- Bộ cấp dây: kiểu đẩy thường được dùng song khoảng cách từ thiết bị đến nơi dây hàn không quá (3- 4) m. Cấp dây kiểu kéo thường được bố trí trong súng hàn và nó cho phép khoảng cách đến thiết bị xa hơn. Khi phải hàn trên cao hoặc không thể bố trí thiết bị nơi cần hàn có thể sử dụng loại súng hàn có gắn cuộn dây
23
- Mô tơ cấp dây thường là loại có tốc độ điều chỉnh vô cấp. Bộ cấp dây có tốc độ điều chỉnh không đổi có trang bị mạch điện tử để điều khiển quá trình mồi hồ quang, tự động hiệu chỉnh khi có sự thay đổi điện áp nguồn, tự hiệu chỉnh khi xảy ra sự trượt dây. Kết quả là hồ quang mồi và cháy ổn định hơn, hạn chế đáng kể lượng kim loại bắn tóe. Thiết bị được bố trí trong hộp kín để hạn chế bụi bặm, tăng tuổi thọ và nhu cầu bảo trì.
- Sau khi gá dây vào cơ cấu dự trữ thông qua bộ phận đẩy dây hoặc kéo dây tùy loại thì dây hàn sẽ được đưa đến súng hàn.
Hình 2.9. Dây hàn được đẩy vào súng hàn
2.5. Các thông số chế độ hàn
2.5.1. Đƣờng kính dây hàn
Đường kính dây tiêu chuẩn có các loại: 0,8; 0,9; 1; 1,1; 1,2; 1,6 (mm). Chọn đường kính dây hàn theo chiều dày tấm, loại liên kết và tư thế hàn. Các đường kính dây được sử dụng nhiều nhất là 1,0 đến 1,2 mm. Các dây nhỏ hơn chủ yếu để hàn các tấm mỏng.
2.5.2. Cƣờng độ dòng điện hàn
- Dòng điện hàn được chọn phụ thuộc vào kích thước điện cực (Dây hàn ) dạng truyền kim loại lỏng và chiều dày của liên kết hàn. Khi dòng điện quá thấp sẽ không bảo đảm ngấu hết chiều dày liên kết, giảm độ bền của mối hàn. Khi dòng
24
điện quá cao sẽ làm tăng sự bắn tóe kim loại gây ra rỗ xốp, biến dạng, mối hàn không đồng đều.
- Với loại nguồn điện có đặc tính ngoài cứng (Điện áp không đổi) dòng điện hàn tăng sẽ làm tăng tốc độ cấp dây và ngược lại
- Khi chọn cường độ dòng điện hàn thường chọn bằng cách tăng dần cường độ dòng hàn với chiều dày nhất định của tấm, với điều kiện có xét đến tốc độ cấp dây. Khi hàn đắp không nên chọn cường độ dòng hàn lớn.
- Giới thiệu ảnh hưởng của cường độ dòng điện hàn tới hình dáng mối hàn (Hình 2.10). Qua đó ta thấy cường độ dòng điện hàn ảnh hưởng trực tiếp đến chiều sâu ngấu. Khi cường độ dòng điện hàn tăng thì chiều sâu ngấu tăng và ngược lại.
Hình 2.10. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện hàn tới hình dáng mối hàn
Cường độ dòng điện hàn được xác định theo mật độ dòng điện hàn cho phép:
Ih = πd2/4.j (2.1)
Trong đó: d - Đường kính đây hàn [mm]. J - Mật độ dòng điện [A/mm2].
25
Cường độ dòng hàn thường nằm trong khoảng 60-800 hoặc 900A thông thường giá tri I hàn trong thực tế nằm trong khoảng 100-400A.
2.5.3. Điện áp hàn
Đây là thông số rất quan trọng trong hàn GMAW, quyết định dạng truyền kim loại lỏng. Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dày chi tiết hàn, kiểu liên kết, kích cỡ và thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn, ..v.v… Chọn điện áp hàn quá lớn làm tăng rỗ khí và bắn tóe, làm tăng kích thước vũng hàn. Nếu chọn điện áp quá thấp làm cho hồ quang kém ổn định, mối hàn hẹp và lồi quá mức, dẫn đến hàn không ngấu các cạnh hàn.
Ảnh hưởng của điện áp hàn đến hình dạng mối hàn được thể hiện trên (hình 2.11)
Hình 2.11. Hình dạng mối hàn và ảnh hưởng của điện áp
Trên đồ thị ta thấy khi U tăng thì bề rộng mối hàn tăng lên, chiều sâu ngấu giảm. Để có được giá trị điện áp hàn hợp lý, có thể phải hàn thử vài lần, bắt đầu bằng giá trị điện áp hồ quang theo tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hoặc giảm theo quan sát đường hàn để chọn giá trị điện áp thích hợp.
