Lý thuyết hàn và cắt kim loại trong đóng tàu (full)

Lý thuyết hàn và cắt kim loại trong đóng tàu

Lời nói ựầu

để ựáp ứng nhu cầu học tập và giảng dạy môn học Hàn tàu và Hàn cắt kim loại trong ựóng tàu cho các ngành Vỏ tàu thuỷ và đóng tàu thuỷ trong Trường đại học Hàng

hải, chúng tôi ựã biên soạn tài liệu Hàn cắt kim loại trong ựóng tàu

Khi biên soạn tài liệu chúng tôi căn cứ vào yêu cầu thực tế và khuynh hướng áp dụng các công nghệ hàn tiến tiến vào công nghiệp ựóng tàu

Tài liệu bao gồm sáu chương:

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ HÀN

CHƯƠNG 3: ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN

CHƯƠNG 4: KHUYẾT TẬT HÀN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHƯƠNG 5: QUI ƯỚC VÀ KÝ HIỆU MỐI HÀN

CHƯƠNG 6: TỐI ƯU HOÁ CÔNG NGHỆ HÀN

Mặc dù ựã có nhiều cố gắng, song trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi rất mong nhận ựược những ý kiến ựóng góp của bạn ựọc nhằm nâng cao chất lượng tài liệu Mọi góp ý ựề nghị gửi về Bộ môn Kết cấu tàu và công trình nổi - Khoa đóng tàu - Trường đại học Hàng hải Việt Nam , 484 Lạch Tray Hải Phòng

Nhóm tác giả

1.2 THỰC CHẤT, ðẶC ðIỂM, CÔNG DỤNG CỦA HÀN 7

2.1 HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC TRỢ

2.2

HÀN HỒ QUANG ðIỆN CỰC NÓNG CHẢY

2.3 HÀN HỒ QUANG ðIỆN CỰC KHÔNG NÓNG

3.1 NGUỒN NHIỆT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ðẾN

5.2 QUI ƯỚC KÝ HIỆU MỐI HÀN TRÊN BẢN VẼ 109

5.4 KÝ HIỆU TIÊU CHUẨN CỦA MỘT SỐ QUỐC

6.1 CÁC YÊU CẦU ðỐI VỚI QUI TRÌNH GIA CÔNG

6.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU CHO CÔNG

CHƯƠNG.1 KHÁI NIỆM CHUNG

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH HÀN

Khoảng ựầu thời ựại ựồ ựồng, ựồ sắt loài người ựã biết hàn kim loại Từ cuối thế

kỷ 19, vật lý, hóa học và các môn khoa học khác phát triển rất mạnh Năm 1802 nhà bác học Nga petơrop ựã tìm ra hiện tượng hồ quang ựiện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó ựể làm nóng chảy kim loại Năm 1882 kỹ sư Benaựớt ựã dùng hồ quang cực than ựể hàn kim loại Năm 1888 Slavianốp ựã áp dụng cực ựiện nóng chảy - cực ựiện kim loại vào hồ quang ựiện

Năm 1990 - 1902 trong công nghiệp ựã sản xuất ựược các bit canxi và sau ựó 1906 hàn khắ ra ựời

Hàn tiếp xúc xuất hiện và phát triển chậm hơn, năm 1886 Tomson tìm ra phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối Năm 1887 Benaựớt tìm ra phương pháp hàn ựiểm, nhưng mãi ựến năm 1903 thì hàn giáp mối mới dùng trong công nghiệp và ựặc biệt kể từ sau chiến tranh thế giới thứ hai hàn tiếp xúc mới phát triển mạnh mẽ và xuất hiện nhiều phương pháp hàn mới

Một ựóng góp rất quan trọng cho sự phát triển hàn hồ quang là thành công của kỹ

sư Thụy điển Kenbe năm 1907 về phương pháp ổn ựịnh quá trình phóng hồ quang và bảo

vệ vùng hàn khỏi tác dụng của không khắ chung quanh bằng cách ựắp lên cực kim loại một lớp vỏ thuốc Việc ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo ựảm chất lượng cao của mối hàn

Thời kỳ phát triển mới của môn hàn ựã ựược mở ra vào những năm cuối ba mươi

và ựầu bốn mươi với những công trình nổi tiếng của Viện sĩ E.O Paton về hàn dưới thuốc Phương pháp hàn tự ựộng và sau ựó hàn nửa tự ựộng dưới thuốc ra ựời và ựược

ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp đó là thành tựu vô cùng to lớn của kỹ thuật hàn

hiện ựại Từ khi ra ựời cho ựến nay hàn dưới thuốc vẫn là phương pháp cơ khắ hóa cơ bản trong kỹ thuật hàn

Từ những năm cuối bốn mươi các phương pháp hàn trong khi bảo vệ cũng ựược nghiên cứu và ựưa vào sản xuất Việc khai thác rộng rãi các khắ tự nhiên (heli acgông ở

Mỹ, khắ cacbonic ở Liên Xô ) lúc ựó ựã làm cho các phương pháp hàn này phát triển mạnh mẽ Hàn trong khi bảo vệ làm tăng vọt chất lượng mối hàn Hiện nay hàn trong khắ bảo vệ ựược ứng dụng mỗi ngày một nhiều hơn

Một phát minh nổi tiếng nữa của tập thể Viện hàn ựiện mang tên B.O.Patôn (kiep Liên Xô) là hàn ựiện xỉ Quá trình hàn ựiện xỉ ựược các nhà bác học Xô viết phát hiện năm 1949, nghiên cứu và ựưa vào sản xuất trong những năm mươi Phương pháp hàn

ñiện xỉ ra ñời và phát triển là một cuộc cách mạng kỹ thuật trong ngành chế tạo máy móc

hạng nặng như lò hơi, tuabin, máy ép cỡ lớn

Những năm gần ñây loạt phương pháp hàn mới ra ñời như hàn bằng tia ñiện tử, hàn lạnh, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn hồ quang platsma vv Hiện nay có hơn

120 phương pháp hàn khác nhau

Nói chung, các phương pháp hàn ngày càng ñược hoàn thiện hơn và ñược sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và ñặc biệt là trong ngành du hành vũ trụ Có thể nói hàn là một phương pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện ñại

Hàn ở Việt Nam cũng ñã xuất hiện từ thời thượng cổ, hồi ñó ông cha ta dã biết sử dụng hàn ñể làm ra những dụng cụ cần thiết phục vụ cho ñời sống và cải tiến ñiều kiện lao ñộng

Trước cách mạng tháng tám, môn hàn rất ít ñược ứng dụng Sau cách mạng tháng tám và trong thời kỳ kháng chiến, môn hàn ñược phát triển hơn, nó ñã ñóng góp vào nền công nghiệp quốc phòng mới mẻ của chúng ta Sau hòa bình chúng ta ñã sử dụng hàn rất nhiều trong cuộc cách mạng kỹ thuật và xây dựng nền kinh tế xã hội chủ nghĩa Nhiều công trình ñồ sộ ñã mọc lên sử dụng nhiều ñến hàn như lò cao khu gang thép Thái Nguyên, nhà công nghiệp, tàu bè, nồi hơi vv Tuy vậy việc nghiên cứu áp dụng các phương pháp hàn tiên tiến còn gặp nhiều khó khăn và chưa ñủ ñiều kiện ñể phát triển mạnh mẽ

Với lực lượng cán bộ khoa học kỹ thuật hàn, công nhân hàn lành nghề ngày càng

ñông ñảo, chúng ta tin chắc rằng, kỹ thuật hàn ở Việt Nam sẽ ngày càng phát triển và ñược ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất

1.2 THỰC CHẤT, ðẶC ðIỂM, CÔNG DỤNG CỦA HÀN

1.2.1 Thực chất

Hàn là quá trình nối hai ñầu của một chi tiết hoặc nhiều chi tiết với nhau bằng cách nung nóng chúng ñến trạng thái chảy hay dẻo Khi hàn ở trạng thái chảy thì ở chỗ nối hàn của vật hàn chảy ra và sau khi ñông ñặc ta nhận ñược mối hàn Khi hàn ở trạng thái dẻo thì chỗ nối ñược nung nóng ñến trạng thái mềm dẻo, khi ấy khả năng thẩm thấu và chuyển ñộng các phần tử của kim loại hàn tăng lên Nên chúng nó có thể dính lại với nhau Thường chỉ nung nóng chỗ nối hàn ñến trạng thái dẻo vẫn chưa bảo ñảm ñược mối hàn bền, nên ta phải tác dụng lên chỗ mối hàn một áp lực

