Ly thuyet han ho quang

Tài liệu giới thiệu cơ bản về Hàn hồ quang, phân loại các phương pháp hàn, hồ quang hàn, que hàn, máy hàn, kỹ thuật hàn hồ quang, các phương pháp kiểm tra mối hàn, an toàn lao động trong lĩnh vực hàn.

CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ HÀN

I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

1 Trên thế giới

– Khoảng đầu thời đại đồ đồng, đồ sắt loài người đã biết hàn kim loại

– Năm 1802 nhà bác học người Nga Pê-Tơ-Rốp đã tìm ra hiện tượng hồ quang điện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó để làm nóng chảy kim loại

– Năm 1882 kỹ sư Bê-Na-Đớt đã sử dụng hồ quang điện cực than để hàn kim loại

– Năm1886 Tôm-Sơn đã tìm ra phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối và được áp dụng rất nhiều trong lĩnh vực công nghiệp vào năm 1903

– Năm 1987 Bê-Na-Đớt đã tìm ra phương pháp hàn điện

– Năm 1988 Sla-Vi-A-Nốp đã áp dụng cực điện nóng chảy – cực điện kim loại vào hồ quang điện

– Năm 1900- 1902 trong công nghiệp đã sản xuất được các bít canxi và sau đó năm 1906 hàn khí ra đời

– Năm 1907 kỹ sư Ken-Be người Thủy Điện đã sử dụng cực điện có thuốc bọc (que hàn) để hàn kim loại – việc ứng dụng que hàn bọc thuốc đảm bảo chất lượng cao của mối hàn, bảo vệ vùng hàn khỏi tác dung của không khí chung quanh

– Cuối những năm 1930 – đầu những năm 1940 viện sỹ E.O Pa-Tôn tìm ra phương pháp hàn dưới thuốc, phương pháp hàn tự động, bán tự động

– Cuối năm 1940, tìm ra phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ, đó là các khí tự nhiên (hêli, argon ở Mỹ và khí cacbonic ở Liên Xô)

– Năm 1949 E.O Pa-Tôn tìm ra phương pháp hàn điện xỉ Phương pháp hàn điện xỉ ra đời và phát triển là một cuộc cách mạng kỹ thuật trong ngành chế tạo máy móc hạng nặng như lò hơi, tua bin, máy ép cỡ lớn…

– Những năm gần đây hàng loạt phương pháp mới ra đời như hàn bằng tia lửa điện, hàn siêu

âm, hàn ma sát, hàn nổ, hàn phát ma hồ quang… Hiện nay trên thế giới có khoảng hơn 120 phương pháp hàn khác nhau Hầu hết các vật liệu nối ghép bằng phương pháp hàn là kim loại, tuy nhiên gần đây đã có thể nối ghép vật liệu gốm và thậm chí hiện nay có thể hàn ở ngoài khoảng không vũ trụ – Nói chung các phương pháp hàn ngày càng được hoàn thiện và phát triển hơn Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và đặc biệt là trong ngành du hành vũ trụ Có thể nói hàn là một phương pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại – Và đặc biệt là trong ngành du hành vũ trụ Có thể nói hàn là một phương pháp gia công kim loại tiên tiến và hiện đại

2 Ở Việt Nam

– Từ thời thượng cổ, cha ông ta đã biết sử dụng hàn để làm ra những dụng cụ cần thiết phục

vụ cho đời sống và cải tiến dụng cụ lao động

– Tuy nhiên việc nghiên cứu áp dụng các phương pháp hàn tiên tiến còn gặp nhiều khó khăn

vì nước ta chưa đủ điều kiện về vật chất

– Hiện nay, với đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật hàn, công nhân lành nghề ngày càng đông đảo, và sự hợp tác khoa học với các nước trên thế giới Chúng ta tin chắc rằng ngành hàn ở Việt Nam sẽ ngày càng được phát triển và được ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất

II THỰC CHẤT

Hàn là quá trình nối một hoặc nhiều chi tiết lại với nhau bằng cách nung nóng chỗ nối đến

trạng thái chảy hay dẻo

- Khi hàn ở trạng thái chảy thì ở chỗ nối của vật hàn chảy ra và sau khi đông đặc ta nhận được mối hàn

- Khi hàn ở trạng thái dẻo thì chỗ nối được nung đến trạng thái dẻo; khi ấy khả năng chuyển động thẩm thấu các phần tử của kim loại hàn tăng lên , dưới tác dụng của ngoại lực chúng liên kết với nhau tạo thành mối hàn

III ĐẶC ĐIỂM VÀ CÔNG DỤNG

1 Đặc điểm

 Ưu điểm

(1) Tiết kiệm vật liệu: với cùng khả năng làm việc so với các nối ghép khác (bằng bulong, đinh tán…) kết cấu hàn cho phép tiết kiệm từ 10 ÷ 20% khối lượng kim loại, so với đúc hàn có thể tiết kiệm được tới 50% khối lượng kim loại

(2) Khả năng làm việc của mối ghép tốt (khả năng chịu tải của mối hàn và kim loại cơ bản) Mối ghép có thể chịu nhiệt độ cao khi làm việc

So với mối ghép đinh tán, mối ghép hàn có khả năng chịu tải cao hơn và ứng suất phân bố đều Khả năng chịu tải của mối ghép hàn đối đầu là 100%, còn với mối ghép đinh tán là 30 ÷ 80% (3) Mối hàn có độ bền và độ kín cao

Dựa vào sự kiểm tra độ bền của mối hàn ta thấy hiện tượng nứt, phá hỏng không bao giờ xảy ra tại mối hàn mà nó thường xảy ra ở vùng kim loại cơ bản

Hàn cho phép chế tạo các kết cấu phức tạp, siêu trường, siêu trọngtừ những vật liệu cùng loại hoặc những vật liệu khác loại Mối hàn đáp ứng được các yêu cầu làm việc của các kết cấu quan trọng như: vỏ tàu thuỷ, bồn bể, nồi hơi, các khung dầm chịu lực…

(4) Mối ghép hàn chế tạo đơn giản, rẻ tiền, trọng lượng nhỏ, năng suất cao So với các công nghệ khác dễ cơ khí hoá tự động hoá quá trình sản xuất

(5) Giảm được tiếng động khi sản xuất,…

Sự thay đổi trên ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học của vùng hàn, có thể làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu, đặc biệt khi làm việc dưới tác dụng của tải trọng động, tải trọng biến đổi theo chu kỳ

(2) Trong kết cấu hàn thường tồn tại ứng suất và biến dạng dư, ảnh hưởng đáng kể đến hình dáng, kích thước, tính thẩm mỹ và khả năng làm việc của sản phẩm (vật hàn cong vênh)

