Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - Cao đẳng) là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Giáo trình kết cấu gồm 6 bài và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG; vật liệu hàn MIG/MAG; thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian
TT Tên các bài trong mô đun
1 Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn
1 Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/ MAG
2 Vật liệu hàn MIG/MAG 2
3 Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG 2
4 Chế độ hàn MIG/MAG 2
5 Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn
6 Các dạng chuyển dịch kim loại điện cực trong hàn MIG/MAG
7 Các khuyết tật của mối hàn 1
2 Bài: 2 Vận hành máy hàn MIG/MAG 4 1 3 0
1 Lắp đặt, vận hành máy hàn
2 Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn 0,5 2
3 Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng (1G) 16 1 13 2
1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng 0,5
TT Tên các bài trong mô đun
4 Bài 4: Hàn góc không vát mép ở vị trí ngang (2F) 16 1 13 2
1 Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí ngang 0,5
5 Bài 5: Hàn góc không vát mép ở vị trí đứng (3F) 20 1 19 0
1 Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí đứng 0,5
6 Bài 6: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng (3G) 22 1 19 2
1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng 0,5
TT Tên các bài trong mô đun
NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG
Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG 9 2 Vật liệu hàn MIG, MAG
dụng của phương pháp hàn MIG/ MAG
2 Vật liệu hàn MIG/MAG 2
Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến tính ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn
Các dạng chuyển dịch kim loại điện cực trong hàn MIG, MAG
cực trong hàn MIG/MAG
7 Các khuyết tật của mối hàn 1
2 Bài: 2 Vận hành máy hàn MIG/MAG 4 1 3 0
1 Lắp đặt, vận hành máy hàn
2 Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn 0,5 2
3 Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng (1G) 16 1 13 2
1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng 0,5
TT Tên các bài trong mô đun
4 Bài 4: Hàn góc không vát mép ở vị trí ngang (2F) 16 1 13 2
1 Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí ngang 0,5
5 Bài 5: Hàn góc không vát mép ở vị trí đứng (3F) 20 1 19 0
1 Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí đứng 0,5
6 Bài 6: Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng (3G) 22 1 19 2
1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng 0,5
TT Tên các bài trong mô đun
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG
Kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG mang lại cho học sinh/sinh viên những khái niệm mới về hàn nóng chảy, khác biệt với những gì đã học về hàn que hàn thuốc bọc Bài học chủ yếu trình bày bản chất lý thuyết của phương pháp hàn MIG/MAG, vai trò của dây hàn liên tục và khí bảo vệ, cùng với các thiết bị dụng cụ cần thiết và vật liệu hàn phù hợp Học sinh/sinh viên làm quen với cách thức hoạt động của máy hàn MIG/MAG, các tham số vận hành như dòng điện, điện áp, vận tốc cấp dây và lưu ý an toàn khi thao tác Ngoài ra, bài viết còn phân tích ưu nhược điểm của phương pháp này, sự khác biệt với hàn que hàn thuốc bọc và các ứng dụng thực tế, nhằm định hình nền tảng kiến thức hàn cho người học.
- Giải thích đúng thực chất, đặc điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG;
- Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn trong hàn MIG/MAG;
- Liệt kê các loại thiết bị dụng cụ dùng trong công nghệ hàn MIG/MAG;
- Trình bày được các thông số của chế độ hàn và ảnh hưởng của chúng tới sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn;
- Nêu được các dạng chuyển dịch kim loại của điện cực và ứng dụng của nó
- Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG/MAG;
Thực hiện đúng tư thế thao tác hàn bằng cách ngồi đúng tư thế, cầm mỏ hàn đúng cách và điều khiển dao động mỏ hàn một cách nhịp nhàng Đồng thời chú trọng công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng để đảm bảo môi trường làm việc an toàn, sạch sẽ và nâng cao chất lượng mối hàn.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc
1 Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG
Hình 1.1 Nguyên lý quá trình hàn MIG/MAG
MIG/MAG là quá trình hàn hồ quang điện giữa điện cực (dây hàn) nóng chảy và vật hàn, được thực hiện trong môi trường khí bảo vệ Nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực và vật hàn, làm cho kim loại ở vùng hàn nóng chảy Quá trình này đồng thời bảo vệ bể hàn khỏi sự tác động của oxi và nitơ từ môi trường xung quanh bằng một loại khí hoặc hỗn hợp khí bảo vệ Phương pháp này có tên tiếng Anh là Gas Metal Arc Welding (GMAW), viết tắt từ chữ cái đầu của các từ.
