1 BỘ CÔNG THƢƠNG T Ƣ NG C NG CÔNG NGHI N NH GIÁO TRÌNH Ô UN HÀN HỒ QU NG T Y CƠ BẢN NGÀNH/NGHỀ HÀN T ÌNH Ộ T UNG CẤ Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ ngày tháng năm của N NH, năm 2018 2 TUYÊN BỐ BẢN[.]
T Ƣ NG C BỘ CÔNG THƢƠNG NG CÔNG NGHI N NH GIÁO TRÌNH Ơ UN: HÀN HỒ QU NG T Y CƠ BẢN NGÀNH/NGHỀ: HÀN T ÌNH Ộ: T UNG CẤ Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ………… của……………………………… N NH, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm L I GIỚI THI U Trong năm qua, dạy nghề có bước tiến vượt bậc số lượng chất lượng, nhằm thực nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội Cùng với phát triển khoa học công nghệ giới, lĩnh vực khí chế tạo nói chung ngành Hàn Việt Nam nói riêng có bước phát triển đáng kể Chương trình khung quốc gia nghề hàn xây dựng sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề kết cấu theo môđun Để tạo điều kiện thuận lợi cho sở dạy nghề trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo môđun đào tạo nghề cấp thiết Mô đun Hàn hồ quang tay mô đun đào tạo nghề biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết thực hành Trong trình thực hiện, nhóm biên soạn tham khảo nhiều tài liệu cơng nghệ hàn ngồi nước, kết hợp với kinh nghiệm thực tế sản xuất Mặc dầu có nhiều cố gắng, không tránh khỏi khiếm khuyết, mong nhận đóng góp ý kiến độc giả để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày… tháng năm2018 Biên soạn Nguyễn Xuân Trƣởng …… ỤC LỤC Đề mục I Lời giới thiệu II Mục lục Vị trí, ý nghĩa, vai trị mơ đun Mục tiêu mô đun Nội dung mô đun III Nội dung chi tiết mô đun Bài 1: Những kiến thức hàn điện hồ quang tay Bài 2: Vận hành máy hàn hồ quang tay Bài 3: Hàn góc khơng vát mép vị trí (1F) Trang 4 Bài 4: Hàn giáp mối không vát mép vị trí (1G) 19 25 28 Bài 5: Hàn giáp mối có vát mép vị trí (1G) Bài 6: Hàn góc khơng vát mép vị trí ngang (2F) Bài 7: Hàn giáp mối khơng vát mép vị trí ngang (2G) 31 34 37 42 IV Tài liệu tham khảo GIÁ T ÌNH Ô UN HÀN HỒ QU NG T Y CƠ BẢN Tên môn đun: Hàn hồ quang tay ã mơ đun: T512034211 I Vị trí, tính chất mơ đun - Vị trí: Mơ đun bố trí sau học xong mơn học, mơ đun sở môn học, mô đun chuyên môn từ T512034011 đến T512034111 - Tính chất: Là mơ đun chunngành bắt buộc II ục tiêu mô đun: - Về kiến thức + Giải thích đầy đủ khái niệm hàn hồ quang tay + Nhận biết loại vật liệu dùng để hàn hồ quang tay + Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc loại máy hàn hồ quang tay + Tính tốn chế độ hàn hồ quang tay phù hợp chiều dày, tính chất vật liệu kiểu liên kết hàn + Vận hành sử dụng loại máy hàn