Bài 1 : Nội qui xưởng thực tập Qui tắc an toàn
3.2 Vật liệu hàn FCAW
- Trỡnh bày đầy đủ cỏc loại khớ bảo vệ, cỏc loại dõy hàn; - Chọn dõy hàn, khớ bảo vệ phự hợp với vật liờu cơ bản;
44
3.2.1 Dõy hàn
Dõy hàn lừi thuốc cú cấu trỳc như sau theo tiờu chuẩn - AWS E XX T - X
(1) (2) (3) (4)
(1): Độ bền kộo tối thiểu Ksi (2): Chỉ thị vị trớ hàn ứng dụng
0: Chỉ thị vị trớ hàn : Hàn bằng (Flat) và Hàn ngang (Horizontal)
1:……….: Tất cả cỏc vị trớ
(3): T : Tubular – Loại điện cực dạng ống lừi thuốc
(4) : Số chỉ thị loại khớ bảo vệ con số1 đến 10 là khớ CO2 bảo vệ
G: Số chỉ thị loại khớ bảo vệ theo Nhà thầu + Chủđầu tư
Cỏc dõy điện cực dựng đểhàn thộp cỏcbon, thộp cú độ bền kộo trung bỡnh, thộp hợp kim thấp, thộp nhiệt luyện bề mặt, thường là thộp cỏcbon thấp bao quanh lừi chất trợ dung và cỏc nguyờn tố hợp kim hoỏ
Cú nhiều loại dõy điện cực lừi trợ dung. Ba loại phớa trờn sỏu kiểu điện cực lừi trơ dung.
Ba loại này thường được dựng phổ biến hiện nay với hàm lượng thộp khoảng 75- 85% tọng lượng và chiếm khoảng 74% tiết điện điện cực, chỳng
được chế tạo bằng cỏch cỏn định hỡnh dải thộp cỏc bon thấp thành tiết diện chữ U sau đú được rải chất trợ dung dạng hạt theo chiều dài và đến cụng nghệ cỏn
thộp kớn để tạo thành ống ( dõy hàn bột) và ộp chặt vật liệu lừi, ống được kộo
qua khuụn để giảm đường kớnh và tăng lực ộp đối với lừi trợ dung bờn trong.
Sau đú điện cực được nhiệt luyện hoặc khụng nhiệt luỵện giữa cỏc lần thao tỏc cần tuỳ theo kiểu điện cực và cuối cựng điện cực được cuốn theo cuộn đúng gúi
sản phẩm. Trong cỏc dõy điện cực cú loại mớ dọc khụng được làm kớn do đú chất trợ dung cú thể hỳt ẩm ở khụng khớ xung quanh làm cho việc bảo quan khú
khăn. Cỏc dõy điện cực lừi trợ dung khụng cú mớ ghộp dọc được chế tạo theo
quy trỡnh đặc biệt cú tờn thương mại là Fluxofil và Fluxocord. Loại Fluxofil
được dựng để hàn hồ quang lừi trợ dung, loại Fluxocord dựng để hàn hồ quang
chỡm. Đặc tớnh cơ bản của Fluxofil cú đường kớnh rất trũn và chất trợ dung khụng bịẩm do đú dễ bảo quản, thường dựng để hàn dưới nước, tiết diện đồng nhất do đú mối hàn đồng đều theo mọi hướng. Fluxofil thớch hợp với cỏc thiết bị hàn FCAW đường kớnh nhỏ nhất là 1.0mm. Cỏc dõy điện cực lừi trợ dung cú
45
nhiều loại dựng để hàn thộp cỏc bon trung bỡnh và độ bền cao, thộp khụng gỉ, thộp hợp kim,thộp bền núng.
