Chỉnh lưu hàn. * Nhiệm vụ của bộ phận chỉnh lưu: Chỉnh lưu hàn có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều(DC). * Cấu tạo của bộ phận chỉnh lưu: Chỉnh lưu hàn gồm 5 bộ phận chính: Hình 1.5. Sơ đồ cấu tạo chỉnh lưu hàn 1: Công tắc tắt mở nguồn điện 2: Biến áp 3: Bộ phận chỉnh lưu : Có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng một chiều (DC). 4: Cuộn cản: Điều chỉnh các đỉnh nhấp nhô của hiệu ứng chỉnh lưu làm tăng quá trình ổn định của hồ quang. 5: Vật hàn 1.3.3. Thiết bị chuyển dây hàn. * Nhiệm vụ: Thiết bị chuyển dây hàn kéo dây hàn từ cuộn dây và chuyển một cách đều đặn vào thiết bị ống dẫn để chuyển tới mỏ hàn. Tốc độ chuyển dây có thể điều chỉnh được và nằm trong phạm vi từ (1 ÷ 18)m/phút. Tốc độ này được giữ cố định trong suốt quá trình hàn. Bộ chuyển dây có trang bị hệ thống hãm động lực cho phép dừng cấp dây tức thời mỗi khi nhả công tắc điều khiển. Các sự thất thường trong việc chuyển dây ảnh hưởng tới hồ quang và cuối cùng ảnh hưởng tới quá trình nhỏ giọt của kim loại và hậu quả là sai (lỗi) của mối hàn. 14
Có 2 loại thiết bị chuyển dây: Loại thiết bị chuyển dây hai bánh xe và thiết bị chuyển dây bốn bánh xe, việc lựa chọn loại nào phụ thuộc nhiều yếu tố trong đó yếu tố loại vật liệu dây dẫn là quan trọng nhất. * Thiết bị chuyển dây 2 bánh xe: Chuyển dây hai bánh xe * Thiết bị chuyển dây bốn bánh xe: Ưu tiên sử dụng để chuyển dây hàn rỗng nạp thuốc và các dây hàn đặc mềm (Al). Chuyển dây bốn bánh xe (1) Ty dẫn dây (2) Bánh xe chuyển dây (3) Bánh xe nén (4) Ống dẫn hướng dây (5) Ty dẫn dây * Bánh xe chuyển dây: - Bánh xe chuyển dây với rãnh hình nêm để chuyển dây hàn bằng thép hình tròn - Bánh xe chuyển dây với rãnh hình tròn để chuyển dây hàn mềm (như dây Al). Cần chọn bánh chuyển dây hàn theo đường kính của dây hàn, nếu không sẽ xảy ra trục trặc trong việc chuyển dây hàn. Cần thường xuyên kiểm tra độ mài mòn của các bánh xe chuyển và khi cần thiết thì thay thế bánh khác. 1.3.4. Mỏ hàn 15
Cấu tạo mỏ hàn Đầu tiếp (Contact tip) thường được chế tạo bằng đồng hoặc hợp kim đồng nó có nhiệm vụ tiếp điện cho dây hàn. Đầu tiếp nối với nguồn điện hàn nhờ vào dây dẫn điện hàn. Mặt phía trong của đầu tiếp rất quan trọng bởi vì nó vừa bảo đảm dẫn điện tốt vừa bảo đảm dây hàn đi qua dễ dàng. Khi hàn cần chọn đầu tiếp phù hợp với cỡ dây hàn, đầu tiếp cần được gá đặt nhẹ nhàng vào súng hàn nhờ vào côn siết và phải đặt đúng tâm của mỏ phun khí. Mỏ phun khí bảo vệ có nhiệm vụ cung cấp dòng khí bảo vệ vũng hàn. Chế độ dòng chảy trong mỏ phun rất quan trọng vì nó bảo đảm cho việc bảo vệ vùng hàn khỏi sự xâm nhập của các khí có hại. Các cỡ mỏ phun khác nhau được chọn cho phù hợp với công việc, cỡ lớn dùng cho dòng hàn lớn, bề rộng mối lớn, cỡ nhỏ dùng cho dòng hàn nhỏ. Ống dẫn dây hàn là bộ phận định vị và hướng dẫn dây hàn từ bánh xe cấp dây đến đầu tiếp. Trong quá trình