Hàn là một quy trình gia công quan trọng trong Cơ khí chế tạo máy. Nắm vững kiến thức liên quan đến quy trình công nghệ Hàn là một yêu cầu quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành Cơ khí. Nhằm hỗ trợ sinh viên trong quá trình học tập học phần Thực tập Hàn điện, nhóm biên soạn giáo trình Thực tập Kỹ thuật Hàn đã tổng hợp những kiến thức cốt lõi của lĩnh vực này vào trong giáo trình giúp sinh viên có được tài liệu hỗ trợ học tập tốt nhất cho việc tìm hiểu, tính toán các thông số kỹ thuật liên quan đến Công nghệ Hàn điện nhằm đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu học và tự học của sinh viên. Giáo trình Thực tập Kỹ thuật Hàn dùng cho sinh viên các trường nghề, trường cao đẳng, đại học đào tạo các chuyên ngành cơ khí như Công nghệ Chế tạo máy, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử, Kỹ thuật Công nghiệp,... nhằm củng cố phần lý thuyết cơ bản về tính toán các thông số kỹ thuật hàn, phân biệt các quy trình hàn cũng như nắm bắt được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đường hàn cũng như cung cấp các kiến thức liên quan đến thực hiện An toàn lao động trong ngành Hàn, gồm các nội dung chính: An toàn lao động trong ngành nghề hàn; Tổng quan về hàn; Quy trình hàn hồ quang tay; Quy trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ (MIGMAG); Quy trình hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ (TIG); Quy trình hàn hồ quang chìm. Ngoài ra, quyển sách còn là tài liệu tham khảo bổ ích cho các kỹ thuật viên, kỹ sư công tác trong lĩnh vực cơ khí.
AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG NGÀNH NGHỀ HÀN
Các mối nguy hiểm trong lĩnh vực hàn
Việc tiếp xúc với các bộ phận mang điện có thể dẫn đến sốc điện nguy hiểm hoặc bỏng nặng Các bộ phận của máy hàn, từ mạch điện nội bộ đến điện cực, luôn có thể mang điện khi công tắc bật Trong quy trình hàn bán tự động hoặc tự động, rò rỉ điện có thể phát sinh từ dây điện cực hoặc các chi tiết kim loại của bộ cấp dây Lắp đặt thiết bị không đúng cách hoặc nối đất không chính xác là những mối nguy hiểm tiềm ẩn.
Các biện pháp phòng tránh:
- Không chạm vào các bộ phận mang điện.
- Không mang găng tay hoặc đồ bảo hộ ẩm ướt.
- Cần cách điện và cách nhiệt từ môi trường làm việc hoặc từ mặt đất bằng thảm hoặc tấm cách nhiệt.
Để đảm bảo an toàn khi hàn, hạn chế sử dụng nguồn hàn AC và tránh làm việc một mình trong các điều kiện ẩm ướt, không gian chật hẹp hoặc ở những vị trí có nguy cơ rơi từ trên cao.
- Chỉ sử dụng nguồn hàn AC nếu được yêu cầu trong quy trình hàn.
- Ngắt nguồn điện vào máy hàn khi cần thay thế hoặc sửa chữa thiết bị.
- Kiểm tra việc nối đất máy hàn hoặc ổ cắm được dùng để cấp điện cho máy hàn.
Để đảm bảo an toàn, cần giữ cho các dây dẫn điện khô ráo, không dính dầu mỡ và được bảo vệ khỏi thiệt hại do kim loại nóng hoặc sự văng tóe kim loại lỏng trong quá trình hàn Nếu dây dẫn bị hỏng, hãy thay thế ngay lập tức.
- Tắt tất cả thiết bị khi không sử dụng.
- Không sử dụng các dây cáp bị mòn, hư hỏng, kích thước nhỏ hoặc đã được sửa chữa.
- Không choàng dây cáp lên người.
- Nếu được yêu cầu nối đất cho vật hàn thì nối trực tiếp bằng dây cáp riêng.
- Không được chạm vào điện cực hàn hoặc điện cực của nguồn hàn khác khi đang làm việc hoặc chân chạm đất.
Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, hãy sử dụng chỉ các thiết bị được bảo trì tốt Ngay khi phát hiện bộ phận hư hỏng, cần sửa chữa hoặc thay thế ngay lập tức Đồng thời, hãy thực hiện bảo trì thiết bị theo đúng hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất.
- Mang dây bảo hộ khi làm việc trên tầng cao.
Sau khi tắt máy hàn DC hoặc ngắt nguồn điện, điện áp vẫn còn tồn tại, do đó cần phải xả các tụ điện đầu vào theo hướng dẫn của nhà sản xuất trước khi tiếp xúc với bất kỳ bộ phận nào.
Bảng 1.1 Giá trị điện trở trong trường hợp cách điện tốt và không tốt Điện trở thành phần Cách điện tốt Cách điện không tốt
(ví dụ như bị ẩm ướt)
Cơ thể kể cả điện trở da 3000 Ω 1000 Ω
Giày bảo hộ 10000 Ω 50 Ω Điện trở tổng 23000 Ω 1100 Ω
Với các giá trị điện trở thành phần tiêu biểu được liệt kê ở Bảng 1.1, ta có thể thực hiện một ví dụ sau:
Trong một mạch điện kín với hiệu điện áp U = 42 V, dòng điện I sẽ chạy qua cơ thể khi đi qua bao tay và giày bảo hộ Giá trị của cường độ dòng điện này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa hiệu điện áp U và điện trở R.
- Cường độ dòng điện khi qua vật được cách điện tốt là:
- Cường độ dòng điện khi qua vật không được cách điện tốt:
So sánh với Bảng 1.2 cho thấy rằng việc cách điện tốt có thể giảm thiểu ảnh hưởng của dòng điện lên cơ thể con người, chỉ gây ra cảm giác tê nhẹ hoặc đau nhẹ Ngược lại, nếu không được cách điện hiệu quả, mức độ ảnh hưởng có thể nghiêm trọng và dẫn đến tình trạng nguy hiểm cho sức khỏe.
Bảng 1.2 Cường độ dòng điện và mức độ ảnh hưởng đến cơ thể người
Dòng điện Mức độ ảnh hưởng của dòng điện tới cơ thể con người
1 mA (0.001A) Cảm giác tê nhẹ
20 mA (0.02 A) Khó tự mình rút tay ra khỏi dây điện
50 mA (0.05A) Rơi vào trạng thái nguy hiểm
100 mA (0.1A) Có thể gây tử vong
Khói và khí hàn được sinh ra trong quá trình hàn sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe hoặc tính mạng của người lao động qua đường hô hấp.
Các biện pháp phòng tránh:
- Không hít các loại khói và khí hàn.
- Sử dụng các biện pháp thông gió nơi làm việc.
Để đảm bảo an toàn khi làm việc với các bề mặt vật hàn, hãy đọc và hiểu các chỉ dẫn an toàn từ các nhà sản xuất về chất kết dính, lớp phủ, chất tẩy rửa, chất làm mát và chất tẩy dầu mỡ.
Khi làm việc trong không gian chật hẹp, cần đảm bảo thông gió hoặc sử dụng mặt nạ phòng độc Luôn có một nhân viên canh gác được đào tạo bên cạnh để đảm bảo an toàn Khí và khói hàn có thể di chuyển trong không khí, gây giảm mức oxy, dẫn đến nguy cơ thương tích hoặc tử vong.
Không nên hàn ở những khu vực gần nơi tẩy dầu nhớt, làm sạch hoặc phun rửa, vì nhiệt độ và tia hồ quang có thể tương tác với hơi nước, dẫn đến việc tạo ra khí độc hại hoặc mùi khó chịu.
