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)

Trang 1

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: HÀN TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ CO2 CƠ BẢN

NGÀNH/NGHỀ: CƠNG 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

Trang 2

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

Trang 3

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

Mơ đun 20: Hàn trong mơi 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 q 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 hồn thiện hơn./

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nam, ngày … tháng năm 2020 Giảng viên biên soạn

Trang 4

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 cơng nghiệp 44

BÀI 5: HÀN LIÊN KẾT GĨC 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 cơng nghiệp 49

BÀI 6: HÀN LIÊN KẾT GĨC 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

Trang 5

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun:

- Vị trí: Mơ 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 mơn học/mơ đun: Là mơ đun có vai trị 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 mơi 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 cơng 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 cơng việc của cá nhân, tổ, nhóm

Trang 6

Sau khi học xong bài này người học có khả năng:

- Kiến thức:

+ 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 mơi 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

Trang 7

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 khơng 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 dịng 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 dịng 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 cơng nghệ cao hơn so với hàn dưới lớp thuốc vì có thể hàn được mọi vị trí trong khơng gian

- Giá thành thấp

Trang 8

1.1.3 Phạm vi ứng dụng

Hàn MIG/MAG nói chung được sử dụng rộng rãi trong các công việc hàn Nó khơng những hàn được các loại thép kết cấu thơng thường, mà cịn 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 thơng 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 q 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 q trình cơng 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 q trình hàn

* Các loại dây hàn:

Trang 9

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 theo AWS

Điều kiện hàn Cơ tính

Cực tính

Khí bảo vệ

Giới hạn bền kéo của liên

(min)psi

Giới hạn chảy của kim loại mối hàn

(min)psi Độ giãn dài % (min) 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:

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 kính que hàn (mm)

Chiều dày vật liệu

0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.6 2.0 2.4

1mm x x

Trang 10

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 khơng 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 dịng 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 khơng 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 khơng đánh mất các ưu việt của đặc tính hồ quang Ar

Trang 11

GMAW trên thép carbon và thép hợp kim thấp Đây là loại khí khơng 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

Trang 12

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 loại và hợp kim mầu)

50% Ar + 50% He 13

97% Ar + 3% CO2 M1.1 Thép hợp kim cao, thép không gỉ (Thép trắng)

97% Ar + 3% O2 M1 2

82% Ar + 18% CO2 M2.1 Thép không hợp kim và hợp kim thấp (Hàn thép bình thường)

87% Ar + 10% CO2+ 3% O2 M2.2

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

Trang 13

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 mơi trường khí bảo vệ là hồ quang do dòng điện tạo ra Trong quá trình này nhiều tác dụng của dịng 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

Trang 14

* Yêu cầu chung của nguồn điện:

Nguồn điện hàn phải biến dòng điện lưới thành dịng 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 cơng việc hàn

- Mức điện áp hàn đã chỉnh phải giữ được ổn định, khơng phụ thuộc vào cường độ dịng 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 khơng thích hợp do hồ quang khơng ổn định

Ưu điểm chính của thiết bị kiểu DC là điện áp hồ quang không đổi trong suốt quá 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, thiết bị GMAW điều chỉnh dịng điện hàn thơng qua bộ cấp dây Đường đặc tính ngồi 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 dịng khơng 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 mơ 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 dịng điện xoay chiều(AC) thành dòng điện một chiều(DC)

Trang 15

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 q 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:

Trang 16

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 trịn - 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 khơng 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 dịng 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 cơng việc, cỡ lớn dùng cho dịng hàn lớn, bề rộng mối lớn, cỡ nhỏ dùng cho dòng hàn nhỏ

Trang 17

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 ngồi cứng thì điện áp khơng đổi, dịng 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)

Trang 18

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 nhơ q nhỏ, sẽ gây sự bắn tóe, kim loại lỏng dính vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trở dịng 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 khơng cần thiết

Trang 19

Thơng 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 cực (mm) 6 ÷ 10 8 ÷ 12 8 ÷ 14 10 ÷ 40 10 ÷ 45 15 ÷ 50 15 ÷ 60

Chế độ hàn TĐ và BTĐ liên kết hàn góc trong mơi trường khí bảo vệ CO2Chiều dầy tấm (mm) Đường kính dây (mm) Cạnh mối hàn góc (mm) Số lớp hàn góc Dịng điện hàn Ih (A) điện thế hàn Uh (V) Tốc độ hàn (m/h) Tầm với điện cực (mm) Tiêu hao khí (l/ph) 1 ÷ 1,3 0,5 1,0÷1,2 1 50÷60 18 ÷20 18÷20 8÷10 5÷6 1,3 ÷1,5 0,6 1,2÷2,0 1 60÷70 1,5 ÷2,0 0,8 1,2÷3,0 1 60÷120 16÷20 8÷12 6÷8 1,5 ÷3,0 1,0 1,5÷3,0 1 75÷150 8÷10 1,5 ÷4,0 1,2 2,0÷4,0 1 90÷180 20÷22 14 ÷20 10÷15 3,0 ÷4,0 1,4 3,0÷4,0 1 150÷250 21÷28 20÷28 16÷22 12÷14 5,0 ÷6,0 1,6 5,0÷6,0 1 230÷360 26÷35 26÷35 16÷25 16÷18 Khơng nhỏ hơn cạnh mối hàn 2,0 5,0÷6,0 1 250÷380 27÷36 28÷36 20÷30 7,0÷9,0 1 320÷380 30÷25 20÷25 18÷20 9,0÷11 2 30÷28 24÷28 11÷13 3 13÷15 4

