bài giảng phương pháp hàn bán tự động

bài giảng phương pháp hàn bán tự động

HÀN HỒ QUANG TRONG

MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ

H ÀN HỒ QUANG TRONG MÔI

TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ

PHẦN IV

1 GIỚI THIỆU

 T HỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM

Phương pháp hồ quang nóng chảy trong môi

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

1 GIỚI THIỆU

 THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong

môi 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

1 GIỚI THIỆU

 T HỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong

môi 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

1 GIỚI THIỆU

 Ứ NG DỤNG CỦA P.PHÁP HÀN GMAW

Phương pháp hàn GMAW chiếm được một vị

trí rất quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại, nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu thông thường, mà còn hàn các loại thép không rỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, hợp kim đặc biệt, nhôm, 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 công nghiệp

1 GIỚI THIỆU

 Ư U 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 công 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

1 GIỚI THIỆU

 N HƯỢC 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 không đảm bảo độ tinh khiết, mối

hàn sẽ bị lẫn xỉ và rỗ khí, chất lượng mối hàn không tốt

Trong quá trình hàn cần có sự che chắn đảm

bảo cho khu vực hàn không bị gió lùa hoặc thổi tạt

Khó khăn hơn khi phải làm việc ở những vị trí

trên cao

1 GIỚI THIỆU

 C ÁC YẾU TỐ CƠ BẢN

Hàn GMAW là quá 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 ngoài do bộ cấp khí và không

sử dụng áp lực, khí bảo vệ có thể là khí trơ hoặc khí có tính khử

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C ÁC YẾU TỐ CƠ BẢN

Sự cháy của hồ quang được duy trì tự động

nhờ các hiệu chỉnh đặc tính điện của hồ quang, chiều dài hồ quang và dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ và góc

độ súng hàn được duy trì bởi thợ hàn

 C ÁC YẾU TỐ CƠ BẢN

Bộ phận quan trọng kiểm soát quá trình hàn là:

Súng hàn và cáp điều khiển Thiết bị cấp dây

Nguồn hàn

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C ÁC ĐẶC TÍNH

Chuyển dịch phun và chuyển dịch cầu là đặc

trưng của quá trình hàn với năng lượng hàn tương đối cao Chuyển dịch phun có được, khi dùng dây hàn có đường kính tương đối nhỏ, cả hai chuyển dịch cầu và chuyển dịch phun chỉ giới hạn áp dụng khi hàn ở vị trí phẳng hoặc ngang và với bề dày kim loại lớn hơn 3mm (1/8in)

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

Các nhân tố xác định loại chuyển dịch.

Mật độ dòng điện Kích thước dây điện cực hàn

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C HUYỂN DỊCH DẠNG PHUN

(SPRAY TRANSFER)

Argon Trong kiểu chuyển dịch này các giọt

kim loại có kích cỡ bằng hoặc nhỏ hơn đường kính dây điện cực Các giọt kim loại được định hướng theo trục hồ quang, hồ quang cháy êm

và ổn định, kết quả là hàn ít văng toé hơn, bề mặt mối hàn mịn

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C HUYỂN DỊCH DẠNG PHUN

(SPRAY TRANSFER)

Năng lượng hồ quang dạng Plasma trải đều

trong vùng không gian hình côn giúp cho biên đường hàn trở nên sạch sẽ, xong cũng dễ gây

ra các khuyết tật do thiếu chảy trên đường biên hàn Độ ngấu trong kiểu chuyển dịch này sâu hơn với khi hàn bằng que, song lại thấp hơn chuyển dịch cầu có năng lượng hàn cao

Argon có tính chất khí trơ.

Không kết hợp với vật liệu.

Ngăn chặn các khí tích cực khác tiếp cận mối hàn Giới hạn kích thước giọt kim loại

Cải tiến đường hàn.

Giảm khả năng cháy chân.

Dòng lớn hơn và dây hàn lớn hơnQuá trình hàn bằng và ngang

Với dây hàn đường kính nhỏ có thể sử dụng ở mọi tư thế

 C HUYỂN DỊCH CẦU (GLOBULAR TRANSFER)

Trong kiểu chuyển dịch này kim loại chuyển dịch

từ điện cực sang vũng hàn dưới dạng các giọt cầu có kích cỡ không đều và định hướng ngẫu nhiên, kết quả là lượng văng toé tăng lên đáng

kể Khi hàn với khí CO2 thì có thể giảm sự văng toé bằng cách hiệu chỉnh thông số hàn sao cho đầu dây hàn nhúng chìm vào trong vũng hàn và

hồ quang cháy trong lỗ hổng nằm trong vũng hàn

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C HUYỂN DỊCH CẦU (GLOBULAR TRANSFER)