Trước khi tiến hành hàn, cần loại bỏ các lớp phủ trên bề mặt kim loại như sơn, mạ kẽm và chì để tránh phát sinh khí độc Đảm bảo nơi làm việc được thông gió tốt hoặc sử dụng mặt nạ phòng độc để bảo vệ sức khỏe Ngoài ra, nên giữ đầu khỏi khói và khí hàn bằng cách sử dụng quạt hút hoặc hệ thống thông gió hiệu quả.
Để phòng tránh khói và khí hàn, cần áp dụng các biện pháp thông gió hiệu quả Trong các bồn, thùng chứa kín, việc thiết lập phương án thông gió là rất quan trọng Bên cạnh đó, sử dụng quạt hút thông gió cũng là một giải pháp hữu ích Đối với những không gian kín, việc lựa chọn phương án và thiết bị thông gió phù hợp sẽ giúp cải thiện chất lượng không khí và đảm bảo an toàn cho người lao động.
Quá trình hàn phát sinh các tia hồ quang, tạo ra tia cực tím và hồng ngoại có thể gây bỏng cho mắt và da Ngoài ra, tia lửa điện cũng phát tán từ vũng hàn, tiềm ẩn nguy cơ gây thương tích.
Các biện pháp phòng tránh:
- Mang nón hàn hoặc mặt nạ hàn đạt chuẩn để tránh các tia bức xạ hồ quang hoặc các tia lửa trong khi hàn hoặc quan sát hàn.
Sử dụng màn chắn hoặc hàng rào bảo vệ để ngăn chặn ánh sáng chói và tia lửa, bảo vệ những người xung quanh Đồng thời, cần cảnh báo mọi người không nên nhìn hồ quang bằng mắt thường để đảm bảo an toàn cho sức khỏe mắt.
- Mặc đồ bảo hộ cơ thể được làm từ các vật liệu bền và chống cháy như da, cotton dày, len
Hàn trên các vật chứa kín như bể chứa, thùng phuy hoặc đường ống có thể gây nổ và tạo ra tia lửa điện từ hồ quang hàn, phôi nóng hoặc thiết bị nóng, dẫn đến hỏa hoạn hoặc bỏng Việc tiếp xúc tình cờ của điện cực với vật hàn kim loại có thể gây ra tia lửa, nổ, quá nhiệt hoặc hỏa hoạn Do đó, kiểm tra và đảm bảo khu vực làm việc an toàn trước khi tiến hành hàn là rất quan trọng.
Các biện pháp phòng tránh:
- Loại bỏ các vật dụng dễ cháy trong phạm vi 10,7 m khi hàn hồ quang hoặc được che đậy bằng các vật dụng phù hợp, chống cháy.
- Không hàn ở những nơi mà tia lửa điện bay vào vật liệu dễ cháy.
- Bảo vệ bản thân và người khác tránh các thương tích từ tia lửa hoặc kim loại nóng.
- Để ý tới nguy cơ cháy và đặt bình cứu hỏa gần đó.
- Chú ý rằng hàn trên trần, sàn hoặc vách ngăn có thể gây cháy ở mặt đối diện.
Bảo hộ lao động
Đồ bảo hộ hàn cần phải bền bỉ và có khả năng cách điện, cách nhiệt, thường được làm từ da, cotton dày hoặc len Dưới đây là một số trang thiết bị bảo hộ cần thiết để bảo vệ người lao động khỏi các nguy hiểm trong lĩnh vực hàn.
1.2.1 Nón, mặt nạ, kính hàn
Nón và mặt nạ hàn được thiết kế để bảo vệ cả mắt và mặt, trong khi kính hàn chỉ bảo vệ mắt của thợ hàn khỏi bức xạ hồ quang, mảnh vỡ, xỉ nóng, tia lửa, ánh sáng mạnh và các kích ứng hay bỏng do hóa chất.
Kính bảo vệ mắt trong hàn gồm hai lớp: lớp kính màu đen bên ngoài giúp hấp thụ ánh sáng mạnh và lớp kính trong dùng để quan sát khi hồ quang chưa phát sáng Các loại kính bảo vệ này bao gồm nón hàn, mặt nạ hàn cầm tay và kính hàn.
Hình 1.4 Bảo hộ lao động vùng mặt thợ hàn
1.2.2 Găng tay hàn, giày bảo hộ
Găng tay hàn và giày bảo hộ là những dụng cụ thiết yếu để bảo vệ tay và chân của thợ hàn khỏi các nguy hiểm như điện giật, nhiệt, bỏng và tia lửa Găng tay hàn thường được làm từ vật liệu chịu nhiệt, trong khi giày bảo hộ có đế cao su để cách điện và phần mũi giày được bọc thép nhằm bảo vệ các đầu ngón chân.
Quần, áo và yếm hàn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các vùng da trên cơ thể người thợ hàn, giúp tránh khỏi những tác hại từ nhiệt, tia lửa và bức xạ hồ quang.
Chú ý rằng quần hàn không được có cổ và áo hàn phải có khuy gài túi hoặc được đậy kín. a) Yếm hàn b) Quần, áo hàn
Hình 1.6 Bảo hộ lao động cơ thể thợ hàn Bảng 1.3 Sử dụng mặt nạ hàn với kính hàn đúng quy định
Quá trình hàn Số kính đề nghị
Hàn điện hồ quang tay 10-14
Hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (MIG/MAG)
Hàn hồ quang với điện cực có lõi thuốc
Hàn hồ quang với điện cực không nóng chảy trong khí bảo vệ (TIG) 10-14
Theo quy ước, chúng ta sẽ bắt đầu với số kính tối đa và sau đó giảm dần cho đến khi tìm được mức phù hợp với công việc hiện tại.
Mặt nạ dưỡng khí là thiết bị thiết yếu cho thợ hàn khi làm việc trong không gian chật hẹp hoặc trong môi trường có nhiều khí và khói hàn mà không có quạt hay hệ thống thông gió Có hai loại mặt nạ phổ biến: mặt nạ phòng độc và mặt nạ dưỡng khí có bình oxy Việc sử dụng đúng loại mặt nạ giúp bảo vệ sức khỏe của thợ hàn hiệu quả hơn.
1.2.5 Bảo vệ tai Để tránh tổn thương từ những tiếng ồn lớn đến thính giác thợ hàn thì việc trang bị các dụng cụ bảo vệ là rất cần thiết Thay vì sử dụng nút bịt tai thông thường thì dụng cụ bịt tai trong hàn hồ quang phải có khả năng chống cháy từ những tia lửa bắn.
Hình 1.8 Bịt tai và nút bịt tai thợ hàn
Khi hàn, việc tuân thủ các kỹ thuật an toàn là rất quan trọng để phòng tránh các nguy cơ Để tránh điện giật, cần sử dụng thiết bị cách điện và kiểm tra tình trạng dây dẫn Đối với khói và khí hàn, việc sử dụng mặt nạ và thông gió tốt là cần thiết để bảo vệ sức khỏe Để ngăn ngừa bức xạ hồ quang, người hàn nên đeo kính bảo hộ và trang phục chống cháy Cuối cùng, để phòng tránh cháy nổ, cần giữ khoảng cách an toàn với các vật liệu dễ cháy và có sẵn thiết bị chữa cháy.
Câu 5: Nêu tên gọi và công dụng của các loại đồ bảo hộ lao động khi hàn.
TỔNG QUAN VỀ HÀN
Giới thiệu
2.1.1 Các khái niệm cơ bản
Hàn là phương pháp công nghệ liên kết các chi tiết bằng nhiệt hoặc áp lực, giúp tạo ra mối hàn bền vững Nguồn nhiệt có thể từ khí đốt, hồ quang điện, điện trở hoặc phản ứng hóa học Dù áp lực có thể được áp dụng trong một số quy trình hàn, nhưng không phải là yêu cầu bắt buộc Hàn mang lại sự liên kết lâu dài, nhưng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong của vật liệu, do đó thường cần xử lý nhiệt sau hàn cho các chi tiết quan trọng.
