6.2.1. Thực chất, đặc điểm của hàn hồ quang tay
6.2.1.1. Thực chất:
- Trong phương pháp này nhiệt lượng hồ quang được tạo ra giữa que hàn cĩ vỏ thuốc và kim loại cơ bản được sử dụng để làm nĩng chảy.
- Khí bảo vệ hồ quang và bể hàn nĩng chảy thu được từ sự phân huỷ của vỏ bọc khi cháy. Nĩ được áp dụng để hàn hầu hết các loại vật liệu kim loại trên thực tế, cùng với nhiều loại vật liệu hàn tiêu hao
6.2.1.2. Đặc điểm:
- Hàn được mối hàn ở các vị trí khác nhau
- Hàn được trên các chi tiết to, nhỏ, đơn giản, phức tạp khác nhau. - Thiết bị hàn và trang bị gá lắp hàn đơn giản, dễ chế tạo.
- Năng suất hàn thấp, chất lượng mối hàn khơng cao, phụ thuộc vào trình độ cơng nhân.
6.2.2 Hồ quang hàn và tính chất của nĩ:
6.2.2.1. Hồ quang hàn và các phương pháp gây hồ quang:
a. Khái niệm hồ quang hàn: Sơ đồ hàn hồ quang tay:
Hồ quang là hiện tượng phĩng điện cực mạnh và liên tục qua mơi trường khí đã bị ion hố giữa các điện cực. Hồ quang phát ra một nguồn ánh sáng và cung cấp một nguồn nhiệt. Nguồn nhiệt này làm nĩng chảy vật liệu hàn và kim loại cơ bản.
b. Cách gây hồ quang và sự cháy của hồ quang:
Để gây hồ quang người thợ hàn cĩ thể thực hiện bằng hai cách sau đây:
• Phương pháp mổ thẳng: Cho que hàn tiếp xúc với vật hàn theo phương
vuơng gĩc, rồi nhấc que hàn lên khỏi vật hàn từ (3÷5)mm sẽ hình thành hồ quang. Duy trì cho hồ quang cháy ở một khoảng cách cĩ cảm giác là ổn định nhất.
• Phương pháp ma sát: Đặt nghiêng que hàn so với bề mặt vật hàn một gĩc,
cho đầu que hàn quẹt nhẹ lên bề mặt vật hàn và đưa về vị trí thẳng gĩc với vật hàn để hình thành hồ quang và giữ cho hồ cháy ổn định một khoảng cách l=d.
S Ø N g u å n h µ n M ¹ c h s ¬ c Ê p H å q u a n g K i m l o ¹ i m è i h µ n B Ĩ h µ n K i m l o ¹ i c ¬ b ¶ n D © y c ¸ p m ¸ t D © y c ¸ p h µ n M ¹ c h t h ø c Ê p K × m h µ n Q u e h µ n v á b ä c
Đối với người mời học nghề phương pháp ma sát dễ thực hiện nhưng nĩ dễ làm hỏng bề mặt chi tiết hàn và rất khĩ thao tác trong những điều kiện khơng gian hẹp. Phương pháp mổ thẳng gây hồ quang gọn, êm nhưng dễ bị tắt và chập mạch.
* Sự cháy của hồ quang:
Sau khi hình thành, sự cháy hồ quang phụ thuộc vào nhiều yếu tố: điện áp và cường độ dịng điện hàn, que hàn và chiều dài cột hồ quang. Vì vậy, để hồ quang cháy ổn định trong suốt quá trình hàn phải giữ cho chiều dài cột hồ quang luơn khơng đổi.
6.2.2.2- Hiện tượng thổi lệch hồ quang và cách khắc phục:
Hồ quang hàn được hình thành trong mơi trường khí giữa các điện cực, cho nên cĩ thể coi nĩ như một dây dẫn khơng khí và dưới tác dụng một số ỵéu tố khác nĩ cĩ thể bị kéo dài và dịch chuyển khỏi vị trí bình thường ta gọi hiện tượng thổi lệch hồ quang.
* Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiện trượng thổi lệch hồ quang:
a. Ảnh hưởng của từ trường:
Khi hàn, xung quang cột hồ quang,điện cực hàn, vật hàn,… sẽ sinh ra một từ trường. Nếu từ trường xung quanh cột hồ quang phân bố đối xứng sẽ khơng cĩ hiện tượng thổi lệch hồ quang.Nếu phân bố khơng đối xứng thì nĩ sẽ bị thổi lẹch hồ qaung về phía từ trường yếu hơn.
l= 2- 4m m 1 2 3 l= 2- 4m m 1 2 3 a) b)
H2.2 Các phương pháp gây hồ quang
a) Phương pháp mổ thẳng ; b) Phương pháp ma sát U I II III I 103 102 10 104 60 50 40 30 20
(Đường đặc tính tĩnh của hồ quang khi
hàn với đường kính que hàn dq=4mm chiều dài hồ quang Ihq=5mm)
b. Ảnh hưởng của vật liệu sắt từ:
Khi đặt gần hồ quang một vật liệu sắt từ giữa chúng sẽ sinh ra một lực điện từ cĩ tác dụng kéo lẹch cột hồ quang về phía vật từ đĩ. Điều này gây khĩ khăn khi hàn gĩc hay khi hàn gần cuối mối hàn.
c. Ảnh hưởng của gĩc nghiêng điện cực:
Gĩc nghiêng của điện cực cũng ảnh hưởngsự phân bố đườngsức từ xung quang hồ quang. Bởi vậy chọn gĩc nghiêng que hàn thích hợp để tính chất phân bố đường sức từ tạo ra từ trường đồng đều.
Hiện tượng thổi lệch hồ quang cũng cĩ thể do một số nguyên nhân khác gây nên:tác dụng trực tiếp của các luồng khí, giĩ mạnh hoặc do lõi que hàn và vỏ thuốc bọc khơng đồng tâm.
6.2.2.3. Phân loại hàn hơ quang tay và đặc điểm của chúng
Cĩ 3 cách phân loại hàn hồ quang tay như sau:
a. Phân loại theo điện cực: Loại này phân ra: * Hàn hồ quang tay điện cực nĩng chảy:
Cực điện là que hàn bằng kim loại (điện cực nĩng chảy cĩ vỏ thuốc và khơng cĩ vỏ thuốc). Hồ quang cháy giữa que hàn và kim loại cơ bản.
Mối hàn hình thành chủ yếu là kim loại que hàn nĩng chảy bù đắp vào mối hàn.
* Hàn hồ quang tay điện cực khơng nĩng chảy:
Cực điện chế tạo bằng than, grfít,hoặc bằng vơn-fram, sự hình thành mối hàn là do kim loại vật hàn nĩng chảy, nếu như khơng dùng que hàn phụ hoặc do cả kim loại que hàn phụ và kim loại vật hàn cùng nĩng chảy.
b- Phân loại theo phương pháp nối dây:
Theo cách nối dây khi hàn hồ quang tay ta cĩ thể phân ra nối dây trực tiếp, nối dây gián tiếp và nối dây hỗn hợp.
* Nối dây trực tiếp
Là cách nối một cực của nguồn hàn với vật hàn, cịn cực kia nối với điện cực hàn. Khi hàn dịng điện một chiều người ta cĩ thể nối dây trực tiếp theo hai cách.
- Nối thuận:Nối cực dương của nguồn điện hàn với vật hàn và cực âm với
- Nối nghịch: Cực dương của nguồn điện hàn nối với điện cực hàn, cực âm nối vật hàn. Kí hiệu là DC +
Điều đáng chú ý là sự phân bố nhiệt ở các khu vực khác nhau của hồ quang hàn rất khác nhau phụ thuộc vào loại điện cực, tính chất cùa kim loại cơ bản và bản chất của phương pháp hàn.
