Giáo trình hàn MIG MAG cơ bản (nghề hàn cao đẳng)

Đây là mô đun đầu tiên giúp sinh viên – học sinh làm quen với phương pháp hàn có năng suất cao, chất lượng tốt do kim loại mối hàn được hình thành bằng cách cấp dây kim loại phụ một cách

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

Ban hành kèm theo Quyết định số: 979/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 12/12/2019

của Hiệu trường Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

LỜI GIỚI THIỆU

Nhu cầu công nghiệp hoá hiện đại hoá dạy nghề đã có những bước tiến lớn

để thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao đáp ứng

nhu cầu xã hội Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng có những bước phát triển đáng kể

Mô đun 17: Hàn MIG/MAG cơ bản là mô đun đào tạo nghề được biên

soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành Đây là mô đun đầu tiên giúp sinh viên – học sinh làm quen với phương pháp hàn có năng suất cao, chất lượng tốt do kim loại mối hàn được hình thành bằng cách cấp dây kim loại phụ một cách

tự động và được bảo vệ bằng khí

Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Ninh Bình , ngày tháng năm 2020

Tác giả

Vũ Thị Thanh Ga

MỤC LỤC

1 Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: 6

2 Nội dung chi tiết: 9

BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG 9

1 T hực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG 9 2 Vật liệu hàn MIG, MAG 12

3 Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG 23

4 Chế độ hàn MIG/MAG: 33

5 Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến tính ổn định của hồ quang và tạo h ình mối hàn 40

6 Các dạng chuyển dịch kim loại điện cực trong hàn MIG, MAG 47

7 Các khuyết tật trong hàn MIG, MAG 52

BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG 62

1 Lắp đặt, vận hành máy hàn MIG/MAG 62

2 Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn 75

BÀI 3: HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ BẰNG (1G) 79

1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng 80

2 Kỹ thuật hàn 82

3 Bài tập áp dụng 84

BÀI 4: HÀN GÓC KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ NGANG (2F) 88

1 Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí ngang 88

2 Kỹ thuật hàn 90

3 Bài tập ứng dụng 91

BÀI 5: HÀN GÓC KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3F) 94

1 Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí đứng 95

2 Kỹ thuật hàn 96

3 Bài tập áp dụng 97

BÀI 6: HÀN GIÁP MỐI KHÔNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3G) 101

1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng 102

2 Kỹ thuật hàn 102

3 Bài tập ứng dụng 103

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 17 Tên mô đun: Hàn MIG/MAG cơ bản

Mã mô đun: MĐ17

Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 16 giờ, Thực hành: 67 giờ, kiểm

tra: 07 giờ)

I Vị trí, tính chất của mô đun:

- Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH08 - MH13 và MĐ14 – MĐ16

- Tính chất của môđun: Là mô đun chuyên môn

II Mục tiêu mô đun:

- Kiến thức:

+ Trình bày đúng cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MIG/ MAG; + Giải thích đầy đủ được thực chất, đặc điểm và công dụng của phương pháp hàn MIG/MAG;

+ Nêu được các ký hiệu, thành phần hóa học và biết ứng dụng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn MIG/MAG;

- Kỹ năng:

+ Vận hành, sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hàn MIG/MAG;

+ Chọn được chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu, kiểu liên kết và vị trí hàn;

+ Hàn được các mối hàn cơ bản 1G, 2F, 3F, 3G không vát mép đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, có khả năng làm việc độc lập và theo nhóm tốt; + Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp

III Nội dung mô đun:

1 Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:

Số

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra

1 Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn

3 Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép ở vị

1 Đặc điểm khi hàn giáp mối không

Số

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra

Số

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra

2 Nội dung chi tiết:

BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG

Mã bài: MĐ17.1

Giới thiệu

Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG cung cấp cho học sinh/sinh viên những kiến thức mới về hàn nóng chảy khác biệt với các kiến thức khi hàn que hàn thuốc bọc đã học Ở bài này chủ yếu học sinh/sinh viên tìm hiểu các kiến thức lý thuyết về bản chất của phương pháp hàn MIG/MAG, thiết bị dụng cụ, vật liệu hàn của phương pháp hàn này

Mục tiêu:

- 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: ngồi đúng tư thế, cầm mỏ hàn, dao động

mỏ hàn và công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng;

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

Nội dung chính:

MAG

1.1 T hực chất:

Hình 1.1 Nguyên lý quá trình hàn MIG/MAG

- Hàn MIG/MAG là quá trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ Trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo

ra giữa điện cực (dây hàn) nóng chảy và vật hàn Khi hàn kim loại nóng chảy

và bể hàn được bảo vệ khỏi sự tác dụng của oxi và nitơ từ môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí Phương pháp này có tên tiếng Anh

là GMAW, được viết tắt từ các chữ cái đầu của các chữ: (Gas Metal Arc Welding)

- Dây hàn được cấp qua cơ cấu cấp dây tự động, còn dịch chuyển hồ quang theo dọc mối hàn và dao động ngang nếu được thao tác bằng tay thì gọi là hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ, nếu cả hai khâu ra dây hàn và di chuyển theo dọc trục mối hàn được tự động thì được gọi là hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ

- Khí bảo vệ có thể là khí trơ: Argon (Ar), Heli (He) hoặc hỗn hợp Ar + He không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính như khí Cabonic (CO2); hỗn hợp khí (CO2 + O2; Ar + CO2; Ar + CO2 + O2; Ar + O2), có tác dụng bảo vệ bể hàn khỏi các tác động xấu của ôxi, nitơ, hiđrô ở môi trường Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng để bảo vệ trong hàn, người ta phân phương pháp hàn thành các phương pháp hàn GMAW ra

thành hai phương pháp sau:

+ Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí

bảo vệ là khí trơ Argon, Hêli hoặc hỗn hợp argon +

hêli Phương pháp này thông 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

khí bảo vệ là khí hoạt tính (CO2; CO2 + O2;

CO2 + Ar; CO2 + Ar + O2; Ar + O2), phương

pháp này thường dùng để hàn thép carbon thấp,

trung bình và thép hợp kim thấp

Lưu ý: Khi hàn với khí bảo vệ có thành phần 100% CO 2 th ì phương

pháp này còn được gọi là “hàn CO2”

1.2 Đặc điểm

Ưu điểm:

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, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, tốc độ hàn lớn nên vùng ảnh hưởng nhiệt bé, sảm phẩm ít cong vênh và chất lượng mối hàn 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

- 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 nói chung (GMAW) được sử dụng rộng rãi trong các công việc hàn như: cơ khí, xây dựng, đóng tầu, hóa chất…, có thể được thực hiện bán tự động hoặc tự động Nó không những hàn được các loại 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, các hợp kim có tính ôxi hóa mạnh với ôxi

Phương pháp này có thể hàn ở mọi vị trí trong không gian, chiều dày vật hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm chỉ cần hàn một lớp và không cần vát mép, từ 6 ÷ 10 mm hàn

một lớp có vát mép, từ 12 ÷ 25 mm hàn nhiều lớp

2 Vật liệu hàn MIG, MAG

2.1 Khí bảo vệ

2.1.1 Vai trò của khí bảo vệ:

Nhìn chung mọi kim loại đều có xu hướng kết hợp với ôxi để tạo nên các oxit kim loại Một số ít lại kết hợp với nitơ tạo ra các nitric kim loại Ôxi cũng kết hợp với cacbon để tạo ra khí mônôxit cacbon Tất cả các phản ứng này là trở ngại chính cho công việc hàn bởi chúng hình thành nên các khuyết tật như rỗ khí, làm giòn kim loại hàn Mặt khác không khí lại chứa xấp xỉ 80% nitơ và 20% oxi nên lẽ tự nhiên là không thể tiến hành hàn mà không có biện pháp nào để bảo vệ vũng hàn chảy

Nhiệm vụ của khí bảo vệ trong hàn GMAW là tạo ra môi trường xung quanh

hồ quang có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có hại từ không khí vào trong vũng hàn Đồng thời khí bảo vệ còn đảm nhiệm các vai trò sau:

- 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

- Argon:

Argon là khí không màu, không mùi, không vị, không độc, không cháy cháy và

nặng hơn không khí 1,5 lần Nhờ nặng hơn không khí Argon bảo tốt bể hàn

Các ứng dụng của khí Argon:

Argon được sử dụng trong các loại đèn điện do nó không phản ứng với các dây

tóc trong bóng đèn ngay ở nhiết độ cao và trong các trường hợp mà nitơ phân tử là một khí bán trơ không ổn định Các ứng dụng khác:

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 (theoo GOST 949-73)

hoặc trong các sitec của ôtô dưới áp suất (15  0,5) Mpa hoặc (20  1,0) Mpa ở 200C Trong bình thép dưới áp suất 150 at chứa khoảng 6m3 argon dạng khí

Bảng 1-1 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí argon (theo GOST 10157 – 79)

Lượng hơi nước ở nhiệt độ 200C và áp suất 101,3 kPa,

Trong công nghiệp hàn, He được cung cấp (theo TY 51-689-75) có 3 loại: Các

mác A, Б, B (theo GOST 949-73) như ở Bảng 1-2 ỏ trạng thái khí và lỏng

Bảng 1-2 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí heli (theo TY 51-689-75)

Ph ần trăm theo thể tích, %

C ác chỉ số đối với các loại mác của

hêli

2.1.2.2 Khí hoạt tính:

Các khí hoạt tính là các khí ngoài có khả năng bảo vệ vùng hàn khỏi sự xâm nhập của không khí còn tác dụng hoá học với kim loại hàn hoặc hoà tan lý học trong

nó

- Cacbonic (CO2)

Là khí không mầu, không độc, nặng hơn không khí Dưới áp suất 760 mmHg

và ở nhiệt độ 0o C tỷ trọng của khí CO2 bằng 1,97686 g/l, lớn hơn tỷ trọng không khí

1,5 lần, hoà tan tốt trong nước và có tỷ trọng thay đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi Do vậy nó được tính theo khối lượng chứ không phải theo thể tích

Khi hoá hơi 1 kg CO2lỏng trong điều bình thường (760 mmHg, 00C), tạo được

509 lít khí

Khí CO2 được bảo quản và vận chuyển ở trạng thái lỏng trong các bình thép hoặc thùng chứa cách nhiệt Trong các bình thép khí CO2ở áp lực tới 150 at Bình khí

CO2 được sơn màu đen và in chữ CO2 màu vàng Mỗi bình tiêu chuẩn với dung tích

40 lít chứa được 25 kg khí CO2lỏng; khi bay hơi lượng CO2lỏng này tạo 12600 lít

Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại khi sử dụng khí CO2 làm môi trường bảo vệ

Rỗ xuất hiện bởi sự sôi của kim loại bể hàn khi đông đặc, do sự thoát oxit cacbon (CO) Nhược điểm này được khắc phục khi sử dụng dây hàn chứa lượng lớn Silic, nhờ vậy khí CO2được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn

Lưu ý:

- Khí CO2 không được chứa dầu khoáng, glixerin, hyđrrosunfua, các axit clohyđric, sunfuaric và nitric ancol, ete, các axit hữu cơ và amoniac Ngoài ra, trong các bình khí cacbonic hàn không được chứa hơi nước Hơi nước có trong khí CO2 có thể gây rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn

- Độ ẩm của khí tăng ở các giai đoạn đầu và cuối của quá trình sử dụng khí trong bình, có thể gây các khuyết tật của mối hàn Để giảm độ ẩm trong khí, trên đường đi tới vùng hàn, khí CO2 cần được sấy Để gom khí ẩm thiết bị sấy được chứa đầy clorua canxi, silicagen hoặc các chất hút ẩm khác

- Khi xả khí từ bình, do sự tiết lưu và hấp thụ nhiệt của khí CO2 lỏng, khí bị nguội và có thể đóng băng làm tắc van giảm áp

- CO2 dùng để hàn phải đạt yêu cầu sau:

Lượng khí không dưới 99,5%

Trạng thái tự do không chứa hơi nước

Lượng hơi nước không vượt quá 0,18 g/1m3 khí

- Lượng khí CO2vượt qua 5% (92g/m3) sẽ có hại cho sức khỏe con người

2.1.2.3 Hỗn hợp khí:

heli các hỗn hợp khí này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli nguyên chất Đặc biệt hỗn hợp chứa 70% Ar và 30% He có các tính chất bảo vệ rất tốt Tỉ trọng của nó gần bằng tỉ trọng không khí Để hàn các kim loại hoạt tính người ta sử dụng hỗn hợp chứa 60 - 65% He còn lại là Ar Mặc dù các hỗn hộp khí trơ đắt hơn nhiều so với khí argon nhưng vẫn được sử dụng nhiều bởi cường độ toả nhiệt lớn của hồ quang trong vùng hàn