Hầu hết kim loại và hợp kim có thể hàn bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào tính hàn của chúng Tính hàn được định nghĩa là khả năng hàn của kim loại, phản ánh mức độ dễ dàng hoặc khó khăn khi hàn với kim loại tương tự hoặc khác Nó phụ thuộc vào thành phần hóa học và được đánh giá qua sự thay đổi tổ chức tế vi, độ cứng, sự phát sinh và hấp thụ khí, mức độ oxi hóa, cũng như xu hướng nứt của mối hàn Thép carbon thấp có tính hàn tốt nhất, trong khi các vật liệu có tính đúc cao thường có tính hàn thấp hơn.
Mối hàn là quá trình liên kết các kim loại hoặc phi kim loại thông qua việc nung nóng đến nhiệt độ hàn, có thể kết hợp với áp lực hoặc không, và có thể sử dụng kim loại phụ.
- Vật hàn là tổ hợp các bộ phận cấu thành được nối với nhau bằng
- Liên kết là chỗ nối của các phần tử kim loại, bao gồm mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt.
- Kim loại phụ là kim loại hoặc hợp kim được bổ sung vào mối hàn để tạo ra liên kết hàn.
- Kim loại cơ bản là kim loại hoặc hợp kim của vật hàn.
Kim loại mối hàn bao gồm toàn bộ phần kim loại cơ bản và kim loại phụ đã được nung chảy hoặc chuyển sang trạng thái dẻo trong quá trình hàn.
Quy trình hàn là tập hợp các nguyên lý cơ bản như luyện kim, điện, vật lý, hóa học và cơ học, được áp dụng để tạo ra sự liên kết giữa các chi tiết hàn.
- Hàn có tính kinh tế và quá trình tạo liên kết nhanh hơn một số mối liên kết khác (ri-vê, bu-lông, đúc,…).
- Độ bền kéo mối liên kết hàn tương đương với kim loại cơ bản, thỉnh thoảng còn cao hơn.
- Phần lớn kim loại và hợp kim giống nhau hoặc không giống nhau đều có thể hàn được.
- Hầu như các thiết bị hàn thì khá rẻ và sẵn có trên thị trường.
- Cho phép việc tự do thiết kế về kiểu dáng.
- Hàn có thể là hàn điểm, hàn đường hoặc hàn nhiều đường.
- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá cao.
- Vật hàn tồn tại nhiệt, ứng suất và biến dạng lớn.
- Vật hàn cần được loại bỏ ứng suất hoặc xử lý nhiệt.
- Môi trường làm việc độc hại: bức xạ, khói, tia lửa,…
- Cần có đồ gá để gá đặt các chi tiết khi hàn.
- Cần chuẩn bị mép hàn trước khi hàn nếu được yêu cầu.
- Kỹ năng thợ hàn được yêu cầu cao.
- Nhiệt độ sẽ làm thay đổi cấu trúc vùng kim loại mối hàn khác so với vùng kim loại cơ bản theo chiều hướng xấu đi hoặc tốt hơn.
Hàn là một phương pháp chế tạo quan trọng được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm như nồi hơi, ống, bình chứa, dầm, cột, kèo, cầu, tàu thuyền, thân máy bay, vỏ máy, tên lửa, toa xe, ô tô và cả tàu du hành vũ trụ Phương pháp này đặc biệt hiệu quả cho những bộ phận có hình dáng phức tạp, chịu lực lớn nhưng lại mỏng.
Để tu sửa các bộ phận hỏng hóc và cũ của xe, như xylanh rạn, đường ray mòn, bánh răng nứt hoặc gãy, khung xe và sườn xe bị gãy, phương pháp hàn là lựa chọn tối ưu Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm chi phí, giúp phục hồi nhanh chóng các vật bị khuyết.
Trên toàn cầu, hiện có hơn 200 quy trình hàn khác nhau, nhưng chúng được phân loại thành 5 nhóm chính dựa trên nguồn gốc của nhiệt hoặc áp lực tạo ra.
Hình 2.1 Phân loại các nhóm quy trình hàn
Các yếu tố thuật ngữ
2.2.1 Cấu tạo của một mối liên kết hàn
Mối hàn được thiết kế theo các tiêu chuẩn như AWS, ASTM, ASME IX, DIN, JIS, ISO, và TCVN để đảm bảo các kích thước cụ thể về bề rộng, chiều cao và độ ngấu Người thợ hàn sẽ điều chỉnh các thông số hàn dựa trên những tiêu chuẩn này nhằm đạt được các kích thước cơ bản Một số kích thước cơ bản của mối hàn bao gồm: chiều sâu ngấu (h), bề rộng (b), kích thước cạnh mối hàn (k), và chiều cao (c).
2.2.2 Các kiểu liên kết hàn
Theo Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ (AWS), có năm kiểu liên kết hàn cơ bản bao gồm hàn giáp mối, hàn góc, hàn chồng mối, hàn chữ T và hàn gấp cạnh.
Hàn giáp mối là loại mối hàn được tạo ra bằng cách đặt hai vật hàn đối diện trên cùng một mặt phẳng, như minh họa trong Hình 2.3a Đây là phương pháp hàn đơn giản nhất, thường được sử dụng để kết nối các vật liệu với nhau.
Hàn chồng mối là phương pháp hàn được thực hiện bằng cách đặt hai vật hàn chồng lên nhau, thường được áp dụng để liên kết các vật liệu có độ dày khác nhau Kỹ thuật này rất phổ biến trong ngành công nghiệp hàn, giúp đảm bảo sự chắc chắn và độ bền cho các mối nối.
Hàn góc là phương pháp hàn được thực hiện bằng cách kết nối hai góc của vật hàn lại với nhau, tạo ra một góc vuông hoặc hình chữ L.
- Hàn chữ T: là mối hàn được tạo thành bằng cách đặt hai vật hàn vuông góc với nhau, trong đó tấm này đặt giữa tấm kia như Hình 2.3d.
Hàn gấp cạnh là mối liên kết được hình thành ở cạnh của hai tấm vật hàn, thường được sử dụng khi hai tấm vật hàn liên kết gần như song song với nhau Các loại mối hàn bao gồm: mối hàn giáp mối, mối hàn chồng mối, mối hàn góc, mối hàn chữ “T” và mối hàn gấp cạnh.
Hình 2.3 Các kiểu liên kết hàn
2.2.3 Các kiểu chuẩn bị mép hàn
Việc chuẩn bị mép hàn phụ thuộc vào độ dày của vật hàn và yêu cầu độ bền của mối hàn Đối với vật hàn mỏng, không cần thiết phải vát hoặc gấp mép Tuy nhiên, với vật hàn dày, nếu một đường hàn không đủ bền, việc chuẩn bị mép hàn là cần thiết Hình 2.4 minh họa một số kiểu chuẩn bị mép hàn cho mối hàn giáp mối và các kiểu liên kết hàn tương tự Ngoài ra, quy trình chuẩn bị mép hàn cũng được quy định trong nhiều bộ tiêu chuẩn như AWS, ASME, DIN, ISO, JIS và TCVN.
Hình 2.4 Chuẩn bị mép hàn cho mối hàn giáp mối
Có 4 loại vị trí hàn (Hình 2.5), đó là: vị trí hàn bằng, vị trí hàn ngang, vị trí hàn đứng và vị trí hàn ngửa (trần).