hồ quang tay thành thạo - Về kỹ + Vận hành thiết bị thành thạo trình tự + Hàn mối hàn 1F, 1G, 2F, 2G đạt yêu cầu kỹ thuật - Về lực tự chủ trách nhiệm + Cẩn thận, tỉ mỷ, xác, có khả làm việc độc lập theo nhóm tốt + Thực tốt cơng tác an tồn vệ sinh công nghiệp III Nội dung mô đun: Bài 1: Những kiến thức hàn điện hồ quang tay Mục tiêu bài: - Trình bày khái niệm hồ quang hàn, phân biệt xác liên kết hàn - Trình bày ký hiệu, quy ước mối hàn - Tính tốn thơng số chế độ hàn hồ quang tay - Phân biệt số loại que hàn hồ quang tay - Bảo quản thiết bị hàn hồ quang tay cách - Phân biệt loại khuyết tật thường gặp mối hàn - Thực tốt cơng tác an tồn vệ sinh công nghiệp Nội dung bài: 2.1 Khái quát hàn điện hồ quang tay 2.1.1 Thực chất, đặc điểm công dụng hàn 1.1.2 Thùc chất đặc điểm công dụng hàn a) Thực chất : Hàn trình công nghệ nối hai nhiều phần tử (chi tiết, phận) thành khèi thèng nhÊt b»ng c¸ch dïng ngn nhiƯt nung nãng chỗ cần nối đến trạng thái lỏng (hoặc dẻo), sau kim loại tự kết tinh (hoặc dùng lực ép) tạo thành mối hàn b) Đặc điểm ứng dụng: + Liên kết hn l liên kết cứng không tháo rời + So với đinh tán tiết kiệm (10 20)% khối l-ợng kim loại, so với đúc tiết kiệm khoảng 50% + Hàn chế tạo đ-ợc chi tiết có hình dáng phức tạp, liên kết kim loại có tính chất khác tính chất với + Mối hàn có độ bền độ kín cao, đáp ứng yêu cầu làm việc quan trọng kết cấu quan trọng (vỏ tàu, bồn chứa, nồi hơi, v.v) + Có thể khí hóa tự động hóa trình hàn + Giá thành chế tạo kết cấu rẻ Tuy vậy, hàn có số nh-ợc điểm : sau hàn tồn ứng suất biến dạng d-, xuất vùng ảnh h-ởng nhiệt làm giảm khả chịu lực kết cấu 1.1.3 Phân loại ph-ơng pháp hàn a) Căn dạng l-ợng sử dụng, hàn đ-ợc phân ph-ơng pháp hàn sau * Các ph-ơng pháp hàn điện : dùng điện biến thành nhiệt (hàn điện hồ quang, hàn điện tiếp xúc, v.v) * Các ph-ơng pháp hàn học : sử dụng làm biến dạng kim loại khu vực hàn (hàn nguội, hàn ma sát, hàn siêu âm, v.v) * Các ph-ơng pháp hàn hóa học : sử dụng l-ợng phản ứng hóa học tạo để nung nóng kim loại mối hàn (hàn khí, hàn hóa nhiệt, v.v) * Các ph-ơng pháp hàn kết hợp : sử dụng kết hợp dạng l-ợng nêu (hàn vật liệu có tính hàn khó) b) Căn vào trạng thái kim loại mối hàn thời điểm hàn * Hàn nóng chảy : bao gồm ph-ơng pháp hàn : hàn khí, hàn điện xỉ, hàn hồ quang, v.vKim loại mối hàn trạng thái lỏng trình hàn * Hàn áp lực : bao gồm ph-ơng pháp hàn : hàn siêu âm, hàn nổ, hàn khuếch tán, hàn điện trở tiếp xúc, v.v trình hàn, kim loại mối hàn trạng thái chảy dẻo 1.2 Sự tạo thành mối hàn tổ chức kim loại mối hàn Các yếu tố ảnh h-ởng tới chuyển