Trong công nghệ hàn, dây hàn được cấp qua cơ cấu cấp dây tự động, còn dịch chuyển hồ quang theo dọc mối hàn và dao động ngang có thể được thực hiện bằng tay, gọi là hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ Nếu cả hai khâu cấp dây và di chuyển theo trục dọc mối hàn đều tự động thì được gọi là hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ.
Khí bảo vệ trong hàn có thể là khí trơ như Argon (Ar) và Helium (He), hoặc là hỗn hợp Ar + He, có đặc tính không tác dụng với kim loại lỏng khi hàn và giúp bảo vệ hồ quang cũng như vùng kim loại đang nóng Ngược lại, các khí hoạt tính như CO2 và các hỗn hợp CO2 + O2; Ar + CO2; Ar + CO2 + O2; Ar + O2 được dùng để bảo vệ bể hàn khỏi các tác động của oxi, nitơ và hiđrô, đồng thời điều khiển quá trình hàn và đảm bảo chất lượng mối hàn Tùy theo loại khí hoặc hỗn hợp khí bảo vệ được sử dụng, hàn bằng công nghệ GMAW được phân thành hai phương pháp chính.
Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí bảo vệ là khí trơ Argon, Hêli hoặc hỗn hợp Argon + Hêli, nhằm bảo vệ vùng hàn khỏi tiếp xúc với không khí và quá trình ôxi hóa trong quá trình hàn Phương pháp này thường dùng để hàn các vật liệu có tính ôxi hóa cao như thép không gỉ, nhôm và hợp kim nhôm, đồng và hợp kim đồng Hình 1.2 minh họa khí bảo vệ Argon.
+ Hàn MAG (Metal Active Gas) sử dụng khí b ả o v ệ là khí hoạt tính (CO 2 ; CO 2 + O2;
CO 2 + Ar; CO2 + Ar + O2; Ar + O2), phương pháp này thường dùng để hàn thép carbon thấp, trung bình và thép hợp kim thấp
Hình 1.3 Khí bảo vệ CO 2
Lưu ý: Khi hàn với khí bảo vệ có thành phần 100% CO 2 thì phương pháp này còn được gọi là “hàn CO 2 ”
Tất cả các quá trình hàn có ưu và nhược điểm của nó Những ưu điểm của MIG/ MAG là các ví dụ như sau:
- Dễ quan sát quá trình hàn
Với nguồn nhiệt tập trung và hiệu suất sử dụng nhiệt cao, quá trình hàn diễn ra nhanh, tạo ra tốc độ hàn lớn và khiến vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ đi Nhờ đó sản phẩm ít cong vênh và mối hàn có chất lượng cao.
- Năng suất cao gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay
- Tính công nghệ cao hơn so với hàn dưới lớp thuốc vì có thể hàn được mọi vị trí trong không gian
- Giá thành thấp (Hàn MAG)
- Hàn được hầu hết các kim loại và hợp kim
- Điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí độc
- Thiết bị đắt tiền, phức tạp (so với hàn hồ quang tay)
- Khó tiếp cận mối hàn góc trong hơn so với hàn hồ quang tay (do kích thước chụp khí của mỏ hàn)
- Phải bảo vệ vùng hàn chống gió lùa
- Bức xạ nhiệt cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người thợ hàn
- Với hàn MIG giá thành khí khá cao
Hàn MIG/MAG (GMAW) là công nghệ hàn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cơ khí, xây dựng, đóng tàu và hóa chất, và có thể thực hiện ở chế độ bán tự động hoặc tự động Phương pháp này không chỉ hàn được thép kết cấu thông thường mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim đặc biệt, hợp kim nhôm, magie, niken, đồng, và các hợp kim có tính oxi hóa mạnh với oxy.
