Bài giảng thiết bị hàn chương 2 hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (gmaw)

CHƯƠNG 2: HÀN HỒ QUANG ĐIỆN CỰC NÓNG CHẢY TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ (GMAW) CỤC ĐĂNG KIỂM VIỆT NAM  HÀN HỒ QUANG TRONG MƠI  TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ 2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng  THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM Phương  pháp  hồ  quang  nóng  chảy  trong  mơi  trường  khí  bảo  vệ  được  đưa  vào  sử  dụng  từ  năm  1948,  mặc  dù  nguyên  lý  của  các  phát  kiến  của  chúng  được  tìm  ra  từ  những năm 1920 Từ  đó  đến  nay phương  pháp này có nhiều  cải  tiến, một  trong những cải tiến quan trọng là  dùng khí CO2 để bảo  vệ vùng hàn khi hàn thép thường.  2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng  THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM Và có tên tiếng Anh là  GMAW (Gas Metal Arc Welding).  Khí bảo vệ có thể là khí trơ khơng tác dụng với kim loại  lỏng  khi  hàn  hoặc  là  các  loại  khí  hoạt  tính  có  tác  dụng  chiếm chỗ đẩy khơng khí ra khỏi vùng hàn và hạn chế tác  dụng xấu của nó 2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng    THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong mơi trường  khí trơ (Ar, He,…) gọi là phương pháp hàn MIG (Metal  Inert Gas), thường được sử dụng để hàn kim loại màu và  hợp kim 2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng    THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM Hàn  hồ  quang  bằng  điện  cực  nóng  chảy  trong  mơi  trường  khí hoạt tính (CO2, CO2 + O2,…) gọi là phương pháp hàn  MAG  (Metal  Active  Gas),  thường  được  sử  dụng  rộng  rãi  để  hàn  kim  loại  thép  carbon  và  thép  hợp  kim  thấp  trong  công nghiệp 2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng  ỨNG DỤNG CỦA P.PHÁP HÀN GMAW Phương pháp hàn GMAW chiếm được một vị trí rất quan  trọng trong nền cơng nghiệp hiện đại, nó khơng những có  thể  hàn  các  loại  thép  kết  cấu  thơng  thường,  mà  cịn  hàn  các loại thép khơng rỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, hợp  kim  đặc  biệt,  nhơm,  đồng,  mangan  và  các  hợp  kim  của  chúng… Phương pháp hàn GMAW dễ sử dụng và mang tính hiệu  quả kinh tế cao trong sản xuất cơng nghiệp 2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng  ƯU ĐIỂM CỦA P.PHÁP HÀN GMAW Hàn GMAW có thể được thực hiện bán tự động hoặc tự  động, ngày nay chúng được sử dụng rộng rãi cho các cơng  việc hàn nhờ các ưu điểm: Năng suất cao Giá thành thấp Năng lượng hàn ít, ít biến dạng nhiệt Hàn được hầu hết các kim loại Dễ tự động hố 2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi úng dụng  NHƯỢC ĐIỂM CỦA P. PHÁP HÀN GMAW Thiết bị hàn GMAW được chế tạo tinh vi phức tạp rất  đắt tiền do đó cần phải có sự giữ gìn và bảo dưỡng Nếu khí gas khơng đảm bảo độ tinh khiết, mối hàn sẽ bị  lẫn xỉ và rỗ khí, chất lượng mối hàn khơng tốt Trong  q  trình  hàn  cần  có  sự  che  chắn  đảm  bảo  cho  khu vực hàn khơng bị gió lùa hoặc thổi tạt Khó khăn hơn khi phải làm việc ở những vị trí trên cao 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ  CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN Hàn  GMAW  là  q  trình  hàn  nóng  chảy  trong  đó  nguồn  nhiệt  hàn  được  cung  cấp  bởi  hồ  quang  tạo  ra  giữa  điện  cực  nóng  chảy  (dây  hàn)  được  cấp  liên  tục  và  vật  hàn.  