- Các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong hàn với điện cực nóng chẩy các thép bởi tính ưu việt của chúng: tốc độ phản ứng hoá học đối với kim loại bể hàn nhỏ hơn so với các khí hoạt tính; tính ổn định của hồ quang cao hơn; sự di chuyển kim loại điện cực qua hồ quang thuận lợi hơn So với khí

Ar sạch, các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính có ưu điểm hơn khi hàn các thép xây dựng Khi hàn thép xây dựng trong khí Argon vị trí vết catôt trên mặt chi tiết không

ổn định, kết quả mối hàn hình thành xấu

- Hỗn hợp Argon với lượng không lớn O2 hoặc khí ôxi hoá khác cải thiện rõ rệt tính ổn định của hồ quang và chất lượng tạo hình của mối hàn Sự có mặt của ôxi trong môi trường hồ quang tạo sự di chuyển giọt nhỏ hơn của kim loại điện cực Điều này có được là nhờ sự tác dụng bề mặt linh hoạt của oxy đối với sắt và hợp kim của

nó Ôxi chủ yếu chỉ hoà tan trên bề mặt và làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của nó Kết quả các giọt kim loại riêng lẻ được tạo thành dễ dàng hơn và kích thước của chúng giảm Vì vậy khi hàn thép người ta không sử dụng argon mà sử dụng các hỗn hợp của argon với oxy và khí cacbonic( Ar - O2; Ar - CO2; Ar - CO2 - O2)

- Giảm sức căng bề mặt của giọt kim loại điện cực, dẫn đến thay đổi cơ chế chuyển dịch của kim loại lỏng

- Hỗn hợp khí CO2 và ôxi có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp

2.1.3 Lựa chọn loại khí bảo vệ

Khí bảo vệ được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Khí CO2:

+ Cho chiều sâu chảy lớn nhất, chi phí thấp + Hồ quang không êm, bắn tóe nhiều

+ Không thuận lợi cho chuyển dịch dạng tia + Có thể hàn ở nhiều tư thế khác nhau

- Khí Ar: Hàn mọi kim loại màu

- Hỗn hợp Ar+ (20-50)% CO2:

+ Vũng hàn có tính chảy loãng thấp hơn so với hàn bằng CO2

+ Có thể không ngấu hết rãnh hàn

+ Có thể hàn ở các tư thế khác nhau (dịch chuyển ngắn mạch)

- Hỗn hợp Ar + (3-10)%CO2 hoặc Ar + (1-5)% O2: dịch chuyển tia:

+ Hình dạng mối hàn tốt, bắn tóe tối thiểu hoặc bằng 0

+ Là hỗn hợp tốt nhất để ngăn ngừa hiện tượng hàn không ngấu hết rãnh hàn + Chỉ hàn được ở tư thế sấp, là phương pháp tốt nhất cho hàn tấm dày

Bảng 1- 3 Một số loại khí thường dùng (Theo tiêu chuẩn DINDIN 32 526)

Thép hợp kim cao, thép không rỉ 82% Ar + 18% CO2

87% Ar + 10% CO2 + 3% O2

92% Ar + 8% O2

M2.1 M2.2 M2.3

Hình 1.4 ảnh hưởng của khí đối với mối hàn đắp

Hình 1.5 ảnh hưởng của khí đối với mối hàn lấp góc Bảng 1- 4 Ảnh hưởng của khí đến sự ổn định của hồ quang và hình dạng mối hàn

Chiều sâu ngấu

Chiều rộng

Độ nhấp nhô bể

Dây hàn thường đóng thành các cuộn có đường kính trong khoảng (100 – 200) mm với trọng lượng phổ biến (5 – 15) Kg, đường kính khoảng 0,8 – 1,6 mm

Hình 1.6 Dây hàn MIG/MAG

2.2.2 Công dụng và yêu cầu:

Dây hàn dùng trong hàn MIG/MAG có những chức năng công dụng chủ yếu

- Bổ sung hàm lượng các chất khử và hợp kim hóa chủ yếu cho kim loại mối hàn, đặc biệt trong khí hàn hoạt tính có mức độ ôxi hóa mạnh

Do đặc điểm của quá trình hàn trong trong môi trường khí bảo vệ và chức năng của dây hàn như trên, nên yêu cầu đặc trưng đối với dây hàn để hàn trong môi trường khí bảo vệ (đặc biệt trong môi trường khí bảo vệ hoạt tính, như trong quá trình hàn MAG) là hàm lượng các nguyên tố hợp kim đóng vai trò chất khử và hợp kim hóa cao hơn đáng kể so các loại dây hàn dùng trong các phương pháp hàn khác Các nguyên tố hợp kim thông dụng là mangan (Mg) và silic (Si)