1.2.2 ðặc ñiểm

Hàn có những ñặc ñiểm sau:

a So vói tán rive: Hàn tiết kiệm ñược 10 ñến 20% khối lượng, hình dáng chi tiết

cân ñối hơn, giảm ñược khối lượng kim loại như phần ñầu rivê, kim loại mất mát do ñột

lỗ vv

So với ñúc hàn tiết kiệm ñược 50% vì không cần hệ thống rót

Sử dụng hàn trong xây dựng nhà cao cho phép giảm 15% trọng lượng sườn, kèo,

ñồng thời việc chế tạo và lắp ráp chúng cũng ñược giảm nhẹ, ñộ cứng vững của kết cấu

lại tăng

b Giảm ñược thời gian và giá thành chế tạo kết cấu Hàn có năng suất cao so với

các phương pháp khác do giảm ñược số lượng nguyên công giảm ñược cường ñộ lao

ñộng và tăng ñược ñộ bền chắc của kết cấu

c Hàn có thể nối ñược những kim loại có tính chất khác nhau Ví dụ như hàn

kim loại ñen với kim loại ñen, kim loại màu với nhau và cả kim loại ñen với kim loại màu Ngoài ra hàn còn có thể nối các vật liệu không kim loại với nhau

d Thiết bị hàn tương ñối ñơn giản và dễ chế tạo Khi tán ñinh rivê ta dùng rất

nhiều máy như máy khoan, lò nung, máy ñột vv còn khi hàn ta có thể chỉ dùng máy hàn xoay chiều gồm một máy giảm thế từ 200 vôn hay 230 vôn xuống nhỏ hơn 80 vôn

e ðộ bền mối hàn cao, mối hàn kín Do kim loại mối hàn tốt hơn kim loại vật

hàn nên mối hàn chịu tải trọng tĩnh tốt Mối hàn chịu ñược áp suất cao nên hàn là một phương pháp chủ yếu dùng chế tạo các bình chứa, nồi hơi, ống dẫn vv chịu áp lực cao

g Giảm ñược tiếng ñộng khi sản xuất vv

Tuy nhiên hàn còn nhược ñiểm là sau khi hàn vẫn tồn tại ứng suất dư tổ chức kim loại gần mối hàn không tốt vv sẽ giảm khả năng chịu tải trọng ñộng của mối hàn, vật hàn cong vênh

Những bộ phận hỏng và cũ, ví dụ như: xilanh rạn, bánh xe răng bị nứt, mặt ñường ray bị mòn, những vật ñúc bị khuyết ñều có thể dùng phương pháp hàn ñể tu sửa, vừa nhanh, vừa rẻ

Ngoài những chỗ chịu tác dụng của lực chấn ñộng không nên hàn ra, không có chỗ nào không thể hàn ñược Cho nên công nghệ hàn ñóng góp rất nhiều cho sự phát triển của công nghiệp hiện ñại

Một số khái niệm cơ bản về hàn

• Hàn là quá trình nối tạo ra sự liên kết vật liệu của các chi tiết bằng cách nung nóng

chỗ nối tới nhiệt ñộ hàn, có thể sử dụng hoặc không sử dụng áp lực, hoặc chỉ sử dụng

áp lực, và có thể sử dụng hoặc không sử dụng kim loại phụ Hàn ñược sử dụng ñể tạo

ra các mối hàn

• Mối hàn là sự liên kết mang tính cục bộ của các kim loại ( hoặc phi kim loại ) ñược

tạo ra bằng cách nung nóng chúng tới nhiệt ñộ hàn, có hoặc không sử dụng áp lực, có thể chỉ sử dụng áp lực Mối hàn có thể cần kim loại bổ sung hoặc không cần kim loại

bổ sung

• Sự liên kết là sự hợp nhất của các vật liệu tại chỗ hàn

• Vật hàn là tổ hợp các bộ phận cấu thành ñược nối với nhau bằng hàn

• Liên kết hàn, mối hàn là chỗ nối các phần tử kim loại, bao gồm mối hàn và vùng ảnh

hưởng nhiệt

• Kim loại phụ là kim loại hoặc hợp kim ñược bổ sung vào mối hàn ñể tạo ra liên kết

hàn

• Kim loại cơ bản là kim loại hoặc hợp kim của các phần tử ñược hàn

• Kim loại mối hàn là toàn bộ phần kim loại cơ bản và kim loại phụ ñã ñược nung

chảy ( hoặc chuyển sang trạng thái dẻo ) trong quá trinh hàn và ñược giữ lại trong mối hàn

• Thợ hàn là người thực hiện việc hàn bằng tay hoặc hàn bán tự ñộng

• Thợ vận hành thiết bị hàn là người thực hiện việc hàn bằng thiết bị hàn loại ñiều

khiển thích nghi, tự ñộng, cơ giới hoặc robôt

• Quá trình hàn, phương pháp hàn là một nhóm các nguyên lý hoạt ñộng cơ bản (

luyện kim, ñiện, vật lý, hoá học hoặc cơ học ) ñược sử dụng khi hàn nhằm tạo ra sự liên kết các chi tiết hàn

và những hợp kim khác

Dựa theo nguồn nhiệt năng sử dụng khi hàn phương pháp hàn nóng chảy chia làm hai loại:

a Hàn ñiện hồ quang:

Là phương pháp dùng cực ñiện bằng kim loại hoặc bằng than tạo ra tia hồ quang

ñể sản ra nhiệt lượng ñốt nóng chảy mối hàn Hàn ñiện hồ quang gồm: hàn hồ quang tay,

hàn tự ñộng và nửa tự ñộng (hàn dưới thuốc, hàn trong môi trường khí bảo vệ, hàn ñiện xỉ) Theo các quá trình hàn ñiện nóng chảy, có 6 cách phân loại sau

a.1 Phân loại theo ñặc trưng nguồn nhiệt hàn: Theo cách này ta có thể chia hàn ñiện

nóng chảy thành: hàn hồ quang, hàn ñiện xỉ, hàn chùm tia ñiện tử và hàn lazer

Hàn Laze: dạng ñặc biệt thuộc nhóm hàn nóng chảy, trong ñó kim loại ở chỗ nối ñược

nung chảy bằng tia laze tập trung công suất lớn do máy phát lượng tử quang học tạo ra Hàn laze thường dùng ñể nối các chi tiết lắp ở những chỗ khó chạm tới, hàn các chi tiết rất nhỏ, hàn vật liệu có ñộ chảy cao (như gốm)

a.2 Phân loại theo mức ñộ ñiều khiển quá trình hàn

Tuỳ theo cách thức ñiều khiển quá trình hàn ( gây hồ quang, thao tác ñiện cực, dịch chuyển ñiện cực theo ñường hàn, và cách kết thúc quá trình hàn, v.v

• Hàn tay Phương pháp hàn mà sự di chuyển hồ quang và chuyển dịch ñiện cực hàn vào vũng hàn ñược thao tác bằng tay

• Hàn bán tự ñộng Phương pháp hàn mà sự dịch chuyển hồ quang ñược thao tác bằng tay còn việc dịch chuyển ñiện cực vào vũng hàn ñược thực hiện thông qua cơ cấu tự

ñộng

• Hàn cơ giới Phương pháp hàn chỉ ñòi hỏi dùng tay tác ñộng vào bộ phận ñiều khiển của thiết bị hàn ñể ñiều chỉnh mỏ hàn hoặc kìm hàn nhằm ñáp ứng các thay ñổi nhận biết ñược thông qua quan sát bằng mắt

• Hàn tự ñộng Phương pháp hàn mà thiết bị hàn sử dụngkhông ñòi hỏi hoặc chỉ ñòi hỏi tối thiểu việc quan sát quá trình hàn và không cần phải dùng tay ñiều chỉnh bộ phận

ñiều khiển của thiết bị

• Hàn bằng robot Phương pháp hàn mà mối hàn ñược thực hiện bằng robot

• Hàn có ñiều khiển thích nghi Phương pháp hàn có sử dụng một hệ thống ñiều khiển cho phép xác ñịnh các thay ñổi về ñiều kiện hàn một cách tự ñộng và ra lệnh cho thiết

bị tiến hành các hoạt ñộng một cách thích hợp

a.3 Phân loại theo dòng ñiện hàn

Tuỳ thuộc vào việc sử dụng dòng hàn, dòng một chiều, dòng xoay chiều, nối thuận, nối nghịch mà có các cách phân loại khác nhau

a.4 Phân loại theo hồ quang

Theo các loại hồ quang: hồ quang trực tiếp ( hồ quang giữa ñiện cực và kim loại

cơ bản ), hồ quang gián tiếp ( hồ quang giữa hai ñiện cực, kim loại cơ bản không tạo

thành một phần của mach ñiện hàn, hồ quang hỗn hợp ( loại này bao gồm cả hồ quang trực tiếp và hồ quang gián tiếp )

a.5 Phân loại theo tính chất ñiện cực Tuỳ theo dạng ñiện cực nóng chảy ( kim loại

mối hàn ñược bổ sung từ ñiện cực hàn ), ñiện cực không nóng chảy ( kim loại mối hàn không ñược bổ sung từ ñiện cực hàn)

a.6 Phân loại theo môi trường bảo vệ vùng hàn

Theo môi trường bảo vệ vùng hàn có:

• Hàn không có bảo vệ ( ít dùng )

• Hàn trong môi trường bảo vệ của xỉ hàn, hàn bằng que hàn vỏ bọc dày, hàn dưới lớp thuốc trợ dung, hàn ñiện xỉ