Bảng 3.1. Nguyờn tố hợp kim trong điện cực lừi trợ dung
Tờn
nguyờn tố Tớnh chất Khả năng hợp kim hoỏ
Al C Cr Bột kim loại Khoỏng CaF2,CaCO3 Trong hợp kim sắt Khử Oxy và khử Nitơ Bảo vệ và tạo xỉ Tăng độ cứng và độ bền Fe Hợp kim sắt hoặc bột Fe Tăng độ cứng và độ bề
Mn Hợp kim sắt hoặc bột Hợp kim húa để tăng độ bền và chống
ăn mũn
Mo Hợp kim sắt, hoặc bột Nền hợp kim hũa
Ni Hợp kim Fe- Mn Khử Oxy, tăng độ bền tạo xỉ
K Hợp kim sắt Tăng độ cứng, độ bền, chống ăn mũn
Si Bột kim loại Tăng độ cứng, độ dai, chống ăn mũn
Na
Khoỏng Ổn định hồ quang, tạo xỉ Khử Oxy, tạo xỉ
Ti Hợp kim sắt khoỏng Ổn định hồ quang, tạo xỉ
Zr Khoỏng Khử Oxy, khử Nitơ, tạo xỉ
V Khoỏng hoặc bột kim
loại Khử Oxy, khử Nitơ.Tăng độ bền .
3.2.2 Khớ bảo vệ
Hàn dõy lừi thuốc cú thể khụng cần dựng khớ bảo vệvà đặc điểm này giỳp hàn dõy lừi thuốc được ưa chuộng và mang lại nhiều hiệu quả kinh tế. Song khi
hàn đặc biệt trờn thộp HSLA và hàn trờn thộp hợp kim, việc dựng dõy thuốc bảo vệ bằng khớ (outter shielded) hoặc (dual shielded) cú ưu điểm về mặt luyện kim mối hàn và khảnăng bảo vệ mối hàn tốt hơn, dõy hàn cú giỏ thành thấp hơn. Khi đú cỏc thành phần thuốc hàn chỉ chứa cỏc thành phần cải thiện tớnh chất cơ lý
của mối hàn. Quỏ trỡnh bảo vệ và ổn định hồ quang do khớ bảo vệ ngoài đảm nhiệm.
Cỏc khớ bảo vệthường dựng khi hàn dõy lừi thuốc
CO2: thớch hợp khi hàn thộp carbon và thộp hợp kim thấp. Khi hàm lượng carbon trong chi tiết hàn thấp hơn 0,05 % thỡ quỏ trỡnh hàn làm tăng lượng Carbon trong mối hàn cú thểđến 0,10 % . Khi hàm lượng Carbon trong kim loại
46
nền cao thỡ quỏ trỡnh hàn xảy ra hiện tượng thoỏt Carbon làm ảnh hưởng đến độ
cứng , tớnh thấm tụi cũng như cú thể gõy ra cỏc vết nứt.
ATAL 2: Là tờn gọi hỗn hợp khớ 82% Ar + 18% CO2 . Với loại khớ này chỳng ta cú thể hàn với kiểu chuyển dịch cầu giọt nhỏ , thớch hợp khi hàn ở cỏc vị trớ nghịch . Ngoài ra cơ tớnh mối hàn cũn được nõng cao do sự mất mỏt Măng
gan và Silic do quỏ trỡnh khử Oxyt giảm.
CARGAL: Là tờn gọi hỗn hợp khớ 98,5% Ar + 1,5 % O2. Loại khớ này rất thớch hợp khi hàn với chuyển dịch phun. Đặc biệt ỏp dựng khi hàn trờn thộp
INOX HELOXAL: là tờn gọi hỗn hợp khớ 85% He + 15% O2. Loại khớ thớch hợp khi hàn trờn thộp INOX với chuyển dịch phun. Nú cú ưu điểm là loại trừ sự hỡnh thành Carbide Chrome gõy tỏc hại đến sự ăn mũn tinh giới ở vựng biờn của mối hàn.
Hỡnh 3.2. Hỡnh dỏng mối hàn
3.2.3 Thiết bị dụng cụ hàn FCAW Mục tiờu:
- Liệt kờ cỏc loại dụng cụ, thiết bị dựng trong cụng nghệ hàn FCAW; - Biết sử dụng cỏc loại dụng cụ thiết bị dựng trong cụng nghệ hàn FCAW; - Cú ý thức giữ gỡn và bảo quản dụng cụ thiết bị hàn FCAW.