2.2.3 Ký hiệu dây hàn

- Ký hiệu dây hàn

Theo tiêu chuẩn AWS A 5.18 – 93 ký hiệu dây hàn thép các bon như sau:

Ký hiệu theo tiêu chuẩn EN:

Theo tiêu chuẩn EN 440 (tiêu chuẩn hàn thép cacbon cho GMAW) của hãng ESAB – Thụy Điển được ký hiệu như sau:

- Giới thiệu một số loại dây hàn thông dụng theo tiêu chuẩn AWS

Bảng 1-5 Cơ tính kim loại mối hàn của một số dây hàn

0,90

 1,40

0,90

 1,40

1,40

 1,85

1,10

 2,00

- Dũng điện hàn phải là dũng điện hàn một chiều: cực dương được đấu vào

mỏ hàn, cực õm được đầu với vật hàn

- Vỡ những lý do về an toàn lao động, nờn điện ỏp hàn phải hạ thấp xuống: điện ỏp khụng tải tối đa là 113 V, điện ỏp hàn là (15 ữ 30) V

- Điện ỏp hàn cú thể chỉnh phự hợp với cụng việc hàn

vào cường độ dũng điện hàn

- Cường độ dũng hàn phải cao hơn đỏng kể so với cường độ dũng điện lưới

* Đặc tuyến của thiết bị

Đặc tuyến của thiết bị là biểu đồ giữa cường độ dũng điện và điện ỏp cú được khi chỉnh nguồn điện hàn một cỏch tương ứng (chỉnh Uh và Ih)

Trong hàn GMAW đặc tuyến của thiết bị phải là đường đặc tuyến cứng ( thực chất hơi thoải) Cú nghĩa, khi cú sự thay đổi lớn về cường độ dũng điện hàn thỡ điện ỏp hàn thay đổi rất ớt

1 2 3 4 5 6 7

Điện

áp (V)

C-ờng độ dòng điện (A)

1

3

4 5

7

Hình 1.9 Đặc tuyến volt – ampe nguồn hàn MIG/ MAG

* Các loại nguồn hàn

- Nguồn hàn chỉnh lưu:

+ Cấu tạo:

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu hàn GMAW

(3) Biến thế hàn + Nguyên lý hoạt động:

Khi máy hàn được nối với mạng điện lưới 380V (1) Máy biến thế (3) có nhiệm vụ hạ điện lưới xuống điện áp hàn, đồng thời nâng cường độ điện lưới lên cường độ hàn Sau đó được đưa tới bộ phận chỉnh lưu (4) tại đó nó biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, dòng điện một chiều này tiếp tục được nắn phẳng bởi cuộn cảm (5) sau đó nguồn điện hàn đưa ra ngoài dùng để hàn

U

U

t U

U

t U

U

t U

U

t

Hình 1.11 Đồ thị điện áp nguồn hàn

(1) Dòng điện chưa được hạ áp

(2) Dòng điện sau khi được hạ áp (3) Dòng điện sau khi được chỉnh lưu (4) Dòng điện sau khi được lọc qua cuộn cảm

Hình 1.12 Sơ đồ khối nguồn hàn kỹ thuật

(1) Công tắc chính

(4) Bộ biến tần

(7) Cuộn cảm thứ cấp

(2) Chỉnh lưu sơ cấp (5) Biến áp chính (8) Bảng mạch điều khiển

đó dòng điện một chiều với điện áp cao và dòng điện nhỏ qua bộ biến đổi này sẽ giống như dòng điện xoay chiều và cung cấp tới máy biến thế chính (5) Máy biến thế này có kích thước nhỏ hơn nhiều lần so với một máy biến thế của máy hàn thông thường Bước thứ hai là máy biến thế làm biến đổi dòng điện có điện áp cao

và dòng điện nhỏ thành dòng điện có điện áp nhỏ và dòng điện cao cho quy trình hàn Loại dòng điện có điện thế nhỏ và dòng điện cao này được chỉnh lưu (6) chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (DC) hoặc thành dòng điện xoay chiều (AC) thông qua bộ điều khiển cực tính (8) bằng điện tử để cung cấp cho quá trình hàn Dòng điện AC hoặc DC sẽ được cung cấp tới mỏ hàn MIG/MAG, hàn TIG hoặc hàn hồ quang

