GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HÀN TIG CƠ BẢN NGÀNHNGHỀ HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

SỞ LAO ĐỘNG TBXH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HÀN TIG CƠ BẢN NGÀNHNGHỀ HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNGTRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số 285QĐ CĐN ngày 21 tháng 7 năm 201. GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HÀN TIG CƠ BẢN NGÀNHNGHỀ HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

SỞ LAO ĐỘNG TB&XH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: HÀN TIG CƠ BẢN NGÀNH/NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số: 285/QĐ-CĐN ngày 21 tháng 7 năm 2017

của Trường Cao đẳng nghề Hà Nam

Hà Nam, năm 2017

1

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

2

LỜI GIỚI THIỆU

Nhằm góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nghề trong giai đoạn mới, cần biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề gắn với nhu cầu thay đổi của kỹ thuật và công

nghệ mới Giáo trình Hàn TIG cơ bản là môđun 20 trong chương trình đào tạo

nghề Hàn được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành Khi thực hiện biên soạn giáo trình này, chúng tôi đã tham khảo các tài liệu có liên quan đến công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với việc ứng dụng nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong thực tế sản xuất

Trong quá trình biên soạn các tác giả đã có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những hạn chế nhất định Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nam, ngày tháng năm 2017

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: Nguyễn Văn Tuyên

2 Các Giáo viên khoa Cơ Khí

3

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU 2

BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN TIG 5

1.1 Nguyên lý và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn TIG 5

1.2 Vật liệu hàn TIG 7

1.3 Thiết bị dụng cụ hàn TIG 11

1.4 Đặc điểm của hàn TIG 17

1.5 Các khuyết tật của mối hàn TIG 17

1.6 Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn TIG 18

BÀI 2 - VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÀN TIG 21

2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy hàn TIG 21

2.2 Vận hành sử dụng thiết bị hàn TIG 23

2.3 Chế độ hàn TIG 24

2.4 Kỹ thuật mài điện cực 28

2.5 Mồi hồ quang 29

2.6 An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng khi sử dụng thiết bị hàn TIG 30

BÀI 3 HÀN GÓC THÉP CÁC BON THẤP VỊ TRÍ HÀN 1F 32

3.1 Chuẩn bị phôi hàn 32

3.2 Dụng cụ thiết bị hàn, vật liệu hàn 33

3.3 Chọn chế độ hàn 33

3.4 Kỹ thuật hàn góc 1F 33

3.5 Kiểm tra mối hàn 34

3.6 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 36

BÀI 4 HÀN GÓC THÉP CÁC BON THẤP VỊ TRÍ HÀN 2F 38

4.1 Chuẩn bị phôi hàn 38

4.2 Dụng cụ thiết bị hàn, vật liệu hàn 39

4.3 Chọn chế độ hàn 39

4.4 Kỹ thuật hàn góc 2F 39

4.5 Kiểm tra mối hàn 40

4.6 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 42

BÀI 5 HÀN GÓC THÉP CÁC BON THẤP VỊ TRÍ HÀN 3F 44

5.1 Chuẩn bị phôi hàn 44

5.2 Dụng cụ thiết bị hàn, vật liệu hàn 45

5.3 Chọn chế độ hàn 45

5.4 Kỹ thuật hàn góc 3F 45

5.5 Kiểm tra mối hàn 46

5.6 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 48

BÀI 6 HÀN GIÁP MỐI THÉP CÁC BON THẤP VỊ TRÍ HÀN 1G 50

6.1 Chuẩn bị phôi hàn, thiết bị, dụng cụ 50

6.2 Chọn chế độ hàn 51

6.3 Gá phôi hàn 51

6.4 Kỹ thuật hàn giáp mối 52

6.5 Kiểm tra mối hàn 53

6.6 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

4

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Hàn TIG cơ bản

Mã mô đun: MĐ20

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH07- MH12 và MĐ13- MĐ18

- Tính chất của môđun: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc

- ý nghĩa và vai trò của mô đun: đây là mô đun chuyên ngành bắt buộc của nghề Hàn, nó có vai trò quan trọng trong hình thành kỹ năng hàn ở các tư thế khó hàn, các vật liệu khó hàn và yêu cầu chất lượng cao

Mục tiêu của mô đun:

+ Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn TIG

+ Trình bày chính xác cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn TIG

- Về kỹ năng:

+ Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn TIG

+ Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu

+ Hàn các mối hàn cơ bản ở vị trí hàn 1G, 1F, 2F, 3F đảm bảo độ sâu ngấu, đúng kích thước bản vẽ ít bị khuyết tật

+ Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng của mối hàn, kết cấu hàn

+ Giải thích đúng các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực không nóng chảy

+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, thực hiện hàn TIG cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng trong điều kiện làm việc thay đổi

+ Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện mối hàn MIG hàn TIG

cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng; chịu trách nhiệm cá nhân và trách nhiệm đối với nhóm về kết quả, thực hiện hàn mối hàn hàn TIG cơ bản trên các kết cấu hàn thông dụng

Nội dung của mô đun:

5

BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN TIG

Mã bài: 20.01 Giới thiệu

TIG viết tắt của từ Tungsten Intert Gas là quá trình hàn hồ quang bằng điện cực Volfram trong môi trường bảo vệ là khí trơ hoặc hỗn hợp khí trơ; mối hàn được khí trơ bảo vệ tránh khỏi sự xâm nhập của không khí bên ngoài Kim loại nóng chảy được là nhờ nhiệt lượng do hồ quang tạo ra giữa điện cực Volfram và vật hàn Thiết bị hàn TIG có nhiều loại, có thể gồm máy biến thế

đơn giản cũng có thể sử dụng CPU kết hợp với kỹ thuật điều khiển PWM tiên

tiến Điện cực hàn TIG không nóng chảy, quá trình hàn không tạo xỉ do không

có thuốc hàn, hồ quang, vùng chảy quan sát và kiểm soát dễ dàng, nguồn nhiệt

tập trung và có nhiệt độ cao

Mục tiêu

- Giải thích đúng nguyên lý, công dụng của phương pháp hàn TIG

- Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại đầu điện cực

- Liệt kê các loại dụng cụ thiết bị dùng trong công nghệ hàn TIG

- Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn TIG

- Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ công nhân hàn

- Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc

6

Hình 1.2 Vùng hàn và vũng chảy

Hàn TIG (tungsten inert gas) là quá trình hàn bằng điện cực không nóng

chảy, trong môi trường khí bảo vệ là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp của Ar + He)

có tác dụng ngăn cản những tác động có hại của ôxy và nitơ trong không khí và

ổn định hồ quang

Vũng hồ quang trong hàn TIG có nhiệt độ rất cao có thể đạt tới hơn

61000C Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, hoặc được bổ sung từ que hàn phụ Phương pháp hàn này thông thường được thao tác bằng tay và có thể tự động hóa hai khâu di chuyển hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ

1.1.2 Phạm vi ứng dụng

Hàn TIG được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt thích hợp trong hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng phương pháp này thông thường được thao tác bằng tay và có thể tự động quá trình di chuyển

hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ Hàn được các kim loại, hợp kim khó hàn như titan, đồng đỏ và hợp kim đồng, hàn nhôm, magie, niken và hợp kim niken, inox, các loại thép cacbon thấp có độ dày khác nhau

a Khí Argon (Ar): là khí không màu, không mùi, không vị và không độc Nó

không hình thành hợp chất hóa học với bất cứ vật chất nào khác ở mọi nhiệt độ hoặc áp suất Ar được trích từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí

và tinh chế đến độ tinh khiết 99,9% có tỷ trọng với không khí là 1,33 Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ -

1840C trong các bồn chứa

Trong công nghiệp hiện nay sản xuất ba loại Ar có độ tinh khiết khác nhau:

Loại A : Dùng để hàn kim loại có hoạt tính hoá học mạnh như : Titan, Zircon, Niobi và hợp kim của chúng

Loại B : Dùng để hàn kim loại nhôm, magiê và hợp kim của chúng Loại C : Dùng để hàn thép không gỉ, thép đặc biệt

b Khí Heli (He): là loại khí trơ không màu, mùi, vị Tỷ trọng so với không khí là

0,13 được khai thác từ khí thiên nhiên có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp -2720C, thường chứa trong các bình áp suất cao

Nhiệt độ hồ quang thấp hơn Nhiệt độ hồ quang cao hơn

Bảo vệ tốt hơn do nặng hơn Bảo vệ kém hơn do nặng hơn

Lưu lượng cần thiết thấp hơn Lưu lượng sử dụng cao hơn

Điện áp hồ quang thấp hơn nên năng

lượng hàn thấp hơn

Điện áp hồ quang cao hơn nên năng lượng hàn lớn hơn

8

Chiều dài hồ quang ngắn, mối hàn hẹp Chiều dài hồ quang dài, mối hàn rộng

Có thể hàn chi tiết mỏng Thường dùng hàn chi tiết dày, dẫn

điện tốt

Sự pha trộn hai khí Ar và He có ý nghĩa thực tiễn lớn, nó cho phép kiểm soát chặt chẽ năng lượng hàn cũng như hình dạng của tiết diện mối hàn Khi hàn chi tiết dày hoặc tản nhiệt nhanh, sự trộn Ar và He cải thiện đáng kể quá trình hàn

c Hỗn hợp Ar – H 2 : việc bổ sung H2 vào Ar làm tăng điện áp hồ quang và các

ưu điểm tương tự He Hỗn hợp với 5%H2 đôi khi làm tăng độ làm sạch của mối hàn bằng tay Hỗn hợp với 15% được sử dụng để hàn cơ khí hóa tốc độ cao cho các mối hàn giáp mối với thép không gỉ dày đến 1,6mm Ngoài ra còn được dùng để hàn các thùng bia bằng thép không gỉ với mọi chiều dày, với khe hở đáy của đường hàn từ 0.25 - 0.5mm, không nên dùng nhiều H2 do có thể gây rỗ xốp

