Bài 7 : Nõng cao kỹ năng nhận biết cỏc dạng sản phẩm của nghề hàn
8.2. Kỹ năng vận hành thiết bị hàn
Mục tiờu:
- Vận hành, sử dụng thành thạo cỏc loại mỏy hàn, dụng cụ hàn HQT,
MIG/MAG, TIG, SAW;
- Chọn được chế độ 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;
- Thao tỏc thỏo lắp dõy, mỏ hàn, van giảm ỏp, ống dẫn khớ, chai chứa khớ,
đấu mỏy hàn vào nguồn điện đỳng yờu cầu;
- Thực hiện tốt cụng tỏc an toàn cho người và trang thiết bị.
8.2.1. Mỏy hàn hồ quang tay
8.2.1.1. Mỏy hàn xoay chiều cú lừi di động:
Đõy là loại mỏy hàn xoay chiều cú từ thụng tỏn cao. Nguyờn lý giới thiệu trờn Hỡnh 8.3; giữa khoảng hai cuộn dõy sơ cấp và thứ cấp đặt một lừi di động A để tạo ra sự phõn nhỏnh từ thụng o sinh ra trong lừi của mỏy.
Hỡnh 8.3 Sơ đồ nguyờn lý của mỏy hàn xoay chiều cú lừi di động .
Từ thụng re 2thay đổi và phụ thuộc vào vị trớ của lừi A . Nếu lừi
A nằm trong mặt phẳng gụng từ B thỡ trị số từ thụng rẽ càng lớn, phần từ thụng
2 đi qua lừi của cuộn dõy thứ cấp giảm, sức điện động sinh ra trong cuộn thứ
cấp nhỏ và dũng điện hàn sinh ra trong mạch nhỏ. Ngược lại nếu điều chỉnh lừi A chạy ra và tạo nờn khoảng khụng khớ lớn , thỡ số lượng từ thụng rẽ nhỏ đi , lỳc này sức điện động cảm ứng lớn và dũng điện chạy trong mạch hàn lớn.
Đặc điểm của mỏy hàn này là điều chỉnh được vụ cấp dũng điện
hàn và điều chỉnh được rất chớnh xỏc.
8.2.1.2. Mỏy hàn bằng dũng điện chỉnh lưu
U1 ỉ U2 ỉ ỉ 0 2 W1 W2 B A
90 1 2 3 4 5 6
Cựng với sự phỏt triển nhanh chúng của cụng nghệ bỏn dẫn trong kỹ thuật hàn ngày càng ứng dụng nhiều chỉnh lưu.
Mỏy hàn bằng dũng điện chỉnh lưu gồm hai bộ phận chớnh : mỏy biến thế (cú cơ cấu điều chỉnh) và bộ phận chỉnh lưu dũng điện. Mỏy biến thế hoàn toàn giống mỏy biến thế hàn xoay chiều . Bộ phận chỉnh lưu bố trớ trờn mạch thứ cấp của mỏy biến thế và thường dựng là chỉnh lưu Sờlen và Silic . Tỏc dụng của chỉnh lưu là biến dũng điện xoay chiều thành dũng điện một chiều để hàn.
8.2.1.2.1. Mỏy hàn chỉnh lưu 1 pha
Trong nửa chu kỳ thứ nhất chỉnh lưu chỉ cho dũng điện đi qua 1 và 3;
trong nửa chu kỳ thứ hai chỉnh lưu chỉ cho dũng điện đi qua 2 và 4. Như vậy trong cả chu kỳ, dũng điện hàn chỉ theo một hướng và hồ quang chỏy ổn định.
Hỡnh 8.3. Sơ đồ nguyờn lý của mỏy hàn chỉnh lưu một pha
8.2.1.2.2. Mỏy hàn chỉnh lưu 3 pha.
Trong mỗi phần sỏu chu kỳ chỉ cú một cặp chỉnh lưu làm việc, tuần tự
như sau: 1 – 5; 2 – 4; 3 – 6. Kết quả trong toàn bộ chu kỳ dũng điện được chỉnh
lưu liờn tục và đường cong điện thế gần trở thành đường thẳng. Như vậy dũng
điện xoay chiều 3 pha sau khi đi qua chỉnh lưu cũng chỉ theo một hướng.
Hỡnh 8.4. Sơ đồ nguyờn lý mỏy hàn chỉnh lưu ba pha.