3.1.2 Thiết bị cấp dây hàn

Thiết bị cấp dây hàn có nhiệm vụ kéo (đẩy) dây hàn từ cuôn dây và chuyển một các đều đặn vào ống dẫn của thiết bị để chuyển tới mỏ hàn Tốc độ cấp dây có thể điều chỉnh vô cấp được và nằm trong phạm vi từ (1 ÷ 18) m/phút Tốc độ này

được giữ cố định trong lúc hàn Các sự thất thường trong việc chuyển dây hàn sẽ ảnh hưởng tới hồ quang và cuối cùng ảnh hưởng tới quá trình nhỏ giọt của kim loại dây hàn và hậu quả là các khuyết tật của mối hàn

* Thiết bị cấp dây hai bánh xe

Thiết bị này gồm một bánh xe nén và một bu ly chuyển dây

Hình 1.13 Thiết bị cấp dây hàn hai bánh xe

* Thiết bị cấp dây bốn bánh xe

Thiết bị này gồm hai bánh xe nén và hai bu ly chuyển dây

Loại bị này thường sử dụng để chuyển dây hàn rỗng nạp thuốc và các dây hàn đặc mềm (dây hàn nhôm)

Hình 1.14 Thiết bị chuyển đây hàn bốn bánh xe

(4) Ống dẫn hướng dây (5) Ty dẫn dây

* Thiết bị cấp cấp dây hai bánh xe ghiêng

Hình 1.15 Thiết bị chuyển đây hàn hai bánh xe nghiêng

(1) Ty dẫn dây (2) Thanh điều chỉnh lực nén (3) Bánh xe chuyển dây

* Bánh chuyển dây hàn

Hình 1.16 Bánh chuyển dây hàn

(1) Bánh chuyển dây với rãnh hình nêm để chuyển dây hàn bằng thép

(2) Bánh chuyển dây với rãnh hình bán nguyệt để chuyển dây hàn bằng nhôm hoặc dây hàn lõi thuốc

Chú ý:

Cần chọn bánh chuyển dây hàn theo đường kính và loại dây hàn, nếu không

sẽ xẩy ra hiện tượng trượt hoặc biến dạng tiết diện dây hàn

Cần thường xuyên kiểm tra độ mài mòn rãnh của các bánh xe chuyển dây, khi rãnh của các bánh xe dẩy dây bị mòn quá mức thì cần thiết phải thay thế

* Một số dạng thiết bị chuyển dây hàn

1,0

Hình 1.17 Thiết bị chuyển dây nằm

ngoài máy

trong mỏ hàn

3.1.3 Mỏ hàn cùng với cụm ống dẫn

Khi hàn với dòng hàn 200A trở xuống thì sử dụng mỏ hàn được làm mát bằng khí Nếu hàn với dòng hàn lớn hơn thì sử dụng mỏ hàn làm mát bằng nước

Hình 1.21 Cấu tạo mỏ hàn

(1) Tay cầm mỏ hàn (2) Cổ mỏ hàn (3) Công tắc điều khiển (4) Cụm ống dẫn

(5) Chụp khí (6) Ống tiếp điện (bép hàn ) (7) Hãm ống tiếp điện (8) Cổ cácch điện (9) Ló xo dẫn hướng dây hàn hoặc ống dẫn dây hàn (thường bằng plastic)

(10) Vỏ ống dẫn hướng (11) Dây hàn

Ty thắt được hiệu chuẩn lắp trong ống dẫn khí bảo vệ sẽ có tác dụng hạn chế tiết diện chảy; qua đó lượng khí luân chuyển phụ thuộc vào áp suất của khí Ty thắt được bố trí ngay ở đồng hồ giảm áp hoặc ở trong đường khí bảo vệ của thiết bị hàn Áp suất khí được điều chỉnh thông qua vít điều chỉnh áp suất Đồng hồ báo lượng khí chỉ lượng khí tương đương với áp suất đ chỉnh bằng lít/phút

Hình1 23 Van giảm áp hiển thị thị lưu lượng khí bằng lưu kế

Mức giảm áp suất được chỉnh cố định Thông qua việc vặn van điều chỉnh

mà thay đổi tiết diện và qua đó mà lượng khí luân chuyển, khí chuyển động nâng viên bi trong ống hình cơn thẳng đứng lên độ cao tương xứng với lượng khí luân chuyển