Phương pháp hàn này có thể được áp dụng ở mọi vị trí trong không gian Với vật hàn có chiều dày từ 0,4 đến 4,8 mm, chỉ cần hàn một lớp và không cần vát mép; với chiều dày từ 6 đến 10 mm, hàn một lớp có vát mép; còn với chiều dày từ 12 đến 25 mm, hàn nhiều lớp.
2 Vật liệu hàn MIG, MAG
2.1.1 Vai trò của khí bảo vệ:
Trong lĩnh vực vật liệu và hàn, hầu hết kim loại đều có xu hướng kết hợp với oxi để hình thành oxit kim loại, một số kim loại khác lại tạo nitrides khi phản ứng với nitơ, và oxi cũng có thể kết hợp với cacbon để hình thành khí monoxide cacbon Những phản ứng này là trở ngại chính cho quá trình hàn bởi chúng gây ra các khuyết tật như rỗ khí và làm giòn kim loại hàn Bên cạnh đó, không khí chứa khoảng 80% nitơ và 20% oxi nên không thể tiến hành hàn một cách tự nhiên nếu không có biện pháp bảo vệ vùng hàn chảy, ví dụ như dùng khí bảo vệ hoặc các lớp chắn nhằm ngăn oxi và nitơ tiếp xúc với kim loại ở nhiệt độ cao.
Khí bảo vệ trong hàn GMAW có nhiệm vụ tạo ra môi trường xung quanh hồ quang ở trạng thái trơ hoặc khử để ngăn không khí mang các khí có hại xâm nhập vào vũng hàn Đồng thời khí bảo vệ còn đảm bảo sự ổn định của hồ quang và bảo vệ vùng hàn khỏi oxi hóa và nhiễm tạp chất, từ đó nâng cao chất lượng mối hàn và hình thức bề mặt Bên cạnh đó, vai trò của khí bảo vệ còn giúp giảm các lỗi hàn liên quan đến ôxy hóa, tối ưu hóa quá trình hàn và tăng hiệu suất sản xuất.
- Mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định
- Tác động đến các kiểu chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn
- Ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn
- Làm sạch bề mặt và biên đường hàn
Các khí bảo vệ dùng cho hàn GMAW bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn hợp của chúng
2.1.2 Các loại khí bảo vệ
Khí trơ là loại khí không tham gia phản ứng hoá học và hầu như không hòa tan trong kim loại, được cấu thành từ các nguyên tử đơn nguyên bọc bởi lớp màng điện tử giúp đảm bảo tính trơ của chúng Argon (Ar), Heli (He) và các hỗn hợp của chúng là những khí trơ được dùng cho hàn để bảo vệ vùng hàn, ngăn ngừa ôxy hoá và nhiễm tạp kim loại Việc lựa chọn Ar, He hoặc các hỗn hợp Ar–He phụ thuộc vào vật liệu và yêu cầu quá trình hàn nhằm tối ưu chất lượng mối hàn.
Argon là khí bảo hộ cho quá trình hàn, có các đặc điểm nổi bật: không màu, không mùi, không vị, không độc và không cháy, với mật độ cao hơn không khí khoảng 1,5 lần Nhờ đặc tính nặng hơn không khí, Argon tạo lớp bảo vệ quanh vùng hàn, ngăn oxi hóa và nhiễm bẩn, từ đó bảo vệ chất lượng mối hàn và đảm bảo quá trình hàn diễn ra an toàn.
Các ứng dụng của khí Argon:
Argon được sử dụng trong các loại đèn điện bởi nó không phản ứng với dây tóc ở nhiệt độ cao và giúp ngăn oxit hình thành, từ đó kéo dài tuổi thọ bóng đèn Trong các trường hợp mà nitơ phân tử là một khí bán trơ không ổn định, argon mang lại môi trường bảo vệ ổn định cho quá trình phát sáng Các ứng dụng khác của argon bao gồm làm khí bảo hộ trong gia công kim loại và hàn, cũng như được dùng trong các hệ thống quang học và sản xuất bán dẫn.
Argon được ứng dụng nhiều làm khí bảo vệ trong hàn
Trong vai trò môi trường bảo vệ trong luyện kim các nguyên tố có hoạt tính hóa học cao…
Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình thép theo tiêu chuẩn GOST 949-73 hoặc trong các bình chứa trên xe ô tô ở áp suất (15 ± 0,5) MPa hoặc (20 ± 1,0) MPa ở nhiệt độ 20°C Trong bình thép ở áp suất 150 atm chứa khoảng 6 m³ argon ở dạng khí.
