Thực hành điện công nghệ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy hàn
Thực hành điện công nghệ TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY HÀN Các loại máy hàn dạng MAG, MIG, TIC Hình : Sơ đồ nguyên lý hàn môi trường khí bảo vệ Con lăn cấp lõi; - Dây hàn; - Đầu mỏ hàn; - Khí bảo vệ - Vật hàn Các phương pháp hàn môi trường khí bảo vệ: Đặc điểm hàn tự động môi trường khí bảo vệ Khí hoạt tính : CO2, N2, H2, Khí trơ : Ar, He, Khi hàn người ta sử dụng loại khí trơ , khí hoạt riêng biệt hợp chất Thực hành điện công nghệ chúng loại khí trơ với khí trơ, khí hoạt tính với khí hoạt tính khác hay khí trơ với khí hoạt tính Hàn môi trường khí hoạt tính dùng cho thép bon, thép hợp kim thấp Hàn môi trường khí trơ dùng cho loại thép hợp kim, kim loại màu nhôm, Ti, Nitơ dùng cho hàn hợp kim đồng Nguồn điện chiều nối nghịch, nối thuận, xoay chiều Hồ quang trực tiếp hồ quang gián tiếp Có thể sử dụng hồ quang pha Hồ quang pha thường dùng dòng xoay chiều Có thể dùng điện cực không nóng chảy (Thanh, grafit, vônphram -W), thường dùng điện cực vônfram nối trực tiếp , dòng chiều nối thuận ( cực âm nối với que hàn, cực dương nối với vật hàn); hàn dây hàn nối nghịch ( cực dương nối với dây hàn) Có thể dùng điện cực nóng chảy (dây hàn nóng chảy) Khi hàn dòng chiều day hàn nóng chảy thường nối nghịch ( cực dương nối với dây hàn, cực âm nối với vật hàn) Tốc độ cấp dây ổn định thay đổi tuỳ theo điện áp Phương pháp hàn môi trường khí bảo vệ đa Có thể hàn vị trí không gian; đảm bảo khí hoá, tự động hoá trình hàn; chất lượng mối hàn nâng cao; Hàn môi trường khí ứng dụng nhiều ngành đóng tàu - Hàn môi trường khí CO2 CO2 thường dùng : loại (99,5%CO2) Loại (99%), Loại thực phẩm (98,5%) CO2 thường dùng trạng thái lỏng cho vào bình có dung tích 40 lít có khối lượng khoảng 25 kg Trong ngành đóng tàu thường dùng dòng chiều nối nghịch (P.7 Golochenko) Cho vào dây hàn số chất (kim loại kiềm, kiềm thổ) làm tăng tính ổn định cho hồ quang hàn cho phép hàn có dịch chuyển dây hàn nóng chảy theo dòng Thực hành điện công nghệ nên làm giảm bắn toé Dòng xoay chiều thường làm cho hồ quang không ổn định tăng bắn toé Chính mà hàn điện cực nóng chảy môi trường khí CO2 thường dùng dòng chiều nối nghịch Dây hàn có loại theo tiêu chuẩn : 0,3 ; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0 mm ( trang 25- 1962) Dây hàn nhỏ d = 0,5 - 1,2 mm Dây hàn lớn d = 1,2 - 3,0 mm Kích thước giọt kim loại lỏng hàn có ngắn mạch ( dgiọt > 1,5 dh ) không ngắn mạch ( dgiọt > 0,8 dh ) chảy thành dòng ( d giọt < 0,8 dh ) Đặc tính dịch chuyển kim loại lỏng vào vũng hàn phụ thuộc : loại khí bảo vệ; chế độ hàn (cực nguồn điện, dòng điện hàn Ih, Hiệu điện hàn : Uh, Vận tốc hàn : Vh, Đường kính dây hàn : dh, Lượng khí tiêu hao :Qh chiều dài lõi dây hàn tính từ đầu mút đầu mỏ hàn : Ld.) Hàn CO2 dùng dòng chiều nối nghịch, nối thuận hay hàn dòng chiều Trong thực tế hàn CO2 thường dùng dòng chiều nối nghịch (cực dương nối với mỏ hàn, cực âm nối với vật hàn) Vì nối nghịch hồ quang cháy ổn định, tạo nên mối hàn có