Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - Trung cấp): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Chia sẻ: Hayato Gokudera | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - Trung cấp) được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Hàn đáp ứng cho hệ đào tạo Trung cấp. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG; vật liệu hàn MIG/MAG; thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG; chế độ hàn MIG/MAG; các dạng chuyển dịch kim loại điện cực trong 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 - Trung cấp): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: MĐ 17 – HÀN MIG/MAG CƠ BẢN NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 979/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 12/12/2019 của Hiệu trường Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô Ninh Bình, năm 2020 1
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. LỜI GIỚI THIỆU Nhu cầu công nghiệp hoá hiện đại hoá dạy nghề đã có những bước tiến lớn để thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao 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 có những bước phát triển đáng kể. Mô đun 17: Hàn MIG/MAG cơ bản là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Đây là mô đun đầu tiên giúp sinh viên – học sinh làm quen với phương pháp hàn có năng suất cao, chất lượng tốt do kim loại mối hàn được hình thành bằng cách cấp dây kim loại phụ một cách tự động và được bảo vệ bằng khí. Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Ninh Bình, ngày tháng năm 2020 Tác giả Vũ Thị Thanh Ga 2
MỤC LỤC 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: ................................................................... 5 2. Nội dung chi tiết:............................................................................................................ 8 BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG .................................. 8 1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. 8 2. Vật liệu hàn MIG, MAG ......................................................................................... 11 3. Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG ........................................................................... 22 4. Chế độ hàn MIG/MAG: .......................................................................................... 32 5. Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến tính ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn................................................................................................................. 39 6. Các dạng chuyển dịch kim loại điện cực trong hàn MIG, MAG ........................ 46 7. Các khuyết tật trong hàn MIG, MAG. .................................................................. 51 BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG ................................................................ 61 1. Lắp đặt, vận hành máy hàn MIG/MAG ................................................................ 61 2. Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn .................................................................. 74 BÀI 3: HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ BẰNG (1G) ...................... 78 1. Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng ..................................... 79 2. Kỹ thuật hàn............................................................................................................. 81 3. Bài tập áp dụng ........................................................................................................ 83 BÀI 4: HÀN GÓC KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ NGANG (2F) .............................. 87 1. Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí ngang ............................................ 87 2. Kỹ thuật hàn............................................................................................................. 89 3. Bài tập ứng dụng...................................................................................................... 90 BÀI 5: HÀN GÓC KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3F) ................................. 