Thực Tập Hàn Điện (Hàn Hồ Quang Tay)

kim loại cơ bản, hoặc kim loại cơ bản và kim loại bổ sung nóngchảy tự rót vào bể hàn và tẩm ướt bề mặt rắn của các phần tử ghép.Khi tắt nguồn đốt nóng kim loại lỏng nguội và đông đặc-kết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

MỤC LỤC

Trang 1 Khái niệm về hàn……… ……….3

2 Hồ quang hàn……….……….4

3 Máy hàn điện……… ………6

4 Que hàn điện……….… 7

5 Kỹ thuật hàn……… ……….9

6 Các khuyết tật của mối hàn……… 11

7 An toàn lao động……… 16

1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ HÀN

a) Khái niệm: Hàn là phương pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại

thành một mà không thể tháo rời được, bằng cách đun nóng chúng tạivùng tiếp xúc đến trạng thái nóng chảy hay biến dẻo, sau đó dùng áplực (hoặc không dùng áp lực) ép chi tiết hàn dính chặt với nhau

b) Nguyên lý của hàn: Khi hàn nóng chảy kim loại ở mối hàn hàn đạt

tới trạng thái lỏng Sự nóng chảy cục bộ của kim loại cơ bản đượcthực hiện tại các mép của phần tử ghép Có thể hàn bằng cách làmchảy kim loại cơ bản hoặc làm chảy kim loại cơ bản và vật liệu bổsung kim loại cơ bản, hoặc kim loại cơ bản và kim loại bổ sung nóngchảy tự rót vào bể hàn và tẩm ướt bề mặt rắn của các phần tử ghép.Khi tắt nguồn đốt nóng kim loại lỏng nguội và đông đặc-kết tinh, saukhi bể hàn kết tinh tạo thành mối hàn nguyên khối với cấu trúc liên kếthai chi tiết làm một

c) Phân loại: Dựa vào nguồn nhiệt nung:

- Hồ quang: +Hàn hồ quang tay

*Ưu điểm: -Hàn là quá trình công nghệ được ứng dụng rộng rãi để chế

tạo và phục hồi các kết cấu và chi tiết Tính ưu việt bao gồm:

Tiêu tốn ít kim loại, giảm chi phí lao động, thiết bị đơn giản, rút ngắnthời gian sản xuất

*Nhược điểm: -Trong quá trình hàn xảy ra sự bay hơi và oxi hoá một

số nguyên tố, sự hấp thụ và hoà tan chất khí của bể kim loại cũng nhưnhững thay đổi của vùng ảnh hưởng nhiệt Kết quả thành phần và cấutrúc của mối hàn khác với kim loại cơ bản

-Các biến dạng của kết cấu gây bởi ứng suất dư có thể làm sai lệchkích thước và hình dáng của nó và ảnh hưởng tới độ bền của mốighép

e) Công dụng: Chế tạo mới

Sửa chữa

f) Ứng dụng: Công nghệ hàn được phổ biến rộng rãi để tạo phôi trong

tất cả các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt trong ngành chế tạo máy,chế tạo các kết cấu dạng khung, dàn trong xây dựng, cầu đường, cácbình chứa trong công nghiệp

2 HỒ QUANG HÀN

a) Khái niệm: Hồ quang hàn là phương pháp nóng chảy, dùng nhiệtcủa ngọn lửa hồ quang sinh ra giữa các điện cực hàn Hồ quang hàn làdòng chuyển động của các điện tử và ion về 2 điện cực, kèm theo sựphát nhiệt lớn nhất và phát sáng mạnh

b) Cấu tạo: Máy hàn điểm có nhiều dạng khác nhau, nhưng về mặt

nguyên lý chúng bao gồm các bộ phận cơ bản như sau:

- Khung máy, - Bộ phận tạo lực ép, - Máy biến áp,

- Bộ để điều khiển chu trình và dòng điện hàn.