ở mối hàn Việc sử dụng hỗn hợp này chỉ hạn chế cho các hợp kim Ni, Ni – Cu, thép không gỉ

* Lựa chọn khí bảo vệ:

Hồ quang và kim loại nóng chảy sẽ được bảo vệ trong các khí trơ như Ar hoặc He hoặc trong hỗn hợp cả hai khí Ar được sử dụng rộng rãi hơn do: nó là loại khí rẻ tiền, dễ điều chế và Ar nặng hơn He do đó nó có khả năng bảo vệ tốt ngay cả khi lưu lượng phun khí thấp Khi trộn thêm He vào Ar, hỗn hợp này làm tăng nhiệt lượng hồ quang, mặc dù dòng điện và chiều dài hồ quang là như nhau

Vì lý do này nên hỗn hợp hai khí thường được sử dụng để hàn những vật dày với ngoại lệ là khi hàn trên các vật cực mỏng thì phải sử dụng khí Ar Ar cung cấp

hồ quang êm hơn He thêm vào đó chi phí đơn vị thấp hơn và những yêu cầu về lưu lượng thấp của Ar đã làm cho Ar được sử dụng nhiều từ quan điểm kinh tế

Bảng 2 Lựa chọn khí bảo vệ phụ thuộc vào vật liệu Vật liệu Khí bảo vệ Khí bảo vệ chân

Thép hợp kim và hợp kim thấp Argon 100% Argon 100%

N2 90% + H2 10% Thép Autenit CrNi

axit, thép hợp kim cao và dai

lạnh

Argon 100% Argon 100%

N2 90% + H2 10%

Ar 90% + H2 10%

Tungsten (Wolfram) được dùng làm điện cực do tính chịu nhiệt lớn, nhiệt

độ nóng chảy cao (34100C) phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang

và duy trì tính ổn định hồ quang, có tính oxy hóa rất cao

a Phân loại

- Tungsten nguyên chất (EWP) chứa 99,5% tungsten nguyên chất, giá rẻ song có mật độ dòng cho phép thấp, khả năng chống nhiễm bẩn thấp, dùng khi hàn với dòng xoay chiều (AC) áp dụng khi hàn nhôm hoặc hợp kim nhẹ

- Tungsten thorium (EWTh): có khả năng bức xạ electron cao do đó dòng hàn cho phép cao hơn và tuổi thọ được nâng cao đáng kể Khi dùng điện cực này hồ quang dễ mồi và cháy ổn định, tính năng chống nhiễm bẩn tốt, dùng với dòng một chiều áp dụng khi hàn thép hoặc inox

- Tungsten zirconium (EWZr) có đặc tính hồ quang và mật độ dòng hàn định mức trung gian giữa tungsten pure và tungsten thorium, thích hợp với nguồn hàn

AC khi hàn Al

- Tungsten cerium (EWCe): nó không có tính phóng xạ, hồ quang dễ mồi và ổn định, có tuổi bền cao hơn, dùng tốt với dòng DC hoặc AC

- Tungsten Lathanum (EWLa) có tính năng tương tự tungsten cerium

Các điện cực tungsten thường được cung cấp với đường kính 0.25 – 6.35

mm, dài từ 70 – 610 mm, có bề mặt đã được làm sạch hoặc được mài

Bảng 3 Phân loại và thành phần điện cực theo tiêu chuẩn AWS A5.12

10

Bảng 4 Bảng mã màu điện cực tungsten

Bảng 5 Chọn dòng điện ứng với kích thước điện cực

Cường độ dòng điện (A)

xứng

Xung đối xứng

EWP EWCe-2 EWLa-1 EWTh-2

EWP EWCe-2 EWLa-1 EWTh-2

EWLa-1 EWTh-2 EWTh-1 EWZr-1

EWLa-1 EWTh-2 EWTh-1 EWZr-1

1.6 9.5 70 – 150 10 – 20 50 – 100 70 – 150 30 – 80 60 – 120 2.4 12.7 150 – 250 15 – 30 100-160 140-235 60-130 100-180

b Một số yêu cầu khi sử dụng điện cực W:

