3.4.1 Dõy hàn
Khi hàn trong mụi trường khớ bảo vệ, sự hợp kim hoỏ kim loại mối hàn nhằm đảm bảo cỏc tớnh chất yờu cầu của mối hàn được thực hiện chủ yếu thụng qua dõy hàn. Do vậy, những đặc tớnh của quỏ trỡnh cụng nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào đặc tớnh của dõy hàn. Khi hàn MAG/CO2 thường sử dụng dõy hàn cú đường kớnh từ 0.8 đến 1.2 mm và quấn thành cỏc cuộn dõy được ghi cỏc ký hiệu riờng Hỡnh 2.2.
Sự ổn định của quỏ trỡnh hàn cũng như chất lượng của mối hàn phụ thuộc vào bề mặt của dõy hàn, cần chỳ ý đến phương phỏp bảo quản, cất giữ và biện phỏp làm sạch dõy hàn nếu bị gỉ hoặc bẩn. Một trong biện phỏp giải quyết làsử dụng dõy hàn được mạ lớp đồng. Dõy mạ đồng sẽ nõng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ tốt, đồng thời nõng cao tớnh ổn định của quỏ trỡnh hàn.
125
Hỡnh 3.11: Cỏc cuuộn dõy và ký hiệu của chỳng
3.4.1.1. Ký hiệu dõy hàn thộp cỏc bon tiờu chuẩn AWS bảng 1.1 và 1.2:
ERXXS – X (1) (2)(3) (4)
(1) – ER: Ký hiệu điện cực que hàn phụ. (2) - Độ bền kộo tối thiểu (Ksi )
(3) - S: Dolid (lừi đặc)
(4) - Số chỉ thị loại khớ sử dụng hoặc chữ chỉ thị nguyờn tố hợp kim (khi hàn GMAW) con số 2 đến 7 là khớ CO2
Bảng 3.2: Một số dõy hàn thụng dụng theo AWS
Ký hiệu theo AWS
Điều kiện hàn Cơ tớnh Cực tớnh Khớ bảo vệ Giới hạn bền kộo của liờn kết (min)psi Giới hạn chảy của kim loại mối hàn (min)psi Độ gión dài % (min) E 70S -2 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S -3 DCEP CO2 72000 60000 22
126 E 70S -4 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S -5 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S -6 DCEP CO2 72000 60000 22 E 70S -7 DCEP CO2 72000 60000 22 Bảng 3.3:. Thành phần hoỏ học cơ bản Ký hiệu theo AWS Thành phần hoỏ học C Mn Si Cỏc nguyờn tố khỏc E 70S -2 0.6 0.40 -0.70 Ti -0.05 -0.15; Zi -0.02 - 0.12; Al – 0.05 -0.15 E 70S -3 0.06 – 0.15 0.45 -0.70 E 70S -4 0.07 – 0.15 0.9 -1.4 0.65 -0.85 E 70S -5 0.07 -0.19 0.30 -0.60 E 70S -6 0.07 -0.15 1.40 -1.85 0.80 -1.15 E 70S -7 0.07 -0.15 1.50 -2.00 0.50 -0.80
Ghi chỳ: Đối với thộp hợp kim thấp thường sử dụng dõy hàn cú ký hiệu ER – 80S – 02.
3.4.1.2. Ký hiệu theo tiờu chuẩn EN (EUROPEAN NATIONS STANDARD):
KÍ HIỆU DÂY HÀN THEO TIấU CHUẨN EN
EN 440 (TIấU CHUẨN HÀN THẫP C CHO GMAW)
G X X X X X X X X
Vớ dụ: Dõy hàn của ESAB (Thuỵ Điển):
Trade Name: OK AristoRod 12.50 (tờn thương mại) Ký hiệu theo EN:EN 440 G 50 3 C G3Si1
Giải thớch:
G: Dõy hàn sử dụng cho hàn GMAW(MIG-MAG). 50: Giới hạn chảy Reh=500 N/mm2.
3: Thử va đập ở -30 độ C. DÂY HÀN MIG, MAG Chỉ giới hạn chảy tối thiểu Nhiệt độ thử va đập Loại khớ bảo vệ được dựng Chỉ thành phần cỏc nguyờn tố trong dõy hàn
127 M: Sử dụng khớ CO2 để bảo vệ.
G3Si1: Thành phần hoỏ học (tra bảng).
3.4.2 Khớ bảo vệ
Cỏc yờu cầu của khớ CO2 dựng cho hàn. - Độ tinh khiết khớ CO2 khụng dưới 99,5%. - Ở trạng thỏi tự do khụng chứa nước.