Khí bảo vệ được lấy từ bên ngồi do bộ cấp khí và khơng  sử dụng áp lực, khí bảo vệ có thể là khí trơ hoặc khí có  tính khử.  10 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ  BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA Bộ điều khiển hàn và mơ tơ cấp dây có giá trị hoạt động  bán tự động trong cùng một hệ thống liền khối với nhau,  nó có chức năng điều khiển tốc độ cấp dây. Tốc độ cấp  dây được xác lập theo khoảng giá trị dịng hàn Khí  bảo  vệ,  nước  làm  mát,  và  dịng  điện  hàn,…thường  được gắn với nguồn cung cấp thơng qua bộ điều khiển.  Lưu lượng khí bảo vệ và nước được hiệu chỉnh đồng bộ  với việc khởi động và dừng hàn nhờ các van điện từ 22 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ  NGUỒN HÀN Trong  phương  pháp  hàn  GMAW  thường  được  sử  dụng  với  nguồn  hàn  DC  phân  cực  dương  (DCEP).  Nguồn  hàn  AC khơng thích hợp vì hồ quang bị tắt trong từng nửa chu  kỳ  và  sự  chỉnh  lưu  chu  kỳ  phân  cực  nguội  làm  cho  hồ  quang khơng ổn định Đối với phương pháp hàn (GMAW) thì bộ nguồn thường  có  đặc  tính  ngồi  là  CV,  ưu  điểm  chính  của  thiết  bị  hàn  kiểu  CV  là  điện  áp  hồ  quang  không  đổi  trong  suốt  q  trình hàn, dịng 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  khơng  đổi.  Như  vậy  hàn  phương  pháp  hàn  (GMAW)  iuchnhdũnginhnthụngquatccpdõy. 23 2.2.Vtliu,thitbhnhquangnúngchytrongmụi trngkhớbov NGUNHN Nguồn hàn đ ặ c tính CV Đ iểm làm việc Dòng đ iện, A Đ iện áp, V Đ iện áp, V Nguồn hàn đ ặ c tính CC Đ iểm làm việc Dòng diện, A c tớnh tnh ca dũng điện điện áp 24 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ  Trong  hàn  GMAW,  được  định  nghĩa,  sự  liên  kết  của  các  kim  loại là kết quả của của nhiệt nung nóng cùng với hồ quang đã  được thiết lập giữa sự duy trì, sự cháy của dây kim loại điền  đầy và vật hàn. Khí bảo vệ và dây hàn nóng chảy là hai yếu tố  cần thiết của phương pháp này  25 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ KHÍ BẢO VỆ Nhiệm vụ chính của khí bảo vệ trong hàn GMAW là tạo  ra khí quyển có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có  hại từ khơng khí thâm nhập vào trong vũng hàn khi hàn 26 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ  KHÍ BẢO VỆ Đồng thời khí bảo vệ cịn đảm nhận các cơng việc sau: Mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định Tác động đến các kiểu chuyển dịch của giọt kim loại  lỏng Ảnh  hưởng  đến  độ  ngấu  và  tiết  diện  ngang  của  mối  hàn Tốc độ hàn Khả năng tạo ra khuyết tật biên mối hàn Tẩy sạch bề mặt và biên đường hàn 27 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ Argon Argon­Helium Helium CO2 28 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ Argon­O2 Argon­ CO2  CO2 Khí bảo vệ 29 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ DÂY HÀN  Mục  tiêu  thứ  nhất:  Ngay  cả  kim  loại  đắp  có  thành  phần  ngun tố  đồng nhất với kim loại nền thì mối hàn cũng có đặc  tính luyện kim riêng biệt. Do vậy, mục tiêu là chọn các thành  phần hợp kim của kim loại đắp sao cho chúng có cơ tính bằng  hoặc tốt hơn kim loại hàn  Mục tiêu thứ hai: đạt được, thơng