- Cần chọn dòng điện thích hợp với kích cỡ điện cực được sử dụng Dòng điện quá cao sẽ làm hỏng đầu điện cực, dòng quá thấp sẽ gây ra sự ăn mòn, nhiệt độ thấp và hồ quang không ổn định

- Đầu điện cực phải được mài hợp lý theo các hướng dẫn kèm theo điện cực

- Điện cực phải sử dụng và bảo quản cẩn thận tránh nhiễm bẩn

- Dòng khí bảo vệ phải được duy trì không chỉ trước và trong khi hàn mà cả sau khi ngắt hồ quang cho đến khi điện cực nguội

- Phần nhô điện cực ở phía ngoài mỏ hàn phải được giữ ở mức ngắn nhất, tùy theo ứng dụng và thiết bị để đảm bảo được bảo vệ tốt bằng dòng khí trơ

11

- Cần tránh sự nhiễm bẩn điện cực, sự tiếp xúc giữa điện cực nóng với kim loại mối hàn

- Thiết bị đặc biệt là chụp khí phải được bảo vệ và làm sạch Đầu chụp khí bẩn

sẽ ảnh hưởng tới khí bảo vệ, ảnh hưởng tới hồ quang hàn

1.2.3 Que hàn phụ

Que hàn phụ có các kích thước tiêu chuẩn theo ISO/R564 như sau: chiều dài từ 500mm – 1000mm với đường kính 1,2 ; 1,6 ; 2 ; 2,4 ; 3,2mm Có các loại: đồng và hợp kim đồng, thép không gỉ Cr cao và Cr – Ni, nhôm và hợp kim nhôm, thép cacbon thấp, thép hợp kim thấp…

1.3 Thiết bị dụng cụ hàn TIG

Trang thiết bị sử dụng trong hàn TIG bao gồm:

- Bộ nguồn điện hàn: Một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC), nhất thiết phải là AC khi hàn nhôm Bộ giải nhiệt dùng nước được làm lạnh (chu trình kín)

12

Hình 1.5 Thiết bị hàn TIG làm mát bằng nước

a Mỏ hàn và chụp khí : Mỏ hàn có ba nhiệm vụ chính:

- Kẹp giữ điện cực

- Cung cấp khí bảo vệ vào làm nguội điện cực

- Bảo đảm dòng điện hàn liên tục và ổn định

Hình 1.6 Cấu tạo mỏ hàn

Hàn TIG sinh nhiệt lớn, dây dẫn thường có đường kính nhỏ chịu được mật

độ dòng thấp do vậy phải làm nguội dây dẫn khi hàn với dòng cao và chu kỳ hàn lớn Thông thường có thể các mỏ hàn khô được thiết kế sao cho lưu lượng khí đi bao quanh dây dẫn điện để vừa làm nguội dây vừa nung nóng khí Khi hàn với dòng lớn hơn từ 150  500A thì nhất thiết phải dùng mỏ hàn giải nhiệt bằng nước

Chiều dài điện cực (mm)

Chiều dài ống dẫn (m)

AC, chu kì tải DC, chu kì tải

- Loại bằng gốm ceramic (màu hồng hoặc nâu sáng)

- Loại bằng oxit nhôm (màu hồng)

- Loại bằng oxit silic (màu trắng)

Đường kính trong của chụp khí đồng thời là chỉ số và lưu lượng khí cần hiệu chỉnh

Bảng 8 Chọn mỏ phun theo dòng hàn Dòng hàn, A Đường kính trong của mỏ phun, mm

b Van giảm áp và lưu lượng kế

Khí trơ được đóng chai và cung cấp tới mỏ hàn thông qua hệ thống van giảm áp, lưu lượng kế và ống dẫn

14

- Loại dùng vật nổi: Khi lưu lượng khí tăng, viên bi chỉ thị được đẩy lên cao hơn trên thang đo, từ đó ta biết được lưu lượng khí qua đồng hồ là bao nhiêu L/min Một chiếc đồng hồ khác được dùng để đo lượng khí còn lại trong chai giống như trong hàn khí

- Nguồn điện xoay chiều (AC):