hình dáng hợp lý đảm bảo tính chất cần thiết mối hàn Khi hàn với điện cực nối thuận hồ quang cháy ổn định có xu hướng tạo rổ khí giảm ngấu vào kim loại Khi hàn dòng xoay chiều làm cho hồ quang cháy ổn định lượng bắn toé nhiều Để điều chỉnh dịch chuyển kim loại lỏng sử dụng dòng điện xung tần số 50 100Hz Từ phân tích người ta thường sử dụng dòng chiều nối nghịch ( cực dương que hàn, cực âm vật hàn) để hàn CO2 Dòng hàn phụ thuộc S, dh J mật độ dồng điện hàn Thường nhận J = 60 - 150 A/mm2 10 Chất lượng mối hàn thoả mản hàn nước 11 Hàn môi trường khí bảo vệ CO2 cho phép tự động hoá dể dàng Thực hành điện công nghệ Giới thiệu Máy hàn ESAB LAG 400: MIG/MAG U0=18-46V I X I U Thông II 50Hz U 360Hz U 220V 380V 415V 220V - - 440V 550V 70A/15V-400A/36V 60% 80% 100% 400A 355A 315A 34V 32V 30V 52A 42A 34A 30A 24A 20A 28A 22A 15A 52A 42A 34A 26A 21A 21A 17A số máy hàn: 17A 14A Hình 1.1:Mác thông số máy hàn U0=18-46V điện áp lúc không tải Máy hàn hoạt động hai tần số 50Hz 60Hz với cấp điện áp khác Thì giá trị dòng điện hàn thay đổi theo cấp điện áp Ví dụ: 50Hz : lưới điện pha tần số 50Hz: 220V :phần sơ cấp đấu theo hình Thực hành điện công nghệ Hình 1.2 380V : phần sơ cấp đấu theo hình Hình 1.3 415V: phần sơ cấp đấu theo Hình 1.4 Phần đấu nối phía sơ cấp máy biến áp (sơ cấp quấn bên trongdây đồng, thứ cấp bên bên dây nhôm) máy biến áp quấn theo hình trụ Hình 1.5 phần sơ cấp Giá trị: X=60%; I=400A; U=34V tương ừng với (-A) X=80%; I=355A; U=32V tương ừng với (-b) X=100%; I=315A; U=30V tương ừng với (-c) Thực hành điện công nghệ Hình 1.6 phần thứ cấp III Cấu tạo máy hàn ESAB LAG 400: MIG/MA Chia làm hai phấn: phần phần điện: • Phần bao gồm vỏ máy, dây hàn, quạt làm mát, hệ thống quay dây thiết bị di động bánh • Phần điện chia làm hai phần: mạch động lực mạch điều khiển Mạch động lực máy biến áp hàn, diode cầu hình tia ba pha Mạch điều khiển bao gồm tiếp điểm hai núm điều khiển ( off-4) (1-10) máy biến áp hàn ba pha đấu theo hình điên áp vào 380V Hình 2.1: bên máy hàn ESAB LAG 400 Thực hành điện công nghệ Hình 2.2: Một phần bên Phần cơ: vỏ máy hàn làm nhiệm vụ bảo vệ máy hàn , quạt làm mát máy hàn máy biến áp hàn hoạt động, bốn bánh xe để di chuyển máy hàn cách thuận tiện, cấu điều khiển dây hàn giúp cho việc hàn vật vị trí Phần động lực bao gồm cầu chì máy biến áp hàn,cotactor K8 máy biến áp K9 nghịch lưu cầu diode Mạch điều khiển bao gồm hai núm điều khiển thô(off-4) tinh (1-10) (K32) K4, IV K30 Nguyên lý hoạt động máy biến áp hàn: Bảng trạng thái: Hình 3.1 Thực hành điện công nghệ Khi núm điều chỉnh thô vị trí off tiếp điểm K32 ở trạng thái mở làm cho mạch điện, cho dù núm điều chỉnh tinh vị trí hở mạch Hình 3.2 Khi núm điều chỉnh thô sang vị trí từ đến làm cho mạch đóng lại tiếp điểm (1-2;3-4) K32 đóng cấp điện cho K9, K8 Vị trí thô số tiếp điểm (5-6;8-9(;10-11;12-15;14-17;21-16) K32 đóng lại K9 có điện ,K8 đóng lại(1-2;3-4;5-6) núm điều chỉnh tinh vị trí tiếp điểm (28-29;2-1;22-25) K4 đóng Lúc cuôn sơ cấp có số vòng dây nhiều điên áp lớn dòng hàn nhỏ (hình 3.3) quận dây sơ cấp