- Điện cực hàn: Được chế tạo từ đồng hợp kim, chịu nhiệt, chống màimòn, duy trì dòng hàn ổn định +Cực (+): 3400 oC

- Trục ngang (có tác dụng truyền lực ép tới điểm hàn)

- Giá đỡ điện cực (ở các máy hàn nhỏ có thể không cần)

- Hệ thống đạp chân (có một số máy không dung hệ thống này)

-Theo đầu dây: + Trực tiếp

a) Nguyên lý hoạt động của máy hàn:

Chế độ không tải khi mạch ngoài hở:

Dòng điện không tải: Ih = Ikt = 0 và điện áp không tải:

U2 = Ukt = U20

Khi MBA hàn làm việc: Uh = U20 – Utc

Với: Utc = Ih.(Rtc +Xtc) hay Ih = Utc/(Rtc +Xtc)

Khi dòng điện tăng, từ thông qua bộ tự cảm tăng (phụ thuộc vào khe

hở của mạch tự bộ tự cảm) lúc đó hiệu điện thế hàn sẽ giảm và ngượclại

* Đặc điểm chung của Máy hàn điện:

– Máy hàn điện là máy biến áp hạ áp Có điện áp thứ cấp thấp (Ukt <100V) để đảm bảo an toàn cho người sử dụng

– Dòng thứ cấp lớn để đủ cung cấp nguồn nhiệt cho quá trình nungchảy kim loại khi hàn

– Máy biến áp hàn có số vòng dây cuộn thứ cấp ít hơn cuộn sơ cấp vàtiết diện dây quấn cuộn thứ cấp lớn hơn tiết diện dây quấn cuộn sơcấp Số vòng dây ở cuộn thứ cấp phải thay đổi được để điều chỉnhcường độ dòng điện hàn

– Phải hạn chế dòng ngắn mạch để tránh cho máy khỏi bị hư hỏng

– Máy biến áp hàn hồ quang tay có đường đặc tính ngoài cong dốc Đểtạo ra loại đường đặc tính này người ta sử dụng máy hàn có bộ tự cảmriêng hoặc chế tạo mạch từ có từ thông tản lớn như máy hàn có lõi từ

a) Cấu tạo que hàn:

- Một đầu để trần không bọc thuốc dùng để kẹp kìm hàn dài từ 15-30

mm, đầu còn lại được vê sạch thuốc bọc với góc vát α = 35o-45o và độ

b) Phân loại que hàn:

-Hiện nay có nhiều hệ thống tiêu chuẩn phân loại que hàn như: ISO(tiêu chuẩn quốc tế), AWS (Mỹ), BS (Anh), DIN (Đức), GOST (Nga),

…và việc phân loại có thể dựa vào đặc tính lõi que, thuốc bọc, loạidòng điện dùng để hàn, tư thế không gian hàn, thành phần hóa học và

cơ tính kim loại đắp, …

-Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ axit (ký hiệu A): Thuốc bọc loại nàyđược chế tạo các loại oxit (Fe2O3, MnO, MnO2, SiO2…)feromangan,…

-Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ bazơ (ký hiệu B): Thuốc bọc loại nàyđược làm từ các chất có gốc cacbonat (đá cẩm thạch CaCO3, đolomit

CaCO3.MgCO3), huỳnh thạch (fenspat), các fero hợp kim (Si,

Fe-Mn, Fe-Ti…)

-Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ rutil (ký hiệu R): Trong thuốc bọcloại này chất chủ yếu là dioxit titan (rutil, ilmenhit), ngoài ra còntrường thạch (Na2O Al2O3 6SiO2), MgCO3 và CaCO3 hoặc bột gỗ,fero hợp kim…

-Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ hữu cơ (ký hiệu là O hoặc C): Trongthuốc bọc loại này chủ yếu là: tinh bột, xenlulo Khi hàn sinh ra lượnglớn khí bảo vệ CO2 Để khắc phục hiện tượng dòn hyđrô và rỗ khí,thường bổ sung thêm TiO2, FeO, MnO2, CaF2 và một số ferô hợpkim (Fe-Si, Fe-Mn…)