Bảng 1-1 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí argon (theo GOST 10157 – 79)
Phần khí argon, % theo thể tích, không thấp hơn 99,993 99,987 Phần khí ôxi, % theo thể tích, không lớn hơn 0,0007 0,002 Phần khí nitơ, % theo thể tích, không lớn hơn 0,005 0,01
Lượng hơi nước ở nhiệt độ 20 0 C và áp suất 101,3 kPa, g/m 3 , không lớn hơn
Phần các hợp chất chứa CO2, % theo thể tích, không lớn hơn
VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG
HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ BẰNG (1G)
Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng
vát mép ở vị trí bằng 0,5
TT Tên các bài trong mô đun
HÀN GÓC KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ NGANG (2F)
HÀN GÓC KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3F)
HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3G)
Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng
vát mép ở vị trí đứng 0,5
TT Tên các bài trong mô đun
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG
Kiến thức cơ bản về hàn MIG/MAG mang lại cho học sinh, sinh viên những hiểu biết mới về hàn nóng chảy, phân biệt rõ với hàn que hàn thuốc bọc Bài học chủ yếu giúp người học tìm hiểu các kiến thức lý thuyết về bản chất của phương pháp hàn MIG/MAG, đồng thời giới thiệu thiết bị dụng cụ và vật liệu hàn cần thiết cho quá trình hàn Người học được làm quen với nguyên tắc bảo vệ hồ quang bằng khí, cấu hình máy hàn MIG/MAG, vai trò của dây hàn và cách lựa chọn vật liệu hàn cho từng loại kim loại Mục tiêu là cung cấp nền tảng kiến thức để thực hành an toàn và hiệu quả với phương pháp hàn MIG/MAG, từ đó nâng cao chất lượng mối hàn và hiệu suất sản xuất.
- Giải thích đúng thực chất, đặc điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG;
- Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn trong hàn MIG/MAG;
- Liệt kê các loại thiết bị dụng cụ dùng trong công nghệ hàn MIG/MAG;
- Trình bày được các thông số của chế độ hàn và ảnh hưởng của chúng tới sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn;
- Nêu được các dạng chuyển dịch kim loại của điện cực và ứng dụng của nó
- Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG/MAG;
Để thao tác hàn an toàn và hiệu quả, cần thực hiện đúng tư thế thao tác hàn: ngồi đúng tư thế, cầm chắc mỏ hàn và dao động mỏ hàn đúng kỹ thuật Bên cạnh đó, tuân thủ các quy định về an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng để duy trì môi trường làm việc sạch sẽ, ngăn ngừa tai nạn và đảm bảo chất lượng mối hàn.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc
1 Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG
Hình 1.1 Nguyên lý quá trình hàn MIG/MAG
Hàn MIG/MAG là kỹ thuật hàn hồ quang điện cực nóng chảy được thực hiện trong môi trường khí bảo vệ, với nguồn nhiệt do hồ quang giữa điện cực (dây hàn) và vật hàn sinh ra Quá trình này cho phép kim loại nóng chảy và mối hàn được bảo vệ khỏi sự tác động của oxi và nitơ từ môi trường xung quanh nhờ khí bảo vệ hoặc hỗn hợp khí thích hợp Phương pháp này còn được gọi là GMAW (Gas Metal Arc Welding).
Trong quá trình hàn, dây hàn được cấp liên tục qua cơ cấu cấp dây tự động Hồ quang được dịch chuyển theo hướng dọc mối hàn và dao động ngang; nếu việc này được thực hiện bằng tay thì được gọi là hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ Ngược lại, khi cả hai khâu ra dây hàn và di chuyển hồ quang dọc theo trục mối hàn đều được tự động hóa, ta gọi là hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ.