giảm số vòng dây từ từ ta điều chỉnh núm vặn tinh từ vị trí 10 hình lại dòng điện tăng từ từ điện áp giảm dần với trị số nhỏ Thực hành điện công nghệ Hình 3.3 Mạch sơ cấp nối theo hình tam giác Ví trí thứ hai điều chỉnh tinh k4 sang vị trí thứ haitiếp điểm (28-29;21;22-25) mở tiếp điểm (30-29;6-1;18-25) đóng lại Thực hành điện công nghệ Hình 3.4 Mạch sơ cấp nối theo hình tam giác - K32 vị trí K4 vị trí Vị trí thô số tiếp điểm (5-6;7-23;10-11;13-27;15-27;14-17:31-19;3121) K32 đóng lại K9 có điện ,K8 đóng lại(1-2;3-4;5-6) núm điều chỉnh tinh vị trí tiếp điểm (28-29;2-1;22-25) K4 đóng Lúc cuôn sơ cấp đấu theo hình 10 Thực hành điện công nghệ - Tương tự ta có K4 vị trí 2: mạch sơ cấp đấu nối theo hình 11 Thực hành điện công nghệ - K32 vị trí K4 vị trí Vị trí thô số tiếp điểm (6-23; 7-23; 8-9; 10-27; 13-27; 12-15; 14-31; 19-31; 1621) K32 đóng lại K9 có điện ,K8 đóng lại(1-2;3-4;5-6) núm điều chỉnh tinh vị trí tiếp điểm (28-29;2-1;22-25) K4 đóng Lúc cuôn sơ cấp đấu theo hình 12 Thực hành điện công nghệ - Tương tự ta có K4 vị trí 10 Mạch sơ cấp đấu hình 13 Thực hành điện công nghệ - K32 vị trí K4 vị trí Vị trí thô số tiếp điểm (6-23; 7-23; 23-9; 10-27; 13-27; 27-15; 14-31; 19-31; 31-21) K32 đóng lại K9 có điện ,K8 đóng lại(1-2;3-4;5-6) núm điều chỉnh tinh vị trí tiếp điểm (28-29;2-1;22-25) K4 đóng Lúc cuôn sơ cấp đấu theo hình 14 Thực hành điện công nghệ Tương tự cho K4 vị trí 10 15 Thực hành điện công nghệ 16 Thực hành điện công nghệ - Thứ cấp Đồng hồ hiển thị dòng hàn áp Hình3.15 V Nguồn điện đặc tính máy hàn Máy biến áp chế tạo có điện kháng tản lớn cuộn dây thứ cấp nối với điện kháng k để hạn chế dòng điện hàn, quấn theo hình trụ đường đặc tính hàn dốc, cuộn dây sơ cấp nối với nguồn điện, cuôn thứ cấp qua chỉnh lưu nối vào điện kháng K nối tới que hàn máy biến áp làm việc chế độ ngắn mạch ngắn hạn dây quấn thứ cấp Để đảm bảo an toàn điện điện áp thứ cấp không tải máy hàn nhỏ 100V (U0=18-46V) Để điều chỉnh dòng hàn ta thay đổi số vòng dây cuôn sơ cấp máy biến áp hàn(k32 K4) thay đổi điện kháng (K12) a) Hàn hồ quang dòng điện xoay chiều: 17 Thực hành điện công nghệ tần số 50Hz Hồ quang cháy không ổn định dòng điện xoay chiều có trị số biến đổi có ưu điểm tiện lợi, giả thành rẻ, thiết bị đơn giản dễ bảo quản b) Hồ quang dòng điện chiều: Quá trình hàn có nhiều ưu điểm so với hàn hồ quang dòng điện xoay chiều, song thiết bị phức tạp giá thành đắt Cường độ dòng ngắn mạch phải nhỏ nhằm nâng cao tuổi thọ máy hàn Thường cho phép: Iđ = (1,3 ¸ 1,4)Ih Iđ: Dòng điện ngắn mạch Ih: Dòng điện hàn hồ quang cháy ổn định 18 Thực hành điện công nghệ Đường cong - Dạng u tăng dùng cho hàn tự động môi trường khí bảo vệ Đường cong - Dạng U không thay đổi (hầu không tăng I tăng) dùng cho hàn điện xỷ, hàn tự động môi trường khí bảo vệ Bởi hàn môi trường khí bảo vệ, kim loại dây hàn chảy thành dòng tạo nên dòng ngắn mạch liên tục, dòng điện hàn tăng nhanh làm nóng chảy day hàn nhanh liên tục Chế độ phù hợp với laọi dây có dh = 0,5 - 1,2 mm 19 Thực hành điện công nghệ Đường cong - Dạng cong