Giáo trình Hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2 cơ bản (Nghề: Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2 cơ bản (Nghề: Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Trung cấp) 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; Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ 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 trong môi trường khí bảo vệ CO2 cơ bản (Nghề: Công nghệ kỹ thuật cơ khí - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2020)

SỞ LAO ĐỘNG TB& XH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ CO2 CƠ BẢN NGÀNH/NGHỀ: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số 234/QĐ-CĐN ngày 05 tháng 8 năm 2020 của Trường Cao đẳng nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2020
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 20: Hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2 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 2020 Giảng viên biên soạn Vũ Quang Phiệt 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 2 BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG, MAG .................. 5 1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. ................................................................................................................. 5 1.2 Vật liệu hàn MIG, MAG. ............................................................................ 7 1.3 Thiết bị, dụng cụ hàn MIG, MAG. ............................................................ 11 1.4. Chế độ hàn MIG, MAG. ........................................................................... 16 1.5. Kỹ thuật hàn MIG, MAG. ........................................................................ 19 1.6. Các khuyết tật của mối hàn. ..................................................................... 20 1.7. Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn MIG, MAG ......................................................................................................................... 21 1.8. Kiểm tra: ................................................................................................... 23 BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG .................................................. 24 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy hàn MIG, MAG...................... 24 2.2. Vận hành, sử dụng và bảo quản máy hàn MIG, MAG............................. 25 2.3. Góc nghiêng mỏ hàn, tầm với dây hàn. .................................................... 27 2.4. Các phương pháp chuyển động mỏ hàn. .................................................. 29 2.5. Phương pháp gây và duy trì hồ quang hàn, kết thúc hồ quang. ............... 30 2.6. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng khi hàn MIG, MAG. ............... 35 BÀI 3: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN (1F) ............................................................................................................................. 37 3.1. Kiến thức có liên quan:............................................................................. 37 3.2. Trình tự thực hiện : .................................................................................. 38 3.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ............................................... 40 BÀI 4: HÀN GIÁP MỐI THÉP CACBON THẤP – VỊ TRÍ HÀN 1G ........ 41 4.1. Kiến thức có liên quan ............................................................................. 41 4.2. Trình tự thực hiện. .................................................................................... 42 4.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ............................................... 44 BÀI 5: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN (2F) ............................................................................................................................. 45 5.1. Kiến thức có liên quan .............................................................................. 45 5.2. Trình tự thực hiện. .................................................................................... 46 5.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ............................................... 49 BÀI 6: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN (3F) ............................................................................................................................. 50 6.1. Kiến thức có liên quan:............................................................................. 50 6.2. Trình tự thực hiện : ................................................................................... 51 6.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ............................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO: ............................................................................... 55 3