93 1. Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí đứng ............................................. 94 2. Kỹ thuật hàn............................................................................................................. 95 3. Bài tập áp dụng ........................................................................................................ 96 BÀI 6: HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3G) .................... 100 1. Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng .................................. 101 2. Kỹ thuật hàn........................................................................................................... 101 3. Bài tập ứng dụng.................................................................................................... 102 3
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 17 Tên mô đun: Hàn MIG/MAG cơ bản Mã mô đun: MĐ17 Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 16 giờ, Thực hành: 67 giờ, kiểm tra: 07 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH08 - MH13 và MĐ14 – MĐ16. - Tính chất của môđun: Là mô đun chuyên môn II. Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày đúng cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MIG/ MAG; + Giải thích đầy đủ được thực chất, đặc điểm và công dụng của phương pháp hàn MIG/MAG; + Nêu được các ký hiệu, thành phần hóa học và biết ứng dụng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn MIG/MAG; - Kỹ năng: + Vận hành, sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hàn MIG/MAG; + Chọn được chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu, kiểu liên kết và vị trí hàn; + Hàn được các mối hàn cơ bản 1G, 2F, 3F, 3G không vát mép đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, có khả năng làm việc độc lập và theo nhóm tốt; + Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. 4
III. Nội dung mô đun: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn 1 12 11 0 1 MIG/MAG. 1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng 1 dụng của phương pháp hàn MIG/ MAG. 2. Vật liệu hàn MIG/MAG. 2 3. Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG. 2 4. Chế độ hàn MIG/MAG. 2 5. Ảnh hưởng của các thông số chế độ 2 hàn 6. Các dạng chuyển dịch kim loại điện 1 cực trong hàn MIG/MAG. 7. Các khuyết tật của mối hàn. 1 8. Kiểm tra 1 2 Bài: 2 Vận hành máy hàn MIG/MAG 4 1 3 0 1. Lắp đặt, vận hành máy hàn 0,5 1 MIG/MAG 2. Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn 0,5 2 Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép ở vị 3 16 1 13 2 trí bằng (1G). 1. Đặc điểm khi hàn giáp mối không 0,5 vát mép ở vị trí bằng 5
Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra 2. Kỹ thuật hàn 3. Bài tập áp dụng 3.1 Trình tự thực hiện 0,5 13 3.2 Thực hành 4. Kiểm tra 2 Bài 4: Hàn góc không vát mép ở vị trí 4 16 1 13 2 ngang (2F). 1. Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí ngang 0,5 2. Kỹ thuật hàn 3. Bài tập áp dụng 3.1 Trình tự thực hiện 0,5 13 3.2 Thực hành 4. Kiểm tra 2 Bài 5: Hàn góc không vát mép ở vị trí 5 20 1 19 0 đứng (3F). 1. Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí đứng 0,5 2. Kỹ thuật hàn 3. Bài tập áp dụng 3.1 Trình tự thực hiện 0,5 27 3.2 Thực hành Bài 6: Hàn giáp mối không vát mép ở vị 6 22 1 19 2 trí đứng (3G) 1. Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng 0,5 2. Kỹ thuật hàn 6
Thời gian Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành tra 3. Bài tập áp dụng 3.1 Trình tự thực hiện 0,5 19 3.2 Thực hành 4. Kiểm tra 2 Cộng 90 16 67 07 7