Khí bảo vệ trong hàn có thể là khí trơ như Argon (Ar) và Helium (He) hoặc là hỗn hợp Ar + He, không tác dụng với kim loại lỏng trong quá trình hàn; hoặc là các khí hoạt tính như CO2, cùng với các hỗn hợp CO2 + O2; Ar + CO2; Ar + CO2 + O2; Ar + O2, có chức năng bảo vệ bể hàn khỏi tác động của oxy, nitơ và hiđrô từ môi trường Tùy theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng để bảo vệ, hàn GMAW được phân thành hai phương pháp chính.
Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí bảo vệ là khí trơ Argon, Hêli hoặc sự kết hợp Argon và Hêli để bảo vệ hồ quang trong quá trình hàn Phương pháp này thường được dùng để hàn các vật liệu có tính ôxi hóa cao như thép không gỉ, nhôm và hợp kim nhôm, đồng và hợp kim đồng Khí bảo vệ Argon, thường kết hợp với Hêli, giúp ngăn ngừa ôxi hóa, cải thiện chất lượng mối hàn và cho phép quá trình hàn diễn ra ổn định Hình 1.2 Khí bảo vệ Argon.
+ Hàn MAG (Metal Active Gas) sử dụng khí b ả o v ệ là khí hoạt tính (CO 2 ; CO 2 + O2;
CO 2 + Ar; CO2 + Ar + O2; Ar + O2), phương pháp này thường dùng để hàn thép carbon thấp, trung bình và thép hợp kim thấp
Hình 1.3 Khí bảo vệ CO 2
Lưu ý: Khi hàn với khí bảo vệ có thành phần 100% CO 2 thì phương pháp này còn được gọi là “hàn CO 2 ”
Tất cả các quá trình hàn có ưu và nhược điểm của nó Những ưu điểm của MIG/ MAG là các ví dụ như sau:
- Dễ quan sát quá trình hàn
Nguồn nhiệt tập trung cho phép hiệu suất sử dụng nhiệt cao và tốc độ hàn nhanh Do đó vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) nhỏ đi, giúp sản phẩm ít cong vênh và mối hàn có chất lượng cao Những ưu điểm này làm tăng độ bền và tính ổn định của mối hàn, phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất gia công và chất lượng mối hàn vượt trội.
- Năng suất cao gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay
- Tính công nghệ cao hơn so với hàn dưới lớp thuốc vì có thể hàn được mọi vị trí trong không gian
- Giá thành thấp (Hàn MAG)
- Hàn được hầu hết các kim loại và hợp kim
- Điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí độc
- Thiết bị đắt tiền, phức tạp (so với hàn hồ quang tay)
- Khó tiếp cận mối hàn góc trong hơn so với hàn hồ quang tay (do kích thước chụp khí của mỏ hàn)
- Phải bảo vệ vùng hàn chống gió lùa
- Bức xạ nhiệt cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người thợ hàn
- Với hàn MIG giá thành khí khá cao
Hàn MIG/MAG (GMAW) được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như cơ khí, xây dựng, đóng tàu và hóa chất, và có thể thực hiện ở chế độ bán tự động hoặc tự động Nó không chỉ hàn được thép kết cấu thông dụng mà còn phù hợp với nhiều loại vật liệu khác MIG/MAG có thể hàn thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng và các hợp kim đặc biệt; bên cạnh đó còn hàn các hợp kim nhôm, magie, niken, đồng và các hợp kim có tính oxi hóa mạnh khi tiếp xúc với oxy.
Phương pháp hàn này có thể được áp dụng ở mọi vị trí trong không gian và phù hợp với nhiều độ dày vật hàn khác nhau Cụ thể, với chiều dày từ 0,4 đến 4,8 mm, chỉ cần hàn một lớp và không cần vát mép; với 6 đến 10 mm, cần hàn một lớp có vát mép; và với 12 đến 25 mm, phải hàn nhiều lớp để đảm bảo liên kết chắc chắn và chất lượng mối hàn.
2 Vật liệu hàn MIG, MAG
2.1.1 Vai trò của khí bảo vệ:
Nhìn chung, hầu hết kim loại có xu hướng kết hợp với oxi để tạo ra oxit kim loại Một số ít lại kết hợp với nitơ để tạo ra nitric kim loại Oxi cũng kết hợp với cacbon để hình thành mônôxit cacbon Tất cả các phản ứng này là trở ngại chính cho công việc hàn bởi chúng hình thành các khuyết tật như rỗ khí, làm giòn kim loại khi hàn Mặt khác không khí chứa khoảng 80% nitơ và 20% oxi, nên lẽ tự nhiên là không thể tiến hành hàn mà không có biện pháp bảo vệ vùng hàn chảy.