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2 cơ bản Mã mô đun: MĐ20 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH07- MH13 và MĐ18, MĐ19. - Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/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: + Có khả năng làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, sáng tạo ứng dụng kỹ thuật, công nghệ vào công việc trong điều kiện làm việc thay đổi. Có ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp. + Hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đã định sẵn theo sự phân công; + Đánh giá hoạt động của cá nhân và kết quả thực hiện của nhóm; + Quản lý, kiểm tra và giám sát quá trình thực hiện công việc của cá nhân, tổ, nhóm. Nội dung cuả mô đun: 4
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG, MAG Mã bài: 20.01 Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - 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. + Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG, MAG. - Kỹ năng: + Đấu nối, vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn MIG, MAG. + Điều chỉnh được chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Học tập nghiêm túc; có ý thức kỷ luật; làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đánh giá được kết quả thực hiện của bản thân và các thành viên trong nhóm. Nội dung chính 1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. 1.1.1 Thực chất 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). 5
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. Đặc điểm. - 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. - Hàn được hầu hết các kim loại. 6
- 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. 1.1.3. 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 4,8)mm chỉ cần hàn một lớp và không cần vát mép, từ (1,6  10)mm hàn một lớp có vát mép, từ )3,2  25)mm hàn nhiều lớp. 1.2 Vật liệu hàn MIG, MAG. 1.2.1 Vật liệu hàn. a. Dây hàn. * Nhiệm vụ của dây hàn: 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 ÷ 2.4)mm. 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: 7
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 của Độ giãn dài AWS tính bảo vệ kéo của liên kim loại mối hàn % (min) (min)psi (min)psi 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 8
7mm x x 15mm x x x x b. 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 (cạnh). - 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 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 9
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. 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 10
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) 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: 11
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 + 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. 12
* 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 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: 13
Hình1.5. 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. 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) 14
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 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 15
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. Chế độ hàn MIG, MAG. Chế độ hàn bao gồm các thông số như: Tốc độ cấp dây, điện áp hàn, dòng hàn, lưu lượng khí, tầm với điện cực, góc nghiêng mỏ hàn... 1.4.1. Dòng điện hàn (Ih). Được chọn phụ thuộc vào kích thước điện cực (dây hàn), dạng truyền kim loại lỏng, chiều dầy của liên kết hàn. Khi dòng điện quá thấp sẽ không đảm bảo ngấu hết chiều dầy liên kết, giảm độ bền của mối hàn. Khi dòng điện quá cao sẽ làm tăng sự bắn tóe kim loại, gây ra rỗ xốp, biến dạng, mối hàn không ổn định. Với loại nguồn điện có đặc tính ngoài cứng thì điện áp không đổi, dòng điện hàn tăng khi tăng tốc độ cấp dây và ngược lại. 1.4.2. Tốc độ cấp dây. Tốc độ cấp dây hàn phải tương ứng với tốc độ nóng chảy của dây hàn, tức là phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn và đường kính dây hàn. Tốc độ cấp dây hàn được điều chỉnh theo qui định của nhà sản xuất. Tuy nhiên, trước khi hàn nên hàn thử và điều chỉnh tốc độ cấp dây theo yêu cầu hàn cụ thể. 1.4.3. Điện áp hàn (Uh). Đây là thông số rất quan trọng của phương pháp hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, nó quyết định đến dạng truyền giọt kim loại lỏng. Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dầy chi tiết hàn, kiểu liên kết, kích cỡ vào thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn,...Để có được giá trị điện áp hàn hợp lý có thể phải hàn thử vài lần bắt đầu bằng giá trị điện áp hồ quang theo tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hay giảm theo quan sát đường hàn để chọn điện áp thích hợp. 16
Quan hệ giữa điện áp và hình dạng mối hàn 1.4.4. Tốc độ hàn (Vh). Tốc độ hàn 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 của hồ quang sẽ giảm, làm giảm độ ngấu và thu hẹp đường hàn. 1.4.5. Phần nhô của điện cực hàn (Ld). Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và bép tiếp điện. Khi tăng chiều dài phần nhô, nhiệt nung đoạn dây hàn này tăng, dẫn tới làm giảm cường độ dòng điện hàn cần thiết để nung chảy điện cực theo tốc độ cấp dây nhất định. 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. Nếu chiều dài phần nhô quá nhỏ, sẽ gây sự bắn tóe, kim loại lỏng dính vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ, gây ra rỗ xốp trong mối hàn. 1.4.6 Lưu lượng khí bảo vệ. Có ảnh hưởng tới kim loại chuyển dịch từ dây vào vùng hàn và chất lượng độ ngấu, hình dáng của mối hàn. Sự tiêu hao khí bảo vệ phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn và đường kính dây hàn. Lưu lượng khí bảo vệ ít thì lượng kim loại lỏng bắn tóe càng nhiều, lưu lượng khí bảo vệ nhiều sẽ gây ra sự lãng phí không cần thiết. Chế độ hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ CO2 (Điện cực một chiều, cực nghịch) 17
Thông số hàn Đường kính dây hàn 0.5 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 2.0 Dòng hàn(A) 30÷100 50÷150 60÷180 90÷140 100÷500 120÷550 200÷600 Điện áp (V) 18 ÷ 20 18 ÷ 22 18 ÷24 18 ÷ 42 18 ÷ 45 19 ÷ 46 23 ÷ 40 Tầm với điện 6 ÷ 10 8 ÷ 12 8 ÷ 14 10 ÷ 40 10 ÷ 45 15 ÷ 50 15 ÷ 60 cực (mm) Chế độ hàn TĐ và BTĐ liên kết hàn góc trong môi trường khí bảo vệ CO2 Chiều Đường Cạnh Số Dòng điện Tốc Tầm Tiêu dầy kính mối lớp điện hàn thế độ với hao tấm dây hàn góc hàn Ih (A) hàn hàn điện khí (mm) (mm) (mm) góc Uh (m/h) cực (l/ph) (V) (mm) 1 ÷ 1,3 0,5 1,0÷1,2 1 50÷60 18÷20 8÷10 5 ÷6 1,3 ÷ 0,6 1,2÷2,0 1 60÷70 1,5 18 ÷20 1,5 ÷ 0,8 1,2÷3,0 1 60÷120 16÷20 8÷12 6 ÷8 2,0 1,5 ÷ 1,0 1,5÷3,0 1 75÷150 3,0 8÷10 1,5 ÷ 1,2 2,0÷4,0 1 90÷180 20÷22 14 10÷15 4,0 ÷20 3,0 ÷ 1,4 3,0÷4,0 1 150÷250 21÷28 20÷28 16÷22 12÷14 4,0 5,0 ÷ 1,6 5,0÷6,0 1 230÷360 26÷35 26÷35 16÷25 6,0 16÷18 Không 5,0÷6,0 1 250÷380 27÷36 28÷36 nhỏ 7,0÷9,0 1 30÷25 20÷25 hơn 2,0 9,0÷11 2 320÷380 20÷30 18÷20 cạnh 11÷13 3 30÷28 24÷28 mối 13÷15 4 hàn Chế độ hàn TĐ và BTĐ liên kết giáp mối trong môi trường khí bảo vệ CO2 Chiều Số Khe hở Đường Ih (A) Uh (V) Vh Tiêu 18
dày tấm lớp hàn kính dây (mm) hao khí (mm) hàn (mm) (mm) (l/ph) 0,6 ÷ 1 1 0,5÷0,8 0,5÷0,8 50÷60 18÷20 20÷30 6÷7 1,2 ÷ 2,0 1 ÷2 0,8÷1,0 0,8÷1,0 70÷120 18÷21 18÷25 10 ÷ 12 3÷5 1 ÷2 1,6÷2,2 1,4÷2,0 280÷320 22÷39 20÷25 14 ÷ 16 1.5. Kỹ thuật hàn MIG, MAG. - Tư thế thao tác hàn: Tuỳ theo vị trí mối hàn trong không gian mà ta lựa chọn một tư thế hàn thuận lợi cho mình trong quá trình hàn.Trước khi hàn ta nên đặt mỏ hàn vào rãnh hàn và dịch chuyển thử dọc theo rãnh hàn để lựa chọn tư thế thuận lợi nhất rồi mới tiến hành hàn. Có 3 vị trí: mỏ hàn nghiêng về phía trước, nghiêng về phía sau và thẳng đứng. - Điều chỉnh góc độ mỏ hàn: + Góc nghiêng của mỏ hàn so với trục đường hàn. + Góc nghiêng của mỏ hàn so với tấm hàn. - Dao động mỏ hàn: Tùy theo yêu cầu về bề rộng mối hàn để chọn phương pháp hàn: đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt, zíc zắc, tam giác. - Hướng hàn: Với chi tiết chiều dày S = 4mm, nên chọn phương pháp hàn trái là phương pháp hàn từ phải sang trái, hồ quang hướng trực tiếp vào kim loại cơ bản chưa được nung nóng (vừa dễ thao tác, dễ quan sát lại vẫn đảm bảo được độ ngấu). * Chú ý: - Trong quá trình hàn phải luôn luôn đảm bảo góc độ mỏ hàn không đổi, phần nhô của điện cực khỏi chụp khí, và cách dao động mỏ hàn để mối hàn đều, đẹp, đảm bảo chất lượng. 19