Mỏy hàn bằng dũng điện chỉnh lưu khụng cú phần quay, nờn đơn giản và tốt hơn mỏy hàn một chiều kiểu động cơ mỏy phỏt. Ngoài ra nú cũn cú hệ số
cụng suất hữu ớch cao, cụng suất khụng tải nhỏ hơn 5 6 lần so với mỏy hàn
một chiều.
1 2 3
91
So với mỏy hàn xoay chiều thỡ quỏ trỡnh hàn hồ quang ổn dịnh hơn, thuận lợi cho việc sử dụng để hàn cỏc vật liệu khỏc nhau.
Mỏy hàn chỉnh lưu được ứng dụng rộng rói vỡ cú nhiều ưu điểm: gọn nhẹ, đơn giản và cú tớnh kinh tế cao.
8.2.1.3.Cỏc kiểu mỏy hàn đặc biệt
Ngày nay nhiều loại mỏy hàn được đưa ra để đỏp ứng cỏc yờu cầu về cụng
nghệ hàn , tự động húa , độ chớnh xỏc . Cỏc mỏy này gọnnhẹ .
Ở đõy sẽ trỡnh bày khỏi quỏt một số mỏy hàn đặc biệt .
8.2.1.3.1. Kiểu đa năng.
Mỏy hàn dưới lớp thuốc SAW ( Submerged – Arc Welding) hóng
LINCOLN -400 A hỡnh (a) dũng hàn AC/DC với đầu hàn tự động( hỡnh b) và đầu hàn điện cực chảy LT7 (hỡnh c) dõy lừi thuốc.
Hỡnh 8.5
a. Mỏy hàn SAW-DC400 A
b. Đầu hàn tự động SAW
c. Đầu hàn dõy hàn bột LINCOLN –LT7 của mỏy hàn SAW –DC 400
8.2.1.3.2. Mỏy hàn nhiều đầu mỏ
Hỡnh 8.6. Mỏy hàn nhiều đầu mỏ
Hỡnh a. Mỏy hàn điện -1000 .A Hỡnh b. Cỏc biến trở
92
Đõy là mỏy hàn điện MHD -1000 là mỏy hàn điện cú dũng định mức
là 1000 -A với điện ỏp vào 380 Vụn . Cung cấp dũng điện ra thụng qua cỏc
biến trở (BT) hàn và để điều chỉnh cường độ dũng hàn .
8.2.1.3.3.Mỏy hàn TIG –WP 300 .
Mỏy hàn TIG –WP 300 – là loại mỏy hàn đặc biệt. Loại mỏy này cú cỏc bộ phận như: bộ tần số cao để mồi hồ quang tự động, bộ tụ điện để triệt DC khi hàn AC, hệ thống tuần hoàn nước để làm nguội mỏ hàn. Với chức năng hàn TIG
bằng tay và hàn hồ quang tay quehàn thuốc bọc.
Hỡnh 8.7: Mỏy hàn TIG – WP 300
8.2.2. Mỏy hàn MIG/MAG
8.2.2.1. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của mỏy hàn MIG/MAG
Hệ thống thiết bị hàn MIG/MAG
93
- 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, bể hàn được bảo vệ bằng nguồn khớ đúng chai thụng qua hệ thống ống dẫn và van được phun ra ở đầu 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
Hỡnh 8.9 : Cấu tạo bộ phận cấp dõy hàn MIG/MAG
8.2.2.2. Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động
Mỏ hàn
Mỏ hàn gồm cú cỏc bộ phận:Chụp khớ, đầu mỏ, lỗ phúng khớ, tay cầm, cụng tắc, ống đồng, cỏp điều khiển, bộ phận cỏch nhiệt, ống khớ
94
Hỡnh 8.10: Cấu tạo bộ phận mỏ hàn MIG/MAG
Cơ cấu cấp dõy hàn.
1- Cuộn dõy, 2- Bộp dẫn hướng, 3- Bỏnh xe ộp 4- Bỏnh chủ động, 5 - Ống dẫn dõy ra mỏ
95
Cơ cấu 1 cặp bỏnh xe Cơ cấu 2 cặp bỏnh xe
Hỡnh 8.11: Cấu tạo bộ phận cấp dõy hàn MIG/MAG
Van giảm ỏp và bộ phận sấy núng khớ.