(3) Mối ghép hàn có vùng dễ bị nứt gãy lớn hơn so với mối ghép đinh tán do phương pháp gia công Khi mối ghép hàn có vết nứt, khuyết cạnh, hàn không ngấu do ứng suất kéo gây nên, hiện tượng gãy vỡ có thể xảy ra khi không có biến dạng dẻo

(4) Việc phát hiện ra các khuyết tật bên trong mối hàn là rất khó cho nên chất lượng mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào kỹ năng người thợ hàn

(5) Có nhiều khói bụi độc hại

2 Công dụng

– Về mặt chế tạo: hàn được ứng dụng để chế tạo nồi hơi, ống, ống bình chứa, sườn nhà, cầu, tàu thuyền, thân máy bay, vỏ máy, tên lửa, toa xe, ô tô và ngay cả đến tàu du hành vũ trụ Nói chung những bộ phận có hình dáng phức tạp, chịu lực tương đối lớn mà lại mỏng đều dùng phương pháp hàn

– Về mặt tu sửa: những bộ phận hỏng và cũ như xylanh rạn, đường ray bị mòn, bánh răng bị nứt hoặc gãy, khung xe, sườn xe bị gãy, những vật bị khuyết đều có thể dùng phương pháp hàn để

tu sửa, vừa nhanh, vừa rẻ

IV PHÂN LOẠI PHƯƠNG PHÁP HÀN

 Căn cứ theo dạng năng lượng sử dụng, có các nhóm phương pháp hàn như sau:

– Các phương pháp hàn điện: bao gồm các phương pháp dùng điện năng biến thành nhiệt năng để cung cấp cho quá trình hàn Ví dụ: hàn hồ quang, hàn điện tiếp xúc

– Các phương pháp hàn cơ học: bao gồm các phương pháp sử dụng cơ năng để làm biến dạng kim loại tại khu vực cần hàn và tao ra liên kết hàn Ví dụ: hàn nguội, hàn ma sát, hàn siêu âm,… – Các phương pháp hàn hoá học: bao gồm các phương pháp sử dụng năng lượng do phản ứng hoá học tạo ra để cung cấp cho quá trình hàn Ví dụ: hàn khí, hàn hoá nhiệt,

– Các phương pháp kết hợp: sử dụng kết hợp các dạng năng lượng nêu trên

Tuy nhiên thông dụng nhất là phân loại theo trạng thái mối ghép (Hình 1.1)

Bảng 1.1 Định nghĩa một số phương pháp hàn

Hàn nóng chảy Kim loại được nung nóng chảy và vùng kim loại nóng chảy đông đặc tạo

thành mối hàn

Hàn áp lực Dùng ngoại lực để ghép, tuỳ thuộc vào từng phương pháp kim loại có thể

nóng chảy hoặc không nóng chảy

Hàn hồ quang tay

Là phương pháp hàn nóng chảy mà nguồn nhiệt khi hàn là hồ quang cháy giữa hai điện cực Sự cháy và duy trì ổn định của hồ quang trong quá trình hàn được thực hiện bằng tay

Hàn khí Phương pháp hàn nóng chảy, để nung nóng chảy mép hàn của các phần tử

liên kết dùng ngọn lửa khí Ngọn lửa này được tạo nên ở đầu mỏ hàn

Hàn điện tiếp xúc Phương pháp hàn áp lực, bằng cách cho một dòng điện lớn đi qua chỗ tiếp xúc, nhiệt sinh ra sẽ nung nóng chỗ tiếp xúc đến trạng thái dẻo, sau đó dùng

tác dụng áp lực ép để tạo ra mối hàn Hàn điện xỉ Phương pháp hàn nóng chảy, để làm nóng chảy dây hàn người ta sử dụng nhiệt của dòng điện lớn đưa vào vùng xỉ chảy lỏng Hàn chùm tia điện

tử

Phương pháp hàn nóng chảy, để nung nóng chảy các phần tử hàn người ta sử dụng năng lượng của chùm tia điện tử

V TỔ CHỨC KIM LOẠI MỐI HÀN

Khi quan sát mặt cắt ngang của một liên kết hàn giáp mối, người ta thấy rằng: nguồn nhiệt hàn không chỉ làm chảy vùng mối hàn mà nó còn lan toả sang phần kim loại cơ bản bao bọc xung quanh mối hàn Nguồn nhiệt đó đã làm thay đổi tính chất và tổ chức kim loại, phần kim loại đó được gọi là vung ảnh hưởng nhiệt (Hình 1.2)

Hình 1.2 Các vùng quy ước trên mặt cắt ngang của mối hàn giáp mối

Hình 1.3 Sơ đồ kết tinh của kim loại mối hàn

2 Vùng ảnh hưởng nhiệt (AHN)

Hình 1.4 Cấu tạo của các vùng trên liên kết hàn giáp mối cacbon thấp

– Vùng AHN có nhiệt độ cao ở mép hàn khoảng 1500oC, sau đó giảm dần xuống khoảng

500oC, ở cách xa trục tâm đường hàn 180mm Do nhiệt độ thay đổi khác nhau nên tổ chức kim loại cũng thay đổi khác nhau (Hình 1.4) Vùng AHN được chia thành các vùng như sau:

(1) Vùng kim loại chảy không hoàn toàn (viền chảy) kích thước hạt kim loại sau khi hàn khá mịn và có cơ tính cao

(2) Vùng quá nhiệt, hạt tinh thể có kích thước lớn, độ dai va đập và độ dẻo thấp, dễ nứt nóng

và nứt nguội

(3) Vùng thường hoá (vùng kết tinh lại hoàn toàn) tổ chức gồm những hạt ferit nhỏ và peclit,

cơ tính tổng hợp tương đối cao

(4) Vùng kết tinh lại không hoàn toàn, tổ chức gồm các hạt ferit thô và ostenit nhỏ, vì vậy cơ tính của vùng này kém hơn

(5) Vùng kết tinh lại (vùng hoá già) phát sinh và phát triển tinh thể mới

(6) Vùng giòn xanh không có sự thay đổi rõ rệt về tổ chức kim loại nhưng độ dẻo và độ dai

va đập giảm, độ bền tăng

Vùng đáng quan tâm nhất là vùng quá nhiệt vì vùng này là vùng yếu nhất của liên kết hàn

Từ đó thiết kế quy trình công nghệ hàn và sử dụng mối hàn sao cho thích hợp

VI VẬT LIỆU HÀN

1 Vật liệu thép

Sắt nguyên chất là kim loại mềm, cơ tính thấp, do vậy ít sử dụng trong thực tế Để tăng bền người ta đã cho vào trong sắt nguyên chất một lượng cácbon bằng hoăc nhỏ hơn 2,14 % để tạo nên vật liệu kết hợp sắt – cácbon Vật liệu này được gọi là thép cácbon