47
3.2.3.1 Thiết bị
Hỡnh 3.3. Thiết bị hàn FCAW
Hỡnh 3.4. Hệ thống thiết bị hàn FCAW
- Nguồn điện được cung cấp bởi bộ phận biến thế hàn, một đầu được nối với chi tiết, đầu cũn lại nối với dõy hàn thụng qua kẹp tiếp điện ở đầu mỏ. Hồ
quang chỏy giữa dõy hàn và vật hàn, bểhàn được bảo vệ bằng nguồn khớ đúng
chai thụng qua hệ thống ống dẫn và van được phun ra ởđầu mỏ.
- Dõy hàn được đúng thành cuộn lớn đặt trong mỏy hàn và chuyển ra liờn tục nhờ hệ thống đẩy dõy vỡ vậy quỏ trỡnh hàn
được liờn tục
48
3.2.3.2 Dụng cụ
Thước lỏ, bỳa tay, bàn trải thộp, kỡm điện, kỡm kẹp phụi...
Hỡnh 3.6. Dụng cụ hàn FCAW
3.2.4 Chếđộ hàn Mục tiờu:
- Trỡnh bày được cỏc thụng số của chếđộ hàn MIG, MAG, FCAW
- Chọn chếđộ hàn: Đường kớnh dõy hàn, cường độ dũng điện, điện thế hồ
quang, tốc độ hàn, lưu lượng khớ bảo vệ phự hợp với chiều dày và tớnh chất của vật liệu.
- Cú ý thức tốt trong quỏ trỡnh học tập
Sự chuyển dịch kim loại điện cực:
Mật độ dũng điện trong hàn MIG, MAG, FCAW rất cao, khoảng từ (60 ữ 200 A/mm2) do vậy nhiệt độ hồ quang làm núng chảy mặt mỳt dõy hàn thành cỏc giọt kim loại rơi vào vũng hàn. Sự chuyển dịch cỏc giọt kim loại này cú khỏc nhau, bao gồm 4 loại sau:
- Dũng điện từ (60 ữ 180) A: Trong giai đoạn giọt kim loại bắt đầu hỡnh
thành và đạt tới giọt lớn nhất, ở giai đoạn đoản mạch với vật hàn, mật độ dũng
điện tăng đột ngột giọt kim loại được thắt lại làm cho giọt kim loại tỏch ra rơi vào vũng hàn. Quỏ trỡnh tỏch giọt thụ ớt gõy bắn toộ, vũng hàn lỏng quỏnh mỗi giõy xuống khoảng 70 giọt. Hồ quang ngắn với cường độ dũng điện trờn được
49
Hỡnh 3.7: Chuyển dịch dạng giọt
Chuyển dịch phun, hồ quang dài: Loại dịch chuyển này được thực hiện khi
điện ỏp và dũng điện hàn lớn hồ quang tương đối dài, cỏc hạt kim loại rất nhỏ,
đều và nhanh chúng rơi vào vũng hàn. Quỏ trỡnh tỏch giọt thụ nhanh, khụng hoàn toàn tỏch khỏi đoản mạch, vũng hàn chảy loóng mỗi giõy xuống khoảng 100 giọt. Phương phỏp này ứng dụng khi hàn cỏc vật hàn chiều dầy 2 mm, thụng dụng nhất là ở cỏc vị trớ hàn bằng, hàn đứng từ trờn xuống
Hỡnh 3.8. Chuyển dich dạng phun
Chuyển dịch giọt lớn: Chuyển dịch này thuộc dạng đoản mạch giữa chuyển dịch đoản mạch và chuyển dịch phun. Đặc điểm của nú là kết hợp đặc tớnh của hai loại trờn. Giọt kim loại hỡnh thành chậm trờn mặt mỳt giõy hàn và
lưu lại ở đõy lõu, nếu kớch thước giọt lớn hơn khoảng cỏch từđầu dõy hàn tới bề
mặt vật hàn sẽ chuyển vào vũng hàn ở dạng đoản mạch, nếu kớch thước giọt nhỏ hơn, khụng gõy đoản mạch, ứng dụng khi hàn vị trớ bằng
50
Chuyển dịch mạch xung: Cỏc mạch xung được điều chỉnh theo thời gian và tần số tăng tỷ lệ với đường kớnh dõy hàn, tạo ra những giọt kim loại rơi vào vũng hàn.