Chế độ hàn TĐ và BTĐ liên kết giáp mối trong mơi trường khí bảo vệ CO2

Trang 20

dày tấm (mm) lớp hàn hàn (mm) kính dây (mm) (mm) hao khí (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 khơng 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:

Trang 21

- Do bắt đầu hàn, phôi nguội nên đoạn đầu của đường hàn nhiệt vật hàn chưa cao nên mối hàn thường không ngấu bằng các đoạn sau và điểm đầu tiên thường hẹp và cao Càng về cuối đường hàn thì vật hàn đã được nung nóng khá nhiều nên q trình nóng chảy của vật hàn diễn ra nhanh hơn, mối hàn ngấu hơn nhưng chiều cao hơi thấp, điểm cuối cùng của đường hàn thường tạo rãnh nên kết cấu kém bền Để khắc phục hiện tượng trên thì điểm đầu tiên ta đưa mỏ hàn vng góc vật hàn để tập trung nhiệt cho điểm đầu, sau đó hạ góc độ mỏ hàn và tiến hành hàn đến cuối đường hàn, tắt hồ quang vài giây để nhiệt vũng hàn nguội sau đó thực hiện chấm ngắt hồ quang để điền đầy điểm cuối mối hàn Sau 5s mới rút mỏ ra khỏi mối hàn

1.6 Các khuyết tật của mối hàn

1.6.1 Khuyết cạnh

Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa

- Cường độ dòng điện lớn - Giảm cường độ dòng điện

- Hồ quang dài - Dùng hồ quang ngắn

- Dao động mỏ hàn không hợp lý - Dao động mỏ hàn phù hợp

1.6.2 Chảy tràn

- Cường độ dòng điện lớn - Giảm cường độ dòng điện

- Hồ quang ngắn - Dùng hồ quang dài

- Tốc độ hàn nhỏ - Tăng tốc độ hàn

Trang 22

- Cường độ dòng điện nhỏ - Tăng cường độ dịng điện - Góc độ mỏ hàn khơng hợp lý - Dùng góc độ mỏ hàn hợp lý - Tốc độ hàn lớn - Giảm tốc độ hàn

1.6.4 Rỗ khí

Ngun nhân Biện pháp phịng ngừa

- Cường độ dòng điện nhỏ - Tăng cường độ dòng điện và hàn với hồ quang ngắn

- Lưu lượng khí bảo vệ thấp - Tăng lưu lượng khí bảo vệ - Vệ sinh mép hàn và đầu dây hàn

không tốt

- Vệ sinh sạch sẽ mép hàn, cắt bỏ phần đầu dây hàn

- Khí bị nhốt do dịng khí bảo vệ bị rối - Dùng chụp khí phù hợp với lưu lượng khí

1.7 Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn MIG, MAG

1.7.1 Điện giật

Điện giật ảnh hưởng trực tiếp đến an tồn tính mạng của con người trong q trình vận hành máy Có hai mức điện áp trong quá trình hàn hồ quang cần phải lưu ý:

+ Mức 1: Điện áp sơ cấp từ 230V ÷ 460V + Mức 2: Điện áp thứ cấp từ 60V ÷ 100V

Trang 23

hoặc phần dây dẫn điện lưới vào máy hàn Có thể bị điện giật ở mức 1 khi tiếp xúc với vỏ máy hay dây nối mát do rò điện hoặc dây nối mát không làm việc

Điện giật ở mức điện áp thứ cấp xảy ra khi hai phần trên cơ thể tiếp xúc cùng lúc với hai cực điện đầu ra của máy hàn Hầu hết các nguồn điện hàn hồ quang có mức điện áp đầu ra không tải nhỏ hơn 100V, đây là mức điện áp vẫn có nguy cơ gây điện giật

1.7.2 Bỏng nhiệt

Trong hàn hồ quang, điện năng được chuyển thành nhiệt năng và quang năng, hai loại năng lượng này đều có thể gây nguy hiểm hay ảnh hưởng xấu đến

sức khỏe con người Các hạt lửa bắn tóe từ hồ quang hàn (tia lửa hàn) có thể gây

cháy các vật liệu dễ bắt lửa nằm trong khu vực hàn, cháy quần áo, trang bị bảo hộ gây bỏng

1.7.3 Tia hồ quang

a Bức xạ cực tím

Tất cả các quá trình hàn hồ quang đều bức xạ ra tia cực tím (UV) Tia cực tím với cường độ cao và kéo dài sẽ gây cháy da và ảnh hưởng xấu tới mắt Ảnh hưởng trực tiếp đến người thợ hàn và giám sát hàn (gọi là “đau mắt hàn”) “Đau mắt hàn” chính là do tế bào lớp bảo vệ giác mạc bị phá hủy và gây thương tổn lên các tế bào thần kinh nằm ngay dưới giác mạc gây đau mắt (gợn đau trong mắt tương tự như hiện tượng cát bay vào mắt), đặc biệt khi tiếp xúc với các nguồn sáng trắng “Đau mắt hàn” thường được nhận ra sau khi tiếp xúc với hồ quang vài giờ và kéo dài từ (12 ÷ 24) giờ (hoặc hơn tùy từng trường hợp) Tia cực tím khơng gây ra hiện tượng đen da như bị cháy nắng mà gây đỏ và rát, nếu quá mức sẽ gây bỏng da Tế bào da bị chết và lột da sau một đến vài ngày b Ánh sáng nhìn thấy được