Ngoài cácbon, trong thép cácbon còn chứa một lượng nhỏ nguyên tố mangan (Mn), silic (Si), phốtpho (P), lưu huỳnh (S) với lượng quy định Các nguyên tố này được gọi là 5 nguyên tố cho sắt (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Các tính chất của 5 nguyên tố trong thép

Nói chung thép với hàm lượng cácbon nhỏ hơn 0.2% có tính hàn tốt (thép càng ít cacbon càng dễ hàn)

Thép với hàm lượng Si cao khó cán Vì vậy hàm lượng Si không vượt quá 0,4%, có độ bền và độ cứng không đáng kể

Hàm lượng Si làm giảm tính hàn

Mangan Mn Làm tăng độ cứng, độ bền của thép

Thông thường trong thép ≤ 0,8% Khi hàm lượng Mn nhỏ hơn 1.5% thép vẫn đảm bảo có tính hàn tốt

Trong thép, P la tạp chất, nó làm cho thép dễ gãy và gây giòn nguội

Tăng hàm lượng P sẽ làm giảm tính hàn Vì vậy hàm lượng P trong thép phải ≤ 0,05%

Lưu huỳnh S

S là tạp chất trong thép, nó làm cho thép giòn và gây hiện tượng giòn nóng

Hàm lượng S cao sẽ làm giảm tính hàn Do đó hàm lượng S phải ≤ 0,05%

Sắt chứa silic và khoảng 2,14%  6,67% cácbon gọi là gang Thép chứa các nguyên tố như niken (Ni), crôm (Cr), đồng (Cu), môlipđen (Mo), nhôm (AL), titan (Ti)… được gọi là thép hợp

kim Thép hơp kim được phân loại thành thép hợp kim cao, thép hợp kim trung bình và thép hợp kim thấp theo tổng lượng của các nguyên tố hợp kim, ngoài ra nó còn được gọi là thép đặc biệt Thông thường thép đặc biệt cũng chứa hàm lượng cácbon cao như thép dụng cụ và thép gió…

Nhóm 2: Vật liệu có tính hàn thoả mãn là vật liệu cho phép sử dụng một số phương pháp hàn nhất định, thường là nung nóng sơ bộ và làm giảm tốc độ nguội Một số mác thép hợp kim thấp, thép cácbon và hợp kim trung bình

Nhóm 3: Vật liệu có tính hàn hạn chế là vật liệu cho phép nhận được mối hàn tốt với một số phương pháp công nghệ hàn khắt khe, thường phải sử dụng các biện pháp xử lý nhiệt hoạc hàn trong mội trường bảo vệ đặc biệt Vật liệu thường là các loại thép cácbon cao và thép hợp kim cao Nhóm 4: Vật liệu có tính hàn xấu là vật liệu thường phải hàn bàng công nghệ đặc biệt, phức tạp và tốn kém, mối hàn không tốt thường bị các khuyết tật rỗ, nứt như gang và một số hợp kim đặc biệt

+ Các chỉ tiêu đánh giá tính hàn của kim loại và hợp kim

– Cơ tính và thành phần hoá học của kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt

– Khả năng chống nứt nóng và nứt nguội

CHƯƠNG II: HÀN HỒ QUANG TAY

I KHÁI NIỆM

1 Thực chất

Hàn hồ quang tay là phương pháp hàn nóng chảy mà nguồn nhiệt khi hàn là hồ quang cháy giữa hai điện cực Sự cháy và duy trì ổn định của hồ quang trong quá trình hàn đươc thực hiện bằng tay (Hình 2.1)

Hình 2.1 Mạch điện hàn

2 Đặc điểm

– Cho phép thực hiện các mối hàn ở mọi vị trí trong không gian

– Thiết bị đơn giản, dễ vận hành, bảo dưỡng và giá thành không cao

– Chất lượng và năng suất hàn phụ thuộc vào trình độ tay nghề, kinh nghiệm của thợ hàn – Năng suất tương đối thấp

– Điều kiện làm của người thợ hàn không tốt

– Được sử dụng rộng rãi ở trong các ngành công nghiệp

II HỒ QUANG HÀN

1 Khái niệm

* Hồ quang hàn là là sự phóng điện mạnh và liên tục qua môi trường khí đã bị ion hóa giữa các điện cực

*Cấu tạo và sự phân bố nhiệt của hồ quang hàn do dòng điện một chiều tạo ra (Hình 2.2):

- Khu vực cực âm (Katot) có nhiệt độ 32000C, nhiệt lượng toả ra là 38% của tổng nhiệt lượng hồ

* Hồ quang phát ra nguồn sáng và nhiệt độ cao Nguồn nhiệt có độ tập trung cao dùng để làm nóng chảy vật liệu hàn và kim loại cơ bản

* Ánh sáng mạnh của hồ quang dễ gây ra viêm mắt và bỏng da Khi hàn người thợ phải đeo mặt nạ

và mặc quần áo bảo hộ

2 Các phương pháp tạo hồ quang

a Phương pháp mổ thẳng

Cho que hàn tiếp xúc thẳng với bề mặt vật hàn, sau đó nhấc nhanh que hàn lên khỏi vật hàn (3 ÷ 5 mm) để hình thành hồ quang, sau đó giữ ở một khoảng cách nhất định (2 ÷ 4 mm) thì hồ quang sẽ cháy đều (Hình 2.3)

Phương pháp này tương tự như hiện tượng đánh diêm

Đặt que hàn nghiêng một góc so với bề mặt vật hàn, cho đầu que hàn quẹt nhẹ vào bề mặt vật hàn, sau đó đưa que hàn thẳng góc với bề mặt vật hàn hình thành hồ quang Giữ cho que hàn và

bề mặt vật hàn một khoảng cách l (2 ÷ 4mm) = 0.5 ÷ 1.2 lần đường kính que hàn sao cho hồ quang cháy ổn định (Hình 2.4)

Hình 2.2 Hồ quang hàn

Chú ý: Trong quá trình tạo hồ quang thường xảy ra hiện tượng que hàn bị dính trên vật hàn

 Biện pháp xử lý :

– Lắc nhẹ que hàn sang trái hoặc phải để que hàn tách ra

– Nếu que hàn vẫn chưa tách được, ta cần nhả kìm kẹp que hàn ra và lấy que hàn ra khỏi bề mặt vật hàn

3 Sự cháy của hồ quang hàn

Sự cháy của hồ quang hàn phụ thuộc vào điện thế giữa hai điện cực lúc máy chưa làm việc, cường độ dòng điện và khoảng cách giữa hai điện cực (chiều dài hồ quang)

Quan hệ giữa hiệu điện thế với cường độ dòng điện gọi là đường đặc tính tĩnh của hồ quang (Hình 2.5)