• Hàn trong môi trường khí bảo vệ

• Hàn trong môi trường bảo vệ hỗn hợp ( khí và xỉ hàn )

b Hàn khí (hàn hơi)

Là phương pháp sử dụng nguồn nhiệt năng của khí khi cháy ñể nung nóng mối hàn

ñến nóng chảy, làm cho chúng sau khi nguội hàn liền lại với nhau

ðây là hai phương pháp chủ yếu của hàn nóng chảy hiện nay ñang dùng ở nước ta

Trong những năm gần ñây với sự phát triển của kỹ thuật hàn, ñã xuất hiện thêm nhiều phương pháp hàn mới của hàn nóng chảy như hàn bằng tia ñiện tử, hàn hồ quang plat - ma, hàn bằng tia lade vv

1.3.2 Hàn áp lực

Phương pháp hàn áp lực là ñốt nóng vật hàn ñến trạng thái dẻo, sau ñó ñược ép hoặc ñập ñể tăng khả năng thẩm thấu khuếch tán của các phân tử vật chất làm cho chúng liên kết chặt với nhau tạo thành mối hàn Phương pháp hàn này thích hợp với những kim loại biến từ thể rắn sang thể lỏng phải qua thể nhão Những vật liệu khác (như gang) khi

ñốt tới ñiểm nóng chảy thì lập tức biến từ thể rắn sáng thể lỏng, không qua thể nhão, thì

không thể hàn bằng phương pháp hàn áp lực Với thép chứa 0,4%C trở lên dùng phương pháp hàn áp lực cũng tương ñối khó khăn Theo cách nung nóng, hàn áp lực có 3 loại dưới ñây:

a Phương pháp hàn rèn

ðây là phương pháp cũ nhất mà những thợ rèn thủ công hay dùng ñể hàn những

vật rèn Vật rèn nói chung ñược nung nóng trắng khoảng 12000C - 13000C trong lò rèn, sau lấy ra ñặt lên ñe, dùng búa ñập Khi ñập búa, phải ñập ở giữa trước, sau mới ñập bên

cạnh và bốn xung quanh, ñể cho xỉ tạp trong ngàm nối dễ trôi ra ngoài Nhờ tác dụng ñập của búa rèn, xỉ sẽ không bị giữ lại làm ảnh hưởng ñến cường ñộ của mối hàn

Phương pháp hàn rèn chỉ dùng ñể hàn một số vật hình dáng ñơn giản Những vật như thùng tròn, bình chứa lớn thì không thể hàn ñược Hàn bằng khí than ướt (CO + H2)

về nguyên lý cũng giống như hàn rèn, chỉ khác là ñổi nguồn nhiệt nung bằng cách dùng khí than ướt, cho nên hàn bằng khí than ướt là một loại ñặc biệt của phương pháp hàn rèn Vì khí than ướt có thể dùng ống phun ñể ñốt, nên vừa nung vừa có thể dùng máy búa hoặc trục ép ñể hàn liên ñầu nối lại Do tính hoàn nguyên của ngọn lửa khí than ướt rất mạnh cho nên ở mối hàn không cần dùng thuốc hàn, mà vẫn có thể có ñược mối hàn nhẵn chắc

b Phương pháp hàn nhiệt nhôm

Hàn nhiệt nhôm là một phương pháp hàn dùng nhiệt phát ra do sự cháy của bột nhóm với oxit sắt

8Al +3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe Phản ứng này phát ra một nhiệt lượng rất lớn, ñôi khi có nhiệt ñộ lớn hơn 30000C Phương pháp hàn nhiệt nhôm có 3 loại dưới ñây:

• Phương pháp hàn áp lực bột nhôm sắt: Dùng xỉ và sắt nóng chảy làm nguồn

nhiệt ñể nung vật hàn, sau ñó dùng áp lực ép cho chúng liền lại với nhau

• Phương pháp hàn nóng chảy bột nhôm sắt: Dùng xi nung nóng vật hàn gần tới

ñiểm nóng chảy, sau ñó ñồ sắt nóng chảy vào cho nó liền với vật hàn

• Phương pháp hàn bột nhôm sắt hỗn hợp áp lực và hàn nóng chảy: Vật hàn

một phần ñược lợi dụng nhiệt lượng của xi ñể nung nóng và nhờ áp lực ép mà chúng gắn lại với nhau, phần khác do sắt nóng chảy nên kim loại vật hàn và nguyên liệu hàn ñược kết chặt lại Phương pháp này phần nhiều ñể hàn ñường ray của xe hỏa, xe ñiện

Sau khi phát minh ra phương pháp hàn dùng khí axetylen phương pháp hàn nhiệt nhôm dần dần ít ñược dùng

c Phương pháp hàn tiếp xúc

Hàn ñiện tiếp xúc có rất nhiều phương pháp khác nhau, thực chất của phương pháp ñó là: Cho dòng ñiện có cường ñộ lớn chạy qua chi tiết hàn, chỗ tiếp xúc có ñiện trở lớn sẽ bị nung nóng ñến trạng thái hàn và nhờ tác dụng của lực cơ học, chúng sẽ dính chắc lại với nhau

ðây là phương pháp chủ yếu của hàn áp lực mà chúng ta sẽ ñề cập ñến trong tài

liệu này

Ngày nay, hàn bằng áp lực cùng xuất hiện thêm nhiều phương pháp mới như hàn bằng ma sát, hàn bằng siêu âm hàn nguội, hàn nổ, hành khuếch tán trong chân không vv

1.3.3 Phương pháp hàn ñồng (Brazing) và hàn vảy (soldering)

Hàn vẩy còn gọi là hàn khác nguyên liệu, khi hàn chỉ cần ñốt nóng mối hàn ñến một nhiệt ñộ nhất ñịnh, sau ñó cho nhỏ nguyên liệu hàn nóng chảy xuống ñể nối vật hàn lại với nhau

Chỗ khác nhau giữa nó với hàn là không cần ñốt nóng chảy vật hàn mà chỉ cần ñạt tới nhiệt ñộ có thể hỗn hợp với nguyên liệu hàn ñã nóng chảy ñể thành hợp kim là ñược, còn ñối với nguyên liệu hàn thì nhất ñịnh phải ñốt nóng chảy Kim loại dùng làm nguyên liệu hàn thường khác hẳn vật hàn, cho nên gọi là hàn khác nguyên liệu

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP, CÔNG NGHỆ HÀN

2.1 HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ

2.1.1 Thực chất, ñặc ñiểm và phạm vi ứng dụng

2.1.1.1 Thực chất và ñặc ñiểm

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding) là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (ñiện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ

Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn Dây hàn ñược ñẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu ñặc biệt với tốc ñộ phù hợp với tốc ñộ cháy của nó (H.2-1a)

Theo ñộ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội

và kết tinh tạo thành mối hàn (H.2-1b) Trên mặt vũng hàn và phần mối hàn ñông ñặc hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ

và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn Phần thuốc hàn chưa bị nóng chảy có thể sử dụng lại

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể ñược tự ñộng cả hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và chuyển ñộng hồ quang theo trục mối hàn Trường hợp này ñược gọi là

"Hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ" Nếu chỉ tự ñộng hóa khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang còn khâu chuyển ñộng hồ quang dọc theo trục mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là "Hàn hồ quang bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ"

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có các ñặc ñiểm sau:

• Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt ñộ rất cao, cho phép hàn với tốc ñộ lớn Vì vậy phương pháp hàn này có thể hàn những chi tiết có chiều dày lớn mà không cần phải vát mép

• Chất lượng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng của oxi

và nitơ trong không khí xung quanh Kim loại mối hàn ñồng nhất về thành phần hóa học Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên ít bị thiên tích Mối hàn

có hình dạng tốt, ñều ñặn, ít bị các khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, nứt và bắn tóe

• Giảm tiêu hao vật liệu (dây hàn)

• Hồ quang ñược bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn Lượng khói sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay

• Dễ cơ khí hóa và tự ñộng hóa quá trình hàn

Hỡnh 2.1 Sơ ủồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ

a) Sơ ủồ nguyờn lý; b) Cắt dọc theo trục mối hàn

Tuy nhiờn, phương phỏp này chủ yếu ủược ứng dụng ủể hàn cỏc mối hàn ở vị trớ hàn bằng cỏc mối hàn cú chiều dài lớn và cú quỹ ủạo khụng phức tạp

Phương phỏp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ cú thể hàn ủược cỏc chi tiết cú chiều dày từ vài mm cho ủến hàng trăm mm Bảng 2-1 chỉ ra cỏc chỉ cỏc chiều dày chi tiết hàn tương ứng với hàn một lớp và nhiều lớp, cú vỏt mộp và khụng vỏt mộp bằng phương phỏp hàn tự ủộng dưới lớp thuốc

Hồ quang

Dây hàn tiếp điện

cơ cấu cấp dây

hướng hàn thuốc hàn

đường cấp thuốc hàn

Điện cực hàn (dây hàn)

Xỉ đặc Xỉ lỏng

Kim loại cơ bản Kim loại cơ bản

Kim loại cơ bản vùng hồ quang

Kim loại nóng chảy (vũng hàn) Kim loại mối hàn

a)

b)