Hình 2.5 Các vị trí hàn trong không gian
Hình 2.6 Vị trí các mối hàn được gọi theo tiêu chuẩn ISO và EN 1-(PA) hàn bằng; 2 và 8-(PB) hàn đứng ngang; 3 và 7-(PC) hàn ngang;
4 và 6-(PD) Hàn trần ngang; 5-(PE) hàn trần
Vị trí hàn bằng (ký hiệu số 1) là vị trí cơ bản và dễ dàng nhất, nơi quá trình hàn diễn ra trên bề mặt mối hàn gần như nằm ngang Đây là một vị trí hàn tốt, giúp tăng tốc độ hàn và giảm thiểu thời gian cũng như mệt mỏi cho người thợ hàn Các tư thế hàn bao gồm 1G (PA), 1F (PA) và 1FR (PA) - ống xoay.
Hình 2.7 Các tư thế hàn ở vị trí hàn bằng
Vị trí hàn ngang (ký hiệu số 2) là khi bề mặt vật hàn thẳng đứng và mối hàn được hình thành theo phương ngang, với sự hình thành kim loại tương tự như vị trí hàn ngang Vị trí này thường được áp dụng trong hàn tàu thuyền và bể chứa Các tư thế hàn trong vị trí này bao gồm tư thế hàn 2G (PC), tư thế hàn 2F (PB) và tư thế hàn 2FR (PB) - ống xoay.
Hình 2.8 Các tư thế hàn ở vị trí hàn ngang
Vị trí hàn đứng (ký hiệu số 3) là khi mặt phẳng của vật hàn thẳng đứng và mối hàn được hình thành theo phương thẳng đứng, điều này gây khó khăn trong việc tạo ra mối hàn chất lượng do trọng lực tác động lên kim loại nóng chảy Người hàn cần giữ kim loại liên tục để tránh văng ra khỏi mối hàn Hàn đứng có hai loại: hàn leo (dưới - lên) thường dùng cho vật hàn dày và hàn tuột (trên - xuống) được áp dụng cho bồn kín và kim loại tấm mỏng Đối với hàn ống nằm ngang, ký hiệu là số 5 và nếu ống nghiêng 45 độ, ký hiệu là số 6.
3G leo (PF) b) Tư thế hàn
3G tuột (PG) c) Tư thế hàn 3F leo (PF) d) Tư thế hàn
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các tư thế hàn quan trọng trong kỹ thuật hàn đứng, bao gồm tư thế hàn 5G leo (PH) với ống cố định, tư thế hàn 5G tuột (PJ) cũng với ống cố định, tư thế hàn 5F (PH) và tư thế hàn 5F (PJ) đều áp dụng cho ống cố định Hình 2.9 minh họa rõ nét các tư thế hàn này, giúp người thợ hàn nắm vững kỹ thuật cần thiết để thực hiện công việc hiệu quả.
Vị trí hàn ngửa/trần (ký hiệu số 4) là khi mặt phẳng của vật hàn nằm ngang, nhưng quá trình hàn diễn ra từ bên dưới, làm cho nó trở nên khó khăn hơn do trọng lực tác động lên kim loại nóng chảy Tia lửa và điện cực đều hướng ngược chiều với trọng lực, vì vậy cần sử dụng hồ quang ngắn và điện cực bọc thuốc dày khi thực hiện hàn ở vị trí này Các tư thế hàn 4G (PE) và 4F (PD) được áp dụng trong hàn ngửa/trần.
Hình 2.11 Ký hiệu mối hàn theo tiêu chuẩn AWS
Bảng 2.1 Ký hiệu các mối hàn cơ bản
Tên mối hàn Hình minh hoạ Ký hiệu
Mối hàn giáp mối không vát mép
Mối hàn giáp mối vát mép chữ V
Mối hàn giáp mối vát mép nửa chữ V
Mối hàn giáp mối vát mép chữ Y
Mối hàn giáp mối vát mép nửa chữ Y
Mối hàn giáp mối vát mép chữ U
Mối hàn giáp mối vát mép chữ J
Tên mối hàn Hình minh hoạ Ký hiệu
Mối hàn nút, mối hàn điểm
Mối hàn đường (hàn áp lực)
Biểu diễn các ký hiệu mối hàn cơ bản trên bản vẽ kỹ thuật được minh hoạ trên bảng 2.2.
Bảng 2.2 Ký hiệu mối hàn trên bản vẽ theo tiêu chuẩn Nhật JIS Z3201
Kiểu mối hàn Ký hiệu mối hàn
Kiểu mối hàn Ký hiệu mối hàn
Kiểu mối hàn Ký hiệu mối hàn
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 Câu 1: Nêu khái niệm, đặc điểm và công dụng của hàn.
Câu 2: Trình bày phân loại hàn theo quy trình hàn hồ quang.
Câu 3: Hãy vẽ cấu tạo liên kết hàn giáp mối.
Câu 4: Hãy cho biết các loại liên kết hàn cơ bản.
Câu 5: Tại sao phải chuẩn bị mép hàn? Trình bày cách chuẩn bị mép hàn cho mối hàn giáp mối.
Câu 6: Trình bày các vị trí hàn Các ký hiệu mối hàn theo tiêu chuẩn ISO?
QUY TRÌNH HÀN HỒ QUANG TAY
Giới thiệu chung
Hàn hồ quang tay (SMAW hoặc MMA) là quy trình hàn thủ công phổ biến, sử dụng nhiệt từ hồ quang điện giữa hai điện cực và vật hàn để tạo mối hàn Khi que hàn cháy, lớp xỉ được hình thành, cung cấp khí bảo vệ cho vũng hàn Lõi que hàn cung cấp vật liệu bổ sung, giúp tăng độ bền cho mối hàn Đối với vật hàn dày, việc chuẩn bị mép hàn là cần thiết, và nhiều đường hàn, nhiều lớp được thực hiện để đảm bảo độ bền cho mối liên kết.
Hình 3.1 Nguyên lý của quy trình hàn hồ quang tay
Hình 3.2 Mối hàn nhiều lớp (4 lớp)
- Hàn hồ quang tay có thể thực hiện ở mọi vị trí với chất lượng mối hàn cao nhất.
- Hàn hồ quang tay là quy trình hàn hồ quang điện đơn giản nhất.
- Quy trình hàn này có nhiều ứng dụng vì lõi kim loại của que hàn đa dạng cho nhiều loại vật liệu khác nhau.
- Nhiều kim loại và hợp kim có tính hàn cao.
- Quy trình này có thể thực hiện hiệu quả cho kim loại có bề mặt cứng hoặc khó hàn.
- Mối hàn giữa vòi và vỏ trong thùng áp suất rất khó để hàn bằng máy hàn tự động thì quy trình hàn này có lợi thế.
- Thiết bị, phụ tùng thay thế sẵn có và chi phí khá thấp.
- Do điện cực được phủ thuốc hàn, nguy cơ bám xỉ và dễ hình thành khuyết tật hơn so với hàn MIG và TIG
Khói và xỉ hàn có thể cản trở quá trình truyền hồ quang điện, dẫn đến việc kiểm soát hồ quang trở nên khó khăn hơn so với phương pháp hàn MIG.
- Chiều dài que hàn bị giới hạn nên khó cơ khí hoá, tự động hoá.
Trong các mối hàn dài như bình áp suất, một điện cực không thể hàn toàn bộ chiều dài mối hàn Do đó, kỹ thuật nối que là một yêu cầu quan trọng đối với tay nghề của người thợ hàn.
- Năng suất thấp vì phải tốn thời gian thay que hàn và làm sạch mối hàn.
- Ngày nay, hầu hết những kim loại và hợp kim thông dụng được hàn bởi quy trình này.
- Hàn hồ quang tay được sử dụng như một quá trình gia công cũng như bảo trì và sửa chữa vật gia công.