26
Chọn điện áp hàn theo tính toán. Dải điện áp dùng cho hàn MIG/MAG thường là từ 16 ÷ 45V.
Điện áp hàn 16÷ 22V thích hợp với hàn tấm mỏng, ở chế độ dịch chuyển ngắn mạch và đường kính dây hàn nhỏ, chiều sâu chảy tối thiểu.
Điện áp hàn 30 ÷ 45V được sử dụng chủ yếu cho hàn tự động, theo dạng dịch chuyển tia, khi hàn các tấm dày,liên kết hàn sấp, đường kính dây hàn lớn, tốc độ đắp lớn.
Điện áp hàn 24 ÷ 30V có đặc điểm của cả hai loại trên, dùng để hàn tấm trung bình
2.5.4. Tốc độ hàn
Hình 1.12. Hình dạng mối hàn và ảnh hưởng của tốc độ hàn
Tốc độ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ tay nghề của thợ hàn. Tốc độ hàn quyết định chiều sâu ngấu của mối hàn. Nếu tốc độ hàn thấp kích thước vũng hàn sẽ lớn và ngấu sâu. Khi tăng tốc độ hàn tốc độ cấp dây nhiệt của hồ quang sẽ giảm làm giảm độ ngấu và thu hẹp đường hàn.
27
Với thép kết cấu thông dụng, tốc độ hàn thường nằm trong khoảng 10 ÷ 60 cm/ phút với hàn tự động tốc độ hàn có thể lên đến 120 cm/ phút. Tốc độ hàn ảnh hưởng đến năng lượng đường và thường dùng để tăng năng suất hàn. Chọn đúng tốc độ hàn phụ thuộc vào hình dạng mối hàn cũng như điều kiện nhiệt luyện vật hàn.
2.5.5. Tầm với điện cực
- Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và mép pép tiếp điện. Khi tăng chiều dài phần nhô, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn sẽ tăng, dẫn tới là giảm cường độ dòng điện hàn cần thiết để nóng chảy điện cực. Theo tốc độ cấp dây nhất định. Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không rỉ, sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng điện 1 cách rõ rệt.
a) Chiều dài điện cực phía ngoài mỏhàn b) Quan hệ giữa dòng điện và phần nhô điện cực
Hình 2.13. Tầm với điện cực
- Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn làm giảm độ ngấu và lãng phí kim loại hàn. Tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng. Nếu chiều dài phần nhô quá nhỏ sẽ gây ra sự bắn tóe kim loại lỏng dính vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ gây ra rỗ xốp trong mối hàn. Vì vậy cần chọn tầm với điện cực phù hợp:
Lv = 5 + 5d (mm) với khí CO2 (2.2)
28
Khi hàn hỗn hợp khí trơ, do chiều dài hồ quang lớn cần tăng tầm với điện cực thêm 2 tới 3 mm.
Ảnh hưởng của tầm với điện cực đến hình dạng mối hàn được chỉ ra trên
(hình 2.14).
Hình 2.14. Ảnh hưởng của tầm với điện cực đến hình dạng mối hàn
Trƣờng hợp A, D B, E C, F
Độ ngấu Lớn Trung bình Ít
Công suất hồ quang Lớn Trung bình Nhỏ
Độ bắn tóe Thấp Trung bình Cao
Độ nung điện cực Ít Trung bình Nhiều
2.5.6. Số lớp hàn - Tính số lớp hàn. 1 1 n d F F F n (2.3) Trong đó: n -là số lớp hàn
29
Fn- là diện tích tiết diện ngang của lớp hàn tiếp theo
Fd- là diện tích tiết diện ngang của toàn bộ kim loại đắp (được tính toán theo bản vẽ thiết kế mối hàn)
- Để đơn giản việc tính toán ta có thể coi F2= F3=…….Fn
- Diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp sau một lớp hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn theo kinh nghiệm ta có:
F1= (6 ÷ 9)d Fn= (8 ÷ 12)d
Trong đó: d- là đường kính que hàn (mm) F1 và Fn tính bằng (mm)
2.5.7. Năng lƣợng đƣờng
Tính toán giải năng lượng đường tối ưu: (Công thức 2.4)
(2.4)
Trong đó:
- δ là chiều dày chi tiết hàn khi hàn một phía.(cm). - λ là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu kim loại cơ bản. - cp là nhiệt dung thể tích của vật liệu kim loại cơ bản. - Tm là nhiệt độ kém ổn định của Austenit.
- T0 là nhiệt độ môi trường.