+ Van giảm ỏp cú tỏc dụng làm giảm ỏp suất khớ trong bỡnh để đưa ra mỏy hàn và điều hũa ỏp suất theo một giỏ trị nhất định do người sử dụng đặt trong suốt quỏ trỡnh hàn
+ Lưu lượng kế để biết giỏ trị lưu lượng khớ ra
+ Do khớ từ chai (lỏng) đi ra ngoài bị bốc hơi nờn nú thu nhiệt, vỡ vậy bộ phận sấy khớ làm tăng nhiệt độ cho khớ trước khi nú tham gia bảo vệ mối hàn.
+ Cấp khớ hoặc ngưng cấp được thực hiện bởi rơ le điện bờn trong mỏy theo ý định của người thợ.
Hỡnh 8.12. Cấu tạo bộ phận cấp khớ hàn MIG/MAG
- Bộ phận điều khiển và thiết lập chế độ hàn gồm cỏc thụng số sau.
+ Dũng điện hàn (Current)
+ Điện thế hàn (Voltage)
96
+ Loại dũng điện xoay chiều, một chiều, dũng xung
+ Chế độ bắt đầu hot start : Phun khớ trước khi đúng dũng và chuyển dõy, tăng dũng điện lờn trong bao nhiờu giõy
+ Chế độ the end: tiếp tục phun khớ khi dũng điện đó ngắt
+ Lập trỡnh chế độ hàn nhiều vị trớ : bằng = > đứng => ngang...
+ Lập chế độ cụng tắc bấm 4 thỡ, 2 thỡ ...
Với cỏc mỏy hàn hiện đại cú thờm chức năng lập trỡnh, người sử dụng chỉ
cần đưa vào 3 điều kiện là kim loại hàn, chiều dày vật hàn, vị trớ hàn mỏy sẽtự
động lập trỡnh tối ưu để tiết kiệm thời gian cho người sử dụng. Người sử dụng cú thể điều chỉnh nhỏ, ghi lại, cài mó số để lần sau gọi ra sử dụng
97
Hỡnh 8.13: Bộ phận điều khiển hàn MIG/MAG
Xe di chuyển:Dựng để di chuyển mỏy
Hỡnh 8.14: Cấu tạo bộ phận di chuyển của mỏy hàn MIG/MAG
8.2.2.3. Vận hành, sử dụng và bảo quản mỏy hàn MIG/MAG
8.2.2.3.1. Vận hành, sử dụng
98
Hỡnh 8.14. Đấu nối nguồn điện, kiểm tra bộp và dõy hàn
- Đấu nguồn cho mỏy hàn, trước khi đấu phải xem hướng dẫn về nguồn
sử dụng hiệu điện thế nào?
- Sau khi đấu bật cụng tắc và quan sỏt đốn xem điện đó vào mỏy hay
chưa?
- Kiểm tra bộp và dõy cú cựng cỡ hay khụng?
99
Hỡnh 8.15. Nối khớ vào mỏy
- Nối ống dẫn với van giảm ỏp, nối van giảm ỏp với chai khớ
- Nối ống dẫn với mỏy
- Điều chỉnh thụng số lưu lượng khớ.
- Ấn nỳt TEST để kiểm tra
- Cắm nguồn 220V cho bộ phận sấy khớ
Lắp cuộn dõy hàn vào mỏy
- Lắp cuộn dõy vào mỏy
- Lắp dõy lờn hệ thống dẫn
- Đưa dõy ra mỏ
- Nhấn cụng tắc để kiểm tra dõy
Điều chỉnh chế độ hàn
Hỡnh 8.16. Điều chỉnh chế độ hàn
- Điều chỉnh Ih
100
8.2.2.3.2. Bảo quản mỏy hàn
Hỳt bụi, lau chựi bộ phận bờn ngoài
- Rỳt nguồn điện khỏi mỏy
- Lau chựi bờn ngoài
Thỏo cuộn dõy, vệ sinh cơ cấu đẩy dõy
- Rỳt dõy hàn khỏi mỏ, nếu dõy hàn bị đúng cục phải dựng kỡm bấm đầu
trước mỏ.