3.2 Dụng cụ dùng trong hàn MIG/MAG

Trong quá trình hàn MIG/MAG thường dùng một số dụng cụ sau: Dũa, thước lá, búa nguội, mỏ lết, kìm cắt dây hàn, bàn chải sắt, đe, thước đa năng, mũ hàn, kính bảo hộ, găng tay da, giầy cao cổ, tạp dề da, …

Búa nguội Mỏ lết

Găng tay da

Gi ầy da cao cổ

T ạp dề da Ốp ống chân

4 Chế độ hàn MIG/MAG:

Chế độ hàn là tập hợp các thông số cho ta nhận được mối hàn đảm bảo hình dạng và chất lượng, bao gồm các thông số như: dòng điện hàn (tốc độ cấp dây), điện áp hàn, đường kính đện cực, tốc độ hàn, tầm với điện cực…

4.1 Dòng điện hàn

Được chọn phụ thuộc vào kích thước điện cực (dây hàn), dạng chuyển dịch kim loại lỏng từ đầu điện cực vào vũng hàn, chiều dầy vật hàn và vị trí hàn Khi dòng điện hàn quá thấp sẽ không đảm bảo hồ quang đủ nhiệt để ngấu hết chiều dầy vật hàn, làm giảm độ bền của mối hàn Khi dòng điện hàn quá cao sẽ làm gia tăng sự bắn tóe kim loại nóng chẩy, hồ quang không ổn định, gây ra rỗ xốp và biến dạng liên kết hàn

Với nguồn điện có đặc tính ngoài cứng (điện áp không đổi), dòng điện hàn tăng khi tăng tốc độ cấp dây và ngược lại

Hình 1.24 Quan hệ giữa tốc độ nóng cháy và dòng điện của điện cực thép không rỉ

Hình 1.25 Quan hệ giữa tốc độ nóng cháy và dòng điện của điện cực nhôm ER4043

Hình 1.26 Quan hệ giữa tốc độ nóng cháy và dòng điện của điện cực thép cacbon thấp

4.2 Điện áp hàn

Đây là thông số rất quan trọng của phương pháp hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, nó quyết định đến dạng truyền giọt kim loại lỏng Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dầy chi tiết hàn, kiểu liên kết, kích

cỡ và thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn, Để có được giá trị điện áp hàn hợp lý có thể phải hàn thử vài lần, bắt đầu bằng giá trị điện áp hồ quang theo tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hay giảm theo quan sát đường hàn

để chọn trị sô điện áp thích hợp

4.3 Đường kính dây hàn

Đường kính điện cực ảnh hưởng đến kiểu chuyển dịch giọt kim loại vào

vũng hàn, chiều sâu ngấu, tăng cường lượng kim loại đắp và chiều rộng mối hàn và ảnh hưởng đến tốc độ hàn Theo nguyên tắc chung, với cùng một dòng điện hàn (tốc độ cấp dây) hồ quang trở nên thâm nhập sâu hơn khi giảm đường kính điện cực Một điện cực có đường kính lớn nói chung đòi hỏi một cường độ dòng điện

hàn tối thiểu cao hơn Tuy nhiên, một điện cực có đường kính lớn hơn có khả năng truyền tải được nhiều giá trị dòng điện hàn hơn so với một điện cực nhỏ hơn, và tạo ra chiều sâu ngấu cao hơn ở cường độ dòng điện hàn cao Đối với cùng một giá trị của dòng điện hàn, điện áp hồ quang và tốc độ hàn, một sự gia tăng đường kính

đường kính điện cực phụ thuộc vào độ dầy của vật liệu hàn, yêu cầu chiều sâu ngấu

mối hàn, kiểu chuyển dịch kim loại mong muốn, vị trí hàn và mức độ kim loại đắp

Nhìn chung dây hàn có đường kính nhỏ thường dùng để hàn vật mỏng và hàn ở vị trí đứng và trần Dây đường kính lớn thường dùng khi hàn vật dầy và vị trí hàn

4.5 Tầm với điện cực (l d )

Đó là khoảng cách giữa đầu mút điện cực và đầu mút của bép tiếp điện (hình 1.27)