30
2.6. Kỹ thuật hàn MIG/MAG
2.6.1. Chuyển động của mỏ hàn
Hình 2.15. Các chuyển động cơ bản của mỏ hàn và góc nghiêng của mỏ hàn
- Trong hàn hồ quang que hàn chuyển động theo trục que hàn với tốc độ phù hợp với tốc độ nóng chảy của nó, để tạo ra chiều dài hồ quang không đổi trong suốt quá trình hàn và duy trì tính ổn định của hồ quang. Đối với hàn MIG/MAG chuyển động này đã được cơ khí hóa người thợ hàn không phải đưa mỏ hàn đi xuống nữa mà thay vào đó dây hàn được đẩy tự động vào bể hàn với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy của hồ quang tạo nên chiều dài hồ quang ổn định trong suốt quá trình hàn. Chuyển động đẩy dây này gọi là (V1) không thuộc vào chuyển động của mỏ hàn mà trong quá trình hàn mỏ hàn gồm có hai chuyển động sau:
- Chuyển động dọc trục đường hàn (V2): Chuyển động dọc trục đường hàn (V2) để hàn hết chiều dài đường hàn. Tốc độ chuyển động của mỏ hàn có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng mối hàn và năng suất cua quá trình hàn. Nếu di chuyển mỏ hàn quá nhanh, Tức tốc độ hàn lớn thì tiết diện ngang của mối hàn nhỏ dẫn đến mối hàn không ngấu vì lượng nhiệt không đủ và thường gây ra nứt mối hàn. Nếu di chuyển mỏ hàn chậm (tốc độ hàn nhỏ) sẽ tạo ra lượng kim loại lỏng lớn, vũng hàn có kích thước lớn, kim loại lỏng vũng hàn chuyển động về phía trước hồ quang cản trở sự tác dụng của hồ quang lên mép hàn gây ra hiện tượng không ngấu.
3 2
31
Muốn đảm bảo chất lượng mối hàn và tạo điều kiện quan sát tốt hồ quang cháy thì mỏ hàn cần phải đặt nghiêng theo hướng hàn một góc từ (60 ÷ 80)0
- Chuyển động dao động lắc ngang (V3): Chuyển động dao động lắc ngang (V2) của mỏ hàn để tạo ra bề rộng của mối hàn. Chuyển động ngang của mỏ hàn càng rộng thì bề rộng của mối hàn càng lớn. Thông thường của mối hàn không lớn quá (15 ÷ 17)mm sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn vì khí bảo vệ sẽ không bao chùm được toàn bộ vũng hàn.
- Khi hàn giáp mối nếu mỏ hàn chỉ có chuyển động theo chiều trục mối hàn thì chiều rộng của mối hàn (0,4 ÷ 0,8)mm. Với liên kết hàn giáp mối có vát mép chiều rộng của mối hàn thường yêu cầu từ (12 ÷ 16)mm
* Các phương pháp dao động lắc ngang mỏ hàn
- Phương pháp chuyển động que hàn theo hình đừơng thẳng
Hình 2.16. Chuyển động đường thẳng
Phải duy trì chiều dài hồ quang không thay đổi và chuyển động về hướng trước chiều hàn không dao động ngang do vậy hồ quang cháy ổn định độ sâu nóng chảy tương đối lớn dùng làm lớp thứ nhất mối hàn nhiều lớp. Hàn những chi tiết có chiều dày S 3mm.
- Dao động que hàn theo hình đường thẳng đi lại: Đầu que hàn chuyển động theo đường thẳng đi lại theo chều dọc mối hàn. Đặc điểm tốc độ hàn nhanh, mối hàn hẹp toả nhiệt nhanh, ứng dụng mối hàn có khe hở lớn. Lớp thứ nhất mối hàn nhiều lớp hoặc khi hàn tấm có chiều dày mỏng.
Hình 2.17. Dao động que hàn kiểu đường thẳng đi lại
- Dao động que hàn theo hình răng cưa: Đưa đầu que hàn chuyển động liên tục theo hình răng cưa và có điểm dừng 2 cạnh đề phòng khuyết cạnh.
32
Mục đích nhằm khống chế tính lưu động của kim loại chảy và bề rộng mối hàn cần thiết.
Đặc điểm dễ thao tác dùng nhiều trong sản xuất. ứng dụng hàn bằng, hàn ngửa, hàn đứng giáp mối với chiều dày S 4mm.
Hình 2.18. Dao động que hàn hình răng cưa
- Dao động que hàn theo hình bán nguyệt: Cho đầu que hàn chuyển động sang trái, phải theo hình bán nguyệt có điểm dừng hai cạnh. Đặc điểm kim loại nóng chảy tốt, thời gian giữ nhiệt tương đối dài, xỉ hàn dễ nổi lên mặt mối hàn, khí dễ thoát ra.