Khí dùng khí trộn có nhiều Helium, mối hàn trở

nên rộng cùng với chiều sâu ngấu chảy giống như Argon, nhưng tiết diện tròn trịa hơn

Đặc trưng của hồ quang này là đường hàn mấp

mô hơn so với các loại chuyển dịch khác, bởi vì

hồ quang nhúng chìm vào bể hàn, hiệu quả làm

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C HUYỂN DỊCH CẦU (GLOBULAR TRANSFER)

Giọt kim loại có kích thước bằng 1.5 đến 2 lần đường kính điện cực hàn

Thường sử dụng khí bảo vệ là khí CO2

Tạo độ ngấu rộng và sâu

Nếu thêm Argon nó sẽ cải thiện sự ổn định hồ quang

Chỉ giới hạn cho các tư thế hàn bằng và hàn ngang

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C HUYỂN DỊCH NGẮN MẠCH

Trong kiểu chuyển dịch ngắn mạch, năng

lượng có trị số thấp, tất cả kim loại chuyển dịch xảy ra khi dây hàn tiếp xúc vào vũng nóng chảy của vật hàn Trong kiểu chuyển dịch kim loại này, đặc tính nguồn hàn điều khiển mối quan hệ giữa sự thiết lập gián đoạn của hồ quang và ngắn mạch của dây hàn tới vât hàn Từ đó nhiệt lượng thấp, độ ngấu của mối hàn rất nông và cần phải chú ý khi thực hiện cùng với kỹ thuật đảm bảo tốt đối với chi

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 C HUYỂN DỊCH NGẮN MẠCH

Tuy nhiên, đặc tính cho phép hàn ở mọi vị trí

Chuyển dịch ngắn mạch có đặc thù thích ứng khi hàn với các chi tiết mỏng

 C HUYỂN DỊCH NGẮN MẠCH

Dây hàn được đưa liên tục chạm vào kim loại

cơ bản, tạo ra ngắn mạch Điều đó làm cho dây hàn bị nổ, tạo ra hồ quang mới Dù vậy, vì dây hàn được cấp có điện áp cao, dây hàn lại tiếp tục chạm vào kim loại cơ bản và chu trình lặp lại

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

Chuyển dịch ngắn mạch

Voltage (điện áp) ~ < 21 Amperage (dòng điện)~ < 200

Voltage (điện áp) ~ > 27 Amperage (dòng điện) ~ > 220

ở giữa chuyển dịch cầu ngắn mạch và chuyển

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 CÁC MỨC BIẾN ĐỔI

Trong tổng cộng 3 phương pháp cơ bản của chuyển dịch kim loại biểu thị đặc điểm của phương pháp hàn GMAW, còn có những biến đổi khác quan trọng.

CHUYỂN DỊCH DÒNG XUNG

Chuyển dịch dòng xung là phương pháp hàn GMAW có thể áp dụng ở mọi tư thế hàn với mức năng lượng lớn hơn so với chuyển dịch ngắn mạch Trong thay đổi này, nguồn hàn cung cấp hai mức dòng: Mức không thay đổi (giá trị nền) có cường độ thấp đến mức không gây ra bất

kỳ chuyển động kim loại nào; và dòng (đỉnh xung), ở khoảng trên dòng giá trị nền điều chỉnh được các

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

 CÁC MỨC BIẾN ĐỔI

Trong tổng cộng 3 phương pháp cơ bản của chuyển dịch kim loại biểu thị đặc điểm của phương pháp hàn GMAW, còn có những biến đổi khác quan trọng.

CHUYỂN DỊCH DÒNG XUNG

Sự kết hợp của kết quả hai dòng hồ quang đều đặn (dòng nền) cùng với điều khiển chuyển dịch của kim loại mối hàn trong dạng phun tạo ra chuyển dịch xung (dòng xung đỉnh).

Kỹ thuật thao tác tốt rất quan trọng mục đích tránh các

2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN

3 TRANG THIẾT BỊ

 Phương pháp hàn GMAW có thể được thực hiện

tự động hoặc bán tự động, trang thiết bị cơ bản đối với bất kỳ hệ thống hàn GMAW nào cũng bao gồm như sau:

Súng hàn

Mô tơ cấp dây và các thiết bị kết hợp hoặc các bánh xe cuộn

Bộ điều khiển Nguồn hàn Van giảm áp và chỉnh lưu lượng khí Các trang thiết bị cho dây điện cực

 SÚNG HÀN VÀ CÁC TRANG THIẾT BỊ

Súng hàn dùng để cung cấp dây hàn và khí bảo vệ vào trong vùng mối hàn và truyền nguồn điện tới dây hàn.