Chiều dày chi tiết hàn tương ứng với các loại mối hàn Bảng 2 -1

mm Chiều dày

Chi tiết

Loại mối hàn 1,3 1,4 1,6 3,2 4,8 6,4 10 12,7 19 25 51 102 203 Hàn một lớp không vát mép

Hàn một lớp có vát mép

Hàn nhiều lớp

Hình 2.2 Hàn mối hàn góc

Hình 2.3 Hàn mối hàn hông tàu

2.1.2 Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ 2.1.2.1 Vật liệu hàn

Chất lượng của liên kết hàn dưới lớp thuốc ñược xác ñịnh bằng tác ñộng tổng hợp của dây hàn (ñiện cực hàn) và thuốc hàn Dây hàn và thuốc hàn ñược lựa chọn theo loại vật liệu cơ bản, các yêu cầu về cơ lý tính ñối với liên kết hàn, cũng như ñiều kiện làm việc của nó

Dây hàn, trong hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ, dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn, ñồng thời ñóng vai trò ñiện cực dẫn ñiện, gây

hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang Dây hàn thường có hàm lượng cácbon không quá 0,12% Nếu hàm lượng cacbon cao, dễ làm giảm tính dẻo và tăng khả năng xuất hiện nứt trong mối hàn ðường kính dây hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc từ 1,6 ÷ 6mm, còn

ñối với hàn hồ quang bán tự ñộng từ 0,8 ÷ 2mm

Thuốc hàn có tác dụng bảo vệ vũng hàn, ổn ñịnh hồ quang, khử ôxi, hợp kim hóa kim loại mối hàn và ñảm bảo liên kết hàn có hình dạng tốt, xỉ dễ bong

2.1.2.2 Thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ

Thiết bị hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ rất ña dạng, song hầu hết chúng lại rất giống nhau về nguyên lý cấu tạo và một số cơ cấu bộ phận chính, cụ thể là:

1 Cơ cấu cấp dây hàn và bộ ñiều khiển ñể gây hồ quang và ổn ñịnh hồ quang (ñầu hàn)

2 Cơ cấu dịch chuyển ñầu hàn dọc theo trục mối hàn

3 Bộ phận cấp và thu thuốc hàn

4 Nguồn ñiện hàn và các thiết bị ñiều chỉnh quá trình hàn

Hình 2.4 Thiết bị hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ

Tùy theo từng loại thiết bị cụ thể, các cơ cấu này có thể bố trí thành một khối hoặc thành các khối ñộc lập Ví dụ trong loại xe hàn hình 2.4 thì ñầu hàn và cả cơ cấu dịch chuyển ñầu hàn, cuộn dây hàn, cơ cấu cung cấp thuốc hàn và cả hệ thống ñiều khiển quá trình hàn ñược bố trí thành một khối Nhờ vậy xe hàn có thể chuyển ñộng trực tiếp theo mép rất linh ñộng, nó có thể chuyển ñộng theo các quỹ ñạo khác nhau trên kết cấu dạng tấm, thậm chí có thể thực hiện ñược các mối hàn vòng trên các mặt tròn và ñường ống có

ñường kính lớn

ðối với máy hàn bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ thì ñầu hàn ñược thay bằng

mỏ hàn hay súng hàn nhỏ gọn, dễ ñiều khiển bằng tay Cơ cấu cấp dây có thể bố trí rời hoặc cùng khối trong nguồn hàn với các cơ cấu khác

Nguồn ñiện hàn hồ quang

dưới lớp thuốc bảo vệ phải có hệ

số làm việc liên tục 100% và có

phạm vi ñiều khiển dòng ñiện

rộng từ vài trăm ñến vài ngàn

Ampẹ

Trên hình 2-3 là hình ảnh

của một loại ñầu hàn hồ quang tự

ñộng dưới lớp thuóc bảo vệ

Hình 2.5 ðầu hàn tự ñộng

Hình 2.6 Máy hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ

2.1.3 Cụng nghệ hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ

2.1.3.1 Chuẩn bị liờn kết trước khi hàn

Chuẩn bị vỏt mộp và gỏ lắp vật hàn cho hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ yờu cầu cẩn thận hơn nhiều so với hàn hồ quang tay

Mộp hàn phải bằng phẳng, khe hở hàn ủều ủể cho mối hàn ủều ủặn, khụng bị cong vờnh, rỗ

Với hàn hồ quang dướp lớp thuốc bảo vệ, những liờn kết hàn cú chiều dày nhỏ hơn 20mm khụng phải vỏt mộp khi hàn hai phớa

Những liờn kết hàn cú chiều dày lớn cú thể vỏt mộp bằng mỏ cắt khớ, mỏy cắt plasma hoặc gia cụng trờn mỏy cắt gọt

Trước khi hàn phải làm sạch mộp trờn một chiều rộng 50 ữ 60mm về cả hai phớa của mối hàn, sau ủú hàn ủớnh bằng que hàn chất lượng cao

2.1.3.2 Chế ủộ hàn

1 Dũng ủiện hàn: Chiều sõu ngấu của liờn kết hàn tỷ lệ thuận với dũng ủiện hàn

Tuy nhiờn khi tăng dũng ủiện hàn, lượng dõy hàn núng chảy tăng theo, hồ quang chỡm sõu vào kim loại cơ bản nờn chiều rộng của mối hàn khụng tăng rừ rệt mà chỉ tăng chiều cao phần nhụ của mối hàn, tạo ra sự tập trung ứng suất, giảm chất lượng bề mặt mối hàn,

xỉ khú tỏch Nếu dũng ủiện quỏ nhỏ thỡ chiều sõu ngấu sẽ giảm, khụng ủỏp ứng yờu cầu (H.2.7)

Dòng điện quá nhỏ không đủ ngấu

Dòng điện hợp lý Dòng điện quá lớn

chiều cao mối hàn tăng

Hỡnh 2.7 ảnh hưởng của dũng ủiện hàn tới hỡnh dỏng mối hàn

2 ðiện ỏp hồ quang Hồ quang dài thỡ ủiện ỏp hồ quang cao, ỏp lực của nú lờn

kim loại lỏng giảm, do ủú chiều sõu ngấu giảm và tăng chiều rộng mối hàn

ðiều chỉnh tốc ủộ cấp dõy cú thể làm thay ủổi ủiện ỏp của cột hồ quang: tăng tốc

ủộ cấp dõy thỡ ủiện ỏp cột hồ quang sẽ thấp và ngược lại

3 Tốc ủộ hàn Tốc ủộ hàn tăng, nhiệt lượng hồ quang một ủơn vị chiều dài của

mối hàn sẽ giảm, do ủú ủộ sõu ngấu giảm, ủồng thời chiều rộng của mối hàn cũng giảm

4 ðường kính dây hàn Khi ñường kính dây hàn tăng mà dòng ñiện không ñổi thì

chiều sâu ngấu giảm tương ứng ðường kính dây hàn giảm thì hồ quang ăn sâu hơn vào kim loại cơ bản, do ñó mối hàn sẽ hẹp và chiều sâu ngấu lớn

5 Các yếu tố công nghệ khác (ñộ dài phần nhô của dây hàn, loại và cực tính dòng

ñiện hàn v.v.)

ðộ dài phần nhô của dây hàn tăng lên thì tác dụng nung nóng của kim loại ñiện

cực trước khi vào vùng hồ quang tăng lên Dây hàn cháy nhanh, ñồng thời ñiện trở ở phần nhô tăng lên, dòng ñiện hàn giảm xuống, ñặc biệt là khi hàn bằng dây hàn có ñường kính bé hiện tượng này càng rõ rệt hơn

Khi hàn hồ quang tự ñộng và bán tự ñộng dướp lớp thuốc bảo vệ có thể dùng dòng

ñiện một chiều hoặc xoay chiều Thông thường khi hàn những tấm thép dày thì dùng ñiện

xoay chiều, còn khi hàn những tấm thép mỏng thì dùng ñiện một chiều ñể giữ ñược hồ quang ổn ñịnh hơn Với các loại thuốc hàn ñang dùng hiện nay, khi ñổi từ nối thuận sang nối nghịch chiều sâu ngấu sẽ tăng lên Hàn bằng dòng xoay chiều có chiều sâu ngấu ở mức trung bình so với khi hàn bằng dòng một chiều nối thuận và nối nghịch

Cỡ của hạt thuốc hàn có ảnh hưởng nhất ñịnh ñến ñộ ngấu của mối hàn Thuốc hàn

có cỡ hạt nhỏ sẽ làm giảm bớt tính linh hoạt của hồ quang và làm tăng chiều sâu ngấu

2.1.3.3 Kỹ thuật hàn

Khi hàn giáp mối một lớp, ñể tránh cháy thủng, ñể có ñộ ngấu hoàn toàn và sự tạo hình tốt ở mặt trái của mối hàn ta có thể áp dụng các biện pháp như: hàn lót phía dưới, dùng ñệm thép, ñệm thuốc, ñệm ñồng, ñệm gồm hoặc dùng khóa chân

