CHƯƠNG 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP, CÔNG NGHỆ HÀN
2.1. HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ
2.2.1. Thực chất, ủặc ủiểm và phạm vi ứng dụng a. Thực chất và ủặc ủiểm
Hàn hồ quang bằng ủiện cực núng chảy trong mụi trường khớ bảo vệ là quỏ trỡnh hàn núng chảy trong ủú nguồn nhiệt hàn ủược cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa ủiện cực núng chảy (dõy hàn) và vật hàn: hồ quang và kim loại núng chảy ủược bảo vệ khỏi tỏc dụng của oxi và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp khí. Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding).
Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He) không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính (CO2; CO2 + O2; CO2 + Ar, ...) cú tỏc dụng chiếm chỗ và ủẩy khụng khớ ra khỏi vựng hàn ủể hạn chế tỏc dụng xấu của nó.
Khi ủiện cực hàn hay dõy hàn ủược cấp tự ủộng vào vựng hồ quang thụng qua cơ cấu cấp dõy, cũn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ủược thao tỏc bằng tay thỡ gọi là hồ quang bỏn tự ủộng trong mụi trường khớ bảo vệ.
Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail: Doquanhh@yahoo.com
Page: 25
Hỡnh 2.11. Sơ ủồ nguyờn lý hàn hồ quang núng chảy trong mụi trường khớ bảo vệ.
Hàn hồ quang bằng ủiện cực núng chảy trong mụi trường khớ trơ (Ar, He) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas). Vì các loại khí trơ có giá thành cao nờn khụng ủược ứng dụng rộng rói, chỉ dựng ủể hàn kim loại mầu và thộp hợp kim.
Hàn hồ quang bằng ủiện cực núng chảy trong mụi trường khớ hoạt tớnh (CO2, CO2 + O2, ...) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas). Phương pháp hàn MAG sử dụng khớ bảo vệ CO2 ủược ứng dụng rộng rói do cú rất nhiều ưu ủiểm:
- CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp;
Năng suất hàn trong CO2 cao, gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay;
- Tính công nghệ của hàn trong CO2 cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc vì có thể tiến hành ở mọi vị trí không gian khác nhau;
- Chất lượng hàn cao. Sản phẩm hàn ớt bị cong vờnh do tốc ủộ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp;
- ðiều kiện lao ủộng tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quỏ trỡnh hàn khụng phỏt sinh khớ ủộc.
b. Phạm vi ứng dụng.
Trong nền cụng nghiệp hiện ủại, hàn hồ quang núng chảy trong mụi trường khớ bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng. Nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu thông thường, mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, cỏc hợp kim ủặc biệt, cỏc hợp kim nhụm, magiờ, niken, ủồng, cỏc hợp kim cú ỏi lực húa học mạnh với ôxi.
Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail: Doquanhh@yahoo.com
Page: 26
Phương phỏp hàn này cú thể sử dụng ủược ở mọi vị trớ trong khụng gian. Chiều dày vật hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép, từ 1,6 ÷ 10mm thì hàn một lớp có vát mép, còn từ 3,2 ÷ 25mm thì hàn nhiều lớp.
2.2.2. Vật liệu và thiết bị hàn hồ quang ủiện cực núng chảy trong mụi trường khớ bảo vệ.
a. Vật liệu hàn.
a.1. Dây hàn
Khi hàn trong mụi trường khớ bảo vệ, sự hợp kim húa kim loại mối hàn nhằm ủảm bảo cỏc tớnh chất yờu cầu của mối hàn ủược thực hiện chủ yếu thụng qua dõy hàn. Do vậy, những ủặc tớnh của quỏ trỡnh cụng nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tỡnh trạng và chất lượng dõy hàn. Khi hàn MAG, thường sử dụng dõy hàn cú ủường kớnh từ 0,8 ủến 2,4mm.
Sự ổn ủịnh của quỏ trỡnh hàn cũng như chất lượng của liờn kết hàn phụ thuộc nhiều vào tỡnh trạng bề mặt dõy hàn. Cần chỳ ý ủến phương phỏp bảo quản, cất giữ và biện phỏp làm sạch dõy hàn nếu dõy bị gỉ hoặc bẩn. Một trong những cỏch ủể giải quyết là sử dụng ủõy cú lớp mạ ủụng. Dõy mạ ủồng sẽ nõng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ, ủồng thời nõng cao tớnh ổn ủịnh của quỏ trỡnh hàn.