2. Nội dung chi tiết: BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG Mã bài: MĐ17.1 Giới thiệu Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG cung cấp cho học sinh/sinh viên những kiến thức mới về hàn nóng chảy khác biệt với các kiến thức khi hàn que hàn thuốc bọc đã học. Ở bài này chủ yếu học sinh/sinh viên tìm hiểu các kiến thức lý thuyết về bản chất của phương pháp hàn MIG/MAG, thiết bị dụng cụ, vật liệu hàn của phương pháp hàn này. Mục tiêu: - Giải thích đúng thực chất, đặc điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG; - Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn trong hàn MIG/MAG; - Liệt kê các loại thiết bị dụng cụ dùng trong công nghệ hàn MIG/MAG; - Trình bày được các thông số của chế độ hàn và ảnh hưởng của chúng tới sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn; - Nêu được các dạng chuyển dịch kim loại của điện cực và ứng dụng của nó. - Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG/MAG; - Thực hiện đúng tư thế thao tác hàn: ngồi đúng tư thế, cầm mỏ hàn, dao động mỏ hàn và 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. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. 1.1. Thực chất: 8
Hình 1.1. Nguyên lý quá trình 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 (dây hàn) nóng chảy và vật hàn. Khi hàn kim loại nóng chảy và bể hàn được bảo vệ khỏi sự tác dụng của oxi và nitơ từ môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí. Phương pháp này có tên tiếng Anh là GMAW, được viết tắt từ các chữ cái đầu của các chữ: (Gas Metal Arc Welding). - Dây hàn được cấp qua cơ cấu cấp dây tự động, còn dịch chuyển hồ quang theo dọc mối hàn và dao động ngang nếu được thao tác bằng tay thì gọi là hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ, nếu cả hai khâu ra dây hàn và di chuyển theo dọc trục mối hàn được tự động thì được gọi là hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ. - Khí bảo vệ có thể là khí trơ: Argon (Ar), Heli (He) hoặc hỗn hợp Ar + He không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính như khí Cabonic (CO2); hỗn hợp khí (CO2 + O2; Ar + CO2; Ar + CO2 + O2; Ar + O2), có tác dụng bảo vệ bể hàn khỏi các tác động xấu của ôxi, nitơ, hiđrô ở môi trường. Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng để bảo vệ trong hàn, người ta phân phương pháp hàn thành các phương pháp hàn GMAW ra thành hai phương pháp sau: 9
+ Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí bảo vệ là khí trơ Argon, Hêli hoặc hỗn hợp argon + hêli. Phương pháp này thông thường dùng để hàn các vật liệu có tính ôxi hóa cao như: thép không gỉ, nhôm và hợp kim nhôm, đồng và hợp kim Hình 1.2. Khí bảo vệ Argon đồng. + Hàn MAG (Metal Active Gas) sử dụng khí bảo v ệ là khí hoạt tính (CO2; CO2 + O2; CO2 + Ar; CO2 + Ar + O2; Ar + O2), phương pháp này thường dùng để hàn thép carbon thấp, trung bình và thép hợp kim thấp. Hình 1.3. Khí bảo vệ CO2 Lưu ý: Khi hàn với khí bảo vệ có thành phần 100% CO2 thì phương pháp này còn được gọi là “hàn CO2”. 1.2. Đặc điểm Ưu điểm: Tất cả các quá trình hàn có ưu và nhược điểm của nó. Những ưu điểm của MIG/ MAG là các ví dụ như sau: - Dễ quan sát quá trình hàn. - Nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, tốc độ hàn lớn nên vùng ảnh hưởng nhiệt bé, sảm phẩm ít cong vênh và chất lượng mối hàn cao. - 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 (Hàn MAG). - Hàn được hầu hết các kim loại và hợp kim. - 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. Nhược điểm: 10
- Thiết bị đắt tiền, phức tạp (so với hàn hồ quang tay) - Khó tiếp cận mối hàn góc trong hơn so với hàn hồ quang tay (do kích thước chụp khí của mỏ hàn). - Phải bảo vệ vùng hàn chống gió lùa. - Bức xạ nhiệt cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người thợ hàn. - Với hàn MIG giá thành khí khá cao. 1.3. Phạm vi ứng dụng Hàn MIG/ MAG nói chung (GMAW) được sử dụng rộng rãi trong các công việc hàn như: cơ khí, xây dựng, đóng tầu, hóa chất…, có thể được thực hiện bán tự động hoặc tự động. 