Tia sáng nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn tia cực tím và có thể đi qua giác mạc vào thủy tinh thể có thể gây lóa mắt Tia sáng với cường độ cao có thể gây nguy hiểm đến hệ thống thần kinh cảm quang nằm trên võng mạc Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào cường độ và thời gian tiếp xúc liên tục với ánh sáng của hồ quang gây phản xạ chớp mắt liên tục khi thấy sáng gây lóa mắt Tuy nhiên cả hai hiện tượng trên đều không kéo dài

c Bức xạ hồng ngoại

Bức xạ hồng ngoại có bước sóng lớn hơn ánh sáng thường và mang nhiệt Bức xạ hồng ngoại gây nguy hiểm cho mắt nếu tiếp xúc trong một thời gian dài (hơn một năm) gây đục thủy tinh thể một cách từ từ Đối với hàn hồ quang, nguy hại do bức xạ hồng ngoại chỉ xảy ra khi tiếp xúc quá gần với hồ quang

Trang 24

a Khói hàn

Khói hàn được sinh ra trong quá trình hàn và mang theo các thành phần từ điện cực hàn, kim loại cơ bản, các chất bám trên bề mặt kim loại cơ bản và các thành phần khác có trong khơng khí Khói hàn có thể gây các tác động tức thời lên mắt và da, gây chóng mặt, buồn nơn và dị ứng

b Khí hàn

Hầu hết các loại khí bảo vệ (Ar, He, CO2 hoặc hỗn hợp khí) sử dụng trong hàn hồ quang là khí khơng gây độc Tuy nhiên, do sự chiếm chỗ trong khơng khí dẫn đến giảm lượng oxy cần thiết cho q trình hơ hấp có thể dẫn đến chóng mặt, ngất hay chết nếu não không được cung cấp oxy

1.8 Kiểm tra:

- Đánh giá quá trình thực hiện: Gồm các yếu tố như: góc nghiêng mỏ hàn, phương pháp dao động, các thông số cơ bản trong hàn MIG/MAG

- Đánh giá chất lượng sản phẩm:

+ Kích thước sản phẩm so với yêu cầu bản vẽ

+ Phát hiện và sửa chữa các khuyết tật mối hàn từ đó tìm ra biện pháp khắc phục

+ Tính thẩm mỹ của mối hàn: Vẩy đều, khơng có khuyết tật

Trang 25

BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG Mã bài: 20.02

Mục tiêu của bài:

Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức:

+ Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn MIG, MAG + Thao tác tháo lắp dây, mỏ hàn, van giảm áp, ống dẫn khí, chai chứa khí, chuẩn bị đầu dây hàn thành thạo

- Kỹ năng:

+ Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu

+ Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu và vị trí hàn trong khơng gian

+ Giải thích rõ các ngun tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong mơi trường khí bảo vệ

2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy hàn MIG, MAG

2.1.1 Cấu tạo máy hàn MIG/MAG

Trang 26

(1) Cáp nối nguồn (2) Chỉnh lưu hàn (3) Cuộn dây hàn (4) Thiết bị chuyển dây (5) Chai khí bảo vệ

(6) Đồng hồ giảm áp với bộ phận đo lưu lượng khí (7) Van khí điện từ (8) Cáp cơng tắc (9) Dây hàn (10) Ống dẫn khí bảo vệ (11) Dây dẫn điện hàn (12) Công tắc tắt mở mỏ hàn (13) Dây dẫn điện kẹp mát

- Dây hàn được cuộn trên tang quay (3), cặp con lăn (4) ép tỳ dây hàn xuống nhờ vít điều chỉnh lực xiết (khung ép) Khi hồ quang hàn xuất hiện giữa đầu mút dây hàn với vật hàn đồng thời van khí điện từ (7) mở, hồ quang được bảo vệ bằng luồng khí bảo vệ thơng qua đầu phun của mỏ hàn

2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Khi bắt đầu hàn, cho đầu dây hàn tiếp xúc hoặc cách với vật hàn một khoảng (vì khi hàn dây hàn sẽ ra trước cịn khí bảo vệ ra sau, khoảng cách đó vừa đủ thời gian trễ để khí hàn và dây hàn cùng chạm vào vật hàn) Ấn công tắc mỏ hàn, mạch điều khiển sẽ tác động vào bộ phận chuyển dây và van khí, đẩy dây và khí bảo vệ theo dây dẫn ra đầu mỏ hàn, dây hàn gây hiện tượng chập mạch cùng với khí bảo vệ sinh ra và duy trì hồ quang

2.2 Vận hành, sử dụng và bảo quản máy hàn MIG, MAG

2.2.1 Vận hành máy hàn MIG/MAG

Mỗi máy hàn MIG/MAG dù có khác nhau về chủng loại, tuy nhiên nguyên lý hoạt động của mỗi máy đều giống nhau Do đó khi vận hành cần tn thủ theo trình tự sau:

- Nối cáp, định vị vật hàn

+ Kiểm tra đầu nối và cáp điện đầu vào

Trang 27

- Kiểm tra mỏ hàn: ống phun khí, ống phân phối khí, bép hàn phù hợp với đường kính dây hàn

- Lắp dây hàn và bộ phận chuyển dây

- Đóng cầu dao chính, bật nguồn điện hàn - Điều chỉnh thơng số đầu ra

+ Tốc độ cấp dây; + Điện áp hàn;

+ Dòng điện hàn - Điều chỉnh lưu lượng khí:

+ Mở van chai khí bảo vệ, kiểm tra áp suất khí trên đồng hồ đo;

+ Bật cơng tắc điều chỉnh khí “GAS” sang vị trí “CHECK”, mở van điều chỉnh lưu lượng khí ra mỏ hàn phù hợp