hàn cần bảo đảm việc cấp dây đều đặn thì hồ quang mới cháy ổn định. Dây hàn bị vặn xoắn, gấp khúc phải loại bỏ không được dùng để tránh bị kẹt dây. Đường kính và vật liệu ống dẫn dây rất quan trọng đối với quá trình hàn, ống dẫn bằng thép dùng cho các vật liệu cứng như thép, Inox trong khi ống nilon được dùng cho các vật liệu mềm như nhôm, magnesium, đồng. Khi hàn cần chú ý tránh bẻ gấp khúc ống dẫn để không bị kẹt dây. Đối với mỗi cỡ dây cần dùng ống dẫn phù hợp. 1.4. Đặc điểm công dụng của hàn MIG, MAG. - Chất lượng mối hàn cao, sảm phẩm ít cong vênh do tốc độ hàn lớn. Nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt bé. - Năng suất cao, gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay. - Tính công nghệ cao hơn so với hàn dưới lớp thuốc vì có thể hàn được mọi vị trí trong không gian. - Giá thành thấp. - Năng lượng hàn thấp, ít biến dạng nhiệt. 16
- Hàn được hầu hết các kim loại. - Dễ tự động hóa. - Điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí độc. 1.5. Các khuyết tật của mối hàn. 1.5.1. Khuyết cạnh. Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa - Cường độ dòng điện lớn - Giảm cường độ dòng điện - Hồ quang dài - Dùng hồ quang ngắn - Dao động mỏ hàn không hợp lý - Dao động mỏ hàn phù hợp 1.5.2. Chảy tràn. Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa - Cường độ dòng điện lớn - Giảm cường độ dòng điện - Hồ quang ngắn - Dùng hồ quang dài - Tốc độ hàn nhỏ - Tăng tốc độ hàn 1.5.3. Không ngấu. Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa - Cường độ dòng điện nhỏ - Tăng cường độ dòng điện - Góc độ mỏ hàn không hợp lý - Dùng góc độ mỏ hàn hợp lý - Tốc độ hàn lớn - Giảm tốc độ hàn 1.5.4. Rỗ khí. 17
Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa - Cường độ dòng điện nhỏ - Tăng cường độ dòng điện và hàn với hồ quang ngắn - Lưu lượng khí bảo vệ thấp - Tăng lưu lượng khí bảo vệ - Vệ sinh mép hàn và đầu dây hàn - Vệ sinh sạch sẽ mép hàn, cắt bỏ không tốt phần đầu dây hàn - Khí bị nhốt do dòng khí bảo vệ bị rối - Dùng chụp khí phù hợp với lưu lượng khí 1.6. Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn MIG, MAG. 1.6.1. Điện giật. Điện giật ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn tính mạng của con người trong quá trình vận hành máy. Có hai mức điện áp trong quá trình hàn hồ quang cần phải lưu ý: + Mức 1: Điện áp sơ cấp từ 230V ÷ 460V. + Mức 2: Điện áp thứ cấp từ 60V ÷ 100V. Điện áp sơ cấp có mức độ nguy hiểm lớn hơn rất nhiều so với điện áp thứ cấp và gây điện giật khi tay hay phần nào đó trên cơ thể tiếp xúc với đầu nối hoặc phần dây dẫn điện lưới vào máy hàn. Có thể bị điện giật ở mức 1 khi tiếp xúc với vỏ máy hay dây nối mát do rò điện hoặc dây nối mát không làm việc. Điện giật ở mức điện áp thứ cấp xảy ra khi hai phần trên cơ thể tiếp xúc cùng lúc với hai cực điện đầu ra của máy hàn. Hầu hết các nguồn điện hàn hồ quang