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 tính ôxi hóa mạnh với ôxi. Phương pháp này có thể hàn ở mọi vị trí trong không gian, chiều dày vật hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm chỉ cần hàn một lớp và không cần vát mép, từ 6 ÷ 10 mm hàn một lớp có vát mép, từ 12 ÷ 25 mm hàn nhiều lớp. 2. Vật liệu hàn MIG, MAG 2.1. Khí bảo vệ 2.1.1. Vai trò của khí bảo vệ: Nhìn chung mọi kim loại đều có xu hướng kết hợp với ôxi để tạo nên các oxit kim loại. Một số ít lại kết hợp với nitơ tạo ra các nitric kim loại. Ôxi cũng kết hợp với cacbon để tạo ra khí mônôxit cacbon. Tất cả các phản ứng này là trở ngại chính cho công việc hàn bởi chúng hình thành nên các khuyết tật như rỗ khí, làm giòn kim loại hàn. Mặt khác không khí lại chứa xấp xỉ 80% nitơ và 20% oxi nên lẽ tự nhiên là không thể tiến hành hàn mà không có biện pháp nào để bảo vệ vũng hàn chảy. Nhiệm vụ của khí bảo vệ trong hàn GMAW là tạo ra môi trường xung quanh hồ quang có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có hại từ không khí vào trong vũng hàn. Đồng thời khí bảo vệ còn đảm nhiệm các vai trò sau: - 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 11
- Tốc độ hàn - Làm sạch bề mặt và biên đường hàn Các khí bảo vệ dùng cho hàn GMAW bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn hợp của chúng. 2.1.2. Các loại khí bảo vệ 2.1.2.1. Khí trơ Khí trơ là khí “không tác động đối với các phản ứng hoá học và hầu như không hoà tan trong kim loại”. Đó là khí đơn nguyên tử mà các nguyên tử của chúng được bao bọc bởi các màng điện tử, nhờ vậy tính trơ hoá của chúng càng được đảm bảo. Argon (Ar), Heli (He) và hỗn hợp của chúng là những khí trơ dùng cho hàn. - Argon: Argon là khí không màu, không mùi, không vị, không độc, không cháy cháy và nặng hơn không khí 1,5 lần. Nhờ nặng hơn không khí Argon bảo tốt bể hàn. Các ứng dụng của khí Argon: Argon được sử dụng trong các loại đèn điện do nó không phản ứng với các dây tóc trong bóng đèn ngay ở nhiết độ cao và trong các trường hợp mà nitơ phân tử là một khí bán trơ không ổn định. Các ứng dụng khác: Argon được ứng dụng nhiều làm khí bảo vệ trong hàn. Trong vai trò môi trường bảo vệ trong luyện kim các nguyên tố có hoạt tính hóa học cao… Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình thép (theoo GOST 949-73) hoặc trong các sitec của ôtô dưới áp suất (15  0,5) Mpa hoặc (20  1,0) Mpa ở 200C. Trong bình thép dưới áp suất 150 at chứa khoảng 6m3 argon dạng khí. Bảng 1-1 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí argon (theo GOST 10157 – 79) Loại Các chỉ tiêu Cao cấp Cấp 1 Phần khí argon, % theo thể tích, không thấp hơn 99,993 99,987 Phần khí ôxi, % theo thể tích, không lớn hơn 0,0007 0,002 Phần khí nitơ, % theo thể tích, không lớn hơn 0,005 0,01 12
Lượng hơi nước ở nhiệt độ 200C và áp suất 101,3 kPa, 0,007 0,01 g/m3, không lớn hơn. Phần các hợp chất chứa CO2, % theo thể tích, không lớn 0,0005 0,001 hơn. - Heli Cũng như argon, heli là khí trơ, nhưng khác argon ở chỗ heli nhẹ hơn nhiều và nhẹ hơn cả không khí. Vì vậy việc bảo vệ vùng hàn bằng heli khó khăn hơn và đỏi hỏi lượng khí tiêu thụ lớn. So với argon, heli đảm bảo sự đốt nóng vùng hàn mạnh hơn nhờ građien sụt áp trong hồ quang. Trong công nghiệp hàn, He được cung cấp (theo TY 51-689-75) có 3 loại: Các mác A, Б, B (theo GOST 949-73) như ở Bảng 1-2 ỏ trạng thái khí và lỏng. Bảng 1-2 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí heli (theo TY 51-689-75) Các chỉ số đối với các loại mác của Phần trăm theo thể tích, % hêli A Б B Phần khí hêli (không thấp hơn) 99,995 99,99 99,987 Phần khí hyđrô (không lớn hơn) 0,0001 0,0025 0,0025 Phần khí nitơ (không lớn hơn) 0,0005 0,004 0,004 Phần khí ôxi (không lớn hơn) 0,0001 0,001 0,001 Phần khí argon (không lớn hơn) - 0,001 0,001 Phần khí hyđrôcacbon (không lớn hơn) 0,0001 0,003 0,003 Phần khí nêon (không lớn hơn) 0,004 0,009 0,04 Lượng hơi nước (không lớn hơn) 0,0005 0,002 0,002 2.1.2.2. Khí hoạt tính: Các khí hoạt tính là các khí ngoài có khả năng bảo vệ vùng hàn khỏi sự xâm nhập của không khí còn tác dụng hoá học với kim loại hàn hoặc hoà tan lý học trong nó. - Cacbonic (CO2) Là khí không mầu, không độc, nặng hơn không khí. Dưới áp suất 760 mmHg và ở nhiệt độ 0o C tỷ trọng của khí CO2 bằng 1,97686 g/l, lớn hơn tỷ trọng không khí 13