Theo giản đồ Uh = f(Ih)

Uh thay đổi theo ba khoảng dòng điện, đường đặc tính tĩnh của hồ quang thay đổi theo sự thay đổi của dòng điện

Giản đồ trên chia làm ba khu vực:

– Khu vực 1: đặc tính giảm dòng điện I  80A

Điện thế hồ quang giảm khi dòng điện tăng Ít sử dụng trong thực tế vì hồ quang cháy không

– Khu vực III: I  1000A

Điện thế tăng và đường đặc tính tĩnh dốc lên Loại này thường được sử dụng trong kỹ thuật hàn tự động dưới lớp thuốc hàn và khí bảo vệ

4 Hiện tƣợng thổi lệch hồ quang

tố khác, hồ quang có thể bị kéo dài và dịch chuyển khỏi vị trí bình thường hoặc có thể làm hồ quang

bị tắt Hiện tưởng này gọi là hiện tượng thổi lệch hồ quang (Hình 2.6)

Hình 2.5 Đường đặc tính tĩnh của hồ quang hàn

a Một số yếu tố ảnh hưởng

 Ảnh hưởng của từ trường

Khi hàn với dòng điện một chiều, xung quanh cột hồ quang điện cực hàn, vật hàn sẽ sinh

Hình 2.6 Hiện tưởng thổi lệch hồ quang

Hình 2.7 Ảnh hưởng của từ trường lên hồ quang a), c) Hồ quang bị lệch do tác dụng của từ trường không đối xứng;

b) Từ trường đối xứng xung quanh hồ quang

 Ảnh hưởng của góc nghiêng điện cực hàn

Góc nghiêng điện cực hàn ảnh hưởng đến sự phân bố đường sức từ xung quanh hồ quang

Do vậy, chọn góc nghiêng điện cực hàn (que hàn) thích hợp có thể thay đổi được tính chất phân bố của đường sức từ và có thể tạo ra từ trường đồng đều, khắc phục hiện tượng thổi lệch hồ quang (Hình 2.9)

Ngoài ra các yếu tố như luồng khí, gió mạnh hoặc lõi que hàn hoặc vỏ thuốc bọc không đồng tâm cũng ảnh hưởng đến hiện tượng thổi lệch hồ quang Nhưng nguyên nhân chủ yếu vẫn là

do ảnh hưởng của từ trường phân bố không đều xung quanh cột hồ quang

b Các biện pháp khắc phục

– Thay đổi vị trí nối dây với vật hàn

- Điều chỉnh góc nghiêng que hàn cho thích hợp (nghiêng que hàn về phía hồ quang bị thổi lệch)

– Giảm chiều dài hồ quang

- Dùng tấm chắn để giảm bớt luồng khí ảnh hưởng đến cột hồ quang

- Đặt thêm vật sắt từ nối tiếp với vật hàn để kéo dài hồ quang ra phía sau của vật hàn

Hình 2.8 Ảnh hưởng của sắt từ đến hồ quang

a) Khi hàn mối hàn góc; b) Khi hàn mối hàn giáp mối; c) Khi hàn đến cuối mối hàn

Hình 2.9 Ảnh hưởng của góc nghiêng điện cực hàn đến sự thổi lệch hồ quang

III PHÂN LOẠI HÀN HỒ QUANG

1 Phân loại theo điện cực hàn

a Hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chảy

Điện cực chế tạo bằng than, grafit, vonfram… có tác dụng gãy và duy trì hồ quang để nung nóng Mối hàn được hình thành do kim loại vật hàn nóng chảy hoặc cả kim loại que hàn bổ sung (Hình 2.10)

Hình 2.10 Các hình thức hàn hồ quang điện cực không nóng chảy

b Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy

Hồ quang hình thành trực tiếp giữa điện cực và vật hàn Mối hàn được hình thành do kim loại que hàn và vật hàn tạo nên

Hàn bằng điện cực trần cho mối hàn rất xấu nên ít sử dụng

Hàn bằng điện cực nóng chảy có vỏ thuốc được dùng phổ biến hơn vì chất lượng mối hàn tốt hơn, que hàn có vỏ thuốc thường được gọi tắt là que hàn

2 Phân loại theo dòng điện

a Hàn hồ quang bằng dòng xoay chiều AC (Alternating Current)

Dùng dòng điện công nghiêp, tần số 50 Hz, khó gây hồ quang và hồ quang cháy không ổn định nên chất lượng mối hàn không cao

Tuy nhiên, nó vẫn được sử dụng nhiều vì thiết bị đơn giản, dễ bảo quản, sửa chữa, giá thành tương đối thấp, thuận tiện cho những nơi gần lưới điện, không gây hiện tưởng thổi lệch hồ quang

b Hàn hồ quang bằng dòng điện một chiều DC (Direct Current)

Có đặc tính ngược lại với dòng xoay chiều Hồ quang cháy ổn định, chất lượng mối hàn cao Tuy nhiên, thiết bị hàn phức tạp đắt tiền

Khi hàn bằng dòng điện một chiều có hai cách nối dây (Hình 2.11)

– Nối thuận: Nối cực (-) với que hàn, còn cực (+) nối với vật hàn Nhiệt độ hồ quang

phần vật hàn cao hơn ở que hàn, vì vậy thường được dùng để hàn vật có chiều dày lớn

– Nối nghịch: Nối cực (+) với que hàn, còn cực (-) với vật hàn Nhiệt độ hồ quang phần

vật hàn thấp hơn ở que hàn, thích hợp hàn các tấm mỏng, kim loại có nhiệt độ chảy thấp ( đồng, nhôm)

Vì vậy, 2 loại hàn theo dòng DC và AC vẫn được sử dụng song song và bổ sung cho nhau

3 Phân loại theo cách nối dây

a Nối dây trực tiếp

Nối một cực của nguồn hàn với vật hàn, cực còn lại nối với điện cực hàn Thường dùng khi hàn bằng điện cực nóng chảy (Hình 2.10a)

b Nối dây gián tiếp

Nối 2 cực của nguồn điện với điện cực hàn chứ không nối với vật hàn Cách nối dây này chỉ dùng với trường hợp hàn bằng điện cực không nóng chảy Do có thể điều chỉnh được lượng nhiệt cần thiết đưa vào kim loại cơ bản bằng cách điều chỉnh kim loại giữa hồ quang và vật hàn nên có ưu điểm hàn các tấm mỏng (Hình 2.10b)

c Nối dây hỗn hợp

Sử dụng trong trường hợp hàn hồ quang tay bằng điện cực 3 pha Người ta nối 2 pha với 2 điện cực không nóng chảy, còn pha thứ 3 được nối với vật hàn Nhiệt độ tập trung ở vùng hàn cao hơn so với hai cách nối trên, kim loại chảy mạnh hơn, năng suất cao hơn Tuy nhiên, nó chỉ thích hợp với hàn vật liệu dày, kim loại và hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao (Hình 2.10c)