Nếu chiều dày vật hàn tương ñối lớn, có thể hàn lót bằng các phương pháp, rồi sau

1 2

th u è cA

A

A -A1

1) ống ñàn hồi; 2) Cơ cấu ép; 3) Thuốc hàn; 4) Vật hàn

Khi hàn các liên kết chữ T và liên kết hàn góc có thể ứng dụng ñệm thuốc hoặc hàn lót phía bên kia (H.2.10) Các biện pháp này áp dụng cho vị trí hàn "lòng thuyền" khi

mà kim loại lỏng có khả năng chảy khỏi khe hàn Biện pháp ñặt vào khe hở hàn một tiếng átbét (amiăng) (H.2.10c) chỉ áp dụng cho hàn kim loại dày, vì sự tiếp xúc trực tiếp của átbét với kim loại lỏng thường sinh ra rỗ khí

2

1

2 Ðp

c) Hàn mối hàn góc với miếng átbét; d) Hàn mối hàn góc sau khi ñã hàn lót; e) Hàn một phía trên ñệm ñồng với thuốc.1 Dây hàn; 2 Thuốc hàn;

3 ống ép giữ thuốc; 4 Mối hàn lót; 5 Tấm ñệm ñồng; 6 Miếng átbét

2.2 HÀN HỒ QUANG ðIỆN CỰC NÓNG CHẢY TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ

BẢO VỆ

2.2.1 Thực chất, ñặc ñiểm và phạm vi ứng dụng

a Thực chất và ñặc ñiểm

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình

hàn nóng chảy trong ñó nguồn nhiệt hàn ñược cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa ñiện cực

nóng chảy (dây hàn) và vật hàn: hồ quang và kim loại nóng chảy ñược bảo vệ khỏi tác

dụng của oxi và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp

khí Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding)

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 và ñẩy không khí ra khỏi vùng hàn ñể hạn chế tác dụng xấu của

nó

Khi ñiện cực hàn hay dây hàn ñược cấp tự ñộng vào vùng hồ quang thông qua cơ

cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ñược thao tác bằng tay thì

gọi là hồ quang bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ

Hình 2.11 Sơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ (Ar, He) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas) Vì các loại khí trơ có giá thành cao nên không ñược ứng dụng rộng rãi, chỉ dùng ñể hàn kim loại mầu và thép hợp kim

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO2, CO2+ O2, ) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) Phương pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 ñược ứng dụng rộng rãi do có rất nhiều ưu ñiểm:

- CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp;

Năng suất hàn trong CO2 cao, gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay;

- Tính công nghệ của hàn trong CO2 cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc

vì có thể tiến hành ở mọi vị trí không gian khác nhau;

- Chất lượng hàn cao Sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc ñộ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp;

- ðiều kiện lao ñộng tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí ñộc

b Phạm vi ứng dụng

Trong nền công nghiệp hiện ñại, hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng Nó không những có thể hàn 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 ñặc biệt, các hợp kim nhôm, magiê, niken, ñồng, các hợp kim có ái lực hóa học mạnh với ôxi

Phương pháp hàn này có thể sử dụng ñược ở mọi vị trí trong không gian Chiều

dày vật hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép, từ 1,6 ÷

Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hóa kim loại mối hàn nhằm ñảm

bảo các tính chất yêu cầu của mối hàn ñược thực hiện chủ yếu thông qua dây hàn Do

vậy, những ñặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng và

chất lượng dây hàn Khi hàn MAG, thường sử dụng dây hàn có ñường kính từ 0,8 ñến

2,4mm

Sự ổn ñịnh 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 ñến phương pháp bảo quản, cất giữ và

biện pháp làm sạch dây hàn nếu dây bị gỉ hoặc bẩn Một trong những cách ñể giải quyết

là sử dụng ñây có lớp mạ ñông Dây mạ ñồng sẽ nâng cao chất lượng bề mặt và khả năng

chống gỉ, ñồng thời nâng cao tính ổn ñịnh của quá trình hàn

Theo hệ thống tiêu chuẩn AWS, ký hiệu dây hàn thép cacbon thông dụng như sau:

Một số loại dây hàn thép cacbon thông dụng Bảng 2-2

Ký hiệu theo

AWS Cực tính Khí bảo vệ

Giới hạn bền kéo của liên kết min (psi)

Giới hạn chảy của kim loại mối hàn min (psi)

0,90 ÷ 1,40

1,40 ÷ 1,85 1,50 ÷ 2,00

0,40 ÷ 0,70

0,45 ÷ 0,70 0,65 ÷ 0,70 0,30 ÷ 0,60 0,80 ÷ 1,15 0,50 ÷0,80

trọng lượng riêng nhỏ hơn khí Ar nên lưu lượng khí He cần dùng cao hơn 2 ñến 3 lần so với khí Ar

Khi hàn các hợp kim chứa Fe có thể bổ sung thêm O2 hoặc CO2 vào Ar ñể khắc phục các khuyết tật như lõm khuyết, bắn tóe và hình dạng mối hàn không ñồng ñều

CO2 ñược dùng rộng rãi ñể hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp, do giá thành thấp, mối hàn ổn ñịnh, cơ tính của liên kết hàn ñạt yêu cầu, tốc ñộ hàn cao và ñộ ngấu sâu Nhược ñiểm của hàn trong khí bảo vệ CO2 là gây bắn tóe kim loại lỏng Bảng 2-3 giới thiệu ứng dụng một số loại khí và hỗn hợp khí bảo vệ

Một số loại khí bảo vệ tương ứng với kim loại cơ bản Bảng 2-3

Thép ferit và austenit (hàn ở mọi vị trí) Thép ferit (hàn ở mọi vị trí)

b Thiết bị hàn

Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ bao gồm nguồn ñiện hàn, cơ cấu cấp dây hàn tự ñộng, mỏ hàn hay súng hàn ñi cùng các ñường ống dẫn khí, dẫn dây hàn và cáp ñiện, chai chứa khí bảo vệ kèm theo bộ ñồng hồ, lưu lượng kế và van khí

Nguồn ñiện hàn thông thường là nguồn ñiện một chiều DC Nguồn ñiện xoay chiều AC không thích hợp do hồ quang bị tắt ở từng nửa chu kỳ và sự chỉnh lưu chu kỳ phân cực nghịch làm cho hồ quang không ổn ñịnh

ðặc tính ngoài của nguồn ñiện hàn thông thường là ñặc tính cứng (ñiện áp không ñổi) ðiều này ñược dùng với tốc ñộ cấp dây hàn không ñổi, cho phép ñiều chỉnh tự ñộng

chiều dài hồ quang

Mỏ hàn (súng hàn) bao gồm bép tiếp ñiện ñể dẫn dòng ñiện hàn ñến dây hàn,

ñường dẫn khí và chụp khí ñể hướng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ quang, bộ phận

làm nguội có thể bằng khí hoặc nước tuần hoàn, công tắc ñóng ngắt ñồng bộ dòng ñiện

hàn, dây hàn và dòng khí bảo vệ

2.2.3 Công nghệ hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

2.2.3.1 Chuẩn bị liên kết trước khi hàn

Các yêu cầu về hình dáng, kích thước, bề mặt liên kết trong phương pháp hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ tương tự như ở các phương pháp hàn khác Tuy nhiên, do ñường kính của dây hàn nhỏ hơn so với hàn dưới lớp thuốc bảo vệ nên góc vát mép sẽ nhỏ hơn (thường khoảng 45 ÷ 600), do dây hàn có khả năng ñưa sâu vào trong rãnh hàn

2.2.3.2 Các dạng truyền kim loại lỏng vào vũng hàn

1 Truyền kim loại dạng cầu Giọt kim loại hình thành chậm trên ñiện cực và lưu

lại ở ñây lâu Nếu kích thước giọt kim loại lỏng ñủ lớn, nó sẽ chuyển vào vùng hàn theo các hướng khác nhau (ñồng trục hoặc lệch trục dây hàn) do trọng lực hoặc do sự ñoản mạch

Kích thước giọt kim loại lỏng dạng cầu phụ thuộc vào loại khí sử dụng vào vật liệu và kích thước ñiện cực, ñiện áp hồ quang, cường ñộ dòng ñiện và cực tính Khi ñiện

áp hồ quang và kích thước ñiện cực tăng thì ñường kính giọt tăng, còn khi cường ñộ dòng

ñiện tăng sẽ làm giảm ñường kính giọt

Quá trình hàn với sự truyền kim loại dạng cầu ñược ứng dụng chủ yếu cho các liên kết ở vị trí hàn bằng

2 Truyền kim loại dạng phun ở dạng này kim loại ñi qua hồ quang ở dạng các

giọt rất nhỏ ñược ñịnh hướng ñồng trục ðường kính giọt kim loại bằng hoặc nhỏ hơn

