Giáo trình kim loại màu và hợp kim màu

Hàn kim loại màu và hợp kim màu là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá 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.

LỜI GIỚI THIỆU

Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về sốlượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuậttrực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệtrên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nóiriêng đã có những bước phát triển đáng kể

Chương trình khung quốc gia nghề hàn đã được xây dựng trên cơ sở phântích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun Để tạo điều kiệnthuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáotrình kỹ thuật nghề theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay

Mô đun 32: Hàn kim loại màu và hợp kim màu là mô đun đào tạo nghề được

biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành Trong quá trình thựchiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoàinước, 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 hoànthiện hơn

MỤC LỤC

Vị trí, ý nghĩa, vai trò của mô đun 3

Yêu cầu đánh giá hoàn thành mô đun 4

III Nội dung chi tiết mô đun

Bài 1: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn khí 5Bài 2: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn hồ quang

tay

13

Bài 3: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG 19Bài 4: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn khí 25Bài 5: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn hồ quang

MÔ ĐUN: HÀN KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM MÀU

Mã số mô đun: MĐ 32

I Vị trí, ý nghĩa, vai trò của mô đun

- Vị trí: Là môn đun được bố trí cho sinh viên sau khi đã học xong các mônhọc chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học bắtbuộc của đào tạo chuyên môn nghề

- Tính chất: Là mô đun chuyên ngành tự chọn

II Mục tiêu của mô đun

- Làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí

- Trình bày đầy đủ đặc điểm khó khăn khi hàn kim loại màu và hợp kim màu

- Nhận biết đúng các loại thuốc hàn, vật liệu hàn dùng trong hàn kim loạimàu và hợp kim màu

- Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Tính chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kếthàn

- Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị, dụng cụ dùng hàn kim loạimàu và hợp kim màu

- Hàn các mối hàn kim loại màu và hợp kim màu đảm bảo độ sâu ngấu,không rỗ khí ngậm xỷ, không cháy cạnh, ít biến dạng

- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng

- Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn

- Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực củasinh viên

III Nội dung mô đun

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra*

1 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằngphương pháp hàn khí 16 2 14

2 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằngphương pháp hàn hồ quang tay 20 4 16

3 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằngphương pháp hàn TIG 24 4 19 1

4 Hàn đồng hợp kim đồng bằngphương pháp hàn khí 16 2 14

5 Hàn đồng hợp kim đồng bằngphương pháp hàn hồ quang tay 20 4 16

6 Hàn đồng hợp kim đồng bằngphương pháp hàn TIG 20 4 15 1

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

- Kiểm tra đánh giá trước khi thực hiện mô đun:

Được đánh giá qua bài kiểm tra trắc nghiệm tự luận, trắc nghiệm kháchquan và thực hành đạt các yêu cầu của các mô đun liên quan

- Kiểm tra đánh giá trong khi thực hiện mô đun ;

Được đánh giá qua bài kiểm tra viết, kiểm tra vấn đáp, kiểm tra thực hànhthực hành trong quá trình thực hiện mô đun yêu câu đạt các mục tiêu của từngbài học có trong mô đun

- Kiểm tra sau khi kết thúc mô đun:

1 Về kiến thức:

Được đánh giá qua bài kiểm viết, kiểm tra vấn đáp đạt các yêu cầu sau:

- Trình bày đúng đặc điểm khó khăn khi hàn kim loại màu và hợp kim màu

- Liệt kê đầy đủ các loại thuốc hàn que hàn khí cháy, khí bảo vệ dùng để hànkim loại màu hợp kim màu

- Trình bày rõ quy trình hàn kim loại màu và hợp kim màu

- Giải thích đúng nguyên tắc an toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh phânxưởng

- Hàn kim loại màu và hợp kim màu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Tổ chức nơi làm việc hợp lý khoa học, an toàn

3 Về thái độ:

Được đánh giá bằng phương pháp quan sát có bảng kiểm, đạt các yêu cầu:

- Đảm bảo thời gian học tập

- Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệmvới công việc

- Cẩn thận, tỷ mỉ, chính xác, tiết kiệm nguyên vật liệu

Bài 1: Hàn nhụm hợp kim nhụm bằng phương phỏp hàn khớ

Mó bài: 32.1 Giới thiệu:

Mục tiờu:

- Trỡnh bày đỳng đặc điểm, khú khăn khi hàn nhụm hợp kim nhụm

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn khớ đầy đủ an toàn

- Chuẩn bị mộp hàn sạch hết lớp ụ-xy hoỏ, hết cỏc vết bẩn đỳng kớch thước,đảm bảo yờu cầu kỹ thuật

- Chọn thuốc hàn, que hàn phụ phự hợp với tớnh chất của vật liệu hàn

- Chọn chế độ hàn phự hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liờn kết hàn

- Hàn nhụm, hợp kim nhụm cỏc mối hàn giỏp mối, mối hàn gấp mộp, mốihàn gúc bằng phương phỏp hàn khớ đảm bảo độ sõu ngấu, khụng rỗ khớngậm xỷ, khụng chỏy cạnh, ớt biến dạng

- Kiểm tra đỏnh giỏ đỳng chất lượng mối hàn

- Thực hiện tốt cụng tỏc an toàn lao động và vệ sinh phõn xưởng

- Tuõn thủ quy định, quy phạm trong quy trỡnh hàn nhụm, hợp kim nhụmbằng phương phỏp hàn khớ

- Rốn luyện tớnh tự giỏc, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chớnh xỏc

Nội dung:

I Đặc điểm khó khăn khi hàn nhôm, hợp kim nhôm

vật liệu hàn nhôm.

Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phơng pháp hàn khí đợc sửdụng sớm nhất so với các phơng pháp khác Thông thờng dungngọn lửa ôxy, axêtylen nhng cũng có thể dùng các loại khí khác

để thay thế tuy nhiên kết quả bị hạn chế hơn

1 Đặc điểm khi hàn nhôm và hợp kim nhôm:

Tính hàn là khả năng của vật liệu khi dùng công nghệ hàntạo thành kết cấu hàn nhất định để mối hàn có đợc chất lợng

đạt yêu cầu Tính hàn của nhôm và hợp kim nhôm nói chung cónhiều yếu tố ảnh hởng đến tính hàn của chúng Có thểnghiên cứu tới mấy đặc điểm sau:

- ái lực của nhôm với ôxy lớn tạo nên lớp ôxít nhôm Al2O3 cónhiệt độ cao (20500C) và khối lợng riêng lớn hơn vật liệu cơbản (3,96g/cm3) Các ôxit nhôm ngăn cách sự liên kết giữa kimloại cơ bản và vật liệu phụ (que hàn) Vì thế cần phải khử ôxitnhôm trong quá trình hàn

- Hệ số giãn nở lớn gây nên biến dạng và ứng suất lớn, đó

là một nguyên nhân của hiện tợng nứt khi hàn Từ quan điểmtrên ta cần chọn phơng pháp hàn có ảnh hởng nhiệt bé nhất

đén vật liệu

- Một số loại nhôm khi nung nóng có hiện tợng kết tủatrong vùng ảnh hởng nhiệt nên làm giảm cơ tính chống ăn mòncủa vùng này

- Có sự khác nhau về cơ tính của nhôm và hợp kim nhôm

đúc hoặc biến dạng so với mối hàn, cần cố gắng giảm sự khácbiệt này Điều này có thể thực hiện đợc khi hàn hợp kim biếndạng

- Độ hoà tan khí trong nhôm rất lớn nên thờng gây rỗ khítrong mối hàn

- Khi hàn nhôm không có sự thay đổi màu sắc nên khóquan sát nhiệt độ kim loại

a Nhôm: Nhôm là vật liệu kỹ thuật đợc sử dụng rộng rãi sau

thép, nhôm có nhiều tính chất cơ lý hoá tốt nh: tính chống ănmòn, tính dẫn điện cao, nhôm nhẹ hơn thép ba lần, độ dẫn

điện của nhôm kỹ thuật vào khoảng 64% của đồng, tính chấtquan trọng của nhôm là tính chống ăn mòn, chủ yếu nhờ lớp

ôxít nhôm (Al2O3) phủ ở bề mặt ngoài có chiều dày khoảng0,01 micrômet, ở nhiệt độ và độ ẩm cao lớp này có thể đạt0,03 - 0,1 micromet Nếu dùng các biện pháp hoá học thì lớpnày có thể đạt từ 8 dến 25 micromet

b Hợp kim nhôm: Trong kỹ thuật hiện nay thờng dùng hợp kim

của nhôm bằng cách cho vào nhôm nguyên chất một số nguyên

tố hợp kim nhằm đạt đợc các yêu cầu cơ lý hoá tính nh mongmuốn

Các nguyên tố hợp kim trong nhôm thờng kết hợp với nhôm

ở trạng thái dung dịch đặc hoà tan có giới hạn , cũng có thể tạothành các pha trung gian nằm trên tinh giới hạt Các pha này th-ờng rất cứng và giòn Hợp kim nhôm có thể phân loại theonhiều cách Thành phần hoá học, tính chống ăn mòn, nhiệtluyện và phơng pháp gia công

* Theo phơng pháp gia công hợp kim nhôm chia làm hai loại: hợpkim biến dạng và hợp kim đúc

- Hợp kim biến dạng: Là loại hợp kim có khả năng biến dạng

nóng hoặc nguội tốt Các nguyên tố hợp kim thờng có số lợng ít

và không đạt đến nồng độ cùng tinh, hợp kim

này gồm 4 loại sau:

+ Hợp kim Al-Mn

+ Hợp kim Al-Mg, Al-Mg3; Al-Mg5; Al-Mg7

+ Hợp kim Al-Mg-Mn-; Al-Mg-Si

+ Hợp kim Al-Zn-Mg-; Al-Cu-Mg

Hợp kim này thờng chế tạo thành dạng bán thành phẩm: Tấm,hình, thanh, băng, bằng phơng pháp cán, kéo, ép

- Hợp kim đúc: là hợp kim mà các chất chứa trong nhóm này

cũng giống nh loại hợp kim biến dạng, song số lợng nhiều hơn

đạt tới nồng độ cùng tinh sau cùng tinh Vì vậy hợp kim này

dòng không dùng đợc phơng pháp gia công áp lực nên phải đúc

để chế tạo bán sản phẩm Hợp kim này gồm 4 loại

+ Hợp kim Al - Si; Al - Si - Mg; Al - Si - Cu

- Hợp kim hoá già: Là loại hợp kim qua nhiệt luyện để tăng cơ

tính, nh giới hạn bền, giới hạn chảy và độ cứng nhng giảm độdẻo Ví dụ: hợp kim Al - Cu - Mg (duyara)

Hợp kim loại này sau khi hoá già có thể đạt độ bền400N/mm2 Quá trình nhiệt luyện nh sau: Tôi trong nớc ở nhiệt

độ 480-5100C (tuỳ loại hợp kim) sau khi tôi độ bền đạt khoảng200N/mm2 Tiếp theo là quá trình hoá già bằng hai phơngpháp: hoá già tự nhiên (để một thời gian ở nhiệt độ không khítĩnh) hoặc hoá già cỡng bức (trong lò nung có nhiệt độ 50