1,5 lần, hoà tan tốt trong nước và có tỷ trọng thay đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi. Do vậy nó được tính theo khối lượng chứ không phải theo thể tích. Khi hoá hơi 1 kg CO2 lỏng trong điều bình thường (760 mmHg, 00C), tạo được 509 lít khí. Khí CO2 được bảo quản và vận chuyển ở trạng thái lỏng trong các bình thép hoặc thùng chứa cách nhiệt. Trong các bình thép khí CO2 ở áp lực tới 150 at. Bình khí CO2 được sơn màu đen và in chữ CO2 màu vàng. Mỗi bình tiêu chuẩn với dung tích 40 lít chứa được 25 kg khí CO2 lỏng; khi bay hơi lượng CO2 lỏng này tạo 12600 lít. Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại khi sử dụng khí CO2 làm môi trường bảo vệ. Rỗ xuất hiện bởi sự sôi của kim loại bể hàn khi đông đặc, do sự thoát oxit cacbon (CO). Nhược điểm này được khắc phục khi sử dụng dây hàn chứa lượng lớn Silic, nhờ vậy khí CO2 được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn. Lưu ý: - Khí CO2 không được chứa dầu khoáng, glixerin, hyđrrosunfua, các axit clohyđric, sunfuaric và nitric ancol, ete, các axit hữu cơ và amoniac. Ngoài ra, trong các bình khí cacbonic hàn không được chứa hơi nước. Hơi nước có trong khí CO2 có thể gây rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn. - Độ ẩm của khí tăng ở các giai đoạn đầu và cuối của quá trình sử dụng khí trong bình, có thể gây các khuyết tật của mối hàn. Để giảm độ ẩm trong khí, trên đường đi tới vùng hàn, khí CO2 cần được sấy. Để gom khí ẩm thiết bị sấy được chứa đầy clorua canxi, silicagen hoặc các chất hút ẩm khác. - Khi xả khí từ bình, do sự tiết lưu và hấp thụ nhiệt của khí CO2 lỏng, khí bị nguội và có thể đóng băng làm tắc van giảm áp. - CO2 dùng để hàn phải đạt yêu cầu sau: Lượng khí không dưới 99,5% Trạng thái tự do không chứa hơi nước Lượng hơi nước không vượt quá 0,18 g/1m3 khí - Lượng khí CO2 vượt qua 5% (92g/m3) sẽ có hại cho sức khỏe con người. 2.1.2.3. Hỗn hợp khí: - Các hỗn của hỗn hợp khí trơ bao gồm: khí argon và hêli được trộn với nhau theo các tỷ lệ phần trăm khác nhau, tùy vào mục đích hàn. Nhờ có tỷ trọng lớn hơn 14
heli các hỗn hợp khí này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli nguyên chất. Đặc biệt hỗn hợp chứa 70% Ar và 30% He có các tính chất bảo vệ rất tốt. Tỉ trọng của nó gần bằng tỉ trọng không khí. Để hàn các kim loại hoạt tính người ta sử dụng hỗn hợp chứa 60 - 65% He còn lại là Ar. Mặc dù các hỗn hộp khí trơ đắt hơn nhiều so với khí argon nhưng vẫn được sử dụng nhiều bởi cường độ toả nhiệt lớn của hồ quang trong vùng hàn. - Các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong hàn với điện cực nóng chẩy các thép bởi tính ưu việt của chúng: tốc độ phản ứng hoá học đối với kim loại bể hàn nhỏ hơn so với các khí hoạt tính; tính ổn định của hồ quang cao hơn; sự di chuyển kim loại điện cực qua hồ quang thuận lợi hơn. So với khí Ar sạch, các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính có ưu điểm hơn khi hàn các thép xây dựng. Khi hàn thép xây dựng trong khí Argon vị trí vết catôt trên mặt chi tiết không ổn định, kết quả mối hàn hình thành xấu. - Hỗn hợp Argon với lượng không lớn O2 hoặc khí ôxi hoá khác cải thiện rõ rệt tính ổn định của hồ quang và chất lượng tạo hình của mối hàn. Sự có mặt của ôxi trong môi trường hồ quang tạo sự di chuyển giọt nhỏ hơn của kim loại điện cực. Điều này có được là nhờ sự tác dụng bề mặt linh hoạt của oxy đối với sắt và hợp kim của nó. Ôxi chủ yếu chỉ hoà tan trên bề mặt và làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của nó. Kết quả các giọt kim loại riêng lẻ được tạo thành dễ dàng hơn và kích thước của chúng giảm. Vì vậy khi hàn thép người ta không sử dụng argon mà sử dụng các hỗn hợp của argon với oxy và khí cacbonic( Ar - O2; Ar - CO2; Ar - CO2 - O2) . - Giảm sức căng bề mặt của giọt kim loại điện cực, dẫn đến thay đổi cơ chế chuyển dịch của kim loại lỏng. - Hỗn hợp khí CO2 và ôxi có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp. 2.1.3. Lựa chọn loại khí bảo vệ Khí bảo vệ được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố - Khí CO2: + Cho chiều sâu chảy lớn nhất, chi phí thấp + Hồ quang không êm, bắn tóe nhiều 15