ñường kính ñiện cực

Hàn hồ quang kiểu phun rất thích hợp ñể hàn các chi tiết tương ñối dày với dòng

ñiện cao và hàn ở vị trí hàn ñứng từ trên xuống

3 Truyền kim loại dạng ngắn mạch hoặc nhỏ giọt Kỹ thuật hàn hồ quang ngắn

mạch hoặc nhỏ giọt thích hợp khi hàn các tấm mỏng ở các vị trí hàn khác nhau

Kỹ thuật hàn truyền kim loại dạng nhỏ giọt sử dụng dây hàn ñường kính nhỏ (0,8

÷ 1,6mm), ñiện áp hồ quang thấp (16 ÷ 22V), dòng ñiện thấp (60÷ 180A) Kỹ thuật hàn này ít gây bắn tóe giọt kim loại lỏng

2.2.3.3 Chế ñộ hàn

1 Dòng ñiện hàn Dòng ñiện hàn ñược chọn phụ thuộc vào kích thước ñiện cực

(dây hàn) dạng truyền kim loại lỏng và chiều dày của liên kết hàn Khi dòng ñiện quá thấp sẽ không ñảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết, giảm ñộ bền của mối hàn Khi dòng

ñiện quá cao, sẽ làm tăng sự bắn tóe kim loại, gây ra rỗ xốp, biến dạng, mối hàn không ñồng ñều

Với loại nguồn ựiện có ựặc tắnh ngoài cứng (ựiện áp không ựổi) dòng ựiện hàn tăng sẽ làm tăng tốc ựộ cấp dây, và ngược lại

2 điện áp hàn đây là thông số rất quan trọng trong hàn GMAW, quyết ựịnh

dạng truyền kim loại lỏng điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dày chi tiết hàn, kiểu liên kết, kắch cỡ và thành phần ựiện cực, thành phần khắ bảo vệ, vị trắ hàn v.vẦ để

có ựược giá trị ựiện áp hàn hợp lý, có thể phải hàn thử vài lần, bắt ựầu bằng giá trị ựiện áp

hồ quang theo tắnh toán hay tra bảng, sau ựó tăng hoặc giảm theo quan sát ựường hàn ựể chọn giá trị ựiện áp thắch hợp

3 Tốc ựộ hàn Tốc ựộ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình ựộ tay nghề của thợ hàn

Tốc ựộ hàn quyết ựịnh chiều sâu ngấu của mối hàn Nếu tốc ựộ hàn thấp, kắch thước vũng hàn sẽ lớn và ngấu sâu Khi tăng tốc ựộ hàn, tốc ựộ cấp nhiệt của hồ quang sẽ giảm, làm giảm ựộ ngấu và thu hẹp ựường hàn

4 Phần nhô của ựiện cực hàn đó là khoảng cách giữa ựầu ựiện cực và mép pép

tiếp ựiện Khi tăng chiều dài phần nhô, nhiệt nung nóng ựoạn dây hàn này sẽ tăng, dẫn tới làm giảm cường ựộ dòng diện hàn cần thiết ựể nóng chảy ựiện cực theo tốc ựộ cấp dây nhất ựịnh Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không gỉ, sự biến thiên nhỏ cũng

có thể làm tăng sự biến thiên dòng ựiện một cách rõ rệt

Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn, làm giảm ựộ ngấu và lãng phắ kim loại hàn Tắnh ổn ựịnh của hồ quang cũng bị ảnh hưởng Nếu chiều dài phần nhô quá nhỏ, sẽ gây ra sự bắn tóe, kim loại lỏng dắnh vào mỏ hàn, chụp khắ, làm cản trở dòng khắ bảo vệ, gây ra rỗ xốp trong mối hàn

2.2.3.4 Kỹ thuật hàn

Khi hàn một phắa, cần phải có ựệm lót thắch hợp ở dưới ựường hàn đôi khi có thể thực hiện ựường hàn chân (hàn lót) bằng kỹ thuật ngắn mạch ựể có ựộ ngấu ựồng ựều, sau

ựó các lớp tiếp theo ựược thực hiện bằng kỹ thuật truyền kiểu phun với dòng ựiện cao

Cũng như với mọi phương pháp hàn hồ quang khác, góc ựộ và vị trắ mỏ hàn và

ựiện cực với ựường hàn có ảnh hưởng rõ rệt tới ựộ ngấu và hình dạng mối hàn Góc mỏ

hàn thường nghiêng khoảng 10 ọ 20o so với chiều thẳng ựứng

độ nghiêng của mỏ hàn hoặc vật hàn quyết ựịnh hình dạng của mối hàn Kỹ thuật

giữ mỏ hàn vuông góc thường dùng chủ yếu trong hàn SAW; không nên dùng trong hàn GMAW, do chụp khắ làm hạn chế tầm nhìn của thợ hàn

Các bảng 2-4, 2-5, 2-6 giới thiệu các thông số và một số chế ựộ hàn trong môi trường khắ bảo vệ CO2

Chế ñộ hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ CO 2 (dòng một chiều, cực nghịch) Bảng 2-4

Khe hở hàn (mm)

ðường

kính dây hàn (mm)

Ih(A) Uh)

(V)

Vh (m/h)

Tiêu hao khí (l/ph) 0,6-1,0

0,5-0,8 0,8-1,0 1,6-2,2 1,8-2,2 1,8-2,2

0,5-0,8 0,8-1,0 1,4-2,0 2,0 2,5

50-60 70-120 280-320 280-380 280-450

18-20 18-21 22-39 28-35 27-35

20-30 18-25 20-25 18-24 16-30

6-7 10-12 14-16 16-18 18-20

Chế ñộ hàn tự ñộng và bán tự ñộng liên kết hàn góc trong môi trường khí bảo CO 2 Bảng 2-6

Số lớp hàn (mm)

Dòng

ñiện

hàn IA(A)

ðiện áp

hàn Uh (V)

Tốc ñộ hàn (m/h)

Tầm với

ñiện

cực

Tiêu hao khí (l/ph)

18-20 18-20 18-20 18-20 20-20 21-28 26-35 27-36 30-25 30-28 30-28 30-28

18-20 18-20 16-20 16-20 14-20 20-28 26-35 28-36 20-25 24-28 24-28 4-28

8-10 8-10 8-12 8-12 10-15 16-22 16-25 20-30 20-30 20-30 20-35 20-30

5-6 5-6 6-8 8-10 8-10 12-14 16-18 16-18 18-20 18-20 18-20 18-20

2.3 HÀN HỒ QUANG ðIỆN CỰC KHÔNG NÓNG CHẢY TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ TRƠ BẢO VỆ

2.3.1 Thực chất, ñặc ñiểm và phạm vi ứng dụng

Hàn hồ quang ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW) là quá trình hàn nóng chảy, trong ñó nguồn nhiệt ñiện cung cấp bởi hồ quang ñược tạo thành giữa ñiện cực không nóng chảy và vũng hàn (H.2.12) Vùng hồ quang ñược bảo vệ bằng môi trường khí trơ (Ar, He hoặc Ar + He) ñể ngăn cản những tác ñộng có hại của oxi và nitơ trong không khí ðiện cực không nóng chảy thường dùng là volfram, nên phương pháp hàn này tiếng Anh gọi là hàn TIG (Tungsten Inert Gas)

Vùng hồ quang ñược chỉ ra trên hình 2.12 Hồ quang trong hàn TIG có nhiệt ñộ rất cao có thể ñạt tới hơn 61000C Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản

khi hàn những chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, hoặc ñược bổ sung từ que hàn phụ Toàn bộ vũng hàn ñược bao bọc bởi khí trơ thổi ra từ chụp khí

Phương pháp này có một số ưu ñiểm ñáng chú ý:

- Tạo mối hàn có chất lượng cao ñối với hầu hết kim loại và hợp kim

- Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn

Hình 2.12 Sơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang ñiện cực không nóng chảy

trong môi trường khí trơ (GTAW / TIG)

- Hồ quang và vũng hàn có thể quan sát ñược trong khi hàn

- Không có kim loại bắn tóe

- Có thể hàn ở mọi vị trí trong không gian

- Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc ñộ hàn, giảm biến dạng của liên kết hàn Phương pháp hàn TIG ñược áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, ñặc biệt rất thích hợp trong hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng

- Phương pháp hàn này thông thường ñược thao tác bằng tay và có thể tự ñộng hóa hai khâu di chuyển hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ

2.3.2 Vật liệu và thiết bị hàn TIG

He có trọng lượng riêng bằng khoảng 1/10 so với Ar ñược lấy từ khí tự nhiên, thường ñược chứa trong các bình dưới áp suất cao

Sau khi ra khỏi chụp khí ở mỏ hàn, Ar tạo thành lớp bảo vệ phía trên vùng hàn Do nhẹ hơn, He có xu hướng dân lên tạo thành cuộn xoáy xung quanh hồ quang ðể bảo vệ hiệu quả, lưu lượng He phải gấp 2-3 lần so với Ar

ðặc tính quan trọng khác của He là ñòi hỏi ñiện áp hồ quang cao hơn với cùng

chiều dài hồ quang và dòng ñiện so với Ar Hồ quang He nóng hơn so với Ar ; He thường dùng ñể hàn các vật liệu có chiều dày lớn, có ñộ dẫn nhiệt cao (như Cu) hoặc nhiệt ñộ nóng chảy cao