đến 1500C, trong một số giờ) để đạt đợc độ bền 400N/mm2

Loại hợp kim thứ hai Al - Mg - Si, độ bền sau khi hoá già

đạt đợc từ 250 – 350 N/mm2 Hợp kim này so với các loại hợp kimhoá già khác có tính dẫn điện và tính chống an mòn tốt hơn

Loại thứ ba là hợp kim Al - Zn - Mg, độ bền sau khi hoá già

có thể đạt 700 N/mm2, gọi là hợp kim có độ bền cao dùng trongcông nghiệp máy bay đẻ chế tạo chi tiết chịu độ bền mỏi Tuynhiên hợp kim này có tính chống ăn mòn thấp vì thế bề mặtthờng đợc phủ một lớp chống ăn mòn, cần lu ý sau khi hàn loạihợp kim này xong thì không cần tiến hành quá trình hoá giàtrong lò nhiệt luyện, mà có thể hoá già tự nhiên sau 90 ngày,

độ bền mối hàn có thể đạt đợc bằng độ bền của kim loại cơbản Vì vậy chúng ta có thể gọi hợp kim này là hợp kim tự hoágià

- Hợp kim không hoá già: Là hợp kim không thể dùng nhiệt

luyện đẻ thay đổi độ bền của chúng Muốn tăng độ bền chỉdùng phơng pháp biến dạng nguội

II Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn

Thiết bị: Bình chứa khí ô-xy, bình chứa khí axêtylen, mỏ

hàn, đồ gá hàn

Dụng cụ: Dụng cụ làm sạch, nguồn lửa, dụng cụ đo kiểm.

Thiết bị phải đảm bảo độ kín, đảm bảo an toàn, nơi làmviệc phải đảm bảo ngăn nắp đầy đủ ánh sáng thoáng mát

đúng theo qui định an toàn

III Chuẩn bị phôi hàn

Công việc chuẩn bị bao gồm, làm sạch mép hàn, làm sạch vậthàn, làm sạch que hàn

* Chuẩn bị mép hàn: Việc chuẩn bị mép hàn thờng căn

cứ vào chiều dày vật liệu và kiểu liên kết hàn, về nguyên tắckhông khác mấy so với hàn thép, thờng các tấm có chiều dàytrên 5 – 10 mm cần tiến hành vát mép nếu hàn một phía,hoặc không cần vát mép nếu hàn hai phía, nhng nếu chiềudày trên 10 mm, thì nên vát mép một phía (chữ V) hoặc haiphía (chữ X)

* Làm sạch vật hàn: tại vị trí hàn và xung quanh nó

chiều rộng 30 – 35 mm cần phải làm sạch hết dầu mỡ các chấtbẩn và lớp ôxit nhôm để tạo điều kiện cho thuốc hàn láng đềutrên vùng cần nung chảy Chống việc tạo khí cháy gây rỗ khí vàsinh các tạp chất lẫn vào mối hàn

Làm sạch có thể bằng phơng pháp cơ khí chổi sắt chổi sắtquay, bàn chải sắt đối với các chi tiết bé có thể dùng phơngpháp hoá học theo quy trình trong bảng sau:

Quy trình làm sạch nhôm và hợp kim nhôm bằng hoá họcThứ tự

công việc Vật liệu

Nồng

độ(%)

Nhiệt độ(0C)

Thời gian(phút)Tẩm thực

Nớc nóngKhông khí

10 - 15

20 - 30

50 - 60

50 - 60-

10 - 20

50 - 60-

1 - 30,5 - 10,5 - 1

1 - 20,5 - 1-

* Làm sạch que hàn: Việc làm sạch que hàn có thể dùng

giấy nhám hoặc bàn chải sắt, nhng sau đó phải dùng vải lausạch Khi yêu cầu khối lợng lớn có thể dùng phơng pháp hoá học

nh đối với việc làm sạch vật hàn

Que hàn có thể ở dạng thanh hoặc tròn đờng kính khácnhau dài 1m hoặc cuộn trong tang cuộn, que cần làm sạch vìnếu không làm sạch thì đó là nguyên nhân khuyết tật củamối hàn gây khó khăn cho công nghệ hàn Khi hàn cũng có thểdùng ngay vật liệu cắt ra từng thanh để làm que hàn Thànhphần hoá học của que hàn nên chọn giống thành phần hoá họcvật hàn, một số hợp kim có khả năng tạo nứt có thể dùng quehàn có thành phần hoá học khác vật hàn

IV Tính chế độ hàn

Căn cứ vào chiều dày của chi tiết hàn là chủ yếu để chọncác thông số hàn Để hàn nhôm và hợp kim nhôm ta chọn thông

số hàn qua bảng sau:

Các thông số hàn khí nhôm và hợp kim nhômChiều dày vật hàn,

1,5-3,5 3-6 4-8

2-áp lực khí H2, (N/cm2) 1-2 1,5-3 3-3,5 4,53- 5-7 7-9

1 Ngọn lửa hàn: Trong thực tế thờng dùng ngọn lửa ôxy,

axêtylen vì có nhiệt năng lớn (khoảng 5050 calo) Nhiệt ở vùng

đầu mỏ hàn thấp, cách đầu mỏ hàn khoảng 20 mm nhiệt độ

có thể đến 31500C, tuỳ theo tỷ lệ thể tích

2 2

2

H C

O

mà ngọn lửahàn đợc phân thành ba loại:

2

H C

2

H C

2

H C

2

H C

O

0.9 - 1, quan sát ngọnlửa ta thấy vùng sáng trắng dài hơn ngọn lửa trung tính 3 đến

4 lần, khi hàn khoảng cách từ đầu mỏ hàn đến vật tốt nhấtnên chọn bằng 1/2 chiều dài vùng sáng ngọn lửa cần phải êmvì thế tốc độ ra của khí hàn vào khoảng 70 – 100 m/s, tuynhiên cần chú ý sự cháy trở lại của ngọn lửa nên kiểm tra vanbảo hiểm của bình khí cẩn thận trớc khi hàn

2 Chọn mỏ hàn:

Tuy nhiệt độ nóng chảy của nhôm và hợp kim nhôm thấphơn thép nhng chọn mỏ hàn cũng căn cứ vào chiều dày nh khihàn thép vì tính dẫn nhiệt của nhôm cao.