- Gây hồ quang bằng công tắc trên mỏ hàn

2.2.2 Sử dụng và bảo quản máy hàn MIG/MAG

Trang 28

Hồ quang sẽ không ổn định khi đường kính lỗ ống của tiếp điện và đường kính của dây khơng khớp và lỗ ống tiếp điện bị ôvan

Nếu xuất hiện hiện tượng dây hàn nóng cháy dính vào đầu ống tiếp điện, thì dùng dũa để tẩy đầu dây kim loại lỏng ra

- Kiểm tra tình trạng lắp ghép của ống tiếp điện:

Nếu ống tiếp điện bị hư hỏng, hồ quang sẽ cháy không ổn định và truyền điện cho dây hàn có thể khơng truyền được Đầu ra có thể bị cháy, hỏng, do đó cần kiểm tra bằng cách vặn chặt ống tiếp điện

- Làm sạch hạt kim loại bám dính trong miệng phun:

Nếu bị hạt kim loại bám dính trong miệng phun, khí bảo vệ khơng thể phun ra từ miệng phun đều đặn được Bọt khí hoặc lỗ hơi có thể xuất hiện, vật liệu hàn bị ơxy hố, mối hàn và xung quanh bị xám đen Vì vậy phải thường xuyên làm sạch miệng phun bằng loại vật liệu chống xước như gỗ

- Kiểm tra vòi phun:

Nếu khơng sử dụng vịi phun, các hạt kim loại và xỉ bắn toé sẽ dính vào phía cuối miệng phun Mỏ hàn có thể cháy do sự cách ly giữa miệng phun và thân mỏ hàn khơng tốt và khí bảo vệ khơng thể phun đều đặn từ miệng phun

Khi làm sạch miệng phun và thay ống tiếp điện khơng được để vịi phun vào trong miệng phun, nếu vòi phun bị vỡ cần phải thay vòi phun mới Nếu lỗ vòi phun dính các hạt kim loại hoặc xỉ sẽ làm khí bảo vệ khơng thể phun ra đều đặn Do đó lỗ vịi phun phải được làm sạch và khơng được làm hư hại vòi phun - Sau một thời gian sử dụng, các bánh xe, ty dẫn hướng bị mòn vì vậy thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng kịp thời

2.3 Góc nghiêng mỏ hàn, tầm với dây hàn

Trang 29

Tư thế cầm mỏ hàn Nghiêng về phía trước Thẳng đứng Nghiêng về phía sau

Độ ngấu Nơng hơn Trung bình Sâu hơn

Khả năng lấp khe hở

Tốt hơn Trung bình Kém hơn

Tính ổn định của hồ quang

Kém hơn Trung bình Khá hơn

Mức độ bắn toé Nhiều hơn Trung bình Ít hơn Chiều rộng mối

hàn

Rộng hơn Trung bình Hẹp hơn

- Mỏ hàn nghiêng về phía trước cịn gọi là phương pháp hàn trái, hồ quang phần lớn tập trung vào kim loại cơ bản chưa nóng chảy, cịn phần nhỏ hướng vào kim loại vũng hàn đang nóng chảy, do vậy chiều sâu ngấu mối hàn sẽ nơng, diện tích tiếp xúc của hồ quang với vật hàn rộng nên chiều rộng mối hàn lớn, đồng thời do hồ quang chủ yếu tập trung vào kim loại cơ bản chưa nóng chảy nên mật độ hạt mang điện ít do đó hồ quang khơng ổn định, mức độ bắn t tăng Áp lực hồ quang vào vũng hàn nhẹ nên không thể đảo trộn hết kim loại lỏng của vũng hàn, các khí và các tạp chất khơng nổi lên hết bề mặt vũng hàn do đó chất lượng mối hàn không cao Phương pháp này áp dụng khi hàn chi tiết có chiều dầy mỏng hoặc lấp khe hở để hạn chế sự cháy thủng của vật hàn, tuy nhiên khi nghiêng mỏ hàn như vậy người thợ dễ khống chế vũng hàn và di chuyển mỏ hàn

Trang 30

vậy hồ quang cháy ổn định hơn, sự bắn toé giảm xuống, tuy nhiên diện tích ngang của cột hồ quang cũng giảm nên bề rộng mối hàn giảm Ứng dụng khi hàn chi tiết có chiều dầy lớn để đảm bảo độ ngấu

- Mỏ hàn thẳng đứng chủ yếu dùng cho hàn tự động do khi hàn bán tự động người thợ không quan sát được vũng hàn

2.3.2 Ảnh hưởng của tầm với điện cực

Hình minh họa

Tầm với điện cực Nhỏ Trung bình

10mm

Lớn hơn Sự nung nóng điện

trở

Nhỏ hơn Trung bình Lớn hơn

Công suất hồ quang Lớn hơn Trung bình Nhỏ hơn

Độ sâu ngấu Sâu hơn Trung bình Nơng hơn

Sự bắn tóe kim loại ít Trung bình Nhiều

2.4 Các phương pháp chuyển động mỏ hàn

* Các chuyển động cơ bản của mỏ hàn:

- Mỏ hàn chuyển động dọc trục đường hàn để đảm bảo hàn hết chiều dài mối hàn, tùy theo kích thước của mối hàn và đặc tính của vật liệu mà chuyển động nhanh hay chậm