ðiểm khác biệt nữa là Ar cho tính ổn ñịnh hồ quang như nhau ñối với dòng ñiện

xoay chiều (AC) và một chiều (DC), và có tác dụng làm sạch tốt với dòng AC Trong lúc

ñó He tạo hồ quang ổn ñịnh với dòng ñiện DC, nhưng tính ổn ñịnh hồ quang và tác dụng

làm sạch với dòng AC tương ñối thấp Do ñó khi cần hàn Al, Mg bằng dòng AC thì nên dùng Ar

Các hỗn hợp Ar và He với hàm lượng He ñến 75% ñược sử dụng khi cần sự cân bằng giữa các ñặc tính của hai loại khí này

Có thể bổ sung H2 và Ar khi hàn các hợp kim Ni, Ni - Cu, thép không gỉ

2 ðiện cực wolfram

Wolfram ñược dùng làm ñiện cực do có tính chịu nhiệt cao (nhiệt ñộ nóng chảy là

34100C), phát xạ ñiện tử tương ñối tốt, làm ion hóa hồ quang và duy trì tính ổn ñịnh hồ quang Wolfram có tính chống oxi hóa hồ quang Bảng 2-7 giới thiệu thành phần hóa học của một số loại ñiện cực Wolfram theo tiêu chuẩn AWS A5.12- 80

Thành phần hóa học của một số loại ñiện cực Wolfram Bảng 2-7

Tiêu chuẩn

AWS

W (min) %

Th (%)

Zz (%)

Tổng tạp chất (max)%

- 0,8-1,2 1,7-2,2 0,35-0,55

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Các ñiện cực wolfram có ñường kính 0,25 ÷ 6,4 (6,35) mm với chiều dài 76 ÷ 610

mm Các ñiện cực wolfram có thêm thori (Th) có tính phát xạ ñiện tử, dẫn ñiện và chống nhiễm bẩn tốt, mồi hồ quang tốt hơn và hồ quang ổn ñịnh hơn

Các ñiện cực wolfram có thêm zircon (Zr) có các tính chất trung gian giữa ñiện cực W và ñiện cực W - Th

Bảng 2-8 chỉ ra một số ñặc ñiểm nhận diện của loại ñiện cực theo tiêu chuẩn AWS

Màu nhận diện một số loại ñiện cực thông dụng Bảng 2-8

Xanh lá cây

Da cam ðen Vàng

ðỏ Nâu Xám

Một số yêu cầu khi sử dụng ñiện cực wolfram:

- Cần chọn dòng ñiện thích hợp với kích cỡ ñiện cực ñược sử dụng Dòng ñiện quá cao sẽ làm hỏng ñầu ñiện cực, dòng ñiện quá thấp sẽ gây ra sự ăn mòn, nhiệt ñộ thấp và hồ quang không ổn ñịnh

- ðầu ñiện cực phải ñược mài hợp lý theo các hướng dẫn kèm theo ñiện cực

- ðiện cực phải sử dụng và bảo quản cẩn thận tránh nhiễm bẩn

- Dòng khí bảo vệ phải ñược duy trì không chỉ trước và trong khi hàn mà cả sau khi ngắt hồ quang cho ñến khi ñiện cực nguội

- Phần nhô ñiện cực ở phía ngoài mỏ hàn (chụp khí) phải ñược giữ ở mức ngắn nhất, tùy theo ứng dụng và thiết bị, ñể bảo ñảm ñược bảo vệ tốt bằng dòng khí trơ

- Cần tránh sự nhiễm bẩn ñiện cực, sự tiếp xúc giữa ñiện cực nóng với kim loại mối hàn

- Thiết bị, ñặc biệt là chụp khí, phải ñược bảo vệ và làm sạch ðầu chụp khí bị bẩn sẽ ảnh hưởng tới khí bảo vệ, ảnh hưởng tới hồ quang hàn, do ñó làm giảm chất lượng mối hàn

3 Que hàn phụ

Que hàn phụ có các kích thước tiêu chuẩn ISO/R564 như sau: chiều dài từ 500mm

÷100mm với ñường kính 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 3,2mm Các loại que hàn phụ gồm có: ðồng

và hợp kim ñồng, thép không gỉ Cr cao và Cr - Ni; nhôm và hợp kim nhôm; thép cácbon thấp, thép hợp kim thấp v.v

2.3.2.2 Thiết bị dùng cho hàn TIG

Thiết bị dùng cho hàn TIC có các bộ phận chính sau :

- Nguồn ñiện hàn, bao gồm cả hệ thống ñiều khiển khí bảo vệ, nước làm mát, dòng

ñiện và ñiện áp hàn

- Mỏ hàn

- Chai chứa khí trơ và van ñiều khiển lưu lượng khí

Mỏ hàn TIG Chức năng của mỏ hàn TIG là dẫn dòng ñiện và khí trơ vào vùng

hàn ðiện cực wolfram dẫn ñiện ñược giữ chắc chắn trong mỏ hàn bằng ñai giữ với các vít lắp bên trong thân mỏ hàn (Hình 2.13) Các ñai này có kích thước phù hợp với ñường kính ñiện cực

Khí ñược cung cấp vào vùng hàn qua chụp khí Chụp khí có ren ñược lắp vào ñầu

mỏ hàn, ñể hướng và phân phối dòng khí bảo vệ

Mỏ hàn có các kích thước và hình dáng khác nhau phù hợp với từng công việc hàn

cụ thể

Mỏ hàn TIG ñược phân làm 2 loại theo cơ cấu làm mát:

- Mỏ hàn làm mát bằng khí - tương ứng với cường ñộ dòng ñiện hàn nhỏ hơn 120A

- Mỏ hàn làm mát bằng nước - tương ứng với cường ñộ dòng ñiện lớn hơn 120A

Hình 2.13 Cấu tạo mỏ hàn TIG

Nguồn ñiện hàn Nguồn ñiện hàn cung cấp dòng hàn một chiều hoặc xoay chiều,

hoặc cả hai Tùy ứng dụng, nó có thể là biến áp, chỉnh lưu, máy phát ñiện hàn Nguồn

ñiện hàn cần có ñường ñặc tính ngoài dốc (giống như cho hàn hồ quang tay) ðể tăng tốc

ñộ ổn ñịnh hồ quang, ñiện áp không tải khoảng 70 - 80V Bộ phận ñiều khiển thường ñược bố trí chung với nguồn ñiện hàn và bao gồm bộ contactơ ñóng ngắt dòng hàn, bộ

gây hồ quang tần số cao, bộ ñiều khiển tuần hoàn nước làm mát (nếu có) với hệ thống cánh tản nhiệt và quạt làm mát, bộ khống chế thành phần dòng một chiều (với máy hàn xoay chiều / một chiều)

1 Nguồn ñiện hàn xoay chiều thích hợp cho hàn nhôm, manhê và hợp kim của chúng Khi hàn, nửa chu kỳ dương (của ñiện cực) có tác dụng bắn phá lớp màng ôxit trên

bề mặt và làm sạch bề mặt ñó Nửa chu kỳ âm nung kim loại cơ bản Hiện nay có hai loại nguồn xoay chiều chính dùng cho hàn bằng ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

Loại nguồn xoay chiều thứ nhất có dòng hàn dạng sóng hình sin, ñiều khiển dòng hàn bằng cảm kháng bão hòa (cổ ñiển) Nó có ưu ñiểm là hồ quang cháy êm Nhược ñiểm

là phải thường xuyên gián ñoạn công việc hàn khi cần thay ñổi cường ñộ dòng hàn do có nhu cầu giảm dòng hàn xuống tối thiểu khi hàn ñể vũng hàn kết tinh chậm (không có ñiều khiển từ xa) Với hàn nhôm, do có hiện tượng tự chỉnh lưu của hồ quang ñặc biệt khi hàn dòng nhỏ nên cần dùng kèm bộ cản thành phần dòng một chiều (mắc nối tiếp bộ ắc quy

có ñiện dung lớn, bộ tụ ñiện có ñiện dung lớn) nhưng lại có thể gây lẫn W nào mối hàn

Vì khi ñiện cực ở cực dương ñể khử màng ôxit nhôm, thì nó có thể bị nung nóng quá mức nếu bộ cảm kháng bão hòa không ñược thiết kế thích hợp ñể hạn chế biên ñộ tối ña dòng hàn xoay chiều, làm nó bị xói mòn thành các vụn nhỏ dịch chuyển vào vũng hàn) Phải sử dụng bộ cao tần (công suất nhỏ 250 - 300W, ñiện áp 2 - 3kV, tần số cao 250 - 1000 kHz bảo ñảm dòng ñiện này chỉ có tác dụng trên bề mặt, an toàn với thợ hàn) ñể gây hồ quang không tiếp xúc (khoảng 3mm) và tạo ổn ñịnh hồ quang trong suốt quá trình hàn

Loại nguồn xoay chiều thứ hai có dòng hàn dạng sóng vuông cho phép giảm biên

ñộ tối ña của dòng hàn so với dạng sóng hình sin (khoảng 30%) có cùng công suất nhiệt