Khi hàn các tấm có chiều dày dới 4mm, lợng khí C2H2 tiêu thụtính theo công thức:

W=100*  (l/giờ) ( là chiều dàyvật hàn)

Khi hàn các tấm có chiều dày trên 4 mm, lợng khí C2H2 tiêu thụtính theo công thức:

3 Thuốc hàn:

Khi hàn do tạo nên Al2O3 (nhiệt độ chảy 20500C) sinh ratrên bề mặt vật hàn ngăn cản việc hình thành mối hàn nênkhi hàn phải dùng thuốc nhằm hoà tan Al2O3 yêu cầu cơ bản

đối với thuốc hàn là:

- Phải hoà tan đợc ôxit nhôm tốt

- Nhiệt độ chảy phải thấp hơn kim loại vật hàn

- Khối lợng riêng phải nhỏ hơn kim loại vật hàn

- Không tạo nên các chất khí có hại cho sứ\c khoẻ ngời côngnhân

- Có thể sử dụng lại đợc khi dùng không hết

- Có khả năng chảy láng tốt và phủ đều trên mặt kim loạimối hàn

Thuốc hàn thờng gồm các muối clor và flor Việc khử Al2O3 trênmặt vật hàn, một số nghiên cứu khẳng định rằng Al2O3 hoàtan vào fluoritd, một số ý kiến lại cho rằng Al2O3 hoà tan docloritd và chủ yếu là cloritd liti theo phơng trình phản ứng sau:

6LiCl + Al2O3 = 2AlCl3 + 3Li2OTrong thuốc hàn thờng có thành phần Kryôlit Na3AlF6 và NaHSO4

hoặc KHSO4 do đó sẽ phản ứng với các thành phần khác trongthuốc hàn theo phơng trình sau:

KHSO4 + KCl = K2SO4 + HClNaHSO4 + NaCl = NaSO4 + HClNaHSO4 + NaF = Na2SO4 + HFKhí HCl và HF sẽ phản ứng với ô-xit nhôm theo phơng trìnhsau:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O

2AlCl3 + 6HF = 2AlF3 + 3H2ONgoài ra NaF còn phản ứng trực tiếp với Al2O3

12NaF + 4Al2O3 = 2N3AlF6 + 3Na2Al2O4 (xỉ)Tất cả các phản ứng trên dẫn đến kết quả là phá huỷ Al2O3 đểtạo thành khí thoát ra khỏi mối hàn hoặc tạo thành ô-xit khácnổi lên trên mối hàn ở dạng xỉ

Một số loại thuốc hàn nhôm và hợp kim nhôm thờng dùng đợc tra trong bảng sau:

283020253030-

14 101721-

8-1520 50

-20

20 7-10

340

2-

2-

-Bốn loại đầu theo công thức Liên xô ba loại sau theo côngthức của Tiệp khắc trong bốn loại đầu thì loại số (1) dùng tốtnhất, trong ba loại sau số (7) dùng tốt nhất đẻ hàn nhôm nguyênchất, là loại thuốc hàn không ăn mòn, loại số (5) và số (6) làthuốc hàn vạn năng dùng hàn các hợp kim của nhôm

Phần lớn các loại thuốc hàn thờng hút ẩm mạnh vì thế cầntránh tiếp xúc với không khí Khi sử dụng chỉ cần lấy một ít đểdùng còn lại phải đậy kín Cũng vì lý do hút ẩm nên sau khihàn xong số thuốc còn lại trên vật hàn phải rửa sạch để tránh

an mòn Trờng hợp mối hàn vì một lý do nào đấy không rửa

đ-ợc thì nên dùng loại thuốc không hút ẩm ( VUZ-3Al)

Thuốc hàn đợc dự kín trong lọ để chống ẩm, trớc khi dùngcần kuấy đều và lấy một ít để dùng vừa đủ cho khối lợng cầnhàn, thuốc hàn có thể bôi lên trên que hàn hoặc trên chỗ cầnhàn kể cả phía đối diện mối hàn, sau khi hàn xong nếu dùngloại thuốc hàn hút ẩm thì cần phải rửa sạch để tránh ăn mònmối hàn, thờng dùng nớc nóng và chổi mềm, hoặc hơi nớc áplực cao để rửa tiếp theo trung hoà trong dung dịch có từ 10%

đến 49% NaOH trong khoảng 10-20 phút sau đó rửa lại nớcnóng, cuối cùng rửa lại bằng dung dịch 10% H2SO4 trong 30 phúthoặc 5%H2SO4 có nhiệt độ 600C trong 5 - 10 phút

V Gá phôi hàn

1 Đọc bản vẽ:

- Gá lắp phôi theo bản vẽ

- Khi hàn khí việc dùng mỏ hàn chuyển động xoắn trên vị tríhàn đến khi vật hàn đạt nhiệt độ từ 2000C đến 4000C căn cứvào khối lợng của vật hàn, cần chú ý đến hợp kim nhôm loại hoágià nhiệt độ nung sơ bộ không đợc quá 2000C, phải dùng mỏhàn lớn để giảm độ lớn của vùng ảnh hởng nhiệt, khi hàn vậtdày cần dùng hai mỏ hàn, mỏ thứ hai nung nóng phía đối diệnvới mỏ thứ nhất làm nhiệm vụ nung nóng sơ bộ

