3.2.1 Nguyờn lý hàn MIG, MAG
Hàn hồ quang bằng điện cực núng chảy trong mụi trường khớ bảo vệ là quỏ trỡnh hàn núng chảy trong đú nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực núng chảy (dõy hàn) và kim loại nền, hồ quang và kim loại núng chảy được bảo vệ khỏi tỏc dụng của mụi trường xung quanh như ụxy, nitơ. Tiếng Anh gọi là GMAW (Gas Metal Arc Weding).
Hàn trong mụi trường khớ bảo vệ
Hàn điện cực khụng núng chảy
Hàn điện cực núng chảy
(Que han hoặc dõy hàn)
Hàn MAG (CO2; hỗn hợp CO2 + Ar) Hàn MIG (Ar; He) Hàn bằng tay Hàn tự động Hàn tự động Hàn bỏn tự động
116
Khớ bảo vệ cú thể là khớ trơ ( Ar, He hoặc hỗn hợp Ar +He ) Khụng tỏc dụng với kim loại lỏng trong quỏ trỡnh hàn hoặc cỏc khớ hoạt tớnh (CO2, CO2 +O2; CO2 +Ar … Cú tỏc dụng chiếm chỗ và đẩy khụng khớ ra khỏi vựng hàn.
Dõy hàn được cung cấp qua cơ cấu ra dõy tự động cũn dịch chuyển hồ quang theo dọc mối hàn được thao tỏc bằng tay thỡ gọi là hàn bỏn tự động trong mụi trường khớ bảo vệ, nếu cả hai khõu ra dõy hàn và di chuyển theo dọc trục mối hàn thỡ được gọi là hàn tự động trong mụi trường khớ bảo vệ Hỡnh 2.1.
Hàn hồ quang bằng điện cực núng chảy trong mụi trường khớ trơ (Ar, He) Tiếng Anh gọi là phương phỏp hàn MIG (Metal Inert Gas ), khớ trơ khụng cú phản ứng hoỏ học với bể hàn trong khi hàn, mặt khỏc khớ trơ cú giỏ thành cao nờn khụng được ứng dụng rộng rói chỉ dựng để hàn kim loại màu và thộp hợp kim.
Hàn hồ quang bằng điện cực núng chảy trong mụi trường khớ hoạt tớnh (CO2, CO2 +O2; CO2 +Ar …) tiếng Anh gọi phương phỏp hàn MAG (Metal Acitive Gas). Phương phỏp hàn MAG sử dụng khớ bảo vệ CO2 được ứng dụng rộng rói do nhiều ưu điểm.
Hỡnh 3.1: Sơ đồ nguyờn lý hàn MIG/MAG
3.2.2 Phạm vi ứng dụng
- Hàn MAG được ứng dụng hàn thộp cỏc bon và thộp hợp kim thấp, khớ CO2 cú giỏ thành thấp, năng suất hàn cao, dễ cơ khớ húa và tự động húa, biến dạng chi tiết nhỏ; vỡ vậy được ỏp dụng trong hầu hết cỏc cấu hàn trong cỏc ngành cụng nghiệp xõy dựng, giao thụng, đúng tầu...
117
- Hàn MIG được ứng dụng hàn kim loại màu thộp khụng gỉ, hàn nhụm và hợp kim nhụm, hàn đồng và hợp kim đồng, năng suất hàn cao, giỏ thành chế tạo giảm.
- Hàn MAG sử dụng khớ bảo vệ CO2 được ứng dụng rộng rói do cú rất nhiều ưu điểm:
- CO2 là loại khớ dễ kiếm, dễ sản xuất giỏ thành thấp
- Năng suất hàn cao gấp 2.5 lần so với hàn hồ quang tay que hàn thuốc bọc - Tớnh cụng nghệ hàn cao hơn so với hàn dưới thuốc vỡ nú hàn được mọi vị trớ trong khụng gian.
- Chất lượng hàn cao do tốc độ hàn cao nờn ớt cong vờnh, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vựng ảnh hưởng nhiệt hẹp
- Điều kiện lao động tốt hơn trong quỏ trỡnh hàn khụng sinh khớ độc - Dễ quan sỏt vị trớ của điện cực hàn
- Khụng tốn nguyờn cụng thu dọn thuốc hàn, tẩy xỉ, cú khả năng thực hiện mối
Nhược điểm:
- Kim loại bắn túe mặt mối hàn và vựng hàn khụng sạch cũng vỡ lý do này hàn tự động trong khớ CO2 khú cạnh tranh với hàn dưới lớp thuốc bảo vệ.