Hỡnh 3.10. Chuyển dịch mạch xung
3.2.6 cỏc khuyết tật mối hàn Mục tiờu:
- Nhận biết cỏc khuyết tật trong mối hàn khi hàn FCAW; - Biết phũng trỏnh cỏc khuyết tật trong quỏ trỡnh luyện tập; - Cú ý thức trong quỏ trỡnh học tập.
Mối hàn cú rất nhiều khuyết tật, thường là: nứt, lỗ hơi, lẫn xỉ hàn, hàn khụng thấu, thành cục, khuyết cạnh và kớch thước mối hàn khụng phự hợp với yờu cầu, v.v…
Những khuyết tật này do rất nhiều nguyờn nhõn gõy nờn. nú cú liờn quan
đến cỏc mặt, như kim loại vật hàn, chếđộ hàn và quy trỡnh cụng nghệ. Sự tồn tại của những khuyết tật đú sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ của đầu nối mối
hàn. Do đú, người thợ hàn phải chọn quy phạm hàn chớnh xỏc và nghiờm khắc chấp hành quy trỡnh quy tắc cụng nghệ. Dưới đõy sẽ phõn tớch mấy loại khuyết tật thường thấy khi hàn FCAW.
3.2.6.1 Nứt
Nứt là một trong những khuyết tật quan trọng nhất của mối hàn. trong quỏ trỡnh sử dụng cấu kiện hàn, nếu mối hàn cú vết nứt thỡ vết nứt đú sẽ rộng dần ra, khiến cho cấu kiện bị hỏng. Căn cứ vào vị trớ sinh ra nứt, cú thể chia làm hai loại nứt: nứt trong và nứt ngoài… vết nứt cú thể sinh ra ngay trong khu vực chịu ảnh
51
Hỡnh 3.11. Cỏc kiểu nứt
1. nứt ở vựng gõy và kết thỳc hồ quang; 2. nứt bề mặt; 3. nứt vựng ảnh hưởng nhiệt; 4. nứt trong kim loại cơ bản; 5. nứt dọc mối hàn; 6. nứt chõn mối hàn;
7. nứt bề mặt chõn mối hàn; 8. nứt cạnh mối hàn; 9. nứt mộp mối hàn; 10. nứt ngang mối hàn; 11. nứt dọc biờn mối hàn; 12. nứt giữ kim loại mối hàn và kim loại cơ bản; 13.nứt ở
phần kim loại mối hàn.nứt cú thể xuất hiện ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau
- Nứt núng: xuất hiện trong quỏ trỡnh kết tinh hàn khi nhiệt độ trờn 1000 oc - Nứt nguội: xuất hiện sau khi kết thỳc hàn và ở nhiệt độ dưới 1000 oc. Nứt nguội cú thể chậm sau vài giờ hay chậm chớ vài ngày sau. Vết nứt cú cỏc
kớch thước khỏc nhau cú thể là nứt tế vi hay nứt thụ đại và nằm ở bề mặt liờn kết
hàn. Đối với vết nứt tế vi nằm ở bờn trong mối hàn cú thểdựng cỏc phương phỏp
kiểm tra như siờu õm, chụp xquang, đểxỏc định chỳng.
Nguyờn nhõn:
- Hàm lượng lưu huỳnh và phụt pho trong kim loại vật hàn hoặc trong que hàn quỏ nhiều.
- Độ cứng của vật hàn lớn, cộng thờm ứng suất trong sinh ra khi hàn quỏ lớn, kết quả làm nứt mối hàn.
- Khi dũng điện hàn quỏ lớn, rónh hồ quang của đầu mối hàn khụng đắp
đầy, sau khi để nguội co ngút, trong rónh hồ quang xuất hiện đường nứt. - Tốc độ làm nguội mối hàn quỏ cao.
- Liờn kết hàn khụng hợp lý.
- Bố trớ trỡnh tự thực hiện mối hàn chưa chớnh xỏc.
- Sử dụng vật liệu hàn (que hàn) chưa đỳng.
52
Biện phỏp phũng ngừa.
- Chọn vật liệu thộp cú hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho thấp, đồng thời chọn que hàn cú tớnh chống nứt tương đối tốt.
- Chọn trỡnh tự hàn chớnh xỏc.