Ứng dụng: Tương tự như dao động que hàn hình răng cưa.
Hình 2.19. Dao động que hàn theo hình bán nguyệt
- Dao động que hàn theo hình tam giác: Cho đầu que hàn chuyển động theo hình tam giác. Căn cứ vào phạm vi ứng dụng có hai loại:
Dao động que hàn theo hình tam giác nghiêng b) thích hợp hàn vát cạnh vị trí hàn ngang, hàn góc ở vị trí hàn bằng, hàn ngửa. Ưu điểm dễ khống chế kim loại chảy, mối hàn hình thành tốt.
Dao động que hàn hình tam giác cân a) dùng hàn đứng vát cạnh, ghép góc, ưu điểm hình thành mặt cắt mối hàn tương đối dày, ít sinh ra khuyết tật lẫn xỉ hàn.
a) b)
a) Dao động hình tam giác cân; b) Dao động hình tam giác ghiêng Hình 2.20. Dao động que hàn theo hình tam giác
33
Dao động que hàn theo hình tròn thích hợp hàn những chi tiết tương đối dày S5mm ở vị trí hàn bằng. Ưu điểm xỉ dễ nổi lên mặt mối hàn, ôxi, nitơ dễ thoát ra.
+ Dao động que hàn hình tròn lệch thích hợp hàn ngang giáp mối, hàn góc ở vị trí hàn bằng, hàn ngửa vì dễ khống chế kim loại chảy nhỏ xuống dưới.
(a) (b)
a) Vòng tròn, b) Vòng tròn lệch Hình 2.21. Dao động que hàn hình vòng tròn
- Dao động que hàn hình số 8: Dùng để hàn mối hàn có bề rộng lớn.
Hình 2.22. Dao động que hàn theo hình số 8
2.6.2. Góc nghiêng của mỏ hàn
Góc nghiêng của mỏ hàn ảnh hương trực tiếp đến chiều sâu nóng chảy, chiều sâu ngấu của mối hàn. Phương pháp hàn phải bao giờ cũng cho chiều sâu nóng chảy tốt nhất. Phương pháp hàn trái cho chiều sâu ngấu kém nhất và trung bình là hàn với góc của mỏ hàn so với phôi bằng 900
34
Trƣờng hợp A B C
Độ ngấu Ít Trung bình Lớn
Điền khe Tốt Trung bình Kém
Hồ quang Ổn định ít Trung bình Ổn định tốt
Độ bắn tóe Cao Trung bình Thấp
Mối hàn Rộng Trung bình Hẹp
2.6.3. Chiều dài hồ quang
Trong hàn MIG/MAG chiều dài hồ quang luôn luôn được điều chỉnh tự động bởi động cơ đẩy dây hàn. Tuy nhiên nếu ta chọn điện áp thấp tốc độ đẩy dây nhanh sẽ làm cho hồ quang ngắn lúc này dây hàn phụ bổ xung vào bể hàn thừa dẫn đến quá trình hàn xảy ra bắn tóe mạnh. Ngược lại nếu chọn điện áp hàn lớn tốc độ đẩy dây nhỏ sẽ làm cho hồ quang hàn dài kim loại phụ bổ xung vũng hàn ít làm cho kim loại lỏng dính vào đầu pép hàn. Qua phân tích ta thấy chiều dài hồ quang trong hàn MIG/MAG được điều chỉnh tự động và phụ thuộc rất lớn vào điện áp hàn, dòng điện hàn và tốc độ đẩy dây điện cực.
2.6.4. Kỹ thuật gây hồ quang hàn
35
Trong hàn MIG/MAG để mồi được hồ quang cần quan tâm đến một số vấn đề sau:
- Độ nhô ra của điện cực hàn từ (8 ÷ 12)mm, nếu nhỏ hơn sẽ làm bẩn chụp khí vì kim loại bắn tóe dẫn đến ảnh hưởng tới chất lượng mối hàn. Ngược lại nếu lớn quá sẽ làm tăng điện trở dây dẫn làm mất điện áp hàn không hình thành được hồ quang hàn.
- Tại chỗ tiếp xúc giữa vật hàn và đầu dây hàn chung ta lên cắt nhọn để tăng điện trở làm cho quá trình nóng chảy và ion hóa tốt hơn.
Sau khi chuẩn bị được hai vấn đề trên ta đưa mỏ hàn đến vị trí cần hàn và cho đầu dây hàn đến vị trí cần hàn cách bề mặt vật hàn từ 0.5 ÷ 1(mm) rồi bấm công tác hồ quang sẽ hình thành
2.6.5. Kỹ thuật kết thúc hồ quang