thường, thơng qua dùng điện  cực kim loại điền đầy được sản xuất đưa thêm vào các thành  phần để khơng tạo ra khuyết tật Dây hàn 30 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ CHẾ ĐỘ HÀN  Sau khi lựa chọn các thơng số cơng nghệ cơ bản, các thơng số  hàn như sau: Tốc độ đắp ­ Tốc độ di chuyển  Tốc độ cấp dây (dịng điện hàn) Điện áp hàn Độ nhú điện cực 31 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ CHẾ ĐỘ HÀN  Giới hạn đắp Là lượng kim loại thực sự đắp vào mối hàn trong một đơn  vị thời gian. (kg/giờ).  Cần cân  bằng tốc  độ đắp  và  tốc  độ  hàn vì nếu cân bằng tốt sẽ giúp cho tốc độ đắp đạt  được  giá trị tối ưu. Các yếu tố sau đây sẽ ảnh hưởng đến sự cân  bằng giữa tốc độ hàn và tốc độ cấp dây: Kích thước mối hàn Kiểu mối hàn Số lượng lớp hàn Sức khoẻ của thợ hàn 32 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ CHẾ ĐỘ HÀN  Dịng điện hàn và tốc độ cấp dây Sau khi xác định tốc độ đắp tối ưu, bước kế tiếp là xác định  tốc  độ cấp dây và độ nhú điện  cực, và dịng điện hàn đạt  được liên quan đến giới hạn đắp. Trong thực hành, tốc độ  lắng  đọng  là  thơng  số  quan  trọng  nhất,  sự  duy  trì  và  phát  triển  bởi  thông số  của  tốc  độ  cấp  dây  đúng hơn là  giá trị  dịng hàn 33 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ CHẾ ĐỘ HÀN  Điện áp hàn Điện áp hàn ( có liên quan tới độ chính xác của chiều dài  hồ  quang  ),  cần  thiết  lập  và  duy  trì  sự  ổn  định  của  hồ  quang  cùng  với  lựa  chọn  tốc  độ  cấp  dây  hoặc  mức  dịng  điện hàn để có sự bắn t là nhỏ nhất 34 2.2. Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy trong mơi  trường khí bảo vệ CHHN nhỳincc ốngphunkhí Đ ầutiếpxúc Khoảngcá chtừ miệngvòiphun khítớ ivậthàn Đ ộnhúđiệncực Khoảngcá chtừđầu tiếpxúctớ ivậthàn Chiềudàihồquang 35 2.2.Vtliu,thitbhnhquangnúngchytrongmụi trường khí bảo vệ CHẾ ĐỘ HÀN  Các thơng số cơ bản khi hàn với dây hàn có điện trở lớn phụ  thuộc  rõ  ràng  vào  độ  nhú  điện  cực,  sự  thay  đổi  độ  nhú  điện  cực sẽ làm thay đổi sự cân bằng điện trên hồ quang hàn.   Khi tăng độ nhú, dây hàn bị đốt nóng do điện trở sẽ làm thay  đổi  tốc  độ  chảy  của  dây  hàn  ở  trị  số  dịng  điện  đã  được  xác  lập. Sự cân bằng giữa tốc độ chảy và tốc độ cấp dây bị thay  đổi sẽ làm thay đổi điều kiện hàn. Giữ độ nhú khơng đổi cũng  như góc độ điện cực khơng đổi là một trong các kỹ năng của  hàn GMAW  36 ... 2. 2. Vật liệu,? ?thiết? ?bị? ?hàn? ?hồ? ?quang? ?nóng? ?chảy? ?trong? ?mơi  trường? ?khí? ?bảo? ?vệ Argon­O2 Argon­ CO2  CO2 Khí? ?bảo? ?vệ 29 2. 2. Vật liệu,? ?thiết? ?bị? ?hàn? ?hồ? ?quang? ?nóng? ?chảy? ?trong? ?mơi  trường? ?khí? ?bảo? ?vệ DÂY HÀN  Mục  tiêu  thứ ... Khả năng tạo ra khuyết tật biên mối? ?hàn Tẩy sạch bề mặt và biên đường? ?hàn 27 2. 2. Vật liệu,? ?thiết? ?bị? ?hàn? ?hồ? ?quang? ?nóng? ?chảy? ?trong? ?mơi  trường? ?khí? ?bảo? ?vệ Argon Argon­Helium Helium CO2 28 2. 2. Vật liệu,? ?thiết? ?bị? ?hàn? ?hồ? ?quang? ?nóng? ?chảy? ?trong? ?mơi ... hại từ khơng? ?khí? ?thâm nhập vào? ?trong? ?vũng? ?hàn? ?khi? ?hàn 26 2. 2. Vật liệu,? ?thiết? ?bị? ?hàn? ?hồ? ?quang? ?nóng? ?chảy? ?trong? ?mơi  trường? ?khí? ?bảo? ?vệ  KHÍ BẢO VỆ Đồng thời? ?khí? ?bảo? ?vệ? ?cịn đảm nhận các cơng việc sau: Mồi? ?hồ? ?quang? ?dễ dàng và? ?hồ? ?quang? ?cháy ổn định