- Khi hàn điện cực nĩng chảyvới dịng điện một chiều nối thuận, điện cực cĩ nhiệt luyện lớn hơn so với vật hàn do điện cực nĩng chảy với tốc độ nhanh, nhưng chiều sâu ngấu mối hàn bé. Ngược lại trong trường hợp hàn hồ quang với dịngDC nối nghịch,tốc độ nĩng chảy bé chậm hơn, nhưng chiều sâu ngấu của mối hàn lớn hơn.
- Với hàn bằng dịng AC tốc độ nĩng chảy của điện cực và chiều sâu ngấu của mối hàn sẽ cĩ giá trị trung bình so với hai cách nối thuận và nối nghịch của dịng DC. Vì hế mà người ta dùng nối thuận để hàn các vật mỏng với vật liệu nĩng chảy thấp, dùng hàn đắp,hàn gang.
* Nối dây gián tiếp: là nối hai điện cực của nguồn điện hàn với điện cực hàn chứ
khơng nối với vật hàn.
Do hồ quang cháy giữa hai điện cực, nên cách nối này chỉ dùng đối với trường hợp hàn bằng điện cực khơng nĩng chảy,bởi vì trong quá trình hàn các điện cực khơng nĩng chảy mịn rất chậm, nên việc điều chỉnh và duy trì hồ quang dễ dàng thực hiện hơn. So với nối trực tiếp, nối gián tiếp cĩ ưu điểm hơn ở chỗ cĩ thể điều chỉnh lượng nhiệt cần thiết đưa vào kim loại cơ bản bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hồ quang và vật hàn. (-) (+) (+) (-) a) b) Hình 2.3 Cách đấu dây hàn a. Nối thuận b. Nối nghịch
* Nối dây hỗn hợp: được sử dụng với trường hợp hàn hồ quang tay bằng dịng điện
ba pha.khi cĩ hai cực của nguồn điện hàn được nối với điện cực khơng nĩng chảy, cịn cực thứ ba đươc nối với vật hàn. Cách này cĩ ưu điểm là nhiệt độ tập trung ở vùng hàn cao so với hai cách nĩi trên, kim loại cơ bản cũng như kim loại bổ sung chảy mạnh hơn.
c. Phân loại theo dịng điện:
*. Hàn hồ quang tay với dịng điện xoay chiều:
Cường độ và chiều hướng dịng điện luơn luơn thay đổi theo thời gian, dịng điện đĩ gọi là dịng điện xoay chiều. Cực tính điện xoay chiều khơng cố định, cho nên, khi dùng máy hàn điện xoay chiều khơng cần suy tính là đấu thuận hay đấu nghịch. Hai dây cáp của máy hàn điện xoay chiều cĩ thể đấu tuỳ ý, dây nào đấu vào vật hàn hoặc kìm hàn cũng được.
Ưu điiểm của hàn hồ quang bằng dịng xoay chiều là tiện lợi và giá thành tương đối rẻ, thiết bị đơn giản và dể bảo quản.
*. Hàn hồ quang bằng dịng điện một chiều:
Quá trình hàn cĩ nhiều ưu điểm hơn so với hàn hồ quang dịng điện xoay chiều. Để tạo ra dịng điệm một chiều thì tương đối khĩ khăn. Muốn cĩ dịng điện một chiều phải cĩ hệ thống động cơ máy phát hoặc bộ phận chỉnh lưu, vì vậy giá thành thiết bị đắt và quá trình chế tạo phức tạp hơn nhiều.
- Khi hàn bằng dịng điện một chiều cĩ hai phương pháp nối dây cách đấu thuận và cách đấu nghịch.
6.2.3.Vật liệu hàn hồ quang tay
6.2.3.1. Cấu tạo, yêu cầu và phân loại que hàn:
a. Cấu tạo: Que hàn gồm hai phần chính.
- Phần lõi là những đoạn dây kim loại cĩ chiều dài từ 250 ÷ 450 mm tương ứng với đường kính 1,6÷6,0mm. Theo TCVN 3734-89 qui ước đường kính que hàn được theo đường kính của lõi que d.
