Giáo trình hàn mig, mag cơ bản và nâng cao (nghề hàn) trường cđ cộng đồng lào cai

Hàn MIG là phương pháp tạo hồ quang giữa kim loại hàn và dây hàn trong môi trường khí trơ như khí Argon Ar hoặc Hêli He.. Khi hàn thép không gỉ, dùng hỗn hợp khí Argon với 2% ôxy sẽ làm

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

-o0o -

GIÁO TRÌNH

Mô đun: HÀN MIG/MAG CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO

NGHỀ HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG+ TRUNG CẤP

Lào Cai, tháng /2017

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình mô đun “Hàn MIG, MAG cơ bản và nâng cao” được biên soạn theo đề cương chương trình chi tiết đào tạo trung cấp và cao đẳng Hàn do hiệu trưởng trường Trung cấp nghề Lào Cai ban hành năm 2017

Trong chương trình đào tạo trung cấp nghề Hàn, mô đun “Hàn MIG, MAG

cơ bản và nâng cao” là mô đun có vai trò quan trọng giúp cho người học các kiến thức cơ bản và trọng tâm về kỹ thuật hàn MIG, MAG, hình thành nên kỹ năng nghề nghiệp Đây cũng là mô đun cơ bản để tiếp thu những kiến thức và kỹ năng của công nghệ hàn tiên tiến và hiện đại

Khi biên soạn giáo trình Chúng tôi luôn bám sát theo đề cương chương trình chi tiết; nội dung được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ logíc chặt chẽ Tuy vậy giáo trình cũng chỉ là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo, nên người dạy, người học có thể tham khảo thêm các tài liệu có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn

Khi biên soạn, chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến mô đun và phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn những nội dung lý thuyết với thực hành để giáo trình có tính thực tiễn cao

Trong quá trình biên soạn mặc dù đã cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót do thời gian biên soạn còn ngắn và trình độ còn hạn chế

Rất mong được sự góp ý của người sử dụng để giáo trình được hoàn thiện hơn

Lào Cai, tháng … năm 2017

Nhóm tác giả

Hoàng Đức Lượng

MỤC LỤC

Trang

3 Phần I: Hàn MIG/MAG cơ bản

Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG 3- 32 Bài 2: Vận hành máy hàn MIG/MAG

Bài 2: Hàn liên kết thép các ban thấp vị trí hàn 1F

33- 54 55- 73 Bài 3: Hàn giáp mối thép các ban thấp vị trí hàn 1G 74-89 Bài 4: Hàn liên kết thép các ban thấp vị trí hàn 2F 90-106 Bài 5: Hàn liên kết thép các ban thấp vị trí hàn 3F 107-124

4 Phần II: Hàn MIG/MAG nâng cao

Bài 1: Hàn giáp mối thép các ban thấp vị trí hàn 2G 125-143 Bài 2: Hàn giáp mối thép các ban thấp vị trí hàn 3G 144- 160

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

I Mục tiêu của bài

Sau khi học xong bài này người học sẽ có khả năng:

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

- Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn

- Liệt kê các loại dụng cụ, thiết bị dùng trong công nghệ hàn MIG, MAG

- Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG, MAG

- 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

II/ Nội dung

1 NGUYÊN LÝ HÀN MIG, MAG

1.1 Nguyên lý hàn MIG

Hàn MIG là chữ viết tắt của “ Metal Inert Gas Arc” nghĩa là “ Hàn hồ quang trong môi trường khí trơ với điện cực nóng chảy” Hàn MIG là phương pháp tạo hồ quang giữa kim loại hàn và dây hàn trong môi trường khí trơ như khí Argon (Ar) hoặc Hêli (He) Đây là phương pháp hàn bán tự động, dây hàn được đưa vào vũng hàn liên tục nhờ một bộ phận đẩy dây (cấp dây), dây hàn là loại dây đặc có chất lượng và thành