Các loại súng hàn khác nhau được thiết kế nhằm cung cấp hiệu quả tối đa cho công việc hàn Chúng bao gồm súng hàn công suất cao, loại năng suất cao, loại nhẹ dùng để hàn mọi vị trí, loại thiết kế đặc biệt cho các mối hàn đặc biệt.

Có loại được làm nguội bằng nước, loại làm nguội bằng gió, loại mỏ thẳng, loại mỏ cong Loại súng làm mát bằng khí được giới hạn sử dụng tới 600 A cùng với chu kỳ ngắn lại Khi hàn trên các dây truyền công

3 TRANG THIẾT BỊ

Dây dẫn điện hàn Công tắc điều khiển.

3 TRANG THIẾT BỊ

3 TRANG THIẾT BỊ

 M ÔTƠ CẤP DÂY

Thường là loại có tốc độ không đổi điều chỉnh

vô cấp Bộ cấp dây tốc độ không đổi được trang bị mạch điện tử để điều khiển quá trình mồi hồ quang, tự động điều chỉnh khi có sự thay đổi điện áp nguồn, tự hiệu chỉnh khi xảy

ra hiện tượng kẹt dây Kết quả là hồ quang mồi và cháy ổn định hơn, hạn chế đáng kể lượng văng toé

Bộ cấp dây có trang bị hệ thống hãm tự động

cho phép dừng dây tức thời mỗi khi nhả công tắc điều khiển

3 TRANG THIẾT BỊ

 BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

Bộ điều khiển hàn và mô 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 dòng hàn

Khí bảo vệ, nước làm mát, và dòng điện hàn,

…thường được gắn với nguồn cung cấp thông qua bộ điều khiển Lưu lượng khí bảo vệ và

3 TRANG THIẾT BỊ

 NGUỒN HÀN

Trong phương pháp hàn GMAW thường được sử dụng với nguồn hàn DC phân cực dương (DCEP) Nguồn hàn AC không 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 không ổn định.

Đối với phương pháp hàn (GMAW) thì bộ nguồn thường có đặc tính ngoài là CV, ưu điểm chính của thiết bị hàn kiểu CV 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 hàn phương pháp hàn (GMAW) điều chỉnh dòng điện

3 TRANG THIẾT BỊ

3 TRANG THIẾT BỊ

 NGUỒN HÀN

4 CÁC YÊU CẦU & ỨNG DỤNG

T rong 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

4 CÁC YÊU CẦU & ỨNG DỤNG

 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 không khí thâm nhập vào trong vũng hàn khi hàn

4 CÁC YÊU CẦU & ỨNG DỤNG

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

KHÍ BẢO VỆ

KHÍ BẢO VỆ

DÂY HÀN

 M ục tiêu thứ nhất: Ngay cả kim loại đắp có thành

phần nguyên 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

 M ục tiêu thứ hai: đạt được, thông thường, thông

qua dùng điện cực kim loại điền đầy được sản

xuất đưa thêm vào các thành phần để không tạo

ra khuyết tật

ĐIỀU KIỆN THAO TÁC

S au khi lựa chọn các thông số công nghệ

cơ bản, các thông số hàn như sau:

Tốc độ đắp - Tốc độ di chuyển Tốc độ cấp dây (dòng điện hàn)Điện áp hàn

Độ nhú điện cực

Giới hạn đắp

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

ĐIỀU KIỆN THAO TÁC

Dòng điện hàn và tốc độ cấp dây

tiếp là xác định tốc độ cấp dây và độ nhú điện cực, và dòng điện hàn đạt được liên quan đến giới hạn đắp Trong thực hành, tốc

độ lắng đọng là thông số quan trọng nhất,

sự duy trì và phát triển bởi thông số của tốc

độ cấp dây đúng hơn là giá trị dòng hàn.

ĐIỀU KIỆN THAO TÁC

Điện áp hàn

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 dòng điện hàn để có sự bắn toé là nhỏ nhất.

ĐIỀU KIỆN THAO TÁC

 Độ nhú điện cực

ĐIỀU KIỆN THAO TÁC

 Các thông 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 dòng 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 không đổi cũng như góc độ điện cực không đổi là một trong các kỹ

ĐIỀU KIỆN THAO TÁC