- Mỏ hàn chuyển động dao động ngang, để đảm bảo chiều rộng của mối hàn, nếu như mỏ hàn khơng có chuyển động ngang thì bề rộng mối hàn hẹp nó chỉ phù hợp khi hàn yêu cầu bề rộng mối hàn nhỏ chỉ cần đi theo đường thẳng * Các phương pháp chuyển động dao động ngang của mỏ hàn:

- Dao động theo đường thẳng:

+ Là phương pháp duy trì hồ quang khơng đổi và ln chuyển động về hướng trước của đường hàn

+ Ứng dụng: Dùng hàn vật mỏng, đường hàn nhỏ, hàn lớp lót mối hàn vát cạnh hoặc liên kết góc

- Dao động theo đường thẳng đi lại:

Trang 31

+ Ứng dụng: Dùng để hàn lấp khe hở lớn hoặc chi tiết chiều dầy mỏng - Dao động theo hình răng cưa:

+ Cho mỏ hàn chuyển động liên tiếp theo hình răng cưa và chuyển động hướng về phía trước Đây là phương pháp

dễ thao tác, chất lượng mối hàn cao, dùng nhiều trong sản xuất Trong quá trình hàn để hàn chế sự khuyết cạnh và cháy cạnh mối hàn thì cần dừng ở 2 biên lâu hơn một chút để kim loại điền đầy hai biên

+ Ứng dụng: Dùng để hàn vật dầy, bề rộng mối hàn lớn, có thể hàn được tất cả các vị trí khác nhau trong khơng gian

- Dao động theo hình bán nguyệt:

+ Tương tự như phương pháp dao động theo hình răng cưa, Cho mỏ hàn chuyển động liên tiếp theo hình bán nguyệt và chuyển động hướng về phía trước Đây là phương pháp dễ thao tác, chất lượng mối hàn cao vì nhiệt mối hàn tập trung, hình dáng mối hàn mịn và đẹp

+ Ứng dụng: dùng nhiều trong sản xuất, có thể hàn ở tất cả các vị trí trong khơng gian và tất cả các dạng liên kết Phương pháp này làm cho kim loại nóng chảy tốt, có thời gian giữ nhiệt tương đối dài làm cho thể khí rễ thoát ra, xỉ nổi lên trên, nâng cao chất lượng mối hàn

- Dao động theo hình tam giác:

+ Cho que hàn liên tục chuyển động theo hình tam giác và khơng ngừng chuyển động về hướng trước

+ Ưu điểm: Nhiệt tập trung, chiều sâu nóng chảy lớn, mặt cắt ngang mối hàn lớn, mối hàn cân đối do vậy phù hợp khi hàn mối hàn lớn, chiều dày lớn, thường sử dụng để hàn leo lấp góc, hàn leo giáp mối đối với mối hàn nhiều lớp

2.5 Phương pháp gây và duy trì hồ quang hàn, kết thúc hồ quang

2.5.1 Sự chuyển dịch kim loại trong quá trình hàn MIG/MAG

Mật độ dòng điện trong hàn MIG/MAG rất cao khoảng từ (60 ÷ 200) A/mm2 do vậy nhiệt độ hồ quang làm nóng chảy mặt mút dây hàn thành các giọt kim loại rơi vào vũng hàn Có 3 dạng chuyển dịch chính:

– Chuyển dịch dạng cầu; – Chuyển dịch ngắn mạch; – Chuyển dịch dạng tia

Tùy thuộc vào từng ứng dụng, chiều dầy vật hàn, đặc tính của vật liệu mà phù hợp với mỗi loại chuyển dịch

a Chuyển dịch dạng cầu (Globular Transfer)

Trang 32

Điện áp hàn: 19V ÷ 27V

Bề dày chi tiết : 2mm ÷ 6 mm

Trong kiểu chuyển dịch này, kim loại chuyển dịch từ điện cực sang vũng hàn dưới dạng các giọt cầu có kích cỡ khơng đều và định hướng ngẫu nhiên, kết quả là lượng văng tóe tăng lên đáng kể Khi hàn với khí CO2 thì có thể giảm sự văng tóe bằng cách hiệu chỉnh thông số hàn sao cho đầu dây hàn nhúng chìm vào trong vũng chảy và hồ quang cháy trong lỗ hổng nằm trong vũng chảy Hồ quang CO2 thường không ổn định và khi hàn phát ra âm thanh như tiếng cành

cây gãy Đặc trưng của hồ quang này là đường hàn mấp mô hơn so với các chuyển dịch khác Bởi vì hồ quang bị nhúng chìm vào vũng chảy, nên đường hàn có độ ngấu rất sâu, hiệu quả làm sạch biên mối hàn kém hơn

Chuyển dịch cầu được ứng dụng trong các trường hợp sau : − Dùng để hàn lớp phủ

− Hàn tơn có bề dày lớn − Hàn ở tư thế phẳng

b Chuyển dịch ngắn mạch (Short Circuit Transfer) : Cường độ trung bình : 50A ÷ 150 A

Điện áp hàn: 14V ÷ 22V

Bề dày chi tiết : 0,5mm ÷ 2 mm

Hồ quang bắt đầu và tạo giọt kim loại ngay trên đầu mũi của dây hàn Khi dây hàn chạm vật hàn, hiện tượng ngắn mạch xảy ra Giọt kim loại được tạo thành và chuyển ngay xuống bể hàn