Do ñó ít có khả năng làm lẫn W vào mối hàn Một số máy hàn còn cho phép ñiều chỉnh

ñược thời gian tác ñộng của từng bán chu kỳ của dạng sóng vuông, do ñó có thể làm sạch

oxit nhôm hoặc ñạt tới chiều sâu chảy như mong muốn Một lợi thế nữa là nó có thể duy trì ñược hồ quang mà không cần tiếp tục sử dụng bộ ổn ñịnh hồ quang tần số cao (chỉ cần

ñể gây hồ quang) vì tần số ñổi chiều của dòng ñiện hàn là cao hơn nhiều so với dòng hàn

dạng sóng hình sin

2 Nguồn ñiện hàn một chiều không gây ra vấn ñề lẫn W vào mối hàn hay hiện tượng tự nắn dòng (như khi hàn nhôm bằng nguồn hàn xoay chiều) Tuy nhiên, ñiều quan trọng cần lưu ý khi sử dụng nó là việc gây hồ quang và khả năng cho dòng hàn sẽ tối thiểu Hầu hết máy một chiều ñều sử dụng phương pháp nối thuận (nên 2/3 lượng nhiệt

của hồ quang ñi vào vật hàn) ðiện cực W tinh khiết như trong trường hợp máy xoay chiều ít ñược dùng ñể hàn một chiều cực thuận vì khó gây hồ quang Thay vào ñó là ñiện cực W + 1,5 ñến 2% ThO2 hoặc ZrO2 hoặc oxit ñất hiếm LaO, v.v Nếu dùng dòng một chiều nối nghịch thì dòng ñiện tử sẽ bắn phá mạnh ñiện cực (2/3 lượng nhiệt của hồ quang ñi vào ñiện cực) và có khả năng làm nóng chảy ñầu ñiện cực Vì vậy ñường kính

ñiện cực phải lớn hơn so với hàn trường hợp bằng dòng một chiều nối thuận (6,4 mm so

với 1,6 mm khi I = 125A) Dòng một chiều nối nghịch cho mối hàn nông và rộng hơn so với thuận Công dụng chủ yếu của dòng một chiều nối nghịch là dùng ñể làm tròn ñầu

ñiện cực cho hàn bằng máy xoay chiều (thực hiện bên trên bề mặt tấm ñồng ñể tránh

nhiễm W vào vật hàn) Việc gây hồ quang cũng dùng cùng bộ cao tần như với máy xoay chiều (sau khi ñã gây ñược hồ quang, nó tự cắt chế ñộ tần số cao vì không cần nữa)

Các nguồn ñiện TIG thông dụng ở Việt Nam là máy hàn TG 160 của hãng WIM (Maysia), máy hàn Kepmi 2500 của hãng Kempi (Phần Lan)

2.3.3 Công nghệ hàn TIG

2.3.3.1 Chuẩn bị trước khi hàn

Công việc chuẩn bị trước khi bao gồm:

- Xác ñịnh dạng liên kết;

- Lót ñáy mối hàn (nếu có);

- Kiểm tra thiết bị;

- Chuẩn bị khí bảo vệ, que hàn phụ

Có thể sử dụng hoặc không sử dụng kim loại bổ sung từ que hàn phụ

- Liên kết giáp mối chữ V (B)

ñược sử dụng khi chiều dày chi tiết hàn =

6 ÷12mm với ñiều kiện ngấu hết chiều dày Góc vát α = 600÷ 700

- Liên kết hàn giáp mối kiểu gấp mép â ñược sử dụng khi hàn các tấm rất mỏng δ = 1,6 ÷ 2mm mà không cần kim loại bổ sung từ que hàn phụ

- Liên kết hàn giáp mối kiểu chữ X (D) dùng khi hàn các tấm có chiều dày δ

> 12mm Góc vát α = 600 - 700

2 - Liên kết hàn chồng - Loại liên kết này loại bỏ hoàn

toàn nhu cầu chuẩn bị mép hàn Tuy nhiên cần chú ý ñể các tấm tiếp xúc với nhau trên toàn bộ chiều dài phần chồng

- Thường sử dụng khi hàn các tấm

có chiều dày δ <6mm

- Có thể hàn với que hàn phụ hoặc không có que hàn phụ

3 Liên kết hàn góc Liên kết hàn góc thường ñược sử

dụng trong chế tạo các kết cấu dạng hộp, thùng chứa

- Loại (B) dùng các tấm dày hơn 3mm và sử dụng que hàn phụ

- Loại (C) dùng cho tấm dày và thường có góc vát mép α = ~ 500 và chiều cao phần không vát là c = 1 ÷3mm

5 Liên kết hàn cùng mép

- Loại liên kết này chỉ dùng khi hàn các tấm mỏng và không sử dụng que hàn phụ

- Không thích hợp với mối hàn chịu kéo hay chịu uốn

- Các mép hàn phải tiếp xúc ñều dọc theo ñường hàn

2 Lút ủỏy mối hàn (H.2.15)

Tấm lút ủỏy cú tỏc dụng bảo vệ mặt

sau của mối hàn tấm mỏng trỏnh khỏi

những ảnh hưởng cú hại của khụng khớ và

ngăn kim loại lỏng chảy sụt khỏi mối hàn

(cú tỏc dụng ủỡ vũng hàn)

- Cú thể lút ủỏy bằng tấm kim loại,

sử dụng ủệm thuốc hàn hoặc ủưa khớ trơ

vào bề mặt dưới của mối hàn, hoặc phối

hợp cả hai phương phỏp trờn

tấm lót đáy

Hỡnh 2.15 Dạng lút ủỏy mối hàn

3 Kiểm tra thiết bị trước khi hàn

- Kiểm tra ủộ kớn của hệ thống cung cấp, và tỡnh trạng hoạt ủộng của van khớ

- Kiểm tra cường ủộ dũng ủiện hàn và lưu lượng khớ bảo vệ ủó ủặt

- Chọn kớch cỡ chụp khớ, ủường kớnh và gúc vỏt ủầu ủiện cực hàn thớch hợp

- Kiểm tra lưu lượng nước làm mỏt mỏ hàn (nếu cú)

- Kiểm tra việc ủấu ủiện như: chất lượng tiếp xỳc ủiện và cực tớnh

2.3.3.2 Chế ủộ hàn TIG

Chế ủộ hàn TIG gồm bộ thụng số cụng nghệ sau:

- Cường ủộ dũng ủiện hàn

- Thời gian tăng cường ủộ dũng ủiện hàn lờn giỏ trị ủó chọn

- Thời gian giảm cường ủộ dũng ủiện hàn ủến khi tắt hồ quang với mục ủớch trỏnh lừm cuối ủường hàn

- Tốc ủộ hàn

- ðường kớnh ủiện cực W, que hàn (dõy hàn) phụ

- Lưu lượng khớ bảo vệ và kớch cỡ chụp khớ

- Thời gian mở và ủúng khớ bảo vệ trước khi gõy hồ quang và tắt hồ quang

Hàn TIG bằng xung ủiện

ðõy là phương phỏp hàn TIG cải tiến, sử dụng dũng ủiện hàn một chiều (DC) cú

chu trỡnh giỏn ủoạn ở dạng xung (H2.17) Giỏ trị của cường ủộ dũng ủiện hàn lần lượt thay ủổi giữa hai mức cao và thấp với khoảng thời gian nhất ủịnh lặp ủi lặp lại trong suốt

Dòng

điện hàn

Thời gian ổn định cuờng độ dòng hàn

Thời gian giảm cuờng độ dòng hàn

thời gian duy trì khí bảo

vệ sau khi tắt hồ quang

Thời gian đạt cuờng độ dòng đỉnh

thời gian duy trì khí bảo

vệ sau khi tắt hồ quang

Mức dòng thấp nhất Mức dòng điện đỉnh Mức dòng điện chân

quỏ trỡnh hàn Chu kỳ và biờn ủộ của hai mức dũng ủiện này cú thể thay ủổi một cỏch

ủộc lập ủể phự hợp với từng chu trỡnh hàn cụ thể Sự núng chảy xảy ra khi cường ủộ dũng ủiện ở mức cao (ủỉnh), vũng hàn kết tinh cường ủộ dũng ủiện ở mức thấp (chõn) ðiều

này tạo ra sự núng chảy giỏn ủoạn dọc theo ủường hàn và dóy cỏc ủiểm núng chảy xếp chồng lờn nhau

Hỡnh 2.16 Chu trỡnh cơ bản của hàn TIG

Quy trỡnh hàn thớch hợp khi tự ủộng húa quỏ trỡnh hàn TIG ở mọi vị trớ cho cỏc mối ghộp theo chu vi thực hiện trờn cỏc ống thành mỏng Nú cú một số ủặc ủiểm nổi bật là:

- Khụng ủũi hỏi chặt chẽ về dung sai gỏ lắp như khi hàn khụng cú xung

- Cho phộp hàn cỏc tấm mỏng dưới 1 mm

Hỡnh 2.17 Chu trỡnh hàn TIC bằng dũng ủiện hàn xung