+ Không thuận lợi cho chuyển dịch dạng tia + Có thể hàn ở nhiều tư thế khác nhau - Khí Ar: Hàn mọi kim loại màu - Hỗn hợp Ar+ (20-50)% CO2: + Vũng hàn có tính chảy loãng thấp hơn so với hàn bằng CO2 + Có thể không ngấu hết rãnh hàn + Có thể hàn ở các tư thế khác nhau (dịch chuyển ngắn mạch) - Hỗn hợp Ar + (3-10)%CO2 hoặc Ar + (1-5)% O2: dịch chuyển tia: + Hình dạng mối hàn tốt, bắn tóe tối thiểu hoặc bằng 0 + Là hỗn hợp tốt nhất để ngăn ngừa hiện tượng hàn không ngấu hết rãnh hàn + Chỉ hàn được ở tư thế sấp, là phương pháp tốt nhất cho hàn tấm dày. Bảng 1- 3. Một số loại khí thường dùng (Theo tiêu chuẩn DINDIN 32 526) Thành phần khí bảo vệ Kí hiệu (DIN 32 526) Vật liệu hàn 100% Ar I1 Kim loại phi sắt thép 50% Ar + 50% He I3 97% Ar + 3% CO2 M1.1 Thép hợp kim cao, 97% Ar + 3% O2 M1.2 thép không rỉ 82% Ar + 18% CO2 M2.1 87% Ar + 10% CO2 + 3% O2 M2.2 Thép các bon và hợp 92% Ar + 8% O2 M2.3 kim thấp 100% CO2 C Hỗn hợp khí CO2 và ôxi có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp. Ngoài ra, khí hàn sử dụng cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng trong việc tạo ra chiều sâu nóng chảy và bề rộng mối hàn (thông số hình dạng mối hàn) Ảnh hưởng của khí đến sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn. 16
Hình 1.4. ảnh hưởng của khí đối với mối hàn đắp Hình 1.5. ảnh hưởng của khí đối với mối hàn lấp góc Bảng 1- 4. Ảnh hưởng của khí đến sự ổn định của hồ quang và hình dạng mối hàn Loại khí bảo vệ Ảnh hường tới Ar + 18% CO2 Ar + 8% O2 CO2 Chiều sâu ngấu Chiều rộng Độ nhấp nhô bể Vẩy mịn Vẩy rất mịn Vẩy thô mặt Tạo xỉ Ít Trung bình Nhiều Bắn toé Ít Rất ít Gia tăng Tạo bọt khí Ít Trung bình Rất ít 17
Hồ quang ngắn Hồ quang ngắn Các loại hồ Hồ quang dài Hồ quang dài Hồ quang ngắn quang có thể Hồ quang TB Hồ quang TB Hồ quang dài Hồ quang xung Hồ quang xung 2.2. Dây hàn. Trong hàn bán tự động dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn đồng thời đóng vai trò điện cực để gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang. 2.2.1. Đặc điểm Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ bằng điện cực nóng chảy, đặc biệt trong môi trường khí hoạt tính, chức năng tinh luyện và hợp kim hóa mối hàn nhằm đảm bảo cơ tính và các tính chất yêu cầu của kim loại mối hàn được cải thiện chủ yếu thông qua dây hàn. Ngoài ra, tính trạng bề mặt của dây hàn cũng ảnh hưởng nhiều đến những đặc tính công nghệ hàn của quá trình. Do vậy, cần bảo quản, cất giữ và có biện pháp làm sạch dây hàn nếu bị rỉ hoặc bẩn. Một trong những cách để giải quyết là sử dụng dây hàn có lớp mạ đồng. Dây hàn mạ đồng không những có khả năng chống rỉ tốt còn nâng cao chất lượng bề mặt, đồng thời nâng cao tính ổn định của hồ quang trong quá trình hàn. Dây hàn thường đóng thành các cuộn có đường kính trong khoảng (100 – 200) mm với trọng lượng phổ biến (5 – 15) Kg, đường kính khoảng 0,8 – 1,6 mm. Hình 1.6. Dây hàn MIG/MAG 2.2.2. Công dụng và yêu cầu: Dây hàn dùng trong hàn MIG/MAG có những chức năng công dụng chủ yếu sau đây: - Bổ sung kim loại cho vũng hàn để hình thành mối hàn; 18
- Bổ sung hàm lượng các chất khử và hợp kim hóa chủ yếu cho kim loại mối hàn, đặc biệt trong khí hàn hoạt tính có mức độ ôxi hóa mạnh. Do đặc điểm của quá trình hàn trong trong môi trường khí bảo vệ và chức năng của dây hàn như trên, nên yêu cầu đặc trưng đối với dây hàn để hàn trong môi trường khí bảo vệ (đặc biệt trong môi trường khí bảo vệ hoạt tính, như trong quá trình hàn MAG) là hàm lượng các nguyên tố hợp kim đóng vai trò chất khử và hợp kim hóa cao hơn đáng kể so các loại dây hàn dùng trong các phương pháp hàn khác. Các nguyên tố hợp kim thông dụng là mangan (Mg) và silic (Si). 2.2.3. Ký hiệu dây hàn - Ký hiệu dây hàn. Theo tiêu chuẩn AWS A 5.18 – 93 ký hiệu dây hàn thép các bon như sau: Ký hiệu theo tiêu chuẩn EN: Theo tiêu chuẩn EN 440 (tiêu chuẩn hàn thép cacbon cho GMAW) của hãng ESAB – Thụy Điển được ký hiệu như sau: 19
VÍ DỤ: Ký hiệu theo EN 440: G 50 3 M G3Si1 Giải thích: G: Dây hàn sử dụng cho hàn GMAW(MIG-MAG). 50: Giới hạn chảy = 500 N/mm2. 3: Thử va đập ở - 30 độ C. M: Sử dụng khí CO2 để bảo vệ. G3Si1: Thành phần hoá học (tra bảng). 20