- Lượng hơi nước khụng quỏ 0,18g/1m3 khớ.
Hiện nay ở nhiều nước khớ CO2 trong cụng nghiệp được sản xuất với độ tinh khiết rất cao ngoài ra cũn sử dụng khớ CO2 thực phẩm để hàn. Ở Việt Nam cũng đó xản xuất khớ CO2 chuyờn hàn. Tuy vậy khớ cỏcbonnớc chuyờn cho hàn cũng như thực phẩm cũng cũn nhiều tạp chất đặc biệt là hơi ẩm.
- Khớ CO2 là khớ 3 nguyờn tử. Nú được sử dụng trong cụng nghiệp dưới 3 dạng: Rắn, lỏng và khớ. Tuỳ theo cụng nghệ và quy mụ sản xuất giỏ cả khớ CO2 thay đổi trong phạm vi rộng (3 – 4) lần. Khớ CO2 khụng màu, mựi nhẹ, ở 00C và
128
760mm Hg cú khối lượng nặng hơn khụng khớ 1,524 lần và khối lượng riờng 1,97686 g/lớt. Dung tớch tới hạn 2,16 lớt/kg, nhiệt độ đụng đặc -56,60C.
- Để hàn phần lớn sử dụng khớ CO2 thực phẩm chứa trong bỡnh ở trạng thỏi lỏng. Khớ CO2 lỏng khụng màu, khối lượng riờng thay đổi nhanh với nhiệt độ. Khi bay hơi 1kg khớ lỏng ở 00C và 760 mm Hg tạo 506,8 lớt khớ. Mỗi bỡnh tiờu chuẩn dung tớch 40 lớt chứa được 25 kg nước chiếm 67,5% khối lượng bỡnh và tạo 12,67 m3 khớ CO2 bay hơi.
- Chất tạp chớnh của khớ CO2 cú hại tới quỏ trỡnh hàn và tớnh chất mối hàn là khụng khớ (Nitơ của khụng khớ) và nước. Khụng khớ nằm ở phần trờn bỡnh, cũn nước ở phần dưới.
- Để giảm bớt chất tạp trong khụng khớ CO2, trước khi dựng cần xả phần trờn chứa khụng khớ vào khớ quyển và loại trừ hơi nước bằng cỏch nhẹ nhàng mở van bỡnh sau khi lật ngược bỡnh (đỏy lờn trờn) trong thời gian 15 – 20 phỳt.
Bảng 3.4: Thành phần khớ cỏc bon nic sản xuất ở nước ngoài và ở Việt Nam %
Khớ Loại I Loại II Thực phẩm SX tại Việt
nam
CO2 99.5 99,0 98.5 97,0 -98.5
Hơi ẩm (H20) 0.178 0.515 - 1.3
Để hàn thộp cỏc bon, thộp hợp kim thấp cũn sử dụng hỗn hợp khớ CO2 với ụxy (20-30% O2. Hàn nửa tự động trong khớ bảo vệ cỏcbonớc cú thể thực hiện được mọi vị trớ trong khụng gian và nú đang thay thế dần phương phỏp hàn thủ cụng que hàn thuốc bọc và cả hàn nửa tự động dưới thuốc.
3.4.2.1. Đặc điểm của cỏc loại khớ trơ:
Mặc dự khớ trơ khụng phản ứng với kim loại, vai trũcủa cỏc loại khớ trơ là ngăn cản khụng cho khụng khớ tiếp xỳc với kim loại lỏng của mối hàn, thụng thường người ta dựng loại Ar, He, hổn hợp khớ Ar + He để bảo vệ vũng hàn.
Tuy nhiờn khi hàn trong mụi trường khớ bảo vệ khớ Ar và đặc biệt là He cú điện thế kớch thớch và điện thế ion húa cao do đú gõy cản trở việc mồi hồ quang. Nhưng một khi đ hỡnh thnh hồ quang thỡ hồ quang chy ổn định trong mụi trường khớ trơ do khụng phải tổn thất năng lượng vào việc phn ly khớ. Ngoài ra do cấu tạo quỷ đạo điện tử lớp ngoài cựng của khớ trơ, khả năng hỡnh thnh cc ion m từ nguyn tử cũng bị loại trừ dẫn đến độ ổn định của hồ quang
* Khớ Argon:
Là khớ trơ và thường khụng được dựng riờng rẻ khi hàn thộp cỏc bon và thộp hợp kim thấp. Thay vào đú người ta bổ sung một lượng nhất định O2 hoặc
129
CO2 để gõy ổn định hồ quang (nếu khụng gõy hồ quang sẽ kộm ổn định). Ar + CO2: với 20 – 50% CO2 khớ bảo vệ được dựng để hàn thộp cacbon và thộp hợp kim thấp với dạng dịch chuyển ngắn mạch của kim loại điện cực.