Quy trình này được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng nhà cửa và cầu cống, công nghiệp tự động hóa và hàng không, chế tạo bình thu khí, bể chứa, nồi hơi và bình áp suất, cũng như chế tạo tàu thuyền và đường ống.
Cấu tạo
Hình 3.3 Cấu tạo của quy trình hàn hồ quang tay
Quy trình hàn hồ quang tay bao gồm: nguồn hàn, kềm hàn, que hàn, kẹp mát và dây cáp dẫn điện.
Nguồn điện sử dụng trong hàn hồ quang tay có thể là một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC), nhưng nguồn DC thường mang lại đặc tính hàn tốt nhất Khi hàn vật mỏng, cần kết nối kềm hàn với cực dương (DC+), trong khi vật dày cần độ ngấu sâu thì kết nối với cực âm (DC-) Hai yếu tố quan trọng trong hàn điện hồ quang tay là điện áp hàn và cường độ dòng điện Điện áp hàn được điều chỉnh thông qua chiều dài hồ quang giữa que hàn và vật hàn, trong khi cường độ dòng điện được xác định tại nguồn hàn và phụ thuộc vào đường kính que hàn, kích thước, độ dày vật hàn, cũng như vị trí mối hàn.
Hình 3.4 Đồ thị về mối quan hệ giữa điện áp hàn và chiều dài hồ quang Bảng 3.1 Bảng tiêu chuẩn hóa quan hệ V-I của hồ quang hàn
Hàn MIG – MAG U h = 14 + 0,05I h Volts khi I h : 0 ÷ 600A
Dây cáp hàn là thiết bị quan trọng để dẫn điện từ nguồn hàn qua kẹp hàn và phôi, thường được làm từ đồng hoặc nhôm, và thường có lớp cách điện để đảm bảo an toàn trong quá trình hàn.
Kềm được sử dụng để giữ điện cực trong quá trình hàn và dẫn điện đến nó Các loại kềm này thường được thiết kế phù hợp với kích cỡ dây dẫn, tương ứng với dòng điện đầu ra của máy hàn hồ quang điện Giá điện cực có sẵn với nhiều kích cỡ, từ 150 đến 500 Amps.
Que hàn gồm có hai phần chính:
Hình 3.7 Cấu tạo của một que hàn
Phần lõi của que hàn, được thể hiện trong Hình 3.7, bao gồm các đoạn kim loại dài từ 250 đến 450 mm với đường kính từ 1,6 đến 6 mm Kích cỡ của que hàn được xác định theo đường kính của lõi que Một đầu của lõi que không được bọc thuốc và có chiều dài từ 15 đến 30 mm, dùng để kẹp kềm hàn Phần giữa của que hàn được bọc thuốc, trong khi đầu còn lại không bọc thuốc dài từ 1 đến 2 mm, nhằm mục đích mồi hồ quang hàn.
Phần vỏ thuốc bọc bao gồm hỗn hợp hóa chất, khoáng chất, fero hợp kim và chất kết dính, với độ dày từ 1 đến 3 mm Hai đầu của lớp thuốc bọc được thiết kế với góc vát α từ 35 đến 45 độ.
Tác dụng của quá trình hàn bao gồm việc nâng cao tính ổn định của hồ quang hàn, đồng thời đề phòng kim loại nóng chảy khỏi ảnh hưởng xấu của không khí Quá trình này cũng đảm bảo oxy thoát ra khỏi kim loại mối hàn một cách hiệu quả hơn và bổ sung nguyên tố hợp kim để cải thiện cơ tính của kim loại mối hàn Hơn nữa, nó giúp quá trình hàn diễn ra dễ dàng hơn và nâng cao hiệu suất công việc Cuối cùng, lớp xỉ được tạo ra sẽ che chắn kim loại hàn, mang lại bề mặt nhẵn và ngăn chặn hiện tượng nguội đột ngột của mối hàn.
Que hàn được phân loại dựa trên kích cỡ, công dụng, chiều dày vỏ thuốc bọc và thành phần của vỏ thuốc bọc Về kích cỡ, que hàn được xác định theo đường kính lõi, với các kích thước phổ biến như 1,6; 2,5; 3,2; 4; và 5 mm Theo công dụng, que hàn được chia thành các loại như thép cacbon, thép hợp kim kết cấu, gang, nhôm, thép không gỉ, và thép hợp kim chịu nhiệt Đối với chiều dày vỏ thuốc bọc, tỷ số giữa đường kính toàn phần và đường kính lõi được quy định, với thuốc vỏ mỏng (C F = 1,2÷1,35), thuốc vỏ trung bình (C F = 1,4÷1,7), và thuốc vỏ dày.
= 1,8÷2,2). o Theo thành phần của vỏ thuốc bọc (Bảng 3.2).
Bảng 3.2 Thành phần và đặc tính của một số loại thuốc bọc que hàn
Loại cellulose Loại acid Loại rutin Loại bazơ
Oxyt sắt từ Thạch anh Đá vôi Fe-Mn
Rutin Oxyt sắt từ Thạch anh Đá vôi Fe-Mn
Huỳnh thạch Đá vôi Thạch anh Fe-Mn
Nước thủy tinh gốc kiềm Thời gian đông đặc của xỉ:
Hầu như không tạo xỉ Dài Trung bình Ngắn
Kích thước giọt kim loại chuyển dịch vào vũng hàn:
Trung bình Nhỏ, li ti Trung bình đến nhỏ Trung bình đến lớn Độ bền mối hàn:
Tốt Trung bình Tốt Rất tốt
Mỗi que hàn đều được ghi một dãy ký hiệu trên lớp vỏ thuốc và gần phần lõi, giúp người dùng dễ dàng kẹp que hàn vào kềm hàn.
Hình 3.8 Vị trí ký hiệu trên que hàn theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ AWS
Bảng 3.3 Ý nghĩa của ký hiệu mối hàn theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ AWS
1 – Tất cả các vị trí hàn.
Ký hiệu (AWS) Thành phần thuốc Loại dòng điện
E7014 Bột sắt, titan (R,R) DC, AC
E7018 Hydro thấp bột sắt (B) DC+, AC
Thông số hàn và kỹ thuật hàn hồ quang tay
3.3.1 Que hàn (điện cực hàn)
Cách chọn kiểu que hàn: Thông thường chúng ta chọn kiểu que hàn theo công dụng và yêu cầu:
- Công dụng: phụ thuộc vào vật liệu hàn (thép cacbon, thép hợp kim, gang, nhôm,…).
- Yêu cầu: phương pháp hàn, độ bền kéo, vị trí mối hàn,…
- Cách chọn đường kính que hàn: d q = (mm) hoặc d q =
Trong đó: d q : đường kính que hàn.
S: bề dày vật liệu hàn.
K: cạnh mối hàn góc chữ T.
Lưu ý: Không nên chọn d q ≥ 6 mm vì có thể ảnh hưởng đến an toàn của người thợ hàn.
Cách chọn cường độ dòng điện hàn (I h ):
- Hàn ngang và hàn trần giảm I h (15÷20)%.
Cường độ dòng điện hàn được xác định bởi đường kính que hàn, độ dày của vật hàn và vị trí mối hàn Đối với vật hàn có độ dày mỏng, cần sử dụng que hàn có đường kính nhỏ và cường độ dòng điện thấp hơn so với khi hàn vật dày hơn Hàn vật mỏng yêu cầu cường độ dòng điện thấp hơn so với hàn vật dày, đặc biệt khi sử dụng que hàn có đường kính nhỏ.
Chiều dài hồ quang là khoảng cách của khe hở được tạo ra từ bề mặt vật hàn đến đầu que hàn.