có mức điện áp đầu ra không tải nhỏ hơn 100V, đây là mức điện áp vẫn có nguy cơ gây điện giật. 1.6.2. Bỏng nhiệt. Trong hàn hồ quang, điện năng được chuyển thành nhiệt năng và quang năng, hai loại năng lượng này đều có thể gây nguy hiểm hay ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Các hạt lửa bắn tóe từ hồ quang hàn (tia lửa hàn) có thể gây cháy các vật liệu dễ bắt lửa nằm trong khu vực hàn, cháy quần áo, trang bị bảo hộ gây bỏng. 1.6.3. Tia hồ quang 18
a. Bức xạ cực tím. Tất cả các quá trình hàn hồ quang đều bức xạ ra tia cực tím (UV). Tia cực tím với cường độ cao và kéo dài sẽ gây cháy da và ảnh hưởng xấu tới mắt. Ảnh hưởng trực tiếp đến người thợ hàn và giám sát hàn (gọi là “đau mắt hàn”). “Đau mắt hàn” chính là do tế bào lớp bảo vệ giác mạc bị phá hủy và gây thương tổn lên các tế bào thần kinh nằm ngay dưới giác mạc gây đau mắt (gợn đau trong mắt tương tự như hiện tượng cát bay vào mắt), đặc biệt khi tiếp xúc với các nguồn sáng trắng. “Đau mắt hàn” thường được nhận ra sau khi tiếp xúc với hồ quang vài giờ và kéo dài từ (12 ÷ 24) giờ (hoặc hơn tùy từng trường hợp). Tia cực tím không gây ra hiện tượng đen da như bị cháy nắng mà gây đỏ và rát, nếu quá mức sẽ gây bỏng da. Tế bào da bị chết và lột da sau một đến vài ngày. b. Ánh sáng nhìn thấy được. Tia sáng nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn tia cực tím và có thể đi qua giác mạc vào thủy tinh thể có thể gây lóa mắt. Tia sáng với cường độ cao có thể gây nguy hiểm đến hệ thống thần kinh cảm quang nằm trên võng mạc. Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào cường độ và thời gian tiếp xúc liên tục với ánh sáng của hồ quang gây phản xạ chớp mắt liên tục khi thấy sáng gây lóa mắt. Tuy nhiên cả hai hiện tượng trên đều không kéo dài. c. Bức xạ hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại có bước sóng lớn hơn ánh sáng thường và mang nhiệt. Bức xạ hồng ngoại gây nguy hiểm cho mắt nếu tiếp xúc trong một thời gian dài (hơn một năm) gây đục thủy tinh thể một cách từ từ. Đối với hàn hồ quang, nguy hại do bức xạ hồng ngoại chỉ xảy ra khi tiếp xúc quá gần với hồ quang. 1.6.4. Ngộ độc khí a. Khói hàn. Khói hàn được sinh ra trong quá trình hàn và mang theo các thành phần từ điện cực hàn, kim loại cơ bản, các chất bám trên bề mặt kim loại cơ bản và các thành phần khác có trong không khí. Khói hàn có thể gây các tác động tức thời lên mắt và da, gây chóng mặt, buồn nôn và dị ứng. b. Khí hàn. Hầu hết các loại khí bảo vệ (Ar, He, CO2 hoặc hỗn hợp khí) sử dụng trong hàn hồ quang là khí không gây độc. Tuy nhiên, do sự chiếm chỗ trong không khí dẫn đến giảm lượng oxy cần thiết cho quá trình hô hấp có thể dẫn đến chóng mặt, ngất hay chết nếu não không được cung cấp oxy. 1.7. An toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn MIG, MAG. 1.7.1. An toàn về điện: - Không được chạm vào các phần dẫn điện; 19