Trong kiểu chuyển dịch này năng lượng hàn có trị số thấp nhất, do dòng hàn và điện áp hồ quang tương đối thấp Sự chuyển dịch diễn ra như các chu kỳ ngắn mạch liên tục giữa điện cực và vũng chảy Ðặc tính Volt – Ampe của nguồn điện hàn đóng vai trò quan trọng cho kiểu chuyển dịch này Vì năng lượng hàn thấp, nên độ ngấu cạn cần chú ý đặc biệt khi hàn các chi tiết dày Ðặc điểm này của chuyển dịch ngắn mạch giúp cho việc hàn ở tư thế ngược dễ dàng hơn, đặc biệt là với ứng dụng trên kim loại mỏng

Trang 33

- Áp dụng khi hàn lớp ngấu - Áp dụng khi hàn trên tôn mỏng Cần bảo đảm

- Ðầu contact tip được nhơ ra khỏi miệng mỏ phun từ 5mm ÷ 10 mm khi hàn lớp ngấu

- Ðộ nhú điện cực (ESO) 5 mm - Góc nghiêng mỏ hàn từ 650 ÷ 700 c Chuyển dịch dạng tia (Spray Transfer) Cường độ dịng hàn trung bình > 300 A Điện áp hàn: 20V ÷ 45V

Bề dày chi tiết > 6 mm

Xảy ra khi khí bảo vệ có hơn 80% Ar 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 dọc theo trục hồ quang Hồ quang cháy êm và ổn định, kết quả là hàn ít văng tóe hơn, mặt đường hàn phẳng phiu hơn Năng lượng hồ quang (dạng plasma) trải đều trong vùng khơng gian hình cơn giúp cho biên đường hàn trở nên sạch sẽ song cũng dễ gây ra các khuyết tật do thiếu chảy cho biên đường hàn Độ ngấu trong kiểu chuyển dịch này sâu hơn khi hàn bằng que hàn song lại thấp hơn chuyển dịch cầu có năng lượng hàn cao hơn

Được ứng dụng khi hàn phủ hoặc lớp hoàn tất: − Hàn trên tôn dày

− Sử dụng khi hàn phẳng

Để bảo đảm có được chuyển dịch phun thì: − Đầu contact tip phải nằm trong mỏ phun − Độ nhú ESO khoảng 20 mm

− Góc nghiêng mỏ hàn 75° ÷ 85°

Chọn khí bảo vệ để có kiểu dịch chuyển Kiểu dịch chuyển/Khí CO2 Ar + CO2 Ar Ngắn mạch Có Có Khơng Cầu Có Có Có Tia Khơng Có Có 2.5.2 Các loại hồ quang a) Hồ quang ngắn

Đặc điểm: Trong quá trình hàn giọt kim loại chuyển tiếp lúc đoản mạch, bể hàn lỏng quánh, mỗi phút có khoảng 70 giọt

Trang 34

Ứng dụng: Hàn tôn mỏng, hàn lớp lót của mối hàn nhiều lớp, hàn ở tất cả các vị trí trong khơng gian

b) Hồ quang chuyển tiếp

Khi dòng điện hàn tiếp tục tăng lên sẽ chuyển từ hồ quang ngắn đến hồ quang chuyển tiếp, kèm theo sự bắn tóe mạnh Tần số đoản mạch giảm, kích thước giọt tăng lên, một phần trong đoản mạch, một phần không đoản mạch Khi công suất hồ quang tiếp tục tăng (I > 250A) lúc này khí bảo vệ có ảnh hưởng rõ rệt đến sự tách giọt kim loại lỏng Khi sử dụng 100% CO2 hoặc khí trộn với hàm lượng CO2 cao sẽ chuyển sang hồ quang dài Nếu hàm lượng Ar và He cao sẽ xuất hiện hồ quang phun

Do sự bắn tóe xảy ra mạnh nên thường không sử dụng hồ quang chuyển tiếp trong hàn

c) Hồ quang dài

Đặc điểm: Xuất hiện khi sử dụng khí bảo vệ CO2 trong dải dịng điện hàn từ 200A ÷ 300A khi có hiện tượng đoản mạch và bắn tóe Quá trình tách giọt thơ, khơng hồn tồn tách khỏi đoản mạch, bể hàn chảy loãng, mỗi giây xuống khoảng 100 giọt

Sự chuyển tiếp giọt không đều là do khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt cao của CO2 dẫn đến kích thước giọt tăng kèm theo bắn tóe khi tách giọt

Phạm vi điều chỉnh: Điện áp cao trên 20 V

Ứng dụng : để hàn các chi tiết dày từ 2mm trở lên, các mối hàn góc hoặc hàn đắp và hàn lớp trên cùng của các mối hàn giáp mối ở các thế hàn PB và PA d) Hồ quang phun ( Điện áp trên 25V)

Đặc điểm: Chuyển tiếp giọt nhỏ mịn, đều và không đoản mạch, bể hàn có tính chảy loãng cao, nhiệt đưa vào lớn, độ ngấu cao Mỗi giây tách khoảng (100

÷ 300) giọt

Phạm vi áp dụng: Hàn tấm có chiều dầy lớn, hàn lớp phủ mối hàn nhiều lớp ở vị trí 1G khi hàn thép hoặc hàn 2G, hàn đứng khi hàn Al

e) Hồ quang Xung (hàm lượng Ar > 70%)

Trang 35

- Điều chỉnh được lượng nhiệt đưa vào bể hàn

Công suất hồ quang xung được xác định thơng qua giá trị trung bình của dùng điện chính và dịng điện xung Vì vậy khi cần thay đổi công suất của hồ quang ta thay đổi tần số xung, chúng tăng lên khi chiều dầy chi tiết tăng

Ứng dụng: Hồ quang xung được dùng trong hàn thép các bon và thép hợp kim thấp với năng suất hàn cao, có thể hàn nhơm với chiều dầy chi tiết nhỏ f) Hồ quang xoáy

Xuất hiện khi mật độ dòng điện lớn (trên 300A/mm2), các lực từ tính làm lệch hồ quang và kim loại lỏng đến mức tạo thành chuyển động quay dạng xoắn trong quá trình kim loại lỏng đi vào bể hàn Khí bảo vệ là khí trộn với hàm lượng He cao, nguồn điện hàn cần có cơng suất và thiết bị đẩy dây lớn Khi hàn với hồ quang này cho độ ngấu và rộng hơn so với các loại hồ quang khác

2.5.3 Gây và duy trì hồ quang, kết thúc hồ quang hàn

Sau khi kiểm tra máy đảm bảo yêu cầu và hoạt động tốt tiến hành thao tác theo một số trình tự sau:

- Cắt dây hàn và điều chỉnh cho đầu dây hàn nhơ ra ngồi miệng đầu phun khí một khoảng từ (10 ÷ 15) mm

- Lựa chọn chế độ hàn: Tốc độ cấp dây, điện áp hàn, lưu lượng khí - Điều chỉnh mỏ hàn để dây hàn vng góc với bề mặt vật hàn - Dùng tay phải hoặc tay trái (tay

thuận) cầm mỏ hàn giữ cho khoảng cách dây hàn nhơ ra và góc độ mỏ hàn không thay đổi, đầu dây hàn cách bề mặt vật hàn một khoảng từ (0,5 ÷ 1) mm

- Gây hồ quang bằng cách bấm công tắc mỏ hàn - Trong khi gây hồ quang phải giữ

cho khoảng cách đầu dây hàn nhô ra không đổi, kiểm tra chế độ hàn bằng cách quan sát số chỉ trên đồng hồ Ampe kế và Vôn kế

- Ngắt hồ quang bằng cách nhả công tắc mỏ hàn

Trang 36

nghe tiếng cháy re re và giịn của hồ quang

2.6 An tồn lao động và vệ sinh phân xưởng khi hàn MIG, MAG

2.6.1 An tồn về điện:

- Khơng được chạm vào các phần dẫn điện;

- Sử dụng bảo hộ lao động và găng tay khô, không bị rách, thủng; - Vỏ máy và bàn hàn cần được nối tiếp đất;

- Phải ngắt các công tắc nguồn điện trước khi tiến hành tháo lắp các bộ phận của mỏ hàn và khi sửa chữa và bảo dưỡng máy hàn;

- Máy phải đầy đủ các biển hiệu và vỏ máy;

- Không sử dụng cáp điện bị gẫy, đứt, hỏng lớp cách điện, dây nhỏ hơn kích cỡ cho phép;

- Không chạm vào điện cực và bất cứ phần kim loại nào khi bật công tắc POWER bật ON;

- Không được quấn dây cáp điện quanh người; - Phải tắt công tắc POWER khi dừng làm việc

2.6.2 An toàn đối với tia hồ quang, kim loại bắn toé và tiếng ồn:

- Đeo mặt nạ hoặc đội mũ hàn có kính lọc ánh sáng để tránh gây hại cho da mặt và mắt người khi hàn hoặc quan sát vùng hàn

- Đeo kính bảo hộ đúng chủng loại quy định và nên được che hai bên mắt

- Sử dụng các tấm màn che hoặc các tấm chắn để tránh ảnh hưởng của các tia sáng hồ quang cho những người xung quanh khi nhìn vào hồ quang

- Quần áo bảo hộ, giầy bảo hộ và găng tay phải được làm từ vật liệu bền, chống cháy

- Sử dụng nút bịt tai hoặc giảm thanh nếu tiếng ồn quá lớn Khi đục mài có thể làm cho các mạt, phoi kim loại văng bắn vào người nên cần dùng kính bảo hộ lao động

- Mặc quần áo bảo hộ phải kín để bảo vệ da đầu

2.6.3 An toàn cháy nổ:

- Tránh tia lửa điện hoặc kim loai nóng chảy bắn vào người và các vật dụng khác, tránh khu vực dễ cháy khi hàn

- Ln phải có bình cứu hoả ở nơi làm việc

- Cáp điện hàn phải được nối trực tiếp với vật hàn và được tiếp xúc tốt để tránh cho dòng điện hàn truyền ra những nơi khác gây tai nạn điện giật hoặc gây cháy nổ

- Mặc các trang bị bảo hộ lao động chống cháy: Găng tay, quần áo bằng vải bạt, giầy cao cổ, mũ

Trang 37

2.6.4 An tồn với khói hàn và khí hàn:

- Khi hàn giữ cho đầu người thợ ở ngoài vùng khói hàn, tránh hít phải khói hàn - Khu vực làm việc cần được thơng gió hoặc dùng các thiết bị hút lọc khí để loại bỏ khói và khí hàn

- Nếu thơng gió khơng tốt cần sử dụng bình thở theo đúng qui định

- Khơng được hàn, cắt ở vùng dính dầu mỡ hoặc sơn Nhiệt của hồ quang làm cho các chất này cháy sinh ra hơi độc và các khí gây kích thích da

- Khi làm việc ở những nơi kín, chật hẹp cần được thơng gió tốt hoặc phải sử dụng bình thở

2.6.5 An tồn khi sử dụng chai khí:

Chai khí bảo vệ chứa khí với áp suất lớn, nếu bị hỏng có thể gây nổ Vì vậy phải cẩn thận xử lý bất cứ một chi tiết nào:

- Sử dụng đúng loại chai khí, đồng hồ đo, ống dẫn được thiết kế riêng biệt cho từng loại khí bảo vệ Bảo quản chúng với điều kiện tốt nhất

- Tránh các chai khí áp suất cao bị quá nóng, va chạm mạnh và phát sinh tia lửa điện

- Cần giữ cho chai khí ở vị trí đứng và dùng dây sích buộc cố định chai khí trên xe đẩy hoặc trên giá đỡ để tránh chai khí bị rơi

- Cần giữ cho chai khí khơng chạm vào mạch điện hàn hoặc mạch điện khác - Nghiêm cấm không được chạm điện cực hàn vào chai khí

- Đọc kỹ cách sử dụng chai khí và an tồn cơ bản

- Khi mở van chai khí cần tránh cho mặt đối diện với đầu phun khí ra của van - Cần có lắp bảo vệ phía trên của van chai khí, trừ khi chai khí đang được nối ra sử dụng

2.6.6 An tồn với các bộ phận quay:

Tai nạn có thể xẩy ra nếu như: Tay, tóc, quần áo đặt ở gần quạt gió hoặc bộ phận con năn đẩy dây Do đó cần chú ý:

- Không sử dụng các thiết bị hàn nếu vỏ máy bị tháo bỏ

- Trong trường hợp vỏ máy bị tháo dỡ để kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa cần được thực hiện bởi người có chuyên mơn và có kinh nghiệm

- Khơng được để tay, tóc, quần áo ở gần quạt gió hoặc con năn đẩy dây

Trang 38

BÀI 3: HÀN LIÊN KẾT GĨC THÉP CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN (1F) Mã bài: 20.03

Mục tiêu của bài:

Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức:

+ Trình bày các thơng số cơ bản của mối hàn góc và ứng dụng của chúng + Chuẩn bị phơi hàn đúng kích thước bản vẽ

+ Chọn chế độ hàn, lưu lượng khí bảo vệ phù hợp với chiều dày vật liệu và kiểu liên kết hàn góc

+ Chọn cách dao động mỏ hàn thích hợp cho mối hàn góc - Kỹ năng:

+ Hàn được các mối hàn ở vị trí hàn 1F đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

+ Giải thích rõ các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong mơi trường khí bảo vệ

3.1 Kiến thức có liên quan:

Trang 39

c Kỹ thuật hàn

- Điều chỉnh đúng góc độ que hàn:

+ Góc nghiêng của mỏ hàn so với trục đường hàn ngược với hướng hàn: 700  800

+ Góc nghiêng của mỏ hàn so với tấm thành và tấm cánh là 450

- Dao động mỏ hàn: + Hàn đường thẳng:

+ Dao động hình răng cưa: chú ý dừng ở 2 biên lâu hơn một chút để hạn chế hiện tượng khuyết cạnh

- 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)

3.2 Trình tự thực hiện :

a Chuẩn bị :

- Gia công phơi

+ Vật liệu phơi: thép CT3 kích thước (200 x 40 x 4)mm + Cắt phơi đúng kích thước, mài sạch gỉ sét, nắn thẳng

- Vật liệu hàn:

+ Khí bảo vệ: Khí CO2 100% + Dây hàn: ER 70 S-6

- Thiết bị dụng cụ hàn

Trang 40

+ Dụng cụ: máy mài tay, kìm cắt dây, mỏ lết, trang bị bảo hộ lao động

b Trình tự hàn

- Gá đính

+ Hàn đính: Sau khi chuẩn bị phôi ta tiến hành chọn thông số hàn đính Tiến

hành hàn đính khoảng cách từ mép vật hàn đến mối hàn đính là 10mm, chiều dài của mối đính là 15mm, khoảng cách giữa các mối đính khơng lớn hơn 300mm

+ Gá phơi: đưa phơi đã hàn đính lên đồ gá, đặt ở vị trí 1F - Tiến hành hàn

+ Hàn mặt khơng có mối đính:

Trong q trình hàn phải ln ln đảm bảo góc độ mỏ hàn khơng đổi, phần nhơ của điện cực khỏi chụp khí, và cách dao động mỏ hàn để mối hàn đều, đẹp, đảm bảo chất lượng

Do bắt đầu đường hàn, phôi nguội nên đoạn đầu của đường hàn nhiệt vật hàn chưa cao nên mối hàn thường không ngấu bằng các đoạn sau và điểm đầu tiên thường hẹp và cao Càng về cuối đường hàn thì vật hàn đã được nung nóng khá nhiều nên q trình nóng chảy của vật hàn diễn ra nhanh hơn, mối hàn ngấu hơn nhưng chiều cao hơi thấp, điểm cuối cùng của đường hàn thường tạo rãnh nên kết cấu kém bền Để khắc phục hiện tượng trên thì điểm đầu tiên ta đưa mỏ hàn vng góc vật hàn để tập trung nhiệt cho điểm đầu, sau đó hạ góc độ mỏ hàn và tiến hành hàn đến cuối đường hàn, tắt hồ quang vài giây để nhiệt vũng hàn nguội sau đó thực hiện chấm ngắt hồ quang để điền đầy điểm cuối mối hàn Sau 5s mới rút mỏ ra khỏi mối hàn

+ Hàn mặt có mối đính:

Thao tác kỹ thuật như hàn mặt có mối đính

Lưu ý: Khi hàn tới mối đính nâng cao chiều cao cột hồ quang đồng thời di chuyển nhanh hơn sau đó hạ chiều cao cột hồ quang xuống mức quy định và tiến hành hàn bình thường

- Kiểm tra chất lượng mối hàn