Thích hợp cho hàn nhôm, magie và hợp kim của chúng Khi hàn, nửa chu

kỳ dương của điện cực có tác dụng bắn phá lớp màng oxit trên bề mặt và làm

15

sạch nó, nửa chu kỳ âm nung kim loại cơ bản Hiện nay có hai loại nguồn xoay chiều chính dùng hàn bằng điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo

vệ

Loại có dòng hàn dạng sóng sin, điều khiển dòng hàn bằng cảm kháng

bão hòa Nó có ưu điểm là hồ quang cháy êm Nhược điểm là phải thường xuyên gián đoạn công việc khi hàn cần thay đổi cường độ dòng hàn do có nhu cầu giảm dòng hàn xuống tối thiểu khi hàn để vũng hàn kết tinh chậm (không có điều khiển từ xa) Với hàn nhôm, do có hiện tượng tự chỉnh lưu của hồ quang đặc biệt khi hàn dòng nhỏ nên cần dùng kèm bộ cản thành phần dòng một chiều (mắc nối tiếp bộ acquy có điện dung lớn, bộ tụ điện có điện dung lớn) nhưng lại

có thể gây lẫn W vào mối hàn Vì khi điện cực ở cực dương để khử màng oxit nhôm, thì nó có thể bị nung nóng quá mức nếu bộ cảm kháng bão hòa không được thiết kế thích hợp để hạn chế biên độ tối đa dòng hàn xoay chiều, làm nó bị xói mòn thành các vụn nhỏ dịch chuyển vào vũng hàn Phải sử dụng bộ cao tần (công suất nhỏ 250 – 300W, điện áp 2 – 3kV, tần số 250 – 1000kHz đảm bảo dòng điện này chỉ có tác dụng trên bề mặt, an toàn với thợ hàn) để gây hồ quang không tiếp xúc (khoảng 3mm) và tạo ổn định hồ quang trong suốt quá trình hàn

Loại có dòng hàn dạng sóng vuông cho phép giảm biên độ tối đa của

dòng hàn so với dạng sóng sin (khoảng 30%) có cùng công suất nhiệt Do đó ít

có khả năng lẫn W vào mối hàn Một số máy hàn còn cho phép điều chỉnh được thời gian tác động của từng bán chu kỳ của dạng sóng vuông, do đó có thể làm sạch oxit nhôm hoặc đạt tới chiều sâu chảy như mong muốn Một lợi thế nữa là

nó có thể duy trì được hồ quang mà không cần tiếp tục sử dụng bộ ổn định hồ quang tần số cao vì tần số đổi chiều của dòng điện hàn là cao hơn nhiều so với dòng hàn dạng sóng sin

- Nguồn điện một chiều (DC):

Không gây lẫn W vào mối hàn hay hiện tượng tự nắn dòng (như khi hàn nhôm bằng dòng xoay chiều) Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý khi sử dụng

Hình 1.9 Dòng hàn dạng sóng sin Hình 1.10 Dòng hàn dạng sóng vuông

16

nó là việc gây hồ quang và khả năng cho dòng hàn sẽ tối thiểu Hầu hết máy hàn một chiều sử dụng phương pháp nối thuận nên 2/3 lượng nhiệt của hồ quang đi vào vật hàn Điện cực W tinh khiết như trong trường hợp máy xoay chiều ít được dùng để hàn một chiều cực thuận vì khó gây hồ quang Thay vào đó là điện cực W + 1,5 đến 2% ThO2 hoặc ZrO2 hoặc oxit đất hiếm LaO Nếu dùng dòng một chiều nối nghịch thì dòng điện tử sẽ bắn phá mạnh điện cực (2/3 nhiệt của

hồ quang đi vào điện cực) và có khả năng làm nóng chảy đầu điện cực Vì vậy đường kính điện cực phải lớn hơn so với hàn bằng dòng một chiều nối thuận (6,4mm so với 1,6mm khi I = 125A) Dòng một chiều nối nghịch cho mối hàn nông và rộng hơn so với nối thuận

Công dụng chủ yếu của nối nghịch là dùng để làm tròn đầu cho hàn bằng máy hàn xoay chiều Việc gây hồ quang cũng dùng cùng bộ cao tần như với máy xoay chiều (khi gây được hồ quang nó tự cắt chế độ tần số cao vì không cần nữa)

Bảng 9 So sánh các loại dòng hàn

Hướng đi của

Cân bằng nhiệt 70% chi tiết 30% chi tiết 50% chi tiết

Hình 1.11 Ảnh hưởng của cách đấu dây đến hình dạng mối hàn

17

30% điện cực 70% điện cực 50% điện cực

Vùng ngấu Hẹp và sâu Rộng và nông Trung bình

Giới hạn điện

cực

3.2 mm– 400A 6.4 mm– 120A 3.2 mm– 225A

DCEN : dòng một chiều nối thuận

DCEP : dòng một chiều nối nghịch

AC : dòng xoay chiều

1.4 Đặc điểm của hàn TIG

1.4.1 Ưu điểm

- Tạo ra mối hàn có chất lượng cao đối với hầu hết kim loại và hợp kim

- Nhiệt tập trung cao cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng

- Khó bảo vệ mối hàn trong môi trường có gió

- Giá thành cao do năng suất thấp, thiết bị và nguyên vật liệu đắt

1.5 Các khuyết tật của mối hàn TIG

1.5.1 Rỗ khí

Hình 1.12 Rỗ khí

Lưu lượng khí bảo vệ không đủ Điều chỉnh đúng lưu lượng khí bảo vệ Hàn môi trường có gió Che chắn khi hàn