Trong quy trình hàn hồ quang tay, duy trì hồ quang hợp lý là một kỹ thuật cơ bản quan trọng của người thợ hàn, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến biên dạng và chất lượng liên kết của mối hàn Việc duy trì hồ quang quá dài hoặc quá ngắn đều có thể dẫn đến kết quả không mong muốn, chẳng hạn như mối hàn xấu, không đúng biên dạng hoặc độ mỏ mối hàn cao.
Hình 3.9 Sự ảnh hưởng của chiều dài hồ quang đến biên dạng mối hàn
3.3.4 Góc độ que hàn (điện cực)
Có hai góc độ điện cực yêu cầu người thực hiện cũng hết sức lưu ý đó chính là:
- Góc di chuyển (α): là góc hợp bởi đường tâm que hàn và phương vuông góc với đường dịch chuyển hàn Thông thường ta nên duy trì góc α
Kỹ thuật điều chỉnh góc α trong hàn là rất quan trọng để tạo ra mối hàn đạt tiêu chuẩn về chiều cao Nếu góc α quá nhỏ hoặc quá lớn, nó sẽ ảnh hưởng đến hình dạng của mối hàn, dẫn đến việc duy trì hồ quang không ổn định, có thể quá ngắn hoặc quá dài (Hình 3.10).
Góc làm việc (β) là góc giữa que hàn và tấm vật liệu nằm ngang, với tâm que hàn cần trùng với đường phân giác của góc giữa hai tấm vật hàn Góc β thay đổi tùy theo vị trí hàn; ở vị trí hàn “G”, β = 90 độ, trong khi ở vị trí hàn “F”, β = 45 độ cho hai tấm vật hàn có bề dày bằng nhau Đối với hai tấm có bề dày không bằng nhau, que hàn nên được nghiêng về phía tấm mỏng hơn Việc duy trì góc β giúp tạo ra vùng nhiệt đồng đều, từ đó đảm bảo mối liên kết chắc chắn cho các vật hàn.
Hình 3.11 Góc độ điện cực cho mối hàn góc “F”
3.3.5 Kiểu di chuyển Đối với mối hàn rãnh cho vật hàn mỏng thì ta sử dụng kiểu di chuyển đơn theo đường thẳng Tuy nhiên, để tăng bề rộng mối hàn hoặc lấp đầy vào những vị trí có khe hở lớn hoặc để tạo mối hàn vẩy thì các kiểu di chuyển khác được sử dụng nhưng không được quá hai lần đường kính que hàn cho lớp hàn đầu tiên Ngoài ra, các kiểu di chuyển theo phương ngang với hướng hàn giúp giảm nhiệt, giảm ứng suất trong quá trình hàn. a) Di chuyển đơn theo đường thẳng b) Di chuyển răng cưa c) Di chuyển theo vòng cung hoặc con song
Hình 3.12 Các kiểu di chuyển
Trong quy trình hàn, việc điều chỉnh tốc độ hàn phù hợp với cường độ dòng hàn và điện áp là rất quan trọng để đảm bảo lượng nhiệt đầu vào thích hợp cho vật liệu cơ bản Sử dụng nhiệt lượng đầu vào thấp giúp giữ nguyên cấu trúc vật liệu nhưng có thể giảm độ ngấu, trong khi nhiệt lượng đầu vào cao làm tăng độ ngấu nhưng có thể gây ra sự thay đổi tiêu cực trong cấu trúc vật liệu, dẫn đến giảm độ bền va đập của mối hàn Do đó, cần kiểm soát nhiệt lượng đầu vào trong phạm vi cho phép của vật liệu cơ bản.
- Theo tiêu chuẩn ASME/AWS:
H i : nhiệt lượng đầu vào (J/mm).
V s : tốc độ hàn (mm/s) e: hệ số hấp thụ nhiệt theo từng quy trình hàn (Bảng 3.4).
- Giá trị nhiệt lượng đầu vào nên được kiểm soát trong khoảng 1,0÷3,5 kJ/mm
- Nếu nhiệt lượng đầu vào nhỏ hơn 3 kJ/mm có thể dẫn đến việc nứt nguội vật hàn
- Khi hàn thép hợp kim thấp, nhiệt lượng đầu vào phải xấp xỉ 2,5 kJ/mm.
- Đối với thép không gỉ thuộc dòng 300 (ví dụ AISI 316L), nhiệt đầu vào tốt hơn nên ở dưới 1,5 kJ/mm.
Dựa vào giá trị nhiệt lượng đầu vào và công thức đã đề cập, chúng ta có thể xác định tốc độ hàn tham khảo cho quy trình hàn hồ quang tay, thường dao động từ 2 đến 6 mm/s.
Bảng 3.4 Hệ số hấp thụ nhiệt theo từng quy trình hàn
Quy trình hàn Hệ số hấp thụ nhiệt
Hồ quang dây lõi thuốc 0,8
Hướng dẫn mồi, duy trì và ngắt hồ quang
Hình 3.13 Cách kẹp que hàn đúng.
Để đảm bảo kết nối điện tốt với que hàn, hãy đặt phần cuối không có thuốc bọc của que hàn vào rãnh trên ngàm kẹp của kềm kẹp, và đảm bảo ngàm kẹp sạch sẽ Tránh để phần không cách điện của ngàm kẹp chạm vào bàn hàn hoặc vật hàn, vì điều này có thể gây ra chập điện và hư hỏng thiết bị Khi không sử dụng, hãy đặt kềm kẹp vào đúng nơi quy định Cầm kềm kẹp với lực vừa phải, tránh nắm chặt quá để không bị mỏi.
- Dùng lực của ngón cái để mở ngàm kẹp và đặt que hàn vào rãnh trên ngàm kẹp sao cho que hàn vuông góc với ngàm kẹp của kềm
3.4.2 Kỹ thuật mồi hồ quang
Có hai phương pháp mồi hồ quang là: phương pháp mổ thẳng
(tapping method) và phương pháp quẹt (scratching method).
- Động tác 1: Đưa que hàn lại vị trí mồi hồ quang, để que hàn vuông góc với bề mặt vật hàn và cách bề mặt khoảng 10 mm.
- Động tác 2: Đưa que hàn tiếp xúc nhanh với vật hàn rồi đưa ra xa từ 2÷4 mm (giống như mổ vào bề mặt) hồ quang sẽ hình thành.
Động tác 3: Để duy trì chiều dài hồ quang hợp lý, hãy đưa que hàn dần về bề mặt vật hàn, vì trong quá trình hàn, que hàn sẽ bị tiêu hao và ngắn lại.
- Động tác 4: Ngắt hồ quang theo chiều ngược lại với động tác mồi hồ quang.
- Động tác 1: Đưa que hàn lại gần vị trí mồi hồ quang, đặt nghiêng que hàn một góc so với phương vuông góc với bề mặt hàn.
Động tác 2: Quay nhẹ que hàn để tiếp xúc nhanh với vật hàn, tương tự như cách quẹt diêm, sau đó nhấc que hàn ra cách vật hàn từ 2 đến 4 mm để hình thành hồ quang.
Động tác 3: Để duy trì chiều dài hồ quang hợp lý, cần đưa que hàn dần về bề mặt vật hàn, vì trong quá trình hàn, que hàn sẽ bị tiêu hao và trở nên ngắn lại.
- Động tác 4: Ngắt hồ quang theo chiều ngược lại với động tác mồi hồ quang. a) Phương pháp mổ thẳng b) Phương pháp quẹt diêm
Hình 3.14 Các phương pháp mồi, ngắt hồ quang
Trong cả hai phương pháp hàn, việc đưa que hàn lên nhanh chóng sau khi chạm vào bề mặt phôi là rất quan trọng để tránh hiện tượng dính que Phương pháp mổ thẳng có nguy cơ dính que cao hơn, nhưng lại được các thợ hàn có kinh nghiệm ưa chuộng hơn do khả năng mồi chính xác vị trí Ngược lại, phương pháp quẹt dễ thực hiện hơn, phù hợp cho những người mới bắt đầu.