- Khi hàn trong mụi trường cú giú khớ bảo vệ dễ bị thổi bạt ảnh hưởng tới chất lượng mối hàn
*Cụng dụng
Trong nền cụng nghiệp hoỏ hiện nay phương phỏp hàn hồ quang điện cực chảy trong mụi trường khớ bảo vệ được ứng dụng khỏ phổ biến và càng ngày cú xu thế thay dần của phương phỏp hàn hồ quang tay que hàn thuốc bọc. Nú khụng những hàn cỏc loại thộp kết cấu thụng thường mà cũn hàn cỏc loại thộp khụng gỉ, thộp chịu nhiệt, thộp bền núng, cỏc hợp kim đặc biệt, cỏc hợp kim nhụm, magiờ, nike, đồng, cỏc hợp kim cú ỏi lực mạnh với ụxy
3.3 Thiết bị - dụng cụ hàn MIG, MAG 3.3.1 Thiết bị hàn
Quỏ trỡnh GMAW cú thể thực hiện tự động hoặc bỏn tự động. Cỏc trang bị cơ bản như hỡnh 3.2, bao gồm:
- Sỳng hàn (mỏ hàn) - Bộ cấp dõy hàn
118 - Bộ điều khiển
- Nguồn điện hàn - Van giảm ỏp
- Cỏc trang bị cần thiết cho dõy điện cự, giỏ đở cuộn dõy, contact tip, ống dẫn hướng
- Cỏp điện và cỏc đường dẫn khớ bảo vệ, nước làm nguội Nguồn hàn DC
Nối đất Cáp điều khiển dòng điện
Cáp mát Vật liệu cơ bản Chai khí - CO2 (MAG)
Ar hoặc He,...(MIG)
Bộ cấp dây Bộ điều khiển Cáp dẫn
Súng hàn Cáp hàn
Hỡnh 3.2: Sơ đồ thiết bị hàn MIG,MAG
3.3.1.1. Bộ điều khiển và mỏy hàn (hỡnh 3.4)
Hỡnh 3.4: Mỏy hàn và bộ điều khiển tốc độ
- Thụng thường bộ phận điều khiển được kết hợp như một ngăn kộo trong nguồn điện hoặc bờn ngoài. Khi hàn tay, cỏc chức năng chớnh như dẫn khớ vào, vận chuyển dõy hàn và dẫn điện hàn được điều khiển bởi Board mạch mỏ hàn 2 hoặc 4 kỳ.
119
- Board mạch 4 kỳ do thợ hàn thực hiện việc tắt bật cụng tắc chỉ để bắt đầu và kết thỳc quỏ trỡnh hàn, đồng thời cũng bảo đảm một sự bảo vệ bằng khớ tuyệt vời trước và khi kết thỳc hàn.
- Khi hàn tự động hoặc cơ khớ hoỏ hoàn toàn, quỏ trỡnh mồi và tắt hồ quang cú thể bị ảnh hưởng bởi những chuyển động mỏ hàn tương ứng. Cỏc chức năng điều khiển bổ sung như đẩy chõm, khởi động núng(xung dũng ban đầu cao để mồi hồ quang tốt hơn), thời gian chỏy ngược (qua việc thời gian chỏy ngược cú thể chọn lựa sẽ trỏnh được việc chỏy đầu dõy hàn trong miệng mối hàn) cũng như chương trỡnh điền đầy miệng mối hàn là những chức năng được yờu cầu.
3.3.1.2. Bộ phận cấp dõy
Hỡnh 3.5: Bộ phận cấp dõy
- Bộ phận nắn dõy cú thể loại bỏ đối với điện cực dõy nhỏ. Lăp đặt khuụn gỏ để cõn bằng điện cực dõy chỉ cú ý nghĩa từ đường kớnh dõy 1,2 mm.
- Điện cực dõy được nộn tỳ vào bỏnh đẩy dõy bằng bỏnh tỳ. Ap lực nộn ộp phải được điều chỉnh đỳng. Khi ỏp lực nộn quỏ nhỏ điện cực dõy sẽ khụng được khai thỏc đều đặn, khi ỏp lực nộn lớn dõy dẫn sẽ biến dạng và khụng được đẩy tới mỏ hàn.
Bỏnh vận chuyển dõy sẽ được tải thụng qua động cơ đẩy dõy. Bỏnh vận chuyển dõy cú bỏnh hỡnh nờm hoặc trũn, đường kớnh điện cực dõy phải vừa khớt với rónh của bỏnh đú. Tốc độ vận chuyển dõy cú thể được điều chỉnh từ 1.5 đến 20 m/phỳt. Qua số vũng quay của Motor vận chuyển hỡnh 3.5.
Chỳ ý: ở điện cực dõy đặc mềm (nhụm) và ở dõy lừi thuốc thỡ lực ộp phải nhỏ vỡ nếu khụng thỡ dõy sẽ bị bẹp. Để đạt được bước tiến của dõy khụng bị nhiễu bộ phận đẩy dõy 4 bỏnh được đặt vào. Quỏ trỡnh tải dõy được thực hiện thụng qua 2 cặp bỏnh Rulo nằm nối đuụi nhau.
120
Hỡnh 3.6: Bỏnh xe dựng cho dõy hàn nhụm Hỡnh 3.7: Mỏ hàn
- Nhiệm vụ của mỏ hàn:
Dồn khớ bảo vệ tới điểm hàn.
Dồn dõy điện cực.
Là nơi tiếp xỳc điện cho điện cực dõy.
Mỏ hàn thường cú hai loại: loại làm mỏt bằng nước, làm mỏt bằng khớ. - Đặc điểm
Tuỳ theo tải trọng điện và thời gian bật mỏ hàn mà mỏ hàn sẽ được làm mỏt bằng nước hoặc khụng bằng nước. Việc sử dụng cỏc mỏ hàn làm mỏt bằng nước ở dũng hàn >250A là hợp lý.