Cỡ chụp khí quá lớn hoặc quá nhỏ Chọn số hiệu chụp khí phù hợp với lưu

lượng khí bảo vệ

Khoâng khí Khoâng khí

18

1.5.2 Mối hàn lẫn W

Hình 1.13 Lẫn W

Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa

Đầu điện cực chạm vào bể hàn Không để đầu điện cực chạm vào

bể hàn Đầu que hàn phụ chạm vào đầu

Nguyên nhân Biện pháp phòng ngừa

Bề mặt mép hàn không được mài

sạch

Mài sạch bề mặt mép hàn

Đầu que hàn bị bọc oxit Bảo quản que hàn tránh tiếp xúc với

oxi Đầu que hàn ra ngoài vùng khí

1.6 Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn TIG

1.6.1 An toàn đối với ánh sáng hồ quang

Trong quá trình hàn phát sinh tia hồ quang với nhiết lượng lớn và các tia bức xạ có thể gây hại cho mắt và da người Do đó để đảm bảo đối với tia hồ quang cần thực hiện đúng các yêu cầu sau:

- Đeo mặt nạ hoặc đội mũ hàn có kính lọc ánh sáng để tránh gây hại cho da mặt

và mắt người khi hàn hoặc quan sát vùng hàn

- Đeo kính bảo hộ đúng chủng loại quy định và nên được che hai bên mắt

1.6.2 An toàn với khói hàn và khí hàn:

Khi hàn sẽ sinh ra khói hàn và khí hàn Khi hít ngửi phải các khói và khí

đó có thể gây nguy hiểm tới sức khỏe của con người Do đó cần chú ý:

- Khi hàn giữ cho đầu người thợ ở ngoài vùng khói hàn tránh hít phải khói hàn

- Khu vực làm việc cần được thông gió hoặc dùng các thiết bị hút lọc khí để loại

bỏ khói và khí hàn

- Nếu thông gió không tốt cần sử dụng bình thở theo đúng qui định

- Không được hàn ở vùng dính dầu mỡ hoặc sơn Nhiệt của hồ quang làm cho các chất này cháy sinh ra hơi độc và các khí gây kích thích da

- Khi làm việc ở những nơi kín, chật hẹp cần được thông gió tốt hoặc phải sử dụng bình thở

1.6.3 An toàn khi sử dụng chai khí:

Chai khí bảo vệ chứa khí với áp suất lớn, nếu bị hỏng có thể gây nổ Vì vậy phải cẩn thận xử lý bất cứ một chi tiết nào:

- Sử dụng đúng loại chai khí, đồng hồ đo, ống dẫn được thiết kế riêng biệt cho từng loại khí bảo vệ Bảo quản chúng với điều kiện tốt nhất

- Tránh các chai khí áp suất cao bị quá nóng, va chạm mạnh và phát sinh tia lửa điện

- Cần giữ cho chai khí ở vị trí đứng và dùng dây xích buộc cố định chai khí trên

xe đẩy hoặc trên giá đỡ để tránh chai khí bị rơi

- Cần giữ cho chai khí không chạm vào mạch điện hàn hoặc mạch điện khác

- Nghiêm cấm không được chạm điện cực hàn vào chai khí

- Đọc kỹ cách sử dụng chai khí và an toàn cơ bản

- Khi mở van chai khí cần tránh cho mặt đối diện với đầu phun khí ra của van

- Cần có nắp bảo vệ phía trên của van chai khí, trừ khi chai khí đang được nối ra

sử dụng

Câu hỏi ôn tập Kiến thức

Câu 1: Trình bày cấu tạo và phân loại mỏ hàn TIG?

Câu 2: Trình bày thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn TIG?

Kỹ năng

20 Xác định các thành phần của sơ đồ nguyên lý hàn TIG như hình vẽ?

21

BÀI 2 - VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÀN TIG

Mã bài: 20.02 Giới thiệu

Thiết bị hàn TIG gồm nhiều bộ phận và nhiều hệ thống, trong đó có nhiều

hệ thống đòi hỏi khi lắp ghép phải có độ chính xác cao như hệ thống khí bảo vệ,

hệ thống làm mát mỏ Trước khi rèn luyện kỹ năng, người học cần hiểu rõ cấu

tạo, nguyên lý làm việc, vận hành thành thạo thiết bị hàn TIG

Mục tiêu

- Mô tả các bộ phận của máy hàn TIG

- Vận hành sử dụng thành thạo dụng cụ thiết bị hàn TIG, tháo lắp điện cực, chụp khí van giảm áp, chính xác đảm bảo kỹ thuật