Theo hệ thống tiêu chuẩn AWS, ký hiệu dây hàn thép cacbon thông dụng như sau:
ER 70 S- X Ký hiệu ủiện cực hàn
hoặc que hàn phụ
Thành phần
hóa học và khí bảo vệ
ðộ bền kéo nhỏ nhất ( ksi)
S = Dõy hàn ủặc
Bảng 2-2 giới thiệu một số loại dây hàn thông dụng theo AWS
Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail: Doquanhh@yahoo.com
Page: 27
Một số loại dây hàn thép cacbon thông dụng Bảng 2-2
ðiều kiện hàn Cơ tính
Ký hiệu theo
AWS Cực tính Khí bảo vệ
Giới hạn bền kéo của liên
kết min (psi)
Giới hạn chảy của kim loại mối hàn min
(psi)
ðộ dãn dài
% (min) E70S - 2
E70S - 3 E70S - 4 E70S - 5 E70S - 6 E70S - 7
DCEP DCEP DCEP DCEP DCEP DCEP
CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2
72000 72000 72000 72000 72000 72000
60000 60000 60000 60000 60000 60000
22 22 22 22 22 22
Thành phần hóa học (%) AWS
C Mn Si Các nguyên tố khác
E70S - 2 E70S - 3 E70S - 4 E70S - 5 E70S - 6 E70S - 7
0,6 0,06 ÷ 0,15 0,07 ÷ 0,15 0,07 ÷ 0,19 0,07 ÷ 0,15 0,07 ÷ 0,15
0,90 ÷ 1,40
1,40 ÷ 1,85 1,50 ÷ 2,00
0,40 ÷ 0,70 0,45 ÷ 0,70 0,65 ÷ 0,70 0,30 ÷ 0,60 0,80 ÷ 1,15 0,50 ÷0,80
Ti - 0,05 ÷ 0,15; Zi - 0.02
÷ 0,12; Al - 0,05 ÷ 0,15
Al - 0,50 ÷ 0,90
ðối với thép hợp kim thấp thường sử dụng dây hàn có ký hiệu ER - 80S - 02 với khí bảo vệ CO2, OCEP.
a.2. Khí bảo vệ
Khớ Ar tinh khiết (~ 100%) thường ủược dựng ủể hàn kim loại mầu. Khớ He tinh khiết (~ 100%) thường ủược dựng ủể hàn cỏc liờn kết cú kớch thước lớn với cỏc vật liệu có tính dẫn nhiệt cao A1, Mg, Cu,... Khi dùng khí He tinh khiết bề rộng mối hàn sẽ lớn so với dùng loại khí khác, vì vậy có thể dùng hỗn hợp Ar + (50 ÷ 80%) He. Do khí He có
Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail: Doquanhh@yahoo.com
Page: 28
trọng lượng riờng nhỏ hơn khớ Ar nờn lưu lượng khớ He cần dựng cao hơn 2 ủến 3 lần so với khí Ar.
Khi hàn cỏc hợp kim chứa Fe cú thể bổ sung thờm O2 hoặc CO2 vào Ar ủể khắc phục cỏc khuyết tật như lừm khuyết, bắn túe và hỡnh dạng mối hàn khụng ủồng ủều.
CO2 ủược dựng rộng rói ủể hàn thộp cacbon và thộp hợp kim thấp, do giỏ thành thấp, mối hàn ổn ủịnh, cơ tớnh của liờn kết hàn ủạt yờu cầu, tốc ủộ hàn cao và ủộ ngấu sõu. Nhược ủiểm của hàn trong khớ bảo vệ CO2 là gõy bắn túe kim loại lỏng. Bảng 2-3 giới thiệu ứng dụng một số loại khí và hỗn hợp khí bảo vệ
Một số loại khí bảo vệ tương ứng với kim loại cơ bản Bảng 2-3
Khí bảo vệ Kim loại cơ bản
Ar (He) Ar + 1% O2 Ar + 2% O2 Ar + 5% O2 Ar + 20% CO2
Ar + 15% CO2 + 5% O2 CO2
Kim loại và hợp kim không có sắt Thép austenit
Thộp ferit (hàn ủứng từ trờn xuống)
Thộp ferit (hàn tấm mỏng, hàn ủứng từ trờn xuống) Thép ferit và austenit (hàn ở mọi vị trí)
Thép ferit và austenit (hàn ở mọi vị trí) Thép ferit (hàn ở mọi vị trí)
b. Thiết bị hàn
Hệ thống thiết bị cần thiết dựng cho hàn hồ quang ủiện cực núng chảy trong mụi trường khớ bảo vệ bao gồm nguồn ủiện hàn, cơ cấu cấp dõy hàn tự ủộng, mỏ hàn hay sỳng hàn ủi cựng cỏc ủường ống dẫn khớ, dẫn dõy hàn và cỏp ủiện, chai chứa khớ bảo vệ kốm theo bộ ủồng hồ, lưu lượng kế và van khớ.
Nguồn ủiện hàn thụng thường là nguồn ủiện một chiều DC. Nguồn ủiện xoay chiều AC không thích hợp do hồ quang bị tắt ở từng nửa chu kỳ và sự chỉnh lưu chu kỳ phõn cực nghịch làm cho hồ quang khụng ổn ủịnh.
ðặc tớnh ngoài của nguồn ủiện hàn thụng thường là ủặc tớnh cứng (ủiện ỏp khụng ủổi). ðiều này ủược dựng với tốc ủộ cấp dõy hàn khụng ủổi, cho phộp ủiều chỉnh tự ủộng chiều dài hồ quang.
Mỏ hàn (sỳng hàn) bao gồm bộp tiếp ủiện ủể dẫn dũng ủiện hàn ủến dõy hàn, ủường dẫn khớ và chụp khớ ủể hướng dũng khớ bảo vệ bao quanh vựng hồ quang, bộ phận làm nguội cú thể bằng khớ hoặc nước tuần hoàn, cụng tắc ủúng ngắt ủồng bộ dũng ủiện hàn, dây hàn và dòng khí bảo vệ .
Biên soạn: Hoàng Văn Thuỷ - ðỗ Quang Quận Mobile: 0912295039 – 0912389159
E–mail: Doquanhh@yahoo.com
Page: 29