Đặc điểm:
-Hỡnh dạng mối hàn tốt
-Chiều sõu núng chảy nhỏ hơn so với khớ bảo vệ CO2. -Cú thể xảy ra hiện tượng khụng ngấu của bề mặt rn hn. -Để cú dạng dịch chuyển tia của điện cực cần cú 80% Ar. Cú thể hàn ở cỏc tư thế khỏc nhau.
* Hỗn hợp Ar + ( 3-10)%CO2 hoặc Ar + (1-5)% O2.
Thường dựng cho dịch chuyển dạng tia của điện cực. Tỷ lệ Ar càng thấp cần phải cú điện ỏp càng cao hơn cần cho việc thiết lập chiều di hồ quang thớch hợp cho dịch chuyển dạng tia.
-Hỡnh dạng mối hàn tốt. -ớt bắn toộ kim loại
-Là hỗn hợp tất nhất để ngăn ngừa hàn khụng ngấu. -Chỉ hàn được ở tư thế hàn sấp.
-Tốt nhất khi hàn tấm dầy.
3.4.2.2. Đặc điểm của khớ CO2 khi dựng để bảo vệ
Khi hàn do nhiệt của hồ quang khớ CO2 bị phõn ly thành khớ CO và Oxi nguyờn tử. Khi đú hồ quang sẻ bị bóo hũa oxi ( là chất cú điện thế ion húa cao và cú ai lực mạnh với điện tử). Cỏc nguyờn tử oxi kết hợp với cỏc điện tử để trở thành ion õm, cỏc ion này lại tỏi kết hợp với ion dương. Điều này làm giảm điện tử trong vựng hồ quang, việc giảm lượng ion sẽ làm giảm giỏ trị điện tớch thể tớch tại vựng gần catod, và cỏc điện tử sẽ khụng cú được gia tốc cần thiết tại vựng catod. Một khi cú động năng yếu cỏc điện tử dể kết hợp với cỏc ion và nguyờn tử oxi và kết quả làm giảm mức độ ion húa. Điều này cũn trầm trọng hơn khi sử dụng dũng xoay chiều một phần cỏc ion tập trung tại anot làm tăng điện tớch thể tớch õm tại đú, khi dũng điện đổi chiều lỳc cỏc điện tớch thể tớch vựng anod hướng vào nhau sẻ xảy ra tỏi kết hợp ion để thành nguyờn tử. Do đú người ta khụng sử dụng dũng xoay chiều cho hàn khớ bảo vệ CO2 mà sử dụng dũng DC
Đặc điểm:
130 -Chi phớ thấp.
-Hồ quang khụng ờm, bắn túe nhiều.
-Khụng thuận lợi cho dịch chuyển dạng tia. -Cú thể hàn ở nhiều tư thế khỏc nhau.
Bảng 3.5: Một số loại khớ bảo vệ tương ứng với kim loại cơ bản
Khớ bảo vệ Kim loại và hợp kim khụng cú sắt
Ar (He) Thộp austenit
Ar + 1% O2 Thộp ferit (Hàn đứng từ trờn xuống)
Ar + 2% O2 Thộp ferit (Hàn tấm mỏng, hàn đứng từ trờn xuống)
Ar + 5% O2 Thộp ferit và austenit (Hàn ở mọi vị trớ) Ar + 20% CVO2 Thộp ferit và austenit (Hàn ở mọi vị trớ) Ar + 15% CO2 + 5% O2 Thộp ferit và austenit (Hàn ở mọi vị trớ)
CO2 Thộp ferit (Hàn ở mọi vị trớ)
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của cỏc loại khớ bảo về thường dựng để hàn cỏc thộp khụng hợp kim bằng phương phỏp hàn MAG (thường sử dụng)
Ảnh hưởng tới Loại khớ bảo vệ
Ar + 18%CO2 Ar + 8%O2 CO2 Chiều sõu độ ngấu, chiều rộng độ ngấu Độ nhấp nhụ bề mặt
vẩy mịn vẩy rất mịn vẩy thụ.
Tạo xỉ. ớt trung bỡnh nhiều
Bắn toộ kim loại lỏng
ớt rất ớt gia tăng
Tạo bọt khớ ớt trung bỡnh rất ớt