- Mài sửa chữa đầu điện cực đúng góc độ

- Điều chỉnh chế độ hàn, lưu lượng khí bảo vệ chính xác phù hợp với chiều dày và tính chất của kim loại hàn

- Mồi hồ quang và duy trì hồ quang cháy đều

- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc

Nội dung chính

2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy hàn TIG

2.1.1 Cấu tạo

Tên tiếng việt Tên tiếng Anh Chế độ

Repeat

Thời gian tăng dòng hàn Up slope 0,1 – 5s

Thời gian giảm dòng hàn down slope 0,2 – 10s

23

suốt quá trình hàn Chu kỳ và biên độ của hai mức dòng điện này có thể thay đổi một cách độc lập để phù hợp với từng chu trình hàn cụ thể Sự nóng chảy xảy ra khi cường độ dòng điện mức cao, vũng hàn kết tinh cường độ dòng điện hàn ở mức thấp Điều này tạo ra sự nóng chảy gián đoạn dọc theo đường hàn và dãy các điểm nóng chảy xếp chồng lên nhau

Quy trình này thích hợp khi tự động hóa quá trình hàn TIG ở mọi vị trí cho các mối hàn theo chu vi thực hiện trên các ống thành mỏng Nó có một số đặc điểm nổi bật là:

- Không đòi hỏi chặt chẽ về dung sai gá lắp như khi hàn không có xung

- Thích hợp khi hàn chi tiết

quan trọng như đường hàn

lót mối hàn ống nhiều lớp,

hàn các chi tiết chiều dày

không đồng nhất, hàn các kim loại khác nhau

- Lực điện từ mạnh của các xung điện cho phép bạn hạn chế rỗ xốp trong các mối hàn và tăng chiều sâu ngấu

2.2 Vận hành sử dụng thiết bị hàn TIG

2.2.1 Đấu nối thiết bị

a Đấu nối nguồn điện

- Đấu nguồn điện cho máy, trước khi đấu phải đảm bảo là máy đã tắt

- Bật công tắc và quan sát đèn tín hiệu xem điện đã vào máy chưa

- Nối bộ điều khiển từ xa

- Nối cáp hàn, lưu ý là tất cả các mối nối điện đều phải sạch và kín, cáp dẫn phải được bố trí ở vị trí an toàn tránh tia lửa hồ quang, không vướng đường của thợ hàn để tránh bị giẫm lên

b Nối thiết bị cung cấp khí

- Lắp ống dẫn khí vào đầu dẫn khí ra trên đồng hồ đo lưu lượng khí, lắp van giảm áp vào chai khí, trước khi lắp đảm bảo là các van đã đóng

Hình 2.3 Chu trình hàn bằng xung điện

24

- Lắp ống dẫn với máy, kiểm tra lại tất cả hệ thống cung cấp khí

- Điều chỉnh thông số lưu lượng khí

- Ấn nút TEST để kiểm tra

2.2.2 Mở máy

- Đóng cầu dao điện

- Kiểm tra đèn báo nguồn

- Bật công tắc ON

- Mở van chai khí

Trước khi mở phải nới lỏng vít điều chỉnh áp suất khí và phải đóng van chỉnh lưu lượng khí Điều chỉnh áp suất khí từ 1 – 3 (kg/cm2)

- Điều chỉnh lưu lượng khí 5 – 8 (l/phút) bằng cách mở van chỉnh lưu

lượng khí để viên bi trùng với vạch chia

- Ấn công tắc trên mỏ hàn để kiểm tra lưu thông khí

2.2.3 Tắt máy

Để có thể tắt thiết bị một cách an toàn, phải thực hiện đầy đủ các bước sau:

- Đóng van chai khí

- Bấm công tắc mỏ hàn để xả hết lượng khí còn dư trong máy hàn ra ngoài

- Đóng van chỉnh lưu lượng khí

- Tắt công tắc trên máy và ngắt cầu dao điện

2.2.4 Điều chỉnh chế độ hàn

- Điều chỉnh dòng điện

- Điều chỉnh loại dòng AC, DC hay xung

- Điều chỉnh thời gian phun khí

- Điều chỉnh kiểu bấm công tắc hay giữ công tắc: Cách điều chỉnh trên máy hàn TIG rất khác nhau đối với từng model máy Về nguyên tắc, bất kì máy hàn TIG cũng phải có ba thông số sau đây cần phải được điều chỉnh: dòng điện

hồ quang, lưu lượng khí bảo vệ và lưu lượng khí làm mát Các thông số này phải

có khả năng điều chỉnh độc lập trên bảng điều khiển của máy hoặc trên bộ điều khiển từ xa