dốc thoai thoải dùng cho hàn tự động bán tự động lớp thuốc có tốc độ cấp dây hàn không đổi Việc cấp lõi dây hàn theo nguyên lý tự động điều chỉnh (tức I tăng, Uh giảm làm cho nhiệt lượng Q = UIt giảm kết dây cháy chậm lại, phục hồi chiều dài cột hồ quang Đường cong - Dạng cong dốc dùng cho hàn hồ quang tay hàn tự đọng lớp thuốc (khi mà tốc độ cấp dây phụ thuộc chế độ hàn Khi U h thay đổi, Ih thay đổi nên chế độ hàn ổn định Kết hợp dương đặc tính động đường đặc tính tĩnh hồ quang ta thấy chúng giao điểm A B (tại Unguồn = Uhồ quang) Tại điểm B hiệu điện cao đủ để gây hồ quang dòng điện nhỏ không đủu để trì cháy ổn định hồ quang Thực lý làm cho dòng điện giảm xuống hiệu điẹn hồ quang tăng lên lúc Uhq > Ung, có nghĩa hiệu điện nguồn không đủ để gây hồ quang nên tắt Ngược lại, tăng dòng I Ung > Uhq ; điện thừa Ung - Uhq nguyên nhân gây nên tiếp tục tăng dòng điện đạt giá trị điểm A Như I tăng I giảm điểm A có phục hồi lại điều kiện ổn định hồ quang (Uhq = Ung) 20 Thực hành điện công nghệ Chế độ không tải : mạch hở: Ih= IKT = U2 = Ukt = U20 Khi làm việc :Uh = U20 - Utc Utc = Ih (Rtc +Xtc) Xtc = π f L U2 điện áp sơ cấp U20 điện áp thứ cấp f - tần số dòng điện L - Hệ số tự cảm tự cảm Rtc - Điện trở tự cảm; Xtc - Trở kháng tự cảm Khi dòng điện tăng, từ thông qua tự cảm tăng (phụ thuộc vào khe hở mạch tự tự cảm) lúc hiệu điện hàn giảm Chế độ ngắn mạch : Rt -Từ trở tự cảm R - điện trở mạch hàn r - điện trở cuộn thứ cấp (R+r ≈ 0.001 ôm) U điện rơi cuộn thứ cấp Wtc - số vòng dây tự cảm 21 [...]... đấu theo hình sao 14 Thực hành điện công nghệ Tương tự cho K4 ở vị trí 10 15 Thực hành điện công nghệ 16 Thực hành điện công nghệ - Thứ cấp Đồng hồ hiển thị dòng hàn và áp Hình3.15 V Nguồn điện và đặc tính của máy hàn Máy biến áp được chế tạo có điện kháng tản lớn cuộn dây thứ cấp nối với điện kháng ngoài k để hạn chế dòng điện hàn, và quấn theo hình trụ vì thế đường đặc tính hàn rất dốc, cuộn dây... bảo vệ, kim loại dây hàn chảy thành dòng tạo nên dòng ngắn mạch liên tục, dòng điện hàn tăng nhanh làm nóng chảy day hàn nhanh và liên tục Chế độ này phù hợp với laọi dây có dh = 0,5 - 1,2 mm 19 Thực hành điện công nghệ Đường cong 3 - Dạng cong dốc thoai thoải dùng cho hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc có tốc độ cấp dây hàn không đổi Việc cấp lõi dây hàn theo nguyên lý tự động điều chỉnh (tức... nâng cao tuổi thọ của máy hàn Thường chỉ cho phép: Iđ = (1,3 ¸ 1,4)Ih Iđ: Dòng điện ngắn mạch Ih: Dòng điện hàn khi hồ quang cháy ổn định 18 Thực hành điện công nghệ Đường cong 1 - Dạng u tăng dùng cho hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ Đường cong 2 - Dạng U không thay đổi (hầu như không tăng khi I tăng) dùng cho hàn điện xỷ, hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ Bởi vì khi hàn trong môi trường... với nguồn điện, cuôn thứ cấp qua chỉnh lưu nối vào điện kháng K rồi nối tới que hàn máy biến áp làm việc ở chế độ ngắn mạch ngắn hạn dây quấn thứ cấp Để đảm bảo an toàn điện điện áp thứ cấp không tải của máy hàn nhỏ hơn 100V (U0=18-46V) Để