- Phần võ thuốc bao gồm hỗn hợp các hố chất, khống chất, ferợhp kim và chất dính kết
b. Yêu cầu:
* Về võ thuốc: Que hàn phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
Tạo ra mơi trường ion hố tốt để đảm bảo gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định.
Tạo ra mơi trường khí bảo vệ tốt vùng hàn.thường dùng các chất hữu cơ (tinh bột xenlulơ,…), các chất khống (mamhezit, đá cẩm thạch).
Tạo lớp xỉ mỏng phủ đều lên bề mặt kim loại mối hàn, bảo vệ khơng cho khơng khí xâm nhập trực tiếp vào vùng hàn và tạo cho mối hàn nguội chậm. lớp xỉ dể bong sau khi mối hàn nguội.
Cĩ khả năng khử oxi, hợp kim hố mối hàn,… nhằm cải thiện thành phần hố học và cơ tính của kim loại mối hàn.
Đảm bảo độ bám chắc của vỏ thuốc lên lõi que, bảo vệ lõi que khơng bị oxi hố.
Nhiệt độ nĩng chảy hỗn hợp vỏ thuốc phải lớn hơn nhiệt độ nĩng chảy lõi que hàn để tạo ra hình phểu hướng kim loại que hàn nĩng chảy đi vào vũng hàn thuận lợi. Vỏ hàn cháy đều và khơng rơi thành cục.
* Về tổng thể: Que hàn phải đạt yêu cầu sau đây.
Đảm bảo yêu cầu về cơ tính của kim loại mối hàn.
Đảm bảo thành phần hố học cần thiết cho kim loại mối hàn.
Cơ tính cơng nghệ tốt, thể hiện ở các mục tiêu sau
Dễ gây hồ quang, hồ quang cháy ổn định khi hàn với dịng điện và chế độï hàn qui định trên nhãn mác.
Nĩng chảy đều khơn vốn cục gây khĩ khăn cho cơng việc hàn.
Cĩ khả năng hàn được mối hàn ở nhiều vị trí trong khơng gian.
Kim loại mối hàn ít bị khuyết tật: nứt,rỗ, xỉ.
Xỉ hàn dể nổi,phủ đều, dể tách khỏi mối hàn khi nguội.
Trong quá trình hàn kim loại lỏng bị bắn toé ra xung quanh.
Cĩ năng suất hàn cao.
Khơng tạo ra các loại khí độc ảnh hưởng đến sức khoẻ con người.
Giá thành sản phẩm hạ.
c. Phân loại que hàn:
Theo cơng dụng : que hàn được chia thành các nhĩm sau đây:
Que hàn để hàn thép cácbon và thép hợp kim kết cấu.
Que hàn để hàn thép hợp kim chịu nhiệt.
Que hàn để hàn thép hợp kim cao và cĩ tính chất đặt biệt.
Que hàn đắp.
Que hàn gang.
Theo chiều dày của lớp vỏ bọc, căn cứ vào tỉ số D/d qui ước:
Lại vỏ thuốc mỏng: D/d ≤ 1,2;
Loại vỏ thuốc trung bình: 1,2< D/d≤1,45:
Loại vỏ thuốc dày: 1,45<D/d≤1,8;
Loại vỏ thuốc đặc biệt D/d>1,8. Theo tính chất chủ yếu của vỏ thuốc:
Que hàn loại vỏ thuốc hệ axít (kí hiệu A): thuốc làm vỏ bọc que hàn này được chế tạo từ các loại oxit (sắt, mângan, silic). Que hàn vỏ thuốc loại này tốc độ chảy lớn, cho phép hàn hai loại dịng điện xoay chiều và một chiều, hàn được hầu hết các vị trí khác nhau trong khơng gian mối hàn. Nhược điểm mối hàn cĩ khuynh hướng nứt nĩng, nên ít dùng cho loại thép cĩ hàm lượng lưu hùynh và cácbon cao.