- Giảm tốc độ làm nguội vật hàn, khi cần thiết phải ỏp dụng phương phỏp
nung núng và làm nguội chậm. - Chọn dũng điện hàn thớch hợp, cú thể dựng cỏch hàn nhiều lớp và chỳ ý đắp đầy rónh hồ quang. - Chọn vật liệu hàn thớch hợp. - Giảm khe hở giữa cỏc vật hàn giải phúng cỏc lực kẹp chặt khi hàn. 3.2.6.2 Mối hàn chỏy cạnh Hỡnh 3.12. Mối hàn chỏy cạnh
Mối hàn chỏy cạnh là phần kim loại bị lừm khuyết thành rónh dọc theo ranh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp. Chỏy cạnh làm giảm tiết diện làm việc của liờn kết hàn, tạo sự tập trung ứng suất cao và cú thể dẫn đến sự phỏ huỷ của kết cấu trong quỏ trỡnh sử dụng.
Nguyờn nhõn
- Do dũng điện hàn quỏ lớn. - Do chiều dài cột hồ quang lớn.
- Do gúc nghiờng của mỏ hàn và cỏch đưa mỏ hàn chưa hợp lý. - Sử dụng kớch thước điện cực hàn quỏ lớn.
Biện phỏp phũng ngừa.
- Điều chỉnh dũng điện hàn hợp lý.
- Dừng hồ quang ở hai mộp hàn và duy trỡ chiều dài cột hồ quang từ 2 4(mm). - Điều chỉnh gúc nghiờng mỏ hàn và chọn cỏch đưa mỏ hàn hợp lý. - Chọn kớch thước điện cực phự hợp với chiều dày của vật hàn.
53
3.2.6.3 Mối hàn bị rỗ khớ
Hỡnh 3.13. Mối hàn rỗ khớ
Rỗ khớ sinh ra do hiện tượng khớ trong kim loại lỏng của mối hàn khụng kịp thoỏt ra ngoài khi kim loại vũng hàn đụng đặc. Rỗ khớ cú thể sinh ra ở bờn trong hoặc ở bề mặt mối hàn. Rỗ khớ cú thể nằm ở phần ranh giới giữa kim loại
cơ bản và kim loại đắp. Rỗ khớ cú thể phõn bố tập trung hoặc nằm rời rạc trong mối hàn. Sự tồn tại của rỗ khớ trong liờn kết hàn sẽ làm giảm tiết diện làm việc, giảm cường độ chịu lực và độ kớn của liờn kết.
Nguyờn nhõn:
- Hàm lượng Cacbon trong kim loại cơ bản hoặc trong vật liệu hàn quỏ cao. - Vật liệu hàn bịẩm, bề mặt chi tiết hàn khi hàn bị bẩn, dớnh sơn, dầu mỡ, gỉ, hơi nước,….
- Chiều dài cột hồ quang lớn, tốc độ hàn quỏ cao.
Biện phỏp phũng ngừa.
- Dựng vật liệu hàn cú hàm lượng Cỏcbon thấp.
- Trước khi hàn, vật liệu hàn phải được sấy khụ và bề mặt hàn phải được làm sạch.
- Giữ chiều dài cột hồ quang ngắn, giảm tốc độ hàn.
- Sau khi hàn, khụng gừ xỉ hàn ngay, kộo dài thời gian giữ nhiệt cho mối hàn.
3.2.6.4 Mối hàn khụng ngấu
Khụng ngấu
Hỡnh 3.14. a) mối hàn giỏp mối ; b) mối hàn nhiều lớp
54
Hàn khụng ngấu là loại khuyết tật nghiờm trọng trong liờn kết hàn. Ngoài
ảnh hưởng khụng tốt như rỗ khớ và lẩn xỉ, nú cũn nguy hiểm nữa là dẫn đến nứt, làm hỏng liờn kết. Nhiều liờn kết hàn bị phỏ huỷ do khuyết tật ành khụng ngấu.
Hàn khụng ngấu sinh ra ở gúc mối hàn, mộp hoặc giữa cỏc lớp hàn.
Nguyờn nhõn
- Mộp hàn chuẩn bịchưa hợp lý. Gúc vỏt quỏ nhỏ. - Dũng điện hàn quỏ nhỏ hoặc tốc độ hàn quỏ nhanh.