điều chỉnh dòng hàn ta có thể thay đổi số vòng dây cuôn sơ cấp của máy biến áp hàn( k32 và K4) hoặc thay đổi điện kháng (K12) a) Hàn hồ quang bằng dòng điện xoay... quang bằng dòng điện xoay chiều: 17 Thực hành điện công nghệ tần số 50Hz Hồ quang cháy không ổn định vì dòng điện xoay chiều luôn có trị số biến đổi nhưng có ưu điểm là tiện lợi, giả thành rẻ, thiết bị đơn giản và dễ bảo quản b) Hồ quang bằng dòng điện một chiều: Quá trình hàn có nhiều ưu điểm hơn so với hàn hồ quang dòng điện xoay chiều, song thiết bị phức tạp và giá thành đắt Cường độ dòng ngắn mạch.. .Thực hành điện công nghệ - Tương tự ta có K4 ở vị trí 2: mạch sơ cấp được đấu nối theo hình sao 11 Thực hành điện công nghệ - K32 ở vị trí 3 K4 ở vị trí 1 Vị trí thô số 1 các tiếp điểm (6-23; 7-23; 8-9; 10-27; 13-27; 12-15; 14-31; 19-31; 1621) của K32 đóng lại K9 có điện ,K8 đóng lại(1-2;3-4;5-6) núm điều chỉnh tinh ở vị trí 1 các tiếp điểm (28-29;2-1;22-25) của K4 đóng Lúc này... được đấu theo hình sao 12 Thực hành điện công nghệ - Tương tự ta có K4 ở vị trí 10 Mạch sơ cấp đấu hình sao 13 Thực hành điện công nghệ - K32 ở vị trí 4 K4 ở vị trí 1 Vị trí thô số 1 các tiếp điểm (6-23; 7-23; 23-9; 10-27; 13-27; 27-15; 14-31; 19-31; 31-21) của K32 đóng lại K9 có điện ,K8 đóng lại(1-2;3-4;5-6) núm điều chỉnh tinh ở vị trí 1 các tiếp điểm (28-29;2-1;22-25) của K4 đóng Lúc này cuôn sơ... lại điều kiện ổn định của hồ quang (Uhq = Ung) 20 Thực hành điện công nghệ Chế độ không tải : khi mạch ngoài hở: Ih= IKT = 0 U2 = Ukt = U20 Khi làm việc :Uh = U20 - Utc Utc = Ih (Rtc +Xtc) Xtc = 2 π f L trong đó U2 điện áp sơ cấp U20 điện áp thứ cấp f - tần số dòng điện L - Hệ số tự cảm của bộ tự cảm Rtc - Điện trở thuần của bộ tự cảm; Xtc - Trở kháng của bộ tự cảm Khi dòng điện tăng, từ thông qua... nhỏ không đủu để duy trì sự cháy ổn định của hồ quang Thực vậy nếu vì một lý do nào đó làm cho dòng điện giảm xuống thì hiệu điẹn thế hồ quang sẽ tăng lên và lúc đó Uhq > Ung, có nghĩa là hiệu điện thế của nguồn không đủ để gây hồ quang nên nó tắt Ngược lại, nếu tăng dòng I thì Ung > Uhq ; điện thế thừa Ung - Uhq là nguyên nhân gây nên sự tiếp tục tăng dòng điện cho đến khi đạt được giá trị ở điểm... Trở kháng của bộ tự cảm 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 Chế độ ngắn mạch : Rt -Từ trở của bộ tự cảm R - điện trở mạch hàn r - điện trở cuộn thứ cấp (R+r ≈ 0.001 ôm) U điện thế rơi trên cuộn thứ cấp Wtc - số vòng dây của bộ tự cảm 21 ... 14 Thực hành điện công nghệ Tương tự cho K4 vị trí 10 15 Thực hành điện công nghệ 16 Thực hành điện công nghệ - Thứ cấp Đồng hồ hiển thị dòng hàn áp Hình3.15 V Nguồn điện đặc tính máy hàn Máy. .. (1-10) máy biến áp hàn ba pha đấu theo hình điên áp vào 380V Hình 2.1: bên máy hàn ESAB LAG 400 Thực hành điện công nghệ Hình 2.2: Một phần bên Phần cơ: vỏ máy hàn làm nhiệm vụ bảo vệ máy hàn ,... mm 19 Thực hành điện công nghệ Đường cong - Dạng cong dốc thoai thoải dùng cho hàn tự động bán tự động lớp thuốc có tốc độ cấp dây hàn không đổi Việc cấp lõi dây hàn theo nguyên lý tự động điều