- Khi hàn hai tấm chiều dày khác nhau thì nung nóng sơ bộchú ý tấm dày Nhiệt độ nung sơ bộ có thể kiểm tra bằngdụng cụ đo, cũng có thể xác định đơn giản nh dùng đờng,khi nung nóng chảy đờng màu trắng vào khoảng 1650C nhngchuyển qua màu vàng vào khoảng 2000C hoặc dùng gỗ thôngkhô, nếu ấn mạnh vào chỗ cần đo gỗ xuất hiện các vạch nâu t-

ơng ứng với 3500C, nếu ấn nhẹ cũng xuất hiện vạch nâu tơngứng với 4000C

VI Kĩ thuật hàn

1 Hàn mối hàn giáp mối:

Hàn bằng: hàn ở vị trí bằng có thể dùng phơng pháp hàntrái hoặc hàn phải

- Hàn phải chủ yếu khi hàn vật dày hơn 5mm có u điểm

có thể hàn với tốc độ lớn tuy nhiên vẫn khó hơn khi hàn thép,yêu cầu thợ phải có tay nghề cao, khó khăn nhất là điều chỉnhque hàn và quan sát que hàn

- Khoảng cách mỏ hàn so với vật hàn vào khoảng hai lầnchiều dài vùng sáng của ngọn lửa Bắt đầu hàn ngọn lửa đểthẳng góc với vật hàn, dùng que hàn (đã nhúng vào thuốc hàn)

để thử xem kim loại hàn đã chảy hay cha, khi bắt đầu chảy tanghiêng mỏ hàn một góc 450- 600 so với mặt phẳng nằm ngang

và cho que hàn chảy vào mối hàn, với góc độ này cùng dịchchuyển mỏ hàn, que hàn dọc theo mối hàn, đến khi kết thúc

mỏ hàn cho nghiêng một góc 10 - 300 (hình 1.3) vị trí mỏhàn, que hàn khi hàn trái (bài thực hành)

Hình 1.3: Vị trí mỏ hàn que hàn khi hàn bằng (hàn trái)

- Cần lu ý khi hàn tấm mỏng ngọn lửa cần hớng nhiều vàoque hàn để tránh làm thủng vật hàn, còn khi hàn vật liệumỏng hơn nữa thì nên hàn gấp mép, có que hàn phụ hoặckhông có que hàn phụ.

2 Hàn mối hàn góc: (Hình 1.4)

Khi hàn mối hàn chữ "T" thờng hay xẩy ra hiện tợng khuyếtcạnh (hình a) hay chảy xệ (hình b) vì thế cần đa phôi về vịtrí hàn bằng hàn lòng thuyền (hình c) và tiến hành hàn nh kỹthuật hàn bằng

Hình 1.4: Mối hàn góc

a Mối hàn khuyết cạnh; b Mối hàn chảy xệ

c Hàn ở vị trí lòng thuyền

VII Kiểm tra chất lợng mối hàn

* Công việc sau khi hàn:

Do đặc điểm của nhôm và hợp kim nhôm sau khi hàn cầntiến hành một số công việc cần thiết sau:

+ Làm sạch thuốc hàn để tránh hiện tợng thuốc hàn ănmòn mối hàn và vùng lân cận mối hàn

+ Rèn mối hàn: Sau khi hàn mối hàn đợc rèn bằng búa taynhằm tăng độ bền lên một ít, xong đem ủ mối hàn nhằm tăngkhả năng chốn ăn mòn của mối hàn Rèn có thể tiến hành saukhi làm sạch thuốc hàn ở trạng thái nóng (nhiệt độ 3000C đến

3500C), sau khi rèn cần tiến hành ủ đẻ làm nhỏ hạt cần chú ý

đối với hợp kim nhôm có lợng hợp kim nhiều không thực hiện giai

đoạn rèn này, vì sẽ giảm chất lợng mối hàn

Bài 2: Hàn nhụm, hợp kim nhụm bằng phương phỏp hàn hồ quang tay

Mó bài: 32.2 Giới thiệu:

Mục tiờu:

- Trỡnh bày đỳng đặc điểm, khú khăn khi hàn nhụm hợp kim nhụm

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn hồ quang tay đầy đủ an toàn

- Chuẩn bị mộp hàn sạch hết lớp ụ-xy hoỏ, hết cỏc vết bẩn, đỳng kớch thước,đảm bảo yờu cầu kỹ thuật

- Chọn que hàn phự hợp với kim loại hàn

- Chọn chế độ hàn phự hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liờn kết hàn.

- Hàn nhụm, hợp kim nhụm cỏc mối hàn giỏp mối, mối hàn gấp mộp, mốihàn gúc bằng phương phỏp hàn hồ quang tay đảm bảo độ sõu ngấu, khụng

rỗ khớ ngậm xỷ, khụng chỏy cạnh, ớt biến dạng

- Kiểm tra đỏnh giỏ đỳng chất lượng mối hàn

- Thực hiện tốt cụng tỏc an toàn lao động và vệ sinh phõn xưởng

- Tuõn thủ quy định, quy phạm trong quy trỡnh hàn nhụm, hợp kim nhụmbằng phương phỏp hàn hồ quang tay

- Rốn luyện tớnh tự giỏc, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chớnh xỏc

Nội dung:

I Đặc điểm khó khăn khi hàn nhôm, hợp kim nhôm, vật liệu hàn nhôm.