Que hàn loại vỏ thuốc bazơ (B): thành phần canxi cacbonnat, manhê cacbonnat, huỳnh thạch, fêrơmangn, silic, titan,…. Que hàn thuộc hệ bazơ thường chỉ dùng cho dịng điện một chiều nối nghịch, mối hàn ít bị nứt kết tinh,
nhưng rất dễ bị rỗ khí, sử dụng hàn các loại thép cĩ độ bền cao, và các loại thép kết cấu quan trọng.
Que hàn loại vỏ thuốc hệ hữu cơ ( kí hiệu C và O): loại que này chứa nhiều tinh bột, xenlulơ,… Đặc điểm cuủa loại que hàn này là tốc độ đơng đặc của vũng hàn nhanh nên cĩ thể sử dụng hàn đứng từ trên xuống, thích hợp hàn dịng điện một chiều và xoay chiều.
Que hàn loại vỏ thuốc hệ rutin (kí hiệu R): trong thuốc cĩ chứa các thành phần như oxit Titan, grafit, mica, trường thạch, can xi và manhêcacbonnat, fêrơ hợp kim. Que hàn loại này sử dụng cho dịng một chiều và xoay chiều, hồ quang cháy ổn định, mối hàn hình thành tốt, ít bắn toé, dễ rổ khí và nứt kết tinh mối hàn.
6.2.3.2 Một số tiêu chuẩn và phương pháp ký hiệu que hàn
a. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam :
* Que hàn thép cacbon và hợp kim thấp TCVN 3734-89 Cấu trúc chung của kí hiệu que hàn cĩ dạng như sau.
b. Theo tiêu chuẩn của hiệp hội hàn Hoa kỳ AWS (American Welding Society)
Kí hiệu que hàn bắt đầu bằng chữ cái ‘E’ biểu thị đĩ là que hàøn điện, tiếp theo là hai chữ số 60 hoặc 70 chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại đắp , con số thứ 3 chỉ vị trí hàn, tổng hợp con số thứ 3, thứ 4 dùng để chỉ loại thuốc bọc que hàn, loại dịng điện cực tính, hiệu suất đắp,
Ví dụ : E6013
E : Quehàn hồ quang tay
60 : Giới hạn bền kéo σk =42kG/mm2. 1 : ở mọi vị trí hàn
13 : Loại thuốc bọc que hàn kali, tian cao , dùng cho dịng điện DC±, AC. Chỉ giới hạn bền kéo
tối thiểu (kG/mm2) và các chỉ tiêu khác về cơ tính của kim loại mối hàn N 2 chữ số 1 chữ số 1 chữ cái in hoa Que hàn nối Chỉ dịng điện một chiều “6”-que hàn chỉ hàn bằng dịng một chiều nối nghịch (DC+) Chỉ hệ vỏ bọc que hàn A(axit), B(bazơ), R(rutin).
Nhãn hiệu que hàn:
Hàn là một phương pháp khơng thể thiếu được trong cơng nghệ gia cơng kim loại. Để đảm bảo chất lượng mối hàn thì cần hiểu được tính năng và cơng dụng từng loại que hàn .thì cần phải biết đọc và giải thích ký hiệu ghi trên võ hộp hoặc que hàn.
Bảo quản que hàn :
Việc bảo quản que hàn tốt hay xấu ,cĩ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng mối hàn. Bảo quản que hàn cần chu ý những điểm sau đây :
1. Que hàn cần phải để những nơi khơ ráo.
2. Khi cất que hàn cần phải kê cao, đềø phịng que hàn bị ẩm mà biến chất. 3. Kho chứa que hàn phải cĩ phịng sấy khơ chuyên dùng.
4. Nếu thấy que hàn bị ẩm, que hàn cĩ tính axít cho sấy khơ ở nhiệt độ 1500C từ 1- 2 giờ. Que hàn cĩ kiềm sấy ở nhiệt độ 2500C từ 1-2 giờ.
5. Các que hàn đem sấy khơ, đem đi hàn thử, nếu phát hiện thuốc bọc que hàn bị rơi từng mảng, hoặc trên mặt mối hàn cĩ lỗ hơi thì chứng tỏ que hàn đĩ chưa