dịch KL lỏng từ điện cực vào vũng hàn Tác dụng trọng lực giọt kim loại lỏng Kim loại lỏng d-ới tác dụng trọng lực có xu h-ớng vũng hàn (có tác dụng lớn hàn bằng) Sức căng bề mặt Sức căng bề mặt đ-ợc tạo nên tác dụng lực phân tử Lực phân tử có xu h-ớng làm cho bề mặt chất lỏng thu nhỏ lại, tạo cho bề mặt kim loại lỏng có l-ợng tự bé Sức căng bề mặt làm cho giọt kim loại lỏng có dạng hình cầu giữ trạng thái suốt đoạn đ-ờng chuyển vào vũng hàn, vào vũng hàn bị sức căng bề mặt kéo vào để tạo thành khối thống (có tác dụng lớn mối hàn không gian) Lực tõ tr-êng Lùc tõ tr-êng sinh xung quanh ®iƯn cực có dòng điện chạy qua que hàn vật hàn Lực tác dụng lên kim loại lỏng điện cực làm giảm tiết diện ngang, Ih = const, nên chỗ thắt mật độ dòng điện J tăng lên nhanh chóng làm kim loại lỏng đạt đến nhiệt độ sôi, cắt đứt phần kim loại lỏng khỏi điện cực Mặt khác, diện tích vũng hàn lớn nên c-ờng độ từ tr-ờng bề mặt vũng hàn nhỏ mật độ dòng điện J nhỏ, kim loại lỏng có xu h-ớng vũng hàn với vị trí hàn ¸p lùc khÝ Do nhiƯt ®é hå quang cao, c¸c phản ứng hóa học xảy mạnh, thuốc bọc que hàn (thuốc hàn) nóng chảy sinh nhiều khí tạo nên áp lực đẩy kim loại lỏng từ điện cực vào vũng hàn (có tác dụng lớn mối hàn không gian) 1.7 Quá trình luyện kim hàn điện nóng chảy 1.7.1 Khái niệm vũng hàn, mối hàn liên kết hàn a) Khái niệm vũng hàn Vũng hàn phần kim loại lỏng đ-ợc tạo trình hàn d-ới tác dụng nguồn nhiệt hàn Vũng hàn gồm hai phần : + Phần đầu (A) : xảy trình nóng chảy kim loại kim loại bổ sung + Phần đuôi (B): xảy trình kết tinh hình thành mối hàn (hình vẽ) Hình dạng kÝch th-íc vịng hµn phơ thc vµo nhiỊu u tè: công suất nguồn nhiệt, ph-ơng pháp chế độ hàn, tính chất lý nhiệt kim loại vật hàn,.v.v b) Mối hàn : Là phần kim loại lỏng đ-ợc kết tinh trình hàn, trạng thái lỏng.Theo tiết diện ngang, mối hàn phân thành hai loại : mối hàn giáp mối mối hàn góc Hình dạng mối hàn giáp mối đ-ợc coi hợp lý hệ số ngấu mối hàn nằm kho¶ng : n = b (0,8 4) h vµ n/c = b (7 10) c c) Liên kết hàn Liên kết hàn đ-ợc hiểu bao gồm mối hàn, vùng ảnh h-ởng nhiệt kim loại Các dạng liên kết hàn : liên kết hàn góc, liên kết hàn chồng nối, liên kết hàn giáp mối (hình vẽ) Các dạng liên kết hàn hàn hồ quang tay 1.7.2 Quá trình luyện kim hàn nóng chảy Đặc điểm Quá trình luyện kim hàn nóng chảy phức tạp, khác với trình luyện kim thông th-êng ë mét sè yÕu tè sau : + NhiÖt hồ quang cao nhiều so với nhiệt độ lò luyện kim thông th-ờng phân bố c¸c vïng cđa cét hå quang kh¸c + Sù t-ơng tác hóa lý xảy mạnh kim loại lỏng với xỉ, với khí với kim loại + Thể tích kim loại