2.3 Chế độ hàn TIG

2.3.1 Chiều dài hồ quang

25

Hình 2.4 Chiều dài hồ quang

- Chiều dài hồ quang là khoảng cách từ mũi điện cực đến bề mặt vũng chảy Đại lượng này thường phụ thuộc vào cường độ hàn và sự ổn định hồ quang, độ chính tâm của điện cực trong mỏ phun cũng có ảnh hưởng đến thông số này Khi hàn

ta cố gắng giữ chiều dài hồ quang không đổi Nếu chiều dài hồ quang quá lớn, vùng hồ quang sẽ trải rộng và công suất nhiệt tăng lên đáng kể (do đặc tính dốc đứng của thiết bị) còn nếu nhỏ quá, điện cực dễ bị dính và độ ngấu tăng lên Qui tắc là khi hàn ta chọn chiều dài hồ quang cở 0,5 ÷ 3mm

- Khi hàn tôn mỏng dưới 1mm thì Lh = 0,025 in (khoảng 0,6mm) do vậy không dùng que đắp

- Khi hàn tôn dày (nhỏ hơn 4mm) hoặc hàn ngấu thì Lh = 0,082in (khoảng 2mm)

sẽ tăng Tốc độ hàn quá thấp làm bể nóng chảy quá lớn và sẽ hình thành nguy cơ

bể hàn chạy trước hồ quang Trong trường hợp này cũng xuất hiện nguy cơ ngấu

ít và lỗi liên kết

2.3.3 Dòng điện hàn

- Dòng điện hàn chịu ảnh hưởng bởi loại vật liệu và bề dày chi tiết hàn, tốc độ hàn và thành phần khí bảo vệ cũng ảnh hưởng đến việc chọn cường độ hàn thích hợp Thực nghiệm cho thấy cường độ hàn tốt nhất là 1A cho 0,0001 in bề dày (khoảng 40A/mm) ứng với tốc độ hàn 250mm/ phút Thường khi hàn thủ công rất khó đạt được tốc độ hàn như thế và khi giảm tốc độ hàn thì ta phải giảm dòng điện tương ứng Ví dụ: để hàn với tốc độ 100mm/ phút thì nên chọn cường độ Ih

= 40x100/250 = 16A/mm bề dày

26

- Khi hàn cường độ dòng điện được xác định trên cơ sở bề dày và chủng loại vật liệu hàn, đường kính điện cực và đường kính que hàn được chọn phù hợp với phạm vi dòng điện hàn và ứng dụng

- Nói chung, nếu dòng hàn nhỏ trong khi điện cực lớn sẽ làm điện cực "quá nguội" độ bức xạ electron kém làm hồ quang khó ổn định, mặt khác kích cỡ vũng chảy (phụ thuộc vào cỡ điện cực và chiều dài hồ quang) tăng lên làm giảm mật độ nhiệt khiến cho độ ngấu giảm tốc độ nguội của vũng chảy tăng cao gây

ra các chuyển biến bất lợi

- Cỡ que đắp cũng vậy, que quá nhỏ làm tăng tốc độ cấp que dễ gây ra hiện tượng cấp que thiếu làm mối hàn lõm, thiếu kích thước và "quá nóng"; trong khi que quá lớn khiến cho việc cấp que khó khăn (dễ chạm vào điện cực) và làm cho mối hàn "quá nguội"

Bảng 10 Các thông số cơ bản khi hàn trên thép cácbon

Đường kính que hàn phụ ( mm )

Đường kính que hàn phụ ( mm )

Đường kính que hàn phụ ( mm )

Ih (A )

28

2.4 Kỹ thuật mài điện cực

Tùy thuộc vào ứng dụng, vật liệu, bề dày, loại mối hàn mà ta có các dạng mài khác nhau Khi hàn với dòng AC ta chọn điện cực lớn hơn và mài vê tròn thay vì mài nhọn như khi hàn với dòng DCEN

Hình dạng và cách mài điện cực có ảnh hưởng quan trọng đến sự ổn định

và tập trung của hồ quang hàn Điện cực được mài trên đá có cỡ hạt mịn và mài theo hướng trục Với dòng DCEN, đầu điện cực được mài nhọn, góc mài từ 30 –

600, góc mài càng lớn hồ quang càng phân tán, góc mài càng nhỏ thì độ ngấu sâu của vũng chảy càng lớn, bề rộng vũng chảy càng hẹp Khi mài xong cần làm tù đầu một chút để bảo vệ điện cực khỏi sự phá hủy của mật độ dòng điện quá cao

Góc côn (độ)

Phân cực DCEN Liên tục

(A)

Dòng xung (A)

Hình 2.5 Cách mài điện cực Hình 2.6 Chọn loại đầu điện cực

Hình 2.7 Kích thước đầu điện cực, DC