1 Đặc điểm khi hàn nhôm và hợp kim nhôm:

Tính hàn là khả năng của vật liệu khi dùng công nghệ hàntạo thành kết cầu hàn nhất định để mối hàn có đợc chất lợng

đạt yêu cầu Tính hàn của nhôm và hợp kim nhôm nói chung cónhiều yếu tố ảnh hởng đến tính hàn của chúng Có thểnghiên cứu tới mấy đặc điểm sau:

- ái lực của nhôm với ôxy lớn tạo nên lớp ôxít nhôm Al2O3 cónhiệt độ cao (20500C) và khối lợng riêng lớn (3,96g/cm3) hơn vậtliệu cơ bản Các ôxit nhôm ngăn cách sự liên kết giữa kim loạicơ bản và vật liệu phụ (que hàn) Vì thế cần phải khử ôxitnhôm trong quá trình hàn

- Hệ số giãn nở lớn gây nên biến dạng và ứng suất lớn, đó

là một nguyên nhân của hiện tợng nứt khi hàn Từ quan điểmtrên ta cần chọn phơng pháp hàn có ảnh hởng nhiệt bé nhất

đến vật liệu

- Một số loại nhôm khi nung nóng có hiện tợng kết tủatrong vùng ảnh hởng nhiệt nên làm giảm cơ tính chống ăn mòncủa vùng này

- Có sự khác nhau về cơ tính của nhôm và hợp kim nhôm

đúc hoặc biến dạng so với mối hàn, cần cố gắng giảm sự khácbiệt này Điều này có thể thực hiện đợc khi hàn hợp kim biếndạng

- Độ hoà tan khí trong nhôm rất lớn nên thờng gây rỗ khítrong mối hàn

- Khi hàn nhôm không có sự thay đổi màu sắc nên khóquan sát nhiệt độ kim loại

tác dụng đẻ khử ô-xit nhôm Al2O3 khó chảy vì thế thuốc bọcque hàn nhôm phải chứa các chất coá khả năng tác dụng hoáhọc voái ôxit nhôm và phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

- Hoà tan tốt ôxít nhôm trên bề mặt vật hàn và que hàn

- Tạo xỉ hàn nhẹ nổi lên trên mối hàn đẻ tránh ngậm xỷ trongmối hàn

- Xỉ hàn phải đảm bảo tạo hình mối hàn tốt và dễ làm sạchkhỏi mối hàn

- Nhiệt độ nóng chảy phải gần bằng nhiệt độ chảy lõi que hàn

đẻ đảm bảo chảy đồng đều thuốc hàn và lõi que hàn

- Thuốc bọc phải đòng tâm với lõi que hàn

- Thuốc bọc ít bị hút ẩm để tránh rỗ

- Tạo chất khí để đảm bảo hồ quang cháy tốt

- Khi cháy không tạo nên chất khí độc coá hại cho sức khoẻ côngnhân

Để hợp kim hoá mối hàn khi hàn nhôm chủ yếu bằng cách dùngthành phần lõi que hàn tơng ứng với thành phần của kim loại cơbản, tuy nhiên trong một số truờng hợp có thể hợp kim hoá bằngthuốc bọc (Ví dụ Manhê)

Thành phần thuốc bọc que hàn nhôm và hợp kim nhôm chủyếu là các muối fluor Trong thực tế hiện dùng hai loại : loạithuốc có chứa liti và loại thuốc không chứa liti, loại thứ nhất dễhút ẩm nên chú ý khi bảo quản, loại này khi hàn tạo nên môi tr-ờng xung quanh hồ quang bảo vệ kim loại lỏng không bị tácdụng của ô-xy không khí, loại thứ hai ít hút ẩm hơn vì thếchế tạo và bảo quản đơn giản tuy nhiên chất lợng mói hàn kémhơn loại trên bẳng dới đây giới thiệu một số loại thuốc bọcthừơng dùng

Thành phần thuốc bọc khi hàn nhôm và hợp kim nhôm

Thành

phần thuốc

bọc

%Loại thuốc bọc

-291946 3-4 -

4535 7 -1,5

291948 4 -

5015 -35

5030 -20

32,518,2 -35

Que hàn có thuốc bọc chủ yếu dùng để chế tạo các kết cấuhàn chịu tải trọng bé bằng nhôm kỹ thuật hợp kim nhôm - manhê (<5%Mg) nhôm mangan, nhôm silic Thờng dùng điện thếmột chiều nối nghịch.

*Que hàn loại điện cực than

Nguồn nhiệt để nung chảy vật hàn là do hồ quang phát ra

giữa điện cực than và vật hàn, có thể dùng thêm dây hàn phụhoặc không phơng pháp này chủ yếu dùng để hàn các tấm cóchiếu dày bé từ 1-2mm kiểu mối hàn gấp mép Hàn điện cựcthan có một số u điểm so với hàn khí chủ yếu tốc độ cao dẫn

đến năng suất cao vùng ảnh hởng nhiệt bé và ít biến dạng khi hàn dòng điẹn một chiều dùng phơng pháp nối thuận ( Cực

- nối với điện cực) vì hồ quang cháy ổn định hơn nối nghịchngoài ra còn dùng phơng pháp gián tiếp (hai điện cực than)

b Thuốc hàn: Cũng nh hàn khí để đảm bảo chất lợng

mối hàn khi hàn cần dùng thuốc hàn do tính chất của nguồnnhiệt nên cần dùng thuốc hàn khác với hàn khí nhiệt độ nóngchảy của thuốc cao hơn thuốc hàn khí, một số thuốc hàn thờngdùng khi hàn bằng điện cực than đợc cho trong bảng dới đây:

Một số loại thuốc hàn nhôm và hợp kim nhôm

Khi hàn hồ quang than

Thành phần Loại thuốc hàn

Na3AlF6

NaClKClLiClNaF

203050

454015

2850148

-c Dây hàn: Dây hàn thờng dùng loại có thành phần

giống vật hàn, trớc khi hàn phải nhúng vào thuốc hàn (100gthuốc khô hoà tan 50ml nớc) Cũng có thể dùng ngay kim loại vậthàn cắt ra làm dây hàn

II Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn

Thiết bị: Máy hàn một chiều đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật

có dây tiếp đât, bố trí nơi làm việc khô ráo thoáng mát, các

đầu nối tiếp điện tốt, kìm hàn dụng cụ hàn đầy đủ

Dụng cụ: Dụng cụ làm sạch, dụng cụ đo kiểm.