Bài tập hàn trên mặt phẳng chi tiết
Hình 3.15 Bài tập hàn trên mặt phẳng
- Thực hiện ở tư thế hàn 1G.
- Ngấu hoàn toàn nhưng không cháy thủng.
- Đúng biên dạng và kích thước (b=2÷10 mm, c=1÷3 mm khi t=3 mm).
- Đúng vị trí, thẳng và đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, lẫn xỉ, rỗ khí, cháy chân).
Bảng 3.5 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn mối hàn trên mặt phẳng
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
1 Chuẩn bị hàn - Búa, đe
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Dùng thước và dụng cụ vạch dấu để tạo ra các đường thẳng trên mặt phẳng vật hàn.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
2 Thiết lập các thông số hàn
- Chọn loại và đường kính que hàn.
- Tính toán và thiết lập cường độ dòng hàn hoặc điện áp hàn phù hợp.
- Búa gõ xỉ, bàn chải sắt
- Trang bị và duy trì bảo hộ lao động cần thiết trước và trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: chiều dài hồ quang, góc que hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và gõ sạch xỉ để kiểm tra khuyết tật “từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
- Tất cả dụng cụ, thiết bị
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.
Bài tập hàn mối hàn giáp mép
- Thực hiện ở tư thế hàn 1G.
- Ngấu hoàn toàn nhưng không cháy thủng.
- Đúng biên dạng và kích thước (b=2÷6 mm, c=1÷3 mm, c=0÷2 mm khi t≤6 mm).
- Đúng vị trí, thẳng và đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, lẫn xỉ, rỗ khí, cháy chân).
Bảng 3.6 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn mối hàn giáp mối
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Thước, dụng cụ vạch dấu
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
2 Thiết lập các thông số hàn
- Chọn loại và đường kính que hàn.
- Tính toán và thiết lập cường độ dòng hàn hoặc điện áp hàn phù hợp.
- Búa gõ xỉ, bàn chải sắt
- Trang bị bảo hộ lao động trước khi thực hiện.
- Đính ở hai đầu mối hàn hoặc cách đầu mối hàn 10÷15 mm.
- Số lượng mối đính tuỳ thuộc vào chiều dài đường hàn.
- Gõ xỉ kiểm tra mối đính và nắn lại phôi nếu cong vênh.
- Đính tất cả phôi hàn trước khi hàn.
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Búa gõ xỉ, bàn chải sắt
- Duy trì bảo hộ lao động cần thiết trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: chiều dài hồ quang, góc que hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và gõ sạch xỉ để kiểm tra khuyết tật “từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
- Tất cả dụng cụ, thiết bị
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.
Bài tập hàn mối hàn chồng mối
Hình 3.17 Bài tập hàn chồng mối
- Thực hiện ở tư thế hàn 2F.
- Đúng biên dạng và kích thước cạnh hàn k 1 =k 2 =t khi t≤6 mm.
- Đúng vị trí, thẳng và đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, lẫn xỉ, rỗ khí, cháy chân, tràn viền).
Bảng 3.7 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn mối hàn chồng mối
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Vạch dấu ngay giữa mối tấm để đặt các tấm lên nhau không bị lệch.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
2 Thiết lập các thông số hàn
- Chọn loại và đường kính que hàn.
- Tính toán và thiết lập cường độ dòng hàn hoặc điện áp hàn phù hợp.
- Búa gõ xỉ, bàn chải sắt
- Trang bị bảo hộ lao động trước khi thực hiện.
- Đính ở hai đầu mối hàn hoặc cách đầu mối hàn 10÷15 mm.
- Số lượng mối đính tuỳ thuộc vào chiều dài đường hàn.
- Gõ xỉ kiểm tra mối đính và nắn lại phôi nếu cong vênh.
- Đính tất cả phôi hàn trước khi hàn.
- Duy trì bảo hộ lao động cần thiết trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: chiều dài hồ quang, góc que hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và gõ sạch xỉ để kiểm tra khuyết tật “từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Tất cả dụng cụ, thiết bị
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.
Bài tập hàn mối hàn chữ T
Hình 3.18 Bài tập hàn chữ “T”
- Thực hiện ở tư thế hàn 2F.
- Đúng biên dạng và kích thước cạnh hàn k 1 =k 2 =3÷8 mm khi t ≤ 6 mm.
- Đúng vị trí, thẳng và đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, lẫn xỉ, rỗ khí, cháy chân).
Bảng 3.8 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn mối hàn chữ “T”
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Thước, dụng cụ vạch dấu
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Vạch dấu ngay giữa tấm kim loại nằm ngang để không bị lệch.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
2 Thiết lập các thông số hàn
- Chọn loại và đường kính que hàn.
- Tính toán và thiết lập cường độ dòng hàn hoặc điện áp hàn phù hợp.
- Búa gõ xỉ, bàn chải sắt
- Trang bị bảo hộ lao động trước khi thực hiện.
- Đính ở hai đầu mối hàn hoặc cách đầu mối hàn 10÷15 mm.
- Số lượng mối đính tuỳ thuộc vào chiều dài đường hàn.
- Gõ xỉ kiểm tra mối đính và nắn lại phôi nếu cong vênh.
- Đính tất cả phôi hàn trước khi hàn.
- Duy trì bảo hộ lao động cần thiết trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: chiều dài hồ quang, góc que hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và gõ sạch xỉ để kiểm tra khuyết tật “từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Tất cả dụng cụ, thiết bị.
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.
QUY TRÌNH HÀN HỒ QUANG ĐIỆN CỰC NÓNG CHẢY TRONG MÔI TRƯỜNG CÓ KHÍ BẢO VỆ (MIG/MAG)
Giới thiệu chung
Hàn hồ quang điện cực nóng chảy là một quy trình hàn hiệu quả, sử dụng hồ quang điện để nung chảy kim loại trong môi trường khí bảo vệ, có thể là khí trơ hoặc khí hoạt tính Quy trình này giúp liên kết các kim loại một cách chắc chắn và bền vững.
Hồ quang hàn được hình thành liên tục giữa hai điện cực: một điện cực kết nối với bộ cấp dây và một điện cực nối với kim loại cơ bản Trong quá trình hàn, khí bảo vệ được cung cấp liên tục đến vũng hàn, tạo ra vùng bảo vệ cho quá trình hàn.
Hình 4.2 Nguyên lý hàn hồ quang MIG/MAG
Quy trình hàn này được gọi bởi nhiều tên gọi, thuật ngữ tiếng Anh khác nhau:
- MIG (Metal Inert Gas): hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường có khí trơ bảo vệ: Ar, He,…
- MAG (Metal Active Gas): hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường có khí hoạt tính bảo vệ: CO 2 , O 2 , N 2 , H 2
- GMAW (Gas Metal Arc Welding): hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ: Ar, H 2 , He, CO 2 ,…
- FCAW (Flux Core Arc Welding): hàn hồ quang điện cực nóng chảy dùng dây lõi thuốc.
Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ là một quy trình hàn có khả năng tự động hoá cao Tùy thuộc vào điều kiện, quy trình này có thể được tự động hoá theo ba kiểu khác nhau.
- Bán tự động: dây hàn được cung cấp tự động thông qua máy hàn, còn việc di chuyển, việc điều khiển súng hàn được thực hiện bằng tay.
Cổng hàn bán tự động là một thiết bị hàn mà súng hàn được gắn và kết nối với tay máy Người điều khiển thường xuyên thiết lập và điều chỉnh quá trình điều khiển để di chuyển súng hàn một cách chính xác.