IV MÁY HÀN ĐIỆN

1 Yêu cầu đối với máy hàn

– Muốn gây được hồ quang, nguồn điện phải có điện thế đủ lớn để gây được hồ quang và duy trì hồ quang cháy ổn định mà không gây nguy hiểm đến người sử dụng

– Nguồn xoay chiều, điện thế không tải U0 = 55  80V, điện thế khi hàn Uh = 25  45V – Nguồn một chiều U0 = 30  55V, Uh = 16  35V

– Điện thế công tác của máy hàn phải có sự thay đổi nhanh chóng, tỉ lệ thuận với sự thay đổi chiều dài hồ quang để tạo ra sự phù hợp, cháy ổn định của hồ quang

– Quan hệ giữa điện thế và dòng điện máy hàn gọi là đường đặc tính ngoài của máy Đường này được yêu cầu phải là đường dốc liên tục, tức là dòng điện trong mạch tăng lên thì điện thế giảm xuống và ngược lại (Hình 2.12)

Hình 2.11 Phương pháp nối thuận (a) và nối nghịch (b)

1) Nguồn điện hàn; 2) Cáp hàn; 3) Vật hàn

– Khi hàn thường xảy ra hiện tượng ngắn mạch, lúc này cường độ dòng điện rất lớn làm phá hỏng máy Do đó trong quá trình hàn không cho phép Id quá lớn

Id = (1,3  1,4)Ih – Máy hàn phải điều chỉnh được cường độ dòng điện để thích ứng với những yêu cầu hàn khác nhau …

– Máy hàn phải có khối lượng, kích thước nhỏ, hệ thống hữu ích cao, dễ dàng thao tác, sửa chữa và giá thành hạ

2 Máy hàn điện xoay chiều

Máy hàn xoay chiều để hàn hồ quang tay thực chất là một biến áp hàn dùng dòng điện một pha hoặc 3 pha, gồm các bộ phận: Bộ biến áp chính, Khung, Cơ cấu điều khiển, Hệ thống làm mát (tự nhiên, cưỡng bức)

a Biến áp có bộ tự cảm riêng

Bộ tự cảm riêng được mắc nối tiếp với cuộn dây thứ cấp của máy để tạo sự lệch pha của dòng điện và điện áp, tạo ra đường đặc tính dốc liên tục và thay đổi cường độ dòng điện hàn (Hình 2.13)

 Nguyên lý làm việc

– Máy chạy không tải (máy chưa làm việc): Điện thế U1 trong cuộn sơ cấp W1 bằng điện thế của mạng điện, I1 chạy qua cuộn sơ cấp tạo từ thông o chạy trong lõi của máy, tạo ra điện thế U2 ở cuộn thứ cấp Lúc này dòng điện hàn Ih = 0

– Máy chạy có tải ( lúc làm việc)

Ih ≠ 0

Hình 2.12 Đường đặc tính ngoài của máy hàn

Hình 2.13 Biến áp có bộ tự cảm riêng

t d

W

R f

Vậy, ta có thể điều chỉnh được dòng điện ngắn mạch và dòng điện hàn bằng hai cách:

– Thay đổi từ trở của bộ tự cảm Rt.

– Thay đổi số vòng quấn của bộ tự cảm Wt c

b Biến áp có các cuộn dây di động

Dựa trên nguyên lý thay đổi vị trí tương đối của các cuộn dây với nhau sẽ làm thay đổi khoảng hở từ thông giữa chúng, tức là sẽ làm thay đổi trở kháng giữa các cuộn dây và làm

thay đổi cường độ dòng điện hàn theo ý muốn Sự thay đổi vị trí giữa các cuộn dây được thực hiện bằng cơ cấu vít dẫn cho phép điều chỉnh dòng hàn (Hình 2.14)

Nếu điều chỉnh lõi A di động sâu vào khung lõi biến áp thì trị số từ thông sẽ qua A càng lớn, phần từ thông đi qua lõi cuộn thứ cấp càng nhỏ và dao động sinh ra trong mạch hàn càng nhỏ Ngược lại, nếu lõi A chạy ra và tạo nên khoảng trống không khí lớn, từ thông sẽ qua mạch càng bé

và dòng điện hàn sẽ lớn Vì vậy loại biến áp này có thể điều chỉnh vô cấp dòng điện hàn và khả năng điều chỉnh rất chính xác, đảm bảo gây hồ quang dễ dàng và cháy ổn định

d Biến áp có lõi từ di động trong cuộn cảm

Là sự kết hợp của hai phương pháp điều khiển dòng hàn ở trên Lõi từ di động trong cuộn cảm làm thay đổi khe hở không khí và trở kháng của mạch hàn Khe hở không khí càng lớn, cảm kháng càng nhỏ thì dòng điện hàn càng cao (Hình 2.16)

e Biến áp có bộ tự cảm bão hoà

Sử dụng cầu chỉnh lưu và biến trở để điều chỉnh dòng điện một chiều trong phần điều khiển Khi không có dòng điện một chiều đi qua cuộn dây điều khiển, cảm kháng là cực đại và dòng điện hàn càng bé Ngược lại, khi có dòng điện một chiều cực đại đi qua dòng điện hàn sẽ đạt giá trị cực đại Máy làm việc êm vì không có các cơ cấu chuyển động và có thể dễ dàng điều khiển từ xa (Hình 2.17)

3 Máy hàn điện một chiều

a Máy phát điện hàn

Hình 2.15 Biến áp có lõi từ di động

Hình 2.16 Biến áp có lõi từ di động trong cuộn cảm

Hình 2.17 Biến áp có bộ tự cảm bão hoà

Máy được truyền động bằng một động cơ điện hay động cơ đốt trong (xăng hay diesel) Nguyên lý máy phát điện một chiều kiểu các cực từ lắp rời (Hình 2.18)

Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý máy phát điện một chiều có các cực từ lắp rời

1 Bộ biến trở; 2 Cuộn dây kích từ; 3 Tay nắm; 4 Chổi điện than; 5 Cực từ; 6 Rôto

Các loại máy này thường có kích thước khối lượng lớn, giá thành cao, khi sử dụng gây tiếng ồn và khó bảo hành sửa chữa … Vì vậy hiện nay ít được sử dụng

b Máy chỉnh lưu hàn

Cấu tạo gồm một máy biến áp hàn (có cơ cấu điều chỉnh) và một mạch chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng một chiều (Hình 2.19 & 2.20)

Các loại máy này có kích thước gọn nhẹ, đơn giản, tính kinh tế cao, được ứng dụng rộng rãi

Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý của máy hàn chỉnh lưu một pha

Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý của máy hàn chỉnh lưu ba pha Trong mỗi phần sáu chu kỳ có một cặp chỉnh lưu làm việc, tuần tự như sau: 1-5, 2-4 và 3-6 Kết quả là trong toàn bộ chu kỳ dòng điện hàn được chỉnh lưu liên tục và đường cong điện thế gần trở thành đường thẳng Như vậy dòng điện xoay chiều 3 pha sau khi chỉnh lưu trở thành dòng một chiều

4 So sánh máy hàn hồ quang xoay chiều và một chiều

Bảng 2.1 So sánh máy hàn hồ quang xoay chiều và một chiều

Tiếng ồn Loại quay tương đối ồn, loại chỉnh lưu không ồn Không ồn

Mỗi loại máy hàn đều có ưu nhược điểm của nó, tùy vào yêu cầu công nghệ và từng điều kiện cụ thể mà ta chọn máy hàn cho phù hợp, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cần thiết với chi phí là thấp nhất

Hình 2.21 Cấu tạo que hàn 1) Lõi que; 2) Vỏ thuốc

2 Yêu cầu

a Tác dụng của lớp thuốc bọc que hàn

– Tạo ra môi trường ion hoá tốt để đảm bảo dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định Thường dùng các nguyên tố của nhóm kim loại kiềm

– Tạo ra môi trường khí bảo vệ vùng hàn, không cho nó tiếp xúc với ôxy và nitơ của môi trường xung quanh Thường dùng các chất hữu cơ (tinh bột, xenlulo…), các chất khoáng (manhezit,

đá cẩm thạch,…)

– Tạo ra lớp xỉ bọc lại mối hàn, tránh cho mối hàn bị khí xâm nhập và tạo điều kiện cho mối hàn nguội chậm Sau khi mối hàn nguội thì lớp xỉ này phải dễ bong, thường dùng các loại như TiO2, CaF2, MnO, SiO2…

– Có khả năng khử oxi, hợp kim hoá mối hàn, … nhằm nâng cao hoặc cải thiện thành phần hoá học và cơ tính của kim loại mối hàn Trong vỏ thuốc, các fero hợp kim thường được đưa vào để thực hiện chức năng này

– Đảm bảo độ bám chắc của vỏ thuốc trên lõi que, bảo vệ lõi que không bị oxi hoá và không gây ra khí độc khi hàn Thường dùng nước thuỷ tinh, dextrin,…

– Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp vỏ thuốc phải lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của lõi que

để khi hàn vỏ thuốc sẽ tao ra hình phễu hướng kim loại que hàn chảy vào vũng hàn thuận lợi, vỏ thuốc phải cháy đều và không rơi thành cục

b Về que hàn nói chung

Đảm bảo yêu cầu về cơ tính của kim loại mối hàn, thành phần hoá học cần thiết cho kim loại mối hàn và có tính công nghệ tốt: Dễ gây hồ quang, hồ quang cháy ổn định; nóng chảy đều, không vón cục; khả năng hàn được mối hàn ở nhiều vị trí trong không gian; kim loại mối hàn ít bị khuyết tật nứt, rỗ, xỉ; xỉ hàn dễ nổi, phủ đều, dễ tách khỏi mối hàn khi nguội; năng suất cao, giá thành rẻ; không gây ra khí độc khi hàn

c Cách bảo quản que hàn:

- Que hàn phải để trong kho khô ráo và thông gió tốt Nhiệt độ trong kho không nhỏ quá 180C

- Phải kê cao (không thấp quá 300 mm), đồng thời phải để cách vách tường lớn hơn 300 mm, đề phòng que hàn ẩm mà biến chất

- Kho chứa que hàn phải có thiết bị nung nóng để sấy khô que hàn

- Nếu thấy que hàn bị ẩm thì phải sấy theo chỉ dẫn của nhà sản xuất

- Các loại que hàn bị ẩm sau khi sấy khô đem hàn thử, nếu không phát hiện thấy hiện tượng thuốc bọc rơi ra từng mảng, hoặc trên mối hàn không có lỗ hơi thì chứng tỏ que hàn vẫn đảm bảo chất lượng

- Khi làm việc ở ngoài trời đêm cần phải giữ que hàn cho tốt, đề phòng que hàn bị ẩm mà biến chất

3 Phân loại

a Theo công dụng

– Que hàn thép cacbon và thép hợp kim kết cấu

– Que hàn thép hợp kim chịu nhiệt

– Que hàn thép hợp kim cao và có tính chất đặc biệt

– Que hàn đắp

– Que hàn gang và que hàn kim loại màu

b Theo chiều dày lớp thuốc bọc

– Loại vỏ thuốc mỏng D/d  1,2

– Loại vỏ thuốc trung bình 1,2 < D/d  1,45

– Loại vỏ thuốc dày 1,45 < D/d  1,8

– Loại vỏ thuốc đặc biệt dày D/d > 1,8

c Theo thành phần hóa học của thuốc bọc

– Loại thuốc bọc hệ axit (ký hiệu là A): vỏ thuốc được làm bằng các loại oxit (sắt, mangan, silic), feromangan,… Que hàn vỏ thuốc loại này có tốc độ chảy lớn, cho phép hàn bằng cả hai loại dòng điện xoay chiều và một chiều, hàn ở hầu hết vị trí trong không gian Nhược điểm của

nó là mối hàn dễ có khuynh hướng nứt nóng, nên rất ít dùng để hàn các loại thép có hàm lượng lưu huỳnh và cacbon cao

– Loại thuốc bọc hệ bazơ (ký hiệu là B): trong vỏ thuốc chủ yếu là canxicacbonat, manhecacbonat, huỳnh thạch, feromangan, silic, titan, Khi hàn sẽ tạo ra khí bảo vệ là CO và CO2

do phản ứng phân ly của cacbonat Que hàn thuộc hệ bazơ thường chỉ sử dụng với dòng điện hàn một chiều đấu nghịch Mối hàn ít bị nứt kết tinh, nhưng rất dễ bị rỗ khí Có thể sử dụng que hàn loại này để hàn các loại thép có độ bền cao, các kết cấu hàn quan trọng

– Loại thuốc bọc hệ hữu cơ (ký hiệu là O hoặc C): chứa nhiều tinh bột, xenlulo… để tạo

ra môi trường khí bảo vệ cho quá trình hàn Muốn tạo xỉ tốt thường cho thêm vào hỗn hợp thuốc một số quang titan, mangan, silic và một số fêrô hợp kim Đặc điểm của loại qua hàn này là tốc độ đông đặc cảu vũng hàn nhanh nên có thể sử dụng để hàn đứng từ trên xuống, thích hợp để hàn với dòng điện một chiều cũng như xoay chiều