5 KỸ THUẬT HÀN ĐIỆN

Hàn que là kỹ thuật hàn không đòi hỏi cao về làm sạch vị trí hàn, tuynhiên không vì thế mà bỏ qua bước này Cần loại bỏ bụi bẩn bằng cọhay sử dụng dụng cụ làm sạch bề mặt chuyên dụng Khu vực kẹp kìmmát cũng phải được làm sạch để đảm bảo tiếp xúc tốt, điều này sẽ giúp

ổn định hồ quang Tư thế hàn phải đảm bảo trông rõ vũng hàn Ngườithợ phải chọn hướng nhìn tốt nhất, tránh bị tay hàn che mắt, và tránhvùng khói hàn độc hại

• Thiết lập dòng điện: Tùy theo loại điện cực sử dụng mà thiết bị sử

dụng cần thiết lập dòng một chiều thuận, một chiều nghịch hay dòngxoay chiều Cần phải đảm bảo bạn thiết bị được thiết lập đúng trướckhi hàn Độ lớn của dòng hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn vàloại điện cực hàn mà bạn sử dụng Nhà sản xuất que hàn thường cung

cấp thông tin về dòng phù hợp với que hàn trên bao bì Dòng hàn cóthể điều chỉnh theo cách tính sau: 1Amp tương ứng với 0.0254 mmđường kính que hàn Bạn có thể để dòng hàn ở mức thấp sau đó điềuchỉnh tăng 5 đến 10 Amp rồi xem xét khả năng hàn cho phù hợp.

• Điều chỉnh độ dài hồ quang: Độ dài hồ quang phụ thuộc vào từng

loại que hàn, từng vị trí hàn Cơ bản độ dài hồ quang hàn không nênvượt quá đường kính que hàn Khi độ dài hồ quang quá ngắn có thểgây hồ quang không ổn định, có thể làm tắt hồ quang, vũng hàn đôngcứng nhanh hơn và tạo vảy hàn cao Hồ quang quá dài sẽ gây ra hiệntượng bắn tóe, tốc độ kết tủa chậm và rỗ khí

• Chỉnh góc que hàn: Đối với hàn bề mặt, góc que hàn nên để từ 5 đến

15 độ theo hướng chuyển động, đối với hàn hồ quang vị trí đứng nên

để góc que hàn từ 0-15 độ ngược chiều với hướng di chuyển que hàn

• Thao tác que hàn: Chuyển động dọc theo trục mối hàn duy trì và

điều chỉnh độ dài hồ quang Chuyển động ngang duy trì độ rộng củađường hàn Có nhiều loại chuyển động: ngang, liên tục và chuyểnđộng ngắt quãng tùy thuộc vào độ dày của vật hàn Với vật hàn mỏngkhông cần có chuyển động ngang của que hàn vì độ rộng của hồquang đã đủ làm đầy rãnh hàn Với hàn đứng nên chú ý hàn từ dướilên với các tấm dày và hàn từ trên xuống với các tấm mỏng (chú ý đếnrìa rãnh hàn)

• Điều chỉnh tốc độ hàn: Tốc độ hàn nên đảm bảo sao cho hồ quang

hàn chiếm 1/3 độ dài của vũng hàn Hàn quá chậm sẽ tạo vảy hàn lồi

và hàn không ngấu Hồ quang bị mất nhiệt không thể nóng chảy vật

6 CÁC KHUYẾT TẬT CỦA MỐI HÀN

Các khuyết tật hàn do rất nhiều nguyên nhân gây ra Nó có liên quantới các mặt như: Kim loại hàn, chế độ hàn và quy trình công nghệ Sựtồn tại của những khuyết tật đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền củađầu mối hàn Do đó, người thợ hàn phải chọn quy phạm hàn chính xác

và nghiêm chỉnh chấp hành các quy trình hàn Mối hàn có nhiều loạikhuyết tật, sau đây là các khuyết tật thường gặp phải và cách phòngtránh:

• Nứt: Nứt là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của liênkết hàn Trong quá trình sử dụng cấu kiện hàn, nếu mối hàn có vết nứtthì vết nứt đó sẽ rộng dần ra làm cho kết cấu bị hỏng

-Theo nhiệt độ vết nứt xuất hiện mà phân ra hai loại:

+Nứt nóng: Xuất hiện trong quá trình kết tinh của liên kết hàn khinhiệt độ khá cao (trên 1000 độ C)

+Nứt nguội: Xuất hiện sau khi kết thúc quá trình hàn với nhiệt độ dưới

1000 độ C Nứt nguội có thể xuất hiện vài giờ hoặc thậm chí vài ngàysau khi hàn

-Theo kích thước vết nứt có thể phân loại thành:

+Nứt thô đại: có thể gây phá hủy kết cấu ngay khi làm việc

+Nứt tế vi: Vết nứt này sẽ phát triển rộng dần ra tạo thành các vết nứtthô đại

-Cách kiểm tra phát hiện vết nứt:

+Các vết nứt thô đại có thể phát hiện bằng mắt thường hoặc qua kínhlúp Các vết nứt tế vi và nằm bên trong mối hàn chỉ có thể dùng các

phương pháp kiểm tra như siêu âm mối hàn, từ tính, chụp X quang

để phát hiện chúng

• Rỗ khí: Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại không kịpthoát ra ngoài trước khi kim loại đông đặc Rỗ khí có thể sinh ra ở bêntrong hoặc bề mặt mối hàn, rỗ khí có thể nằm ở phần ranh giới giữakim loại cơ bản và kim loại đắp

+Chiều dài cột hồ quang lớn, tốc độ hàn quá cao

-Biện pháp phòng tránh với hiện tượng rỗ khí:

+Dùng vật liệu hàn có hàm lượng cacbon thấp

+Làm sạch và sấy khô vật liệu hàn trước khi hàn

+Giữ chiều dài cột hồ quang ngắn, giảm tốc độ hàn

+Nếu sử dụng khí bảo vệ mối hàn, phải đảm bảo hệ thống cấp khísạch và hoạt động tốt, lưu lượng khí là phù hợp

+Nếu hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ, thuốc hàn phải đảm bảokhông bị ẩm, cấp thuốc đầy đủ trong quá trình hàn

• Lẫn xỉ hay kẹt xỉ: Lẫn xỉ (hoặc một số tạp chất khác) đây cũng làmột dạng khuyết tật phổ biến, xỉ hàn và tạp chất có thể tồn tại trongmối hàn, cũng có thể nằm trên bề mặt mối hàn, có thể nằm giáp ranh

giữa kim loại mối hàn và phần kim loại cơ bản, hoặc giữa các lượthàn.

-Nguyên nhân:

+Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý Góc vát quá nhỏ

+Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh

+Góc độ điện cực hàn (que hàn) và cách đưa điện cực không hợp lý

+Chiều dài cột hồ quang không quá lớn

+Điện cực hàn chuyển động không đúng theo trục mối hàn.

-Biện pháp phòng tránh:

+Làm sạch liên kết trước khi hàn, tăng góc vát và khe hở hàn

+Tăng dòng điện hàn và giảm tốc độ hàn, v.v

• Lẹm chân và chảy loang:

- Lẹm chân: Lẹm chân là phần bị lẹm thành rãnh dọc theo ranh giới

giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp Lẹm chân làm giảm tiết diệnlàm việc của liên kết, tạo sự tập trung ứng suất cao và có thể dẫn đến

sự hủy kết cấu trong quá trình sử dụng

-Nguyên nhân:

+Dòng điện hàn quá lớn

+Chiều dài, cột hồ quang lớn

+Góc độ que hàn và cách đưa que hàn chưa hợp lý

+Sử dụng chưa đúng kích thước điện cực hàn (quá lớn)