III CHuẩn bị phôi hàn

Làm sạch mép hàn cách đờng hàn về hai phía 20 – 30 mmhết các vết dầu mỡ lớp ôxy hoá bề mặt, kiểm tra kích thớc mépvát của phôi.

Trớc khi hàn sấy khô que hàn nếu cần thiết sấy khô cả vật hàn

IV Tính chế độ hàn

* Khi hàn bằng que hàn thuốc bọc

Chọn chế độ hàn căn cứ vào chiều dày vật hàn, cờng độdòng điện căn cứ vào đờng kính que hàn Cờng độ dòng

điện đợc tính theo công thức sau:

* Khi hàn bằng điện cực than

Cờng độ dòng điện hàn có thể chọn trong một phạm vi rộng

Đờng kính điện cực, mm Cờng độ dòng hàn, A

* Hàn đính phôi: khoảng cách giữa các mối hàn đính

từ 50 – 100 mm, chiều dài mối hàn đính 10 – 20 mm tiết diệnmối hàn đính bằng 1/3 tiết diện của mối hàn

* Gia nhiệt trớc khi hàn:

Để giảm biến dạng trớc khi hàn cần phải nung nóng sơ bộ đốivới kim loại có chiều dày trung bình nhiệt độ nung là 250-

3000C, đối với vật liệu dày lớn cần nung nóng với nhiệt độ là

* Hàn bằng điện cực than

Lợng tiêu hao điện cực vào khoảng 40-50g (cho một mét mốihàn) lợng tiêu hao càng ít khi khoảng các giữa điện cực và bềmặt vật hàn càng bé

- Trong quá trình hàn nhôm và hợp kim nhôm bằng điện cựcthan ta phải giữ khoảng cách từ đầu điện cực tới bề mặt vậthàn một khoảng là 60 mm

- Để đảm bảo ổn định hồ quang có thể cuộn quanh điện cựcthan một số vòng để tạo ra từ trờng dẫn hớng hồ quang Khihàn thờng dùng tấm lót bằng thép hoặc bằng đồng phía dới vậthàn, cũng có thể lót thêm một lớp cách nhiệt (ví dụ amiăng) trớckhi lót tấm thép hoặc tấm đồng

H×nh 2.1 VÞ trÝ ®iÖn cùc than, que hµn vµ híng hµn

1: VËt hµn, 2: Que hµn, 3: §iÖn cùc hµn, 4: Mèi hµn

VII KiÓm tra chÊt lîng mèi hµn

7.3 Mèi hµn ch¸y c¹nh , ch¶y xÖ:

H×nh 2.4: Mèi hµn khuyÕt c¹nh, ch¶y xÖ

KhuyÕt c¹ch vµ ch¶y xÖ thêng xÈy ra khi hµn gãc nhiÒu h¬n

Nguyªn nh©n:

- Khi hàn khí bảo vệ thì phải điều chỉnh lợng khí thích hợp

VIII An toàn lao động và vệ sinh phân xởng

- Trang bị đầy đủ bảo hộ lao động: Mặt nạ hàn, kính bảo hộ, yếm da, dày da, ủng, găng tay

- Bình chống cháy

Rỗ khí

- Mặt bằng thực tập bố trí gọn gàng, nơi làm việc có đủ ánhsáng, hệ thống thông gió, hút bụi hoạt động tốt

- Nền xởng khô ráo, máy hàn có đầy đủ dây tiếp đất

Bài 3: Hàn nhụm, hợp kim nhụm bằng phương phỏp hàn TIG

Mó bài: 32.3 Giới thiệu:

Mục tiờu:

- Trỡnh bày đỳng đặc điểm, khú khăn khi hàn nhụm hợp kim nhụm

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn TIG đầy đủ an toàn

- Chuẩn bị mộp hàn sạch hết lớp ụ-xy hoỏ, hết cỏc vết bẩn đỳng kớch thước,đảm bảo yờu cầu kỹ thuật

- Chọn que hàn, khớ dảo vệ phự hợp với kim loại hàn

- Chọn đường kớnh điện cực, cường độ dũng điện, điện ỏp hàn, tốc độ hàn,lưu lượng khớ bảo vệ phự hợp với chiều dày, tớnh chất vật liệu và kiểu liờnkết hàn

- Hàn nhụm, hợp kim nhụm cỏc mối hàn giỏp mối, mối hàn gấp mộp, mốihàn gúc bằng phương phỏp hàn TIG đảm bảo độ sõu ngấu, khụng rỗ khớngậm xỷ, khụng chỏy cạnh, ớt biến dạng

- Kiểm tra đỏnh giỏ đỳng chất lượng mối hàn

- Thực hiện tốt cụng tỏc an toàn lao động và vệ sinh phõn xưởng

- Tuõn thủ quy định, quy phạm trong quy trỡnh trỡnh hàn nhụm, hợp kimnhụm bằng phương phỏp hàn TIG

- Rốn luyện tớnh tự giỏc, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chớnh xỏc