– Loại thuốc bọc hệ rutin (ký hiệu là R): Trong thuốc bọc có thành phần như: ôxýt titan, grafit, mica, canxi và magiê cacbonat, ferô hợp kim Que hàn loại này sử dụng đối với cả dòng điện xoay chiều và một chiều, hồ quang cháy ổn định, mối hàn hình thành tốt, ít bắn tóe, nhưng dễ

bị rỗ khí và nứt kết tinh trong mối hàn

Vanadi và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn

4 Ký hiệu que hàn

a Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam

(1) Que hàn thép cacbon và hợp kim thấp TCVN 3734 - 89

Cấu trúc chung của ký hiệu que hàn có dang như sau:

Ví dụ: N50 - 6B có nghĩa là: que hàn dùng để hàn thép cacbon và hợp kim hấp, vỏ thuốc thuộc hệ bazơ thích hợp với hàn dòng điện một chiều nối nghịch Kim loại mối hàn có giới hạn bền kéo tối thiểu là 50 kG/mm2

, độ dai va đập không bé hơn 1,3 MJ/m2, độ dãn dài tương đối

Hn CrXX MoXX VXX … -XXX X

Ví dụ: Hn.Cr05.Mo10.V04 - 450R có nghĩa là: que hàn thép chịu nhiệt làm việc ở nhiệt độ tối

đa là 4500C có vỏ thuốc bọc thuộc hệ rutin; kim loại mối hàn có thành phần hoá học là : 0,5%Cr; 1% Mo; 0,4% V

Môlipđen và hàm lượng của nó tính theo phần nghìn Crôm và hàm lượng của nó tính theo phần mềm

Que hàn thép hợp kim chịu nhiệt

Nhóm vỏ bọc (A,B,R…)

(3) Que hàn thép bền nhiệt và không gỉ

Hb CrXX NiXX MnXX… - XXX X

Ví dụ: Hb.Cr18.Ni8.Mn - 600B có nghĩa là: que hàn thép hợp kim bền nhiệt và không gỉ có thành phần kim loại đắp : 18%Cr; 8% Ni; 1% Mn Nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn là 6000

C

Vỏ thuốc bọc que hàn thuộc hệ bazơ

(4) Que hàn thép hợp kim có độ bền cao

Hc XX CrXX MnXX WXX… XXX -X

Ví dụ: Hc.60.Cr18.V.W.Mo - B có nghĩa là: que hàn hợp kim độ bền cao, kim loại đắp có có giới hạn bền kéo tối thiểu 60 kG/mm2

(hay 590 MPa) và thành phần hoá học gồm : 18%Cr; 1%V;

và 1% Mo Vỏ thuốc bọc que hàn thuộc hệ bazơ

b Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Mỹ AWS (American Welding Society)

Ký hiệu que hàn bắt đầu bằng chữ cái “E” biểu thị đó là que hàn, tiếp theo là 2 chữ số 60

hoặc 70 chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại đắp 60 Ksi hay 70 Ksi Đây là đơn vị đo ứng suất dùng phổ biến ở Mỹ Có thể qui đổi sang các hệ đơn vị khác như sau: 1 Ksi = 6,9.106

Pa = 6,9 MPa = 0,703 kG/mm2

Nhóm vỏ bọc (A,B…)

Nhiệt độ làm việc ổn định của mối hàn (0

C)

Ký hiệu các nguyên tố hợp kim Cr, Mn, W và các nguyên tố khác (nếu có) với hàm lượng tương ứng của chúng tính theo phần trăm (Nếu không có các chữ số kèm theo thì hàm lượng của nguyên tố đó là xấp xỉ 1% )

Chỉ số Vị trí mối hàn trong không gian

22 Que hàn E70

Ví dụ: E6013 có nghĩa là: que hàn hồ quang tay, giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại đắp là 47,101 kG/mm2, gới hạn chảy là 38,665 kG/mm2, loại vỏ thuốc bọc là Kali titan cao (RR), có thể hàn ở mọi vị trí và hàn với dòng điện một chiều hay xoay chiều

5 Chọn que hàn hồ quang tay

Mỗi loại que hàn đáp ứng một yêu cầu cụ thể nhất định, vì vậy trong thực tiễn sản xuất, tuỳ vào điều kiện hàn, yêu cầu của từng trường hợp mà ta chọn que hàn tương ứng

Một số yếu tố để chọn que hàn:

– Tạo ra được kim loại mối hàn có đặc tính bền và thành phần hoá học tương ứng với kim loại cơ bản

– Có thể hàn được các vị trí trong không gian

– Thích hợp với nguồn điện hàn

– Tuỳ hợp vào yêu cầu mối nối

– Phù hợp với điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật cho trước

– Có năng suất cao nhất

VI KỸ THUẬT HÀN

1 Vị trí mối hàn trong không gian (Hình 2.22)

Hình 2.22 Vị trí các mối hàn trong không gian

(1) Hàn sấp: là hàn nhiều mối hàn phân bố trên mặt phẳng nằm trong góc 0o

÷ 60o (2) Hàn đứng: là hàn những mối hàn phân bố trên mặt phẳng nằm trong góc 60o

÷ 120o theo phương bất kỳ (trừ phương song song với mặt phẳng nằm ngang)

(3) Mối hàn ngang: là hàn những mối hàn phân bố trên mặt phẳng nằm trong góc 60o

÷ 120o, phương mối hàn song song với mặt phẳng nằm ngang

(4) Mối hàn trần: là hàn những mối hàn phân bố trên các mặt phẳng nằm trong góc 120o

÷ 180o Trong khi hàn người thợ hàn phải ngửa mặt về phía hồ quang (hàn ngửa)

Ví dụ: Các loại mối hàn trong kiểm tra (Hình 2.23)

2 Các loại mối hàn và chuẩn bị mối hàn

a Mối hàn giáp mối

Loại này được dùng phổ biến nhất vì nó rất đơn giản, tiết kiệm và dễ chế tạo Tuỳ theo chiều dày vật hàn  4mm thì không cần vát mép,  > 4mm cần vát mép cho mối hàn tốt hơn

Bằng Ngang Đứng Trần

Hình 2.23 Phân loại mối hàn dùng trong kiểm tra

 Sự chuẩn và bị kích thước mối hàn giáp mối không vát mép

b Mối hàn gấp mép

Khi vật hàn có chiều dày mỏng, ta cần bẻ cong mép lên, ghép lại và hàn Trường hợp này ta

có thể dùng que hàn không nóng chảy

 Sự chuẩn bị và kích thước mối hàn gấp mép

c Mối hàn chồng

Loại này ít được sử dụng vì tổn thất kim loại vật hàn nhiều

 Sự chuẩn bị và kích thước của mối hàn chồng

d Mối hàn góc

Mối hàn này được sử dụng rộng rãi vì kết cấu của nó đáp ứng được yêu cầu thực tiễn nhiều hơn