lỏng nhỏ thời gian kim loại tồn trạng thái lỏng ngắn, phản ứng hóa học xảy vũng hàn không đến trạng thái cân + Nhiệt độ vũng hàn cao nên tạo điều kiện cho nhiỊu ph¶n øng hãa häc x¶y nh- : t-ơng tác kim loại lỏng với xỉ, với khí ; ôxy hóa hay hoàn nguyên kim loại, phân ly hợp chất khí (H2 2H ; CO2 CO + O2 ; v v….) Để nhận đ-ợc mối hàn có chất l-ợng theo yêu cầu cần phải tạo xung quanh vũng hàn môi tr-ờng bảo vệ để bảo vệ kim loại lỏng khỏi tác dụng xấu không khí, cách hàn que thuốc bọc dầy, hàn môi tr-ờng khí bảo vƯ, hµn d-íi líp thc, v.v… XØ hµn Xỉ hàn đ-ợc tạo từ que hàn, thuốc hàn nóng chảy, mang tính phi kim Trong xỉ hàn có chứa ôxit axit : SiO2, TiO2, P2O5, (xỉ hàn axit), ôxit bazơ : CaO, MnO, BaO, (xỉ hàn bazơ) Xỉ tạo nên trình hàn không bảo vệ kim loại mối hàn khỏi tác dụng xấu không khí mà tác dụng với nguyên tố vũng hàn tạo điều kiện điều chỉnh thành phần hóa học mối hàn Do tính chất xỉ có ảnh h-ởng lớn đến chất l-ợng mèi hµn sau hµn Thùc tÕ cho thÊy, chÊt l-ợng mối hàn nhận đ-ợc tốt xỉ có nhiệt độ nóng chảy khoảng 11000C 12000C Xỉ loÃng, độ nhớt nhỏ hoạt tính mạnh, tạo điều kiện cho phản ứng hóa học trình vật lý xảy nhanh Tuy nhiên, để đảm bảo phủ kín bề mặt mối hàn yêu cầu xỉ không đ-ợc có tính chảy loÃng cao, điều đặc biệt quan trọng hàn vị trí hàn đứng hàn trần Môi tr-ờng khí bảo vệ Xung quanh hồ quang vũng hàn có nhiều loại khí gây ảnh h-ởng xấu đến chất l-ợng mối hàn nh- : O2, N2, Vì vậy, để nhận đ-ợc mối hàn có chất l-ợng đảm bảo theo yêu cầu cần phải có biện pháp bảo vệ kim loại lỏng vũng hàn khỏi tác dụng xấu môi tr-ờng không khí cách : + Hàn môi tr-ờng chân không + Hàn que thuốc bọc dầy, dây hàn có lõi thuốc hàn d-ới lớp thuốc Thuốc hàn thuốc bọc que hàn nóng chảy tạo lớp xỉ khí bảo vệ vũng hàn, đồng thời chất trợ dung tốt cho trình luyện kim mối hàn + Hàn môi tr-ờng khí bảo vệ : Ar, He, CO2 , hỗn hợp chúng để đẩy không khí khỏi vũng hàn, ngăn chặn tác hại Ôxy hóa kim loại vũng hàn Mặc dù đà có nhiều biện pháp công nghệ nêu nh-ng ngăn ngừa triệt để tác dụng O2 tới kim loại vũng hàn, kết xảy hòa tan ôxy vào sắt tạo ôxit sắt: 2Fe + O2 = 2FeO + Q Fe + 3O2 = 2Fe2O3 + Q 3Fe + 2O2 = Fe3O4 + Q Trong ®ã, ôxit sắt II (FeO) hòa tan vào kim loại lỏng (còn lại vào xỉ), nồng độ đạt 0,5%, ôxy hòa tan vào sắt nồng độ đạt tới 0,22% Ngoài sắt ra, vũng hàn xảy ôxy hóa nguyên tố khác, chủ yếu C, Si, Mn xảy giọt kim loại lỏng đ-ờng tới vũng hàn ; phản ứng xảy chủ yếu với ôxy nguyên tử : C + O {CO} Mn + O (MnO) Si + O (SiO2) Trong vũng hàn, xảy ph¶n øng víi FeO C + FeO Fe + {CO} Si + FeO Fe + (SiO2) Mn + FeO Fe + (MnO) Do cã sù «xy hóa nguyên tố nên hàm l-ợng nguyên tố khác giảm: C giảm (50 60)%, Mn giảm (40 50)% * Các biện pháp khử ôxy : Để khử ôxy thực hai cách sau : - Khử ôxy xỉ hàn : xỉ hàn mang tính axit, khử ôxy xảy theo phản ứng sau : FeO + SiO2 = FeO.SiO2 2FeO + SiO2 = 2FeO.SiO2 Các silicat đ-ợc tạo thành không hòa tan vào kim loại lỏng mà vào xỉ, hàm l-ợng FeO kim loại mối hàn giảm đáng kể - Dùng nguyên tố có lực với ôxy mạnh sắt để hoàn nguyên sắt từ ôxit hòa tan Các chất khử ôxy th-ờng nguyên tố : C, Si, Mn, Ti, v.v… + C¸c bon : c¸c bon vào vũng hàn từ kim loại bản, dây hµn, thc hµn vµ thc bäc que hµn ë nhiƯt độ hàn, bon chất khử ôxy mạnh silic, mangan FeO + C = Fe + {CO} Ôxit bon (CO) không hòa tan vào thép nh-ng hàm l-ợng lớn phần CO nằm lại vũng hàn gây rỗ khí + Mangan : chất khử ôxy mạnh, đ-ợc đ-a vào vũng hàn qua thuốc bọc, thuốc hàn, kim loại dây hàn Mn + FeO Fe + (MnO) Mangan ôxit thực tế không hòa tan vào kim loại mà liên kết với ôxit axit tạo thành hợp chất nhẹ lên thành xỉ Ngoài việc khử ôxy, mangan có tác dụng khử l-u huỳnh làm tăng độ bền mối hàn hàm l-ợng d-ới 1% + Silic : chất khử ôxy mạnh, đ-ợc đ-a vào vũng hàn t-ơng tự nhmangan: Si + FeO = Fe + (SiO2) Ôxit silic không hòa tan vào kim loại lỏng mà vào xỉ lên bề mặt vũng hàn Ngoài tác dụng khử ôxy, silic có tác dụng làm tăng tính mối hàn hàm l-ợng vào khoảng (0,2 0,3 )% + Titan : lµ chÊt khư ôxy mạnh, đ-ợc đ-a vào vũng hàn từ thuốc bọc, thuốc hàn d-ới dạng ferôtitan Ti + 2FeO = TiO2 + 2Fe Thực tế ôxit titan không hàn tan vào sắt, kết hợp với nitơ tạo thành nirit titan (cũng không hòa tan vào sắt), có tác dụng làm nhỏ hạt kim loại, làm tăng tính kim loại mối hàn Ngoài nguyên tố trên, nhôm chất khử ôxy mạnh nh-ng đ-ợc sử dụng ôxit nhôm có nhiệt độ nóng chảy khoảng 2050 0C không tan vào thép mà chuyển vào xỉ với tốc độ chậm, tạo điều kiện cho ôxy hóa bon, dễ dẫn đến t-ợng rỗ khí mối hàn Hợp kim hóa kim loại mối hàn 10 ... đủ khái niệm hàn hồ quang tay + Nhận biết loại vật liệu dùng để hàn hồ quang tay + Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc loại máy hàn hồ quang tay + Tính tốn chế độ hàn hồ quang tay phù hợp chiều... mối hàn - Tính tốn thơng số chế độ hàn hồ quang tay - Phân biệt số loại que hàn hồ quang tay - Bảo quản thiết bị hàn hồ quang tay cách - Phân biệt loại khuyết tật thường gặp mối hàn - Thực tốt cơng... lỏng trình hàn * Hàn áp lực : bao gồm ph-ơng pháp hàn : hàn siêu âm, hàn nổ, hàn khuếch tán, hàn điện trở tiếp xúc, v.v trình hàn, kim loại mối hàn trạng thái chảy dẻo 1.2 Sự tạo thành mối hàn