- ái lực của nhôm với ôxy lớn tạo nên lớp ôxít nhôm Al2O3 cónhiệt độ cao (20500C) và khối lợng riêng lớn hơn vật liệu cơbản (3,96g/cm3) Các ôxit nhôm ngăn cách sự liên kết giữa kimloại cơ bản và vật liệu phụ (que hàn) Vì thế cần phải khử ôxit nhôm trong quá trình hàn

- Hệ số giãn nở lớn gây nên biến dạng và ứng suất lớn, đó

là một nguyên nhân của hiện tợng nứt khi hàn Từ quan điểmtrên ta cần chọn phơng pháp hàn có ảnh hởng nhiệt bé nhất

đến vật liệu

- Một số loại nhôm khi nung nóng có hiện tợng kết tủatrong vùng ảnh hởng nhiệt nên làm giảm cơ tính chống ăn mòncủa vùng này

- Có sự khác nhau về cơ tính của nhôm và hợp kim nhôm

đúc hoặc biến dạng so với mối hàn, cần cố gắng giảm sự khácbiệt này Điều này có thể thực hiện đợc khi hàn hợp kim biếndạng

- Độ hoà tan khí trong nhôm rất lớn nên thờng gây rỗ khítrong mối hàn.

- Khi hàn nhôm không có sự thay đổi màu sắc nên khóquan sát nhiệt độ kim loại

2 Vật liệu hàn nhôm.

Điện cực hàn:

- Điên cực không nóng chảy thờng dùng Vônfram hoặc

- Khi hàn nhụm nờn sử dụng điện cực zirconi-vonfram loại tốt,loại này ớt bị nhiễm bẩn hơn Vonfram tinh khiết và chịu đượcdũng điện cao hơn mặc dự giỏ đắt hơn

Khí hàn: Khí bảo vệ là khí trơ argon, hêli hoặc hỗn hợp argon

- hêli vì thế không cần phải sử dụng thuốc hàn

II Chuẩn bị Thiết bị dụng cụ hàn:

Sử dụng máy hàn TIG có thể dùng dòng một chiều hoặcxoay chiều

Khi dùng dòng một chiều cực thuận (cực âm nối với điện cực)

hồ quang sinh ra do sự chuyển động của dòng điện tử hớng từ

điện cực tới vật hàn nên sinh ra nhiệt lợng ở vật hàn chiếm 2/3tổng nhiệt lợng hồ quang, về nguyên tắc này là hợp lý nhng khihàn nhôm hợp kim nhôm hoặc manhê và hợp kim ma nhê khônghợp lý vì không phá đợc lớp ô-xít nhôm trên bề mặt vật hàn.Dùng phơng pháp nối ngợc cực (Cực dơng nối với điện cực)dòng điện tử hớng về phía điện cực vì thế nhiệt của vật hàn

sẽ thấp hơn của điện cực, nên phải dùng điện cực có đờngkính lớn hơn khi dùng phơng pháp nối thuận và có biện pháplàm nguội tôt để giảm hao mòn, dùng phơng pháp đấu điệncực này chiều rộng mối hàn lớn nhng chiều sâu mối hàn bé.Vì thế phơng pháp này đợc dùng khi hàn nhôm hợp kim nhôm

III Chuẩn bị chi tiết hàn:

- Chuẩn bị chi tiết hàn khi hàn nhôm và hợp kim nhôm bằng

ph-ơng pháp hàn TIG cũng giống nh chuẩn bị chi tiết hàn khi hànkhí

- Hàn TIG chủ yếu sử dụng cho hàn nhụm với chiều dày từ 0.8mmđến 3.2mm cỏc chiều dày lớn hơn cũng hàn TIG được nhưng khụngkớnh tế bằng cỏc phương phỏp hàn khỏc

¸p lùc khÝ vµo kho¶ng 0,1 - 0,5 at.

Hình 3.2: Hàn đính chi tiết hàn

a Hàn giáp mối; b Hàn góc

Đính một số điểm trên chiều dài đờng hàn với khoảng cách 50– 100 mm Và chiều dài mối hàn đính từ 10 – 20 mm (hình3.2)

- Khi hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng dùng phơng pháp hàntrái mỏ hàn nghiêng với bề mặt vật hàn một góc 700 - 900 so với

bề mặt vật hàn, dây hàn nghiêng một góc từ 200 -450 Chiềudài hồ quang từ 5 - 10m (Hình 3.3)

Hình 3.3: Vị trí điện cực que hàn khi hàn nhôm hợp kim

nhôm bằng hàn TIG

1 vật hàn; 2 que hàn; 3.chụp khí; 4 mối hàn; 5.điện cực

Cần chú ý không nên giao động ngang mỏ hàn vì sẽ làmcho cột khí bảo vệ mất ổn định, tuỳ theo chiều dày của vậthàn mà có thể hàn một hoặc một số lớp, trên nguyên tắc bềrộng của mỗi lớp không vợt quá 15 mm

Khi kết thúc mối hàn để tránh hiện tợng thiếu kim loại bổsung cần cho lợng que hàn chảy lỏng nhiều hơn (giữ thời giantrong hồ quang dài hơn) hoặc có thể hàn giật lùi một đoạn để

bổ sung kim loại khi hàn không đợc cho điện cực chạm vàovật hàn vì sẽ xẩy ra hiện tợng hợp kim hoá mối hàn bằngvônfram, mối hàn sẽ giảm chất lợng

VII Kiểm tra chất lợng mối hàn

1 Mối hàn không ngấu:

Hình 3.4: Khuyết tật mối hàn (không ngấu)

*Nguyên nhân:

3 Mèi hµn ch¸y c¹nh , ch¶y xÖ:

H×nh 3.6: Mèi hµn khuyÕt c¹nh, ch¶y xÖ

KhuyÕt c¹ch vµ ch¶y xÖ thêng xÈy ra khi hµn gãc nhiÒu h¬n