Nhiệm vụ của khí bảo vệ trong hàn GMAW là tạo ra một môi trường xung quanh hồ quang có tính trơ hoặc có tính khử để ngăn khí có hại từ không khí xâm nhập vào vũng hàn, từ đó duy trì sự sạch sẽ và ổn định của quá trình hàn Khí bảo vệ còn đảm nhiệm các vai trò quan trọng khác như che chắn vũng hàn khỏi oxy và nitơ trong không khí để ngăn oxi hóa, ảnh hưởng tới chế độ truyền kim loại và hình dạng mối hàn, đồng thời tác động đến tốc độ làm lạnh, độ ngấu và cơ tính của liên kết Việc lựa chọn thành phần khí (ví dụ argon, helium hoặc các hỗn hợp như Argon-CO2, Argon-He hoặc CO2 đơn) phụ thuộc vào loại vật liệu và điều kiện hàn, giúp cải thiện chất lượng mối hàn, giảm porosity và tối ưu bead profile.
- Mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định
- Tác động đến các kiểu chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn
- Ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn
- Làm sạch bề mặt và biên đường hàn
Các khí bảo vệ dùng cho hàn GMAW bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn hợp của chúng
2.1.2 Các loại khí bảo vệ
Khí trơ là loại khí không tham gia phản ứng hoá học và hầu như không hòa tan trong kim loại; đây là những khí đơn nguyên tử mà mỗi nguyên tử được bao bọc bởi các lớp màng điện tử, nhờ vậy tính trơ hoá của chúng được đảm bảo Argon (Ar), Heli (He) và các hỗn hợp của chúng là những khí trơ được sử dụng phổ biến trong hàn, nhờ khả năng bảo vệ bề mặt và ổn định khi nung chảy kim loại, từ đó nâng cao chất lượng và độ an toàn của quá trình hàn.
Argon là khí trơ không màu, không mùi, không vị và không độc, không cháy, có khối lượng riêng lớn hơn không khí khoảng 1,5 lần Nhờ nặng hơn không khí, Argon tạo lớp bảo vệ hiệu quả cho hồ hàn, ngăn ngừa oxi hóa và nhiễm tạp trong quá trình hàn TIG hoặc MIG Vì đặc tính này, khí Argon được sử dụng phổ biến làm khí bảo vệ hồ hàn để đảm bảo mối hàn chất lượng.
Các ứng dụng của khí Argon:
Argon được sử dụng trong các loại đèn điện vì nó không phản ứng với dây tóc bóng đèn ở nhiệt độ cao và trong các trường hợp mà nitơ phân tử là một khí bán trơ không ổn định Các ứng dụng khác của argon bao gồm làm khí bảo vệ trong hàn và cắt kim loại, hỗ trợ sản xuất bán dẫn và xử lý vật liệu ở môi trường khí trơ.
Argon được ứng dụng nhiều làm khí bảo vệ trong hàn
Trong vai trò môi trường bảo vệ trong luyện kim các nguyên tố có hoạt tính hóa học cao…
Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình thép theo tiêu chuẩn GOST 949-73 hoặc trong các bình áp suất trên xe ô tô, ở áp suất 15 ± 0,5 MPa hoặc 20 ± 1,0 MPa ở nhiệt độ 20°C Trong bình thép ở áp suất 150 atm, argon ở dạng khí chứa khoảng 6 m3.
Bảng 1-1 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí argon (theo GOST 10157 – 79)
Phần khí argon, % theo thể tích, không thấp hơn 99,993 99,987 Phần khí ôxi, % theo thể tích, không lớn hơn 0,0007 0,002 Phần khí nitơ, % theo thể tích, không lớn hơn 0,005 0,01
Lượng hơi nước ở nhiệt độ 20 0 C và áp suất 101,3 kPa, g/m 3 , không lớn hơn
Phần các hợp chất chứa CO2, % theo thể tích, không lớn hơn