- Hỳt bụi bộ phận cơ khớ
Thỏo vỏ, vệ sinh bờn trong mỏy
- Dựng mỏy hỳt bụi trờn cuộn dõy, quạt, và bộ phận điều khiển điện tử
Vệ sinh bộp hàn
- Dựng dõy đồng để cọ cỏc giọt kim loại bỏm trờn chụp khớ
Lắp lại và kiểm tra
- Kiểm tra vệ sinh
- Kiểm tra cỏch điện
- Vận hành thử
8.2.3. Mỏy hàn TIG
8.2.3.1. Cấu tạo và nguyờn lý làm việc của mỏy hàn TIG
- Thực chất TIG (Tungsten Inert Gas) là một thuật ngữ tiếng Anh dựng để
chỉ phương phỏp hàn hồ quang điện cực khụng núng chảy trong mụi trường khớ
trơ bảo vệ. Theo tiờu chuẩn của Hoa Kỳ phương phỏp này được viết là GTAW
(Gas Tungsten Arc Welding), theo tiờu chuẩn của Đức cú tờn là WIG
(Vụnphram Inert gasscheweizen).
Trong cỏc bản vẽ kỹ thuật theo tiờu chuẩn ISO, phương phỏp hàn TIG
được viết dưới dạng ký hiệu số là 141.
Hàn TIG thuộc nhúm hàn núng chảy, trong đú nguồn nhiệt điện cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực khụng núng chảy (Wolfram) và vũng hàn. Vựng ảnh hưởng nhiệt,vựng kim loại núng chảy và điện cực W được bảo vệ bởi mụi trường khớ trơ (Ar, He hoặc Ar + He) để ngăn cản những tỏc động cú hại của Oxi và Nitơ trong khụng khớ.
101
Hỡnh 8.17.Sơ đồ kết nối thiết bị hàn TIG
8.2.3.2. Mỏ hàn TIG
Hỡnh 8.18. Cấu tạo mỏ hàn
Cấu tạo cơ bản của mỏ hàn TIG gồm cú: Cụng tắc mỏ hàn, tay cầm, điện
cực Wolfram, ty Argon, ống lút, thõn mỏ, ống kẹp điện cực, nắp mỏ hàn.
Cụng tắc mỏ hàn cú thể được bố trớ trờn tay cầm hoặc cú thể tỏch riờng và được làm ở dạng dựng chõn đạp.
102
Điện cực Vonfram được lựa chọn dựa vào màu sắc, vật liệu hàn, loại dũng điện …… Ngoài ra, cần phải chỳ ý đến gúc độ đầu điện cực. Đầu điện cực được mài nhọn thường cho mối hàn hẹp nhưng độ ngấu sõu tốt. Ngược lại, đầu điện cực được mài trũn cho mối hàn rộng nhưng chiều sõu ngấu kộm.
Ty Argon phần lớn được bằng gốm , cũn được gọi là chụp sứ. Nú được sản xuất theo nhiều kớch cỡ (đường kớnh đầu chụp) khỏc nhau để cú thể thay thế và sử dụng phự với điều kiện làm việc (khe hở rộng/hẹp).
Mỏng kẹp điện cực được khớa rónh ở phần đầu giỳp cho việc điều chỉnh điện cực được dễ dàng.
Nắp mỏ hàn cú thể thay đổi (dài hoặc ngắn) để sử dụng cho cỏc trường hợp hàn khỏc nhau, đặc biệt khi hàn ở những vị trớ hẹp, khú chuyển động …… thỡ cần phải dựng đến dạng mỏ ngắn.
Chức năng - Phõn loại
- Chức năng của mỏ hàn TIG là dẫn dũng điện và khớ trơ vào vựng hàn.
- Điện cực Vonframdẫn điện được giữ chắc chắn trong mỏ hàn bằng đai
giữ với cỏc vớt lắp bờn trong thõn mỏ hàn. Cỏc đai này cú kớch thước phự hợp với đường kớnh điện cực.
- Khớ được cung cấp vào vựng hàn qua chụp khớ. Chụp khớ cú ren được
lắp vào đầu mỏ hàn để hướng và phõn phối dũng khớ bảo vệ.
- Mỏ hàn cú cỏc kớch thước và hỡnh dỏng khỏc nhau phự hợp với từng
cụng việc hàn cụ thể.
-Mỏ hàn TIG được chia làm hai loại theo cơ cấu làm mỏt:
+ Mỏ hàn làm mỏt bằng khớ : Dựng với dũng điện hàn nhỏhơn 120A.