Hàn tự động hoàn toàn là công nghệ tiên tiến, trong đó thiết bị hàn hoạt động hoàn toàn tự động mà không cần sự can thiệp hay điều chỉnh thường xuyên từ người thợ hàn hay người vận hành.
Ngày nay, chúng được sử dụng rộng rãi cho nhiều lĩnh vực ngành nghề nhờ vào ưu điểm:
- Các mối hàn chất lượng cao và năng suất cao hơn so với hàn hồ quang tay hoặc hàn TIG.
- Loại bỏ các khuyết tật liên quan đến xỉ hàn do không sử dụng thuốc bảo vệ.
Môi trường bảo vệ bằng khí mang lại hiệu quả tốt hơn so với thuốc hàn, giúp giảm thiểu sự vắng toé và dễ dàng loại bỏ các vết bám dính trên bề mặt kim loại.
Quy trình hàn này có tính linh hoạt cao, cho phép ứng dụng trên nhiều loại kim loại và hợp kim, như nhôm, đồng, magie, niken, cũng như sắt và các hợp kim của chúng.
Quá trình này có thể được thực hiện theo nhiều phương pháp, bao gồm bán tự động và hoàn toàn tự động, do đó không yêu cầu kỹ năng cao từ người thợ.
- Năng lượng hàn tập trung cao nên vật hàn ít biến dạng.
- Khả năng tự động hoá trong hệ thống sản xuất cao.
Bên cạnh đó, quy trình hàn này cũng tồn tại một số nhược điểm:
Một nhược điểm lớn của quy trình hàn này là không thể áp dụng ở các vị trí hàn thẳng đứng hoặc hàn trên cao, vì nhiệt đầu vào cao và tính chất chảy loãng của vũng hàn gây khó khăn trong việc duy trì chất lượng mối hàn.
- Thiết bị trong quy trình hàn này phức tạp so với thiết bị hồ quang tay.
Quy trình hàn hồ quang MIG/MAG được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực:
- Hàn nối các đường ống dẫn.
- Sửa chữa và sản xuất ô tô, tàu biển, xây dựng dân dụng, đường sắt,…
- Dây chuyền sản xuất tự động liên quan đến hàn nối kim loại.
Cấu tạo
Bộ thiết bị trong quy trình hàn hồ quang MIG/MAG bao gồm:
- Bộ cấp dây điện cực.
- Bình chứa khí và van điều chỉnh áp suất.
2 Dây điều khiển máy hàn.
3 Dây cáp nối bộ cấp dây.
4 Dây cáp nối kẹp mát.
10 Bình chứa khí bảo vệ.
Hình 4.3 Bộ thiết bị hàn hồ quang MIG/MAG
Hầu hết các ứng dụng hàn MIG/MAG cần sử dụng phân cực ngược dòng điện một chiều DC+ với cực dương nối vào súng hàn Kết nối này giúp tạo ra hồ quang ổn định, đảm bảo quá trình truyền kim loại diễn ra trơn tru, giảm hao tổn năng lượng và mang lại đặc tính mối hàn tốt trong toàn bộ phạm vi dòng hàn.
Dòng điện một chiều phân cực âm DC- thường ít được sử dụng trong hàn vì hồ quang có thể trở nên không ổn định, mặc dù nó tạo ra mối hàn có độ ngấu tốt hơn so với DC+ Tuy nhiên, DC- vẫn được áp dụng trong các trường hợp hàn ngửa hoặc khi có trạng thái chuyển dịch ngắn mạch.
Dòng điện xoay chiều không phù hợp cho hàn MIG/MAG do hai lý do chính: đầu tiên, dòng điện giảm xuống 0 khi chuyển chu kỳ, và thứ hai, chỉnh lưu chu kỳ phân cực ngược gây ra sự không ổn định của hồ quang.
Hầu hết máy hàn MIG/MAG hoạt động trên chế độ DC+ và có thể điều chỉnh năng lượng đầu vào bằng hai phương pháp chính: thiết lập điện áp hàn đầu vào ở chế độ không đổi (Constant Voltage - CV) hoặc thiết lập dòng điện đầu vào ở chế độ không đổi (Constant Current - CC).
- Đặc tính V-A của nguồn CC (Hình 4.4a) có dạng hình cung, vì thế sự thay đổi điện áp thì dòng hàn không thay đổi đáng kể.
Đặc tính V-A của nguồn CV có dạng nằm ngang, cho thấy sự thay đổi nhỏ về điện áp có thể dẫn đến sự thay đổi lớn về dòng điện Thiết bị kiểu CV có ưu điểm chính là duy trì điện áp hồ quang không đổi trong suốt quá trình hàn Dòng hàn tự động điều chỉnh tăng hoặc giảm theo chiều dài hồ quang, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ chảy của dây hàn và giữ cho điện áp hồ quang ổn định Thiết bị MIG/MAG thực hiện việc điều chỉnh dòng điện hàn thông qua bộ cấp dây.
Hình 4.4 Đặc tính V-A của nguồn hàn MIG/MAG
Súng hàn có vai trò quan trọng trong việc dẫn điện từ máy hàn tới dây điện cực, đồng thời dẫn khí từ bình chứa đến vũng hàn và cấp tín hiệu điều khiển đến máy hàn để thực hiện quá trình hàn Cấu tạo của súng hàn bao gồm nhiều chi tiết được làm từ các vật liệu khác nhau, mỗi chi tiết đảm nhận một nhiệm vụ riêng biệt Hình 4.4 minh họa cấu tạo của một súng hàn MIG/MAG.
Hình 4.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của súng hàn
Bộ cấp dây là thiết bị quan trọng trong hàn hồ quang MIG/MAG, bao gồm hai loại chính: bộ cấp dây rời và bộ cấp dây bên trong máy hàn Hình 4.6 minh họa cấu tạo của bộ cấp dây, với sự phân biệt rõ ràng giữa hai loại này.
2-Bộ dẫn hướng dây điện cực. 3-Bánh dẫn chủ động.
4-Cơ cấu tạo lực ép.
Bộ cấp dây hàn hồ quang MIG/MAG bao gồm các thành phần quan trọng như núm vặn điều chỉnh lực ép, bộ phận chính cấp dây điện cực và các loại rãnh trên bánh dẫn chủ động Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và chất lượng của quá trình hàn.
Việc chọn lựa khí bảo vệ phù hợp là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng mối hàn Các tiêu chí cần xem xét để lựa chọn khí bảo vệ hiệu quả bao gồm tính chất hóa học, khả năng bảo vệ khỏi ôxy hóa, và chi phí.
- Cơ tính mong muốn của kim loại mối hàn.
- Chiều dày vật hàn và kiểu mối ghép.
- Điều kiện của vật liệu như sự hiện diện của rỉ sét, ăn mòn, lớp phủ bảo vệ, dầu nhớt.
- Kiểu chuyển dịch của kim loại vào vũng hàn.
- Vị trí mối hàn trong không gian.
- Độ ngấu của mối hàn.
Dưới tác động của nhiệt lượng từ hồ quang, khí bảo vệ có thể phản ứng theo nhiều cách khác nhau, ảnh hưởng đến chuyển dịch của kim loại dây hàn vào vũng hàn Chiều và độ lớn của dòng điện trong hồ quang đóng vai trò quan trọng trong quá trình này Mặc dù khí bảo vệ có thể tác động tích cực đến một kiểu chuyển dịch, nhưng lại không phù hợp với kiểu chuyển dịch khác Do đó, có ba tiêu chuẩn về đặc tính của khí bảo vệ cần được xem xét.
- Khả năng ion hóa của các thành phần khí.
- Độ dẫn nhiệt của các thành phần khí bảo vệ.
Trong quy