M Dây hàn

Chụp khí

Ống tiếp điện

Khí bảo

hàn

Bộ đẩy dây

DCEP

Kim loại cơ bản Sơ đồ nguyên lý hàn MIG/ MAG

phần tương tự như kim loại hàn và không cần thêm chất khử, khí trơ không phản ứng với kim loại nóng chẩy và bảo vệ vùng hàn khỏi không khí rất tốt Khi hàn các kim loại dễ bị ôxy hoá như nhôm và hợp kim nhôm, nên sử dụng khí trơ Khi hàn thép không gỉ, dùng hỗn hợp khí Argon với 2% ôxy sẽ làm cho hồ quang cháy ổn định và

vẫn giữ được hoạt động làm sạch của khí trơ (nếu sử dụng Ar nguyên chất, hồ quang

cháy không ổn định) Khi hàn thép hợp kim thấp có thể sử dụng hỗn hợp khí CO2 và

Ar Dây hàn nóng chẩy và chuyển dịch dạng tia ở dòng điện hàn cao, hình dạng mối

hàn đẹp với độ ngấu sâu dạng “ngón tay” và bắn toé kim loại ít Tuy nhiên ở dòng

điện hàn thấp, chuyển dịch kim loại lỏng là chuyển dịch dạng cầu, mức độ bắn toé nhiều hơn Do đó, do đó phương pháp hàn MIG xung được phát triển, cho phép dòng điện hàn tăng định kỳ với hệ thống chuyển dịch tia thậm chí ngay cả khi hàn với dòng điện thấp

1.2 Nguyên lý hàn MAG

Tương tự như hàn MIG Hàn MAG được viết tắt từ cụn từ tiếng Anh Metal Active Gas welding

Metal: Kim loại Active: Tích cực Gas: Khí

Trong phương pháp hàn này dây hàn (điện cực) liên tục được đẩy vào vũng hàn nhờ cơ cấu cấp dây hàn, trong khi đó dòng điện hàn truyền từ nguồn điện hàn qua bép hàn để làm nóng chảy dây hàn và kim loại cơ bản Để tránh bị ôxy hoá và Nitơ hoá kim loại mối hàn, dùng khí CO2 hoặc hỗn hợp khí Argon và CO2 cung cấp xung quanh vùng hàn để bao bọc và bảo vệ ngăn không cho không khí bên ngoài xâm nhập vào kim loại mối hàn Phương pháp này được gọi là phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ và là phương pháp hàn bán tự động Tuỳ theo từng loại klhí bảo vệ như 100 % CO2 , hỗn hợp khí Ar + CO2 > 5% được dùng (thông thường dùng 80% Ar + 20% CO2) Khi dùng 100% CO2 thi gọi là phương pháp hàn hồ quang CO2, nếu dùng

Ar + CO2 thì được gọi là phương pháp hàn hồ quang khí bảo vệ hỗn hợp, có tác động tăng chất lượng mối hàn và giảm sự bắn toé kim loại lỏng Khi tốc độ gió ≥ 2m/ sec sẽ gây ra sự sâm nhập của không khí vào vũng hàn

1.3 Phạm vi ứng dụng

Hàn MIG, MAG được sử dụng với phạm vi rất rộng để hàn các lọai vật liệu như thép cácbon thấp, thép có độ bền cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ không chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất ô

tô mà còn được áp dụng trong sản xuất kết cấu thép xây dụng, chế tạo máy công nghiệp, đóng tầu và các ngành công nghiệp khác…

2 VẬT LIỆU HÀN MIG, MAG

2.1 Khí bảo vệ

Các khí bảo vệ dùng cho hàn bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn hợp của chúng

2.1.1 Khí trơ

Khí trơ là khí “không tác động đối với các phản ứng hoá học và hầu như

không hoà tan trong kim loại” Đó là khí đơn nguyên tử mà các nguyên tử của chúng

được bao bọc bởi các màng điện tử, nhờ vậy tính trơ hoá của chúng càng được đảm bảo Argon (Ar), Heli (He) và hỗn hợp của chúng là những khí trơ dùng cho hàn