+ Mỏ hàn làm mỏt bằng nước : Dựng với dũng điện hàn lớn hơn 120A.
8.2.3.3. Bộ cung cấp khớ
103
8.2.3.4. Nguồn điện hàn
Hỡnh 8.20. Một số mỏycấp nguồn hàn TIG thụng dụng
- Cung cấp dũng hàn một chiều hoặc xoay chiều, hoặc cả hai.
- Tựy ứng dụng, nú cú thể là biến ỏp hàn, chỉnh lưu, mỏy phỏt điện hàn.
- Nguồn điện hàn cần cú đường đặc tớnh ngoài dốc (giống như cho hàn
SMAW).
- Để tăng tốc độ ổn định hồ quang, điện ỏp khụng tải khoảng 70-80V.
- Bộ phận điều khiểnthường được bố trớ chung với nguồn điện hàn và bao
gồm bộ contactor đúng ngắt dũng hàn, bộ gõy hồ quang tần số cao, bộ điều khiển tuần hoàn nước làm mỏt (nếu cú) với hệ thống cỏnh tản nhiệt và quạt làm mỏt, bộ khống chế thành phần dũng một chiều (với mỏy hàn xoay chiều/ một chiều).
* Nguồn điện hàn xoay chiều
- Thớch hợp cho hàn Nhụm, Manhờ và hợp kim của chỳng. Khi hàn, nửa
chu kỳ dương (của điện cực) cú tỏc dụng bắn phỏ lớp màng oxớt trờn bề mặt và làm sạch bề mặt đú. Nửa chu kỳ õm nung núng kim loại cơ bản.
-Nguồn điện xoay chiều hỡnh sin: điều khiển dũng hàn bằng cảm ứng bóo
hũa (cổ điển). Nú cú ưu điểm là hồ quang chỏy ờm. Nhược điểm là phải thường xuyờn giỏn đoạn cụng việc hàn khi cần thay đổi cường độ dũng hàn do cú nhu
cầu giảm dũng hàn xuống tối thiểu khi hàn để vũng hàn kết tinh chậm (khụng cú
điều khiển từ xa).
Với hàn Nhụm, do cú hiện tượng tự chỉnh lưu của hồ quang đặc biệt khi hàn dũng nhỏ nờn cần dựng kốm bộ cản thành phần dũng một chiều (mắc nối
tiếp bộ ắc qui cú điện dung lớn, bộ tụ điện cú điện dung lớn), nhưng cụng việc
này lại cú thể gõy ra lẫn W vào mối hàn. Nguyờn nhõn là do khi điện cực ở cực dương để khử màng oxit nhụm thỡ nú cú thể bị nung núng quỏ mức nếu bộ cảm
khỏng bóo hũa khụng được thiết kế thớch hợp để hạn chế biờn độ tối đa dũng hàn
104
Cần phải sử dụng bộ cao tần (cụng suất nhỏ 250-300W, điện ỏp 2-3 kV,
tần số cao 250-1000 kHz bảo đảm dũng điện này chỉ cú tỏc dụng trờn bề mặt, an
toàn với thợ hàn) để gõy hồ quang khụng tiếp xỳc (khoảng 3mm) và tạo ổn định hồ quang trong suốt quỏ trỡnh hàn.
- Nguồn điện xoay chiều cú súng hỡnh vuụng (xung): cho phộp giảm biờn
độ tối đa của dũng hàn so với dạng súng hỡnh sin (khoảng 30%) cú cựng cụng
suất nhiệt. Do đú ớtcú khả năng làm lẫn W vào mối hàn. Ngoài ra nú cũn cú một
số đặc điểm sau:
+ Giảm biến dạng do khống chế được cụng suất nhiệt (giảm sự tớch lũy
nhiệt)
+ Dễ hàn ở mọi tư thế.
+ Khụng đũi hỏi tay nghề của thợ hàn thật cao. + Chất lượng mối hàn được cải thiện đỏng kể.
+ Thớch hợp cho cơ khớ húa, tựđộng húa quỏ trỡnh hàn.
+ Thớch hợp khi hàn cỏc chi tiết quan trọng như đường hàn lút mối hàn
ống nhiều lớp, hàn cỏc chi tiết chiều dày khụng đồng nhất, hàn cỏc kim loại khỏc