Hình 1.28 Tầm với điện cực hàn

Khi tăng chiều dài tầm với điện cực, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn này sẽ tăng, dẫn tới làm giảm cường độ dòng điện hàn cần thiết để làm nóng chảy điện cực theo tốc độ cấp dây nhất định, làm giảm độ ngấu và làm tăng sự bắn tóe kim loại nóng chảy Tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng Nếu chiều dài tầm với điện cực quá nhỏ, sự bắn toé kim loại lỏng sẽ dính vào bép hàn, chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ, gây ra rỗ xốp trong mối hàn

Khi hàn thép không gỉ tầm với điện cực rất quan trọng, sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng điện một cách rõ rệt

Các bảng: 1 - 8; 1 - 9; 1 - 10; sau đây giới thiệu các thông số và một số chế

độ hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2

Bảng 1 – 8 Điên áp hàn và dạng chuyển giọt kim loại lỏng

Chuyển dịch dạn giọt lỏng Chuyển dịch dạng ngắn mạch Đường kính điện cực 1.6 mm Đường kính điện cực 0.9 mm

Kim loại Ar He 25%Ar

Ni 26 30 28 - - 22 - - - Hợp kim

C ạnh mối hàn góc (mm)

Số

l ớp hàn góc (mm)

Dòng điện hàn

Tầm

v ới điện cực (mm)

Tiêu hao khí (l/ ph)

1 – 1,3 0,5 1,0-1,2 1 50-60 18-20 18-20 8-10 5-6 1,3 – 1,5 0,6 1,2-2,0 1 60-70 18-20 18-20 8-10 5-6 1,5 – 2,0 0,8 1,2-3,0 1 60-120 18-20 16-20 8-12 6-8 1,5 – 3,0 1,0 1,5-3,0 1 75-150 18-20 16-20 8-12 8-10 1,5 – 4,0 1,2 2,0-4,0 1 90-180 20-20 14-20 10-15 8-10 3,0 – 4,0 1,4 3,0-4,0 1 150-250 21-28 20-28 16-22 12-14 5,0 – 6,0 1,6 5,0-6,0 1 230-360 26-35 26-35 16-25 16-18 6,0 – 8,0 2.0 5,0-6,0 1 250-380 27-36 28-36 20-30 16-18

Chiều

dày tấm

(mm)

Số lớp hàn

Khe hở hàn (mm)

Đường kính dây (mm)

I h (A) U h (V) Vh

(mm)

Tiêu hao khí (l/ph) 0,6 – 1 1 0,5-0,8 0,5-0,8 50-60 18-20 20-30 6-7 1,2 – 2,0 1-2 0,8-1,0 0,8-1,0 70-120 18-21 18-25 10-12

3 - 5 1-2 1,6-2,2 1,4-2,0 280-320 22-39 20-25 14-16

6 – 8 1 – 2 1,8-2,2 2,0 280-380 28-35 18-24 16-18

8 – 12 2-3 1,8-2,2 2,5 280-450 27-35 16-30 18-20

4.6 Góc nghiêng của mỏ hàn

Góc nghiêng mỏ hàn ảnh hưởng trực tiếp đến chiều sâu ngấu của mối hàn và hình dáng của mối hàn

Lưu lượng khí bảo vệ phụ thuộc vào bản chất vật liệu hàn, đường kính trong của chụp khí và cường độ dòng điện hàn

5 Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến tính ổn định của hồ quang và

t ạo hình mối hàn

Trong hàn MIG/MAG khi tăng tốc độ chuyển dây hàn (Vd) đồng nghĩa với tăng cường độ dòng điện hàn (Ih), khi tăng điện áp hàn (Uh) tương ứng với chiều dài hồ quang (Lv) tăng Nhưng tốc độ chuyển dây hàn, điện áp hàn không đổi trong quá trình hàn

5.1 Ảnh hưởng của điện áp khi giữ nguyên tốc độ chuyển dây

Việc thay đổi điện áp hàn (Uh) thông qua việc chỉnh đặc tính của thiết bị khi giữ nguyên tốc độ chuyển dây (Vd) có tác dụng làm thay đổi chiều dài hồ quang, hình dạng của mối hàn và sự ổn định của hồ quang Điều đó có thể giải thích như sau:

Hình 1 29 Đặc tuyến nguồn hàn khi thay đổi điện áp, tốc độ chuyển dây không đổi

Khi tăng điện áp hồ quang làm cho công suất nhiệt hồ quang tăng (vì q0 = 0,24.Ih.Uh) làm tăng tốc độ nóng chảy dây hàn  chiều dài hồ quang tăng