Ngoài đường dẫn điện thỡ trong bộ ống dẫn cũn cú dõy dẫn khớ bảo vệ, dẫn nước vào và hồi lưu cũng như dõy dẫn bộ điều khiển chuyển mạch.
Dõy hàn được dẫn trong bộ ống dẫn thụng qua cỏi gọi là lừi dõy hướng dẫn. Tuỳ thuộc vật liệu dõy và đường kớnh dõy cỏc lừi dõy hướng dẫn khỏc nhau sẽ được sử dụng.
Đối với cỏc điện cực dõy thộp thụng thường thỡ lừi dõy hướng dẫn chủ yếu bằng dõy thộp cứng được xoắn ốc, trong khi cỏc dõy mềm ( nhụm) phần lớn được sử dụng ống dẫn chất dẻo hoặc sợi than. Phần mài mũn chủ yếu là ống tiếp xỳc điện.
Đồng thời ống này cũng cú ý nghĩa quan trọng vỡ nú cú nhiệm vụ truyền điện hàn đến dõy hàn. Chức năng này bị cản trở rất nhiều bởi cỏc ảnh hưởng bờn ngoài và vỡ thế phải được kiểm tra thường xuyờn.
ống tiếp xỳc chủ yếu được làm bằng đồng hợp kim. Vật liệu này cú khả năng dẫn điện và chịu mài mũn cao.
121
3.3.1.5. Van giảm ỏp (hỡnh 3.9)
Hỡnh 3.9: Van giảm ỏp cho khớ Argon và CO2
Van chỉnh ỏp khớ bảo vệ, thiết bị hàn cần cung cấp khớ bảo vệ với ỏp suất và lưu lượng khụng đổi. Van chỉnh ỏp đảm nhiệm vai trũ đú. Cú cỏc loại van một cấp hoặc hai cấp, cú hay khụng trang bị lưu lượng kế. Loại hai cấp cho ỏp suất và lưu lượng khớ cung cấp đều hơn loại một cấp.
3.3.1.6. Chai chứa khớ
Chai chứa khớ hiện nay cú nhiều loại do Việt Nam sản xuất được quy chuẩn theo quy cỏch Hỡnh 3.10 và bảng 3.1
Là bộ phận định vị và hướng dẫn dõy hàn từ bỏnh xe cấp dõy đến contact tip. Trong quỏ trỡnh hàn cần bảo đảm việc cấp dõy điều đặn thỡ hồ quang mới chỏy ổn định. Dõy hàn bị vặn xoắn, gấp khỳc phải loại bỏ khụng được dựng để trỏnh bị kẹt dõy. Đường kớnh và vật liệu ống dẫn dõy rất quan trọng đối với quỏ trỡnh hàn, ống dẫn bằng thộp dựng cho cỏc vật liệu cứng như thộp, inox trong khi ống nilon được dựng cho cỏc vật liệu mềm như nhụm, magnesium, đồng. Khi hàn cần chỳ ý trỏnh bẻ gấp khỳc ống dẫn để khụng bị kẹt dõy. Đối với mỗi cở dõy cần dựng ống dẫn thớch hợp
122
Bảng 3.1: Quy cỏch chai chứa khớ CO2 thụng dụng
Loại Kớch thước (mm) Khối lượng (kg) Thể tớch (lớt) Khối lượng khớ (kg) Chiều dài khụng kể van Đường kớnh ngoài Chiều dày Toàn phần Sức chứa độn I 1515 300 40 58 100 90 50 II 1000 325 50 45 75 67,5 37 III 930 390 50 60 98 87,0 48 IV 870 325 50 40 64 58,0 32
Khi sử dụng phải đọc kỹ nội dung tem dỏn ở ngoài vỏ bỡnh. Bỡnh khớ CO2 được sơn màu đen, chữ CO2 màu vàng.
Hỡnh 2.10: Chai chứa khớ CO2
3.3.2 Dụng cụ hàn
- Cờ lờ, mỏ nết, tụ vớt: dựng để thỏo lỏp van giảm ỏp vào bỡnh và một số ốc vớt siết chặt, thay bỏnh xe tỳ hoặc ống tiếp điện.v.v..
- Mở van đầu bỡnh khớ.
- Kỡm cắt dõy: dựng cắt dõy khi dõy hàn dài quỏ để mồi hồ quang dễ dàng hơn
123
- Thước lỏ hoặc thước dõy: dựng đo cắt phụi - Đồ gỏ kẹp phụi
- Mỡ chống dớnh cho chụp khớ
Thước dõy, thước lỏ, thước cặp:
Mỡ chống dớnh
Kớnh hàn:
Là kớnh màu được lắp vào mặt nạ hàn để che chắn cho mắt nhỡn, làm giảm cường độ mạnh ỏnh sỏng và cỏc tia cực tớm từ hồ quang phỏt ra. Thụng thường chia làm 3 loại:
+ Loại I: (80150)A + Loại II: (150250)A
124