 Sự chuẩn bị và kích thước của mối hàn góc không vát cạnh

 Sự chuẩn bị và kích thước của mối hàn góc vát hai cạnh

e Mối hàn chữ (T)

Dùng khá phổ biến trong khi thiết kế Mối hàn loại này có dộ bền cao, đặc biệt là lúc chịu tải trọng tĩnh nên phần lớn dùng trong các kết cấu làm việc chịu uốn Có thể hàn một bên hoặc hai bên tuỳ tình trạng chịu lực của mối hàn

 Sự chuẩn bị mép và kích thước của mối hàn chữ T vát hai cạnh

 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

3 Chế độ hàn

Chế độ hàn là tổng hợp các tính chất cơ bản của quá trình hàn để đảm bảo nhận được mối hàn có

hình dáng, kích thước mong muốn Đặc trưng cho chế độ hàn điện gồm:

a Đường kính que hàn d (mm)

Để nâng cao hiệu suất, có thể chọn đường kính que hàn lớn Nhưng hàn bằng que hàn có đường kính lớn mối hàn hình thành không tốt và tăng cường độ làm việc của thợ hàn Do đó chọn đường kính que hàn to, nhỏ phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Khi hàn việc nâng cao dòng điện hàn có thể làm tăng nhanh tốc độ nóng chảy của que hàn

và mép vật hàn, dẫn đến tăng năng suất hàn Tuy nhiên, dòng điện hàn có ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn

– Nếu dòng điện quá lớn dễ làm cho kim loại hai bên vật hàn khuyết cạnh, thậm chí có thể chảy thủng, đồng thời cấu trúc của kim loại bị thay đổi

– Nếu dòng điện hàn quá nhỏ, nguồn nhiệt do hồ quang cung cấp không đủ để nung nóng vật hàn, dễ gây nên những khuyết tật: hàn chưa ngấu và lẫn xỉ, làm giảm cơ tính ở đầu mối hàn

– Vì vậy, ta cần chọn cường độ dòng điện hàn phù hợp với chiều dày vật hàn và đường kính que hàn, vị trí mối hàn trong không gian,…

Bằng phương pháp tính toán gần đúng khi hàn thép ở vị trí hàn bằng, áp dụng công thức sau:

I h ( d)d [A]

d _ đường kính que hàn (mm)

 và  là các hệ số thực nghiệm, khi hàn bằng thép cacbon  = 20,  = 6

Trong sản xuất tính theo I = (30 ÷ 50)d

Nếu vật có chiều dày  > 3d thì phải tăng dòng điện thêm 15%, nếu hàn vật mỏng  < 1.5d phải giảm dòng điện 15%

Khi hàn đứng thì giảm dòng điện từ 10%  15% và hàn trần giảm dòng điện hàn từ 15% 

20%

c Điện thế hồ quang

Điện thế hồ quang do chiều dài hồ quang (Lhq) quyết định: hồ quang dài điện thế cao và ngược lại Do đó nên sử dụng hồ quang ngắn để hàn, chiều dài hồ quang không vượt quá đường kính que hàn

Hàn hồ quang bình thường Lhq = 1,1d

Hàn hồ quang ngắn Lhq < 1,1d (điện thế thấp)

Hàn hồ quang dài Lhq > 1,1d (điện thế cao)

Trong quá trình hàn không nên hàn hồ quang dài quá dễ sinh ra hiện tượng không tốt:

– Hồ quang cháy không ổn định, sức nóng bị phân tán, kim nloại nóng chảy bắn ra ngoài nhiều

– Độ sâu nóng chảy bé dễ sinh ra khuyết cạnh và những khuyết tật khác

– Những khí có hại như N, O2 trong không khí dễ thấm vào mối hàn gây hiện tượng rỗ khí

Do đó nên sử dụng hồ quang ngắn để hàn

d Tốc độ hàn V h

Tốc độ hàn là tốc độ di chuyển về phái trước của que hàn, nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của công việc hàn Trong quá trình hàn nên căn cứ tình hình cụ thể để điều chỉnh tốc độ hàn, nhằm đảm bảo cho mối hàn cao thấp, rộng hẹp đều nhau

Nếu Vh quá lớn mối hàn sẽ hẹp, chiều sâu ngấu mối hàn giảm, không phẳng và có thể bị gián đoạn Nếu Vh quá bé sẽ dễ xuất hiện hiện tượng cháy chân, kim loại cơ bản bị nung quá mức, vùng ảnh hưởng nhiệt, chiều rộng và chiều sâu của mối hàn tăng

Tốc độ hàn hồ quang tay phụ thuộc vào loại que hàn ( hệ số đắp), Ih và tiết diện ngang của mối hàn Vh càng lớn thì năng suất càng cao, vì vậy ta có thể sử dụng que hàn có đường kính lớn và cường độ dòng điện lớn để tăng tốc độ hàn mà vẫn đảm bảo chất lượng mối hàn

4 Các phương pháp chuyển động que hàn

Trong quá trình hàn hồ quang tay, người thợ hàn thường thực hiện cùng một lúc ba chuyển động cơ bản của que hàn (Hình 2.24)

Hình 2.27 Đưa que hàn theo hình đường thẳng đi lại

(1) Chuyển động theo trục que hàn để điều chỉnh chiều dài hồ quang

(2) Chuyển động dọc trục mối hàn để hàn hết chiều dài mối hàn

(3) Chuyển động ngang để đảm bảo chiều rộng của mối hàn

a Phương pháp chuyển động theo hình đường thẳng

Khi hàn yêu cầu phải duy trì chiều dài hồ quang không đổi và chuyển động thẳng về hướng trước của chiều hàn, không được dao động (Hình 2.25)

Phương pháp này cho độ sâu nóng chảy tương đối lớn, nhưng chiều rộng mối hàn hẹp Chiều rộng không quá 1,5 lần đường kính que hàn, thường dùng để hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp khi hàn thép dày từ 3 ÷ 5 mm và vật hàn không vát cạnh

b Phương pháp chuyển động que hàn theo hình răng cưa

Cho que hàn chuyển động liên tiếp về phía trước theo hình răng cưa, ở đầu hai cạnh thì ngừng một lúc để phòng khuyết cạnh (Hình 2.26) Phương pháp này dễ sử dụng, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất

c Phương pháp chuyển động que hàn theo hình đường thẳng đi lại

Đầu que hàn chuyển động theo hình đường thẳng đi lại theo chiều dọc của mối hàn (Hình 2.27)

Hình 2.24 Sơ đồ chuyển động của que hàn khi hàn

Hình 2.26 Đưa que hàn theo hình răng cưa

Hình 2.25 Đưa que hàn theo hình đường thẳng