- Argon

Argon là khí không cháy và không gây nổ Nhờ nặng hơn không khí Argon bảo tốt bể hàn Theo tiêu chuẩn của các nước SNG (GOST 10157-62) Argon tinh khiết có

3 loại: A, B và C ( bảng 1-1) Độ ẩm đối với Argon dạng khí của 3 loại không được quá 0.03 g/m3

Argon loại A: dùng cho hàn và nấu luyện các kim loại hoạt tính và hiếm ( Titan,

Zirconi, Noibi) và các hợp kim của chúng, và cho hàn các sản phẩm đặc biệt quan trọng trong giai đoạn kết thúc của sự chế tạo

Argon loại B: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim cơ sở nhôm và mage, và

các hợp kim khác nhạy với các tạp chất của các khí hoà tan trong kim loại, bằng điên cực nóng chảy và điện cực Wonfram không nóng chảy

Argon loại C: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim crom, niken chống gỉ và

bền nhiệt, các thép hợp kim và nhôm sạch

Bảng 1-1 Thành phần khí Argon (GOS 10157) % khối lượng

Argon

Oxy

Nitơ

99,99 0,003 0,01

99,96 0,005 0,04

99,90 0,005 0,01

Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình liền khối Trong bình dưới

áp suất 150 at chứa khoảng 6m3 Argon dạng khí Bình chứa Argon được sơn đen ở

phần dưới và sơn trắng ở phần trên Ở phần trên có in chữ “Argon sạch”

- Heli

Cũng như Argon, Heli là khí trơ, nhưng khác Argon ở chỗ Heli nhẹ hơn nhiều và nhẹ hơn cả không khí Vì vậy việc bảo vệ vùng hàn bằng Heli khó khăn hơn và đỏi hỏi lượng khí tiêu thụ lớn So với Argon, Heli đảm báo sự đốt nóng vùng hàn mạnh hơn nhờ građien sụt áp trong hồ quang Theo tiêu chuẩn MPTY51 -77 - 66 Heli được bảo quản và vận chuyển trong các bình liền khối dưới áp suất 150 at Các bình Heli được

sơn màu nâu và in chữ trắng “Heli” Heli có trong không khí nhưng với lượng nhỏ

Heli có nhiều trong các khí thiên nhiên

Heli được chia làm hai loại: Hêli độ sạch cao và Heli kỹ thuật

Bảng 1-2 Thành phần khí heli (MPTY51 77 - 66) % khối lượng

Lượng khí Heli độ sạch cao Heli kỹ thuật Heli (không nhỏ hơn)

Hiđro (không lớn hơn)

Nitơ (không nhỏ hơn)

Ôxi (không nhỏ hơn)

Hiđrocacbonat(không nhỏ hơn)

Neon (không nhỏ hơn)

Điểm sương (không cao hơn)

99,985 0,0025 0,005 0,002 0,003 0,002 -500C

99,8 0,06 0,12 0,005 0,005 0,005 -500C

2.1.2 Khí hoạt tính: Các khí hoạt tính là các khí có khả năng bào vệ vùng hàn khỏi sự

sâm nhập của không khí và tác dụng hoá học với kim loại hàn hoặc hoà tan lý học trong nó

Cacbonic (đioxit cacbon - CO2)

Là khí không mầu, độc, nặng hơn không khí Dưới áp suất 760mm Hg và ở nhiệt

độ 00C tỷ trọng của khí cacbonic bằng 1,97686 G/l, lớn hơn tỷ trọng không khí 1,5 lần Khí cacbonic hoà tan tốt trong nước Khí cacbonic 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 cacbonic lỏng trong các điều bình thường (760 mmHg, 00C), tạo được

509 lít khí cacbonic

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

cacbonic được sơn màu đen và in chữ “CO 2 ” màu vàng Mỗi bình tiêu chuẩn với

dung tích 40 lít chứa được 25 kg khí cacbonic lỏng; khi bay hơi lượng cacbonic lỏng này tạo 12600 lít

Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại đầu tiên khi sử dụng khí cacbonic 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 cacbonic được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn

Lưu ý:

Khí cacbonic 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 khí có trong khí cacbonic

có thể gây rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn

Độ ẩn 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 cacbonic 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 cacbonic 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

2.1.2 Hỗn hợp khí: Hỗn hợp khí ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn vì chúng có

những ưu điển nhất định

- Hỗn hợp khí cacbonic và oxy có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn

thép xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp

- Các hỗn hợp khí trơ bao gồm các khí Argon và Hêli Nhờ có tỷ trọng lớn hơn heli các hỗn hợp này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli 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 với thành phần yêu cầu thông thường được sản xuất bằng cách trộn các khí từ trong các bình chứa riêng nhờ các máy trộn đặc biệt

- Các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong sự 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 hổ 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

- Trộn vào argon một lượng không lớn ôxy hoặc khí ôxy hoá khác cải thiện rõ rệt tính ổn định của hồ quang và chất lượng tạo hình của mối hàn Sự có mặt của oxy 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 Oxy 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

Hỗn hợp argon-hyđrô (tới 20 % H2) được sử dụng khi hàn microplasma Sự có

mặt của hyđro trong hỗn hợp đảm bảo sự nén của hồ quang plasma, làm cho nó nhọn

hơn, tập trung hơn Ngoài ra trong một số trường hợp hiđrro tạo trong vùng hàn môi

trường hoàn nguyên cần thiết

Bảng 1-3 Một số loại khí thường dùng để hàn MIG và hàn MAG (Theo tiêu chuẩn

DIN)

Thành phần khí bảo vệ Kí hiệu (DIN 32 526) Vật liệu hàn

100% Ar

50% Ar + 50% He

I1 I3

Kim loại phi sắt thép

97% Ar + 3% CO2

97% Ar + 3% O2

M1.1 M1.2

Thép hợp kim cao, thép không rỉ

82% Ar + 18% CO2

87% Ar + 10% CO2 + 3% O2

M2.1 M2.2

Thép không hợp kim và hợp kim thấp

92% Ar + 8% O2 M2.3

Bảng 1-4 Ảnh hưởng của khí trộn đến sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối

hàn

Ảnh hường tới Loại khí bảo vệ

Ar + 18% CO2 Ar + 8% O2 CO2 Chiều sâu ngấu

Chiều rộng độ ngấu

Độ nhấp nhô bể mặt Vẩy mịn Vẩy rất mịn Vẩy thô

Các loại hồ quang có

thể

Hồ quang ngắn

Hồ quang dài

Hồ quang TB

Hồ quang xung

Hồ quang ngắn

Hồ quang dài

Hồ quang TB

Hồ quang xung

Hồ quang ngắn

Hồ quang dài

2.2 Dây hàn

Trong hàn bán tự động dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn đồng thời đóng vai trò điện cực để gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang

Theo tiêu chuẩn của GOST 2246- 60 (của Liên bang Nga), các dây hàn kéo nguội dùng để hàn có đường kính (0,3-12) mm Chúng được quấn thành cuộn có đường kính trong (100 - 200) mm tương ứng với khối lượng (5 - 80) kg Trong đó dây dùng để hàn bán tự động có đường kính (0,3 - 2,0) mm với khối lượng (5 - 25) kg

Các cuộn dây hàn được bảo quản, bao gói để chống gỉ và được tráng một lớp đồng

Dây hàn gồm hai nhóm: Dây hàn bột (dây hàn lõi thuốc) và dây hàn đặc

2.2.1 Dây hàn để hàn trong khí bảo vệ

Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hoá kim loại mối hàn cũng như

các tính chất yêu cầu của mối hàn thực hiện chỉ thông qua dây hàn Do vậy những những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc vào rất nhiều vào tình trạng và