-Chảy loang: Chảy loang là hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên

bề mặt của liên kết hàn Chảy loang tạo ra sự tập trung ứng suất, làmsai lệch hình dạng của liên kết hàn

-Nguyên nhân:

+Góc nghiêng que hàn không hợp lý

+Dòng điện hàn que cao

+Tư thế hàn và cách đặt vật hàn không hợp lý

• Khuyết tật về hình dáng liên kết hàn: Loại khuyết tật này bao gồm

những sai lệch về hình dáng mặt ngoài của liên kết ngoài của liên kếthàn, làm nó không thỏa mãn với các yêu cầu kỹ thuật và thiết kế

+Gắp lắp và chuẩn bị mép hàn chưa hợp lý

+Chế độ hàn không ổn định

+Vật liệu hàn không đảm bảo chất lượng

+Trình độ công nhân quá thấp v.v

-Ngoài các loại khuyết tật trên còn có các loại khuyết tật khác như

quá nhiệt và bắn tóe

+Quá nhiệt: Khuyết tật này xuất hiện do việc chọn chế độ hàn không

hợp lý làm cho kim loại đắp và cùng ảnh hưởng nhiệt có cấu tạo hạtrất thô, cơ tính của liên kết hàn bị giảm

+Bắn tóe: Khuyết tật này là hiện tượng bắn tóe kim loại lên vật liệu

hàn, do vật liệu hàn không đảm bảo chất lượng, thiếu khí bảo vệ hoặc

sử dụng không đúng loại khí Gây mất thẩm mỹ liên kết hàn, tốn côngsức làm sạch v.v

• Nói chung các loại khuyết tật hàn sau khi phát hiện được nếu quá

trình cho phép thì phải:

- Đục bỏ phần kim loại có khuyết tật

- Hàn sửa chữa và kiểm tra lại

- Riêng đối với vết nứt cần phải khoan chặn 2 đầu vết nứt để hạn chế

sự phát triển của vết nứt, loại bỏ triệt để và hàn sửa chữa lại

- Khắc phục khuyết tật quá nhiệt bằng phương pháp nhiệt luyện đểkhôi phục lại kích thước hạt của kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởngnhiệt

7 AN TOÀN LAO ĐỘNG

a) Những nguy cơ mất an toàn:

– Khi hàn điện có thể bị điện giật Hồ quang hàn bức xạ rất mạnh dễlàm bỏng da, làm đau mắt Khi hàn kim loại lỏng bắn tóe dể gây bỏng

da thợ hàn và những người xung quanh

– Ngọn lửa hàn có thể gây cháy, nổ Khi que hàn cháy sinh nhiều khíđộc hại và bụi như CO2, bụi silic, bụi măng gan, bụi ôxit kẽm,… rất

có hại cho hệ hô hấp và sức khỏe của công nhân

– Khi hàn ở các vị trí khó khăn như: hàn trong ống, những nơi chậtchội, nhiều bụi, gần nơi ẩm thấp hoặc hàn trên cao đều là những nguy

cơ gây tai nạn…

b) Điều kiện kỹ thuật an toàn:

Điều 1: Chỉ những người hội đủ các điều kiện sau đây mới được làmviệc hàn điện:

– Trong độ tuổi lao động do nhà nước qui định

– Đã qua khám tuyển sức khỏe bởi cơ quan y tế

– Được đào tạo nghề hàn điện, và có chứng chỉ kèm theo, đã qua huấnluyện về BHLĐ và được cấp thẻ an toàn và được cấp trên giao nhiệm

vụ Cấm các nữ công nhân tiến hành công việc hàn điện trong cáchầm, thùng, khoang, bể kín

– Sử dụng đúng và đủ các PTBVCN được cấp phát theo chế độ: áoquần vải bạt, găng tay chịu nhiệt và có độ dẫn điện thấp, giầy da lộncao cổ có đế cách điện, ghệt vải bạt, mặt nạ hàn có gắn kính hàn đúng

mã hiệu và không bị nứt, trong những trường hợp cần thiết còn được

– Khi hàn trong hầm, thùng, khoang, bể kín, nơi ẩm ướt… công nhânhàn còn phải được trang bị găng tay, giầy cách điện, quạt cấp và quạthút khói bụi hàn Tại vị trí hàn phải có thảm hoặc bục cách điện.

– Việc huấn luyện BHLĐ cho công nhân hàn điện phải tiến hành ítnhất 6 tháng/lần

Điều 2: Chỉ được lấy nguồn điện hồ quang từ máy hàn xoay chiều,một chiều, máy chỉnh lưu

Điều 3: Máy hàn phải bảo đảm tình trạng tốt: có vỏ bao che kín và bảođảm cách điện, vỏ máy phải được nối đất hoặc nối không đúng Quyphạm nối đất, nối không các thiết bị điện, các cực điện vào và ra phảiđược kẹp chặt bằng bu lông và bọc cách điện

Điều 4: Kìm hàn phải đảm bảo kỹ thuật có tay cầm bằng vật liệu cáchđiện và chịu nhiệt Dây điện hàn phải bảo đảm không bị tróc vỏ bọc,dây mát cũng phải là loại vỏ bọc, các mối nối phải được bao kín bằngbăng keo cách điện Không sử dụng kìm hàn tự chế, kìm hàn bị hỏng,tróc lớp bảo vệ cách điện

Điều 5: Công nhân phải kiểm tra các mối nối, kìm hàn, dây nối đấtcủa máy hàn có đảm bảo hay không trước khi khởi động máy để làmviệc Khi cần thiết chuyển máy hàn, khi kiểm tra, tháo và nối dây hànphải cúp nguồn điện vào máy (kể cả dây mát) Công nhân hàn có tráchnhiệm theo dõi tình trạng hoạt động của máy hàn trong quá trình làmviệc Khi có sự cố hoặc hỏng hóc phải báo ngay cho thợ điện sửachữa

Điều 6: Việc đấu điện cho thợ hàn phải do thợ điện thực hiện, phảiqua cầu dao, aptomat Mỗi máy hàn phải được cúp điện từ một cầudao riêng.

Cấm rải dây điện trên mặt đất, để dây điện chạm vào sắt thép, kết cấukim loại của công trình Các mối nối của dây hàn phải được bắt chặt

và băng bằng băng keo cách điện, nối dây vào máy phải vặt chặt bằngbulong chắc chắn

Điều 7: Chiều dài dây dẫn từ cầu dao nguồn đến máy hàn không đượcquá 10m Dây hàn, dây mát phải dùng dây mềm nhiều sợi có vỏ bọccao su cách điện, cách nhiệt tốt Lớp vỏ bọc cách điện của dây phảidược bảo vệ khỏi các hư hỏng cơ học khi rải trên mặt đất Cấm dùngdây có lớp vỏ bọc hay cách điện bị hư

Điều 8: Phải chú ý để không cho dây dẫn tiếp xúc với nước dầu, dâycáp thép, dây điện hàn phải đặt cách các ống mềm dẫn oxy vàaxetylen, các thiết bị có ngọn lửa, khí đốt, các chi tiết hàn nóng đỏ vàcác đường ống dẫn nước nóng không dưới 1m

Điều 9: Đặt máy hàn ở vị trí không có người qua lại, máy hàn ngoàitrời phải có mái che bằng vật liệu không cháy Khu vực hàn phải cách

ly với khu vực làm việc khác, nếu không thì giữa các vị trí phải đặttấm chắn bằng vật liệu không cháy Khi hàn điện ở nơi có nguy cơ nổ,cháy phải tuân theo các qui định an toàn phòng chống cháy nổ Điện

áp không tải của máy biến thế hàn hồ quang £ 75V Điện áp máy phátđiện hàn £ 80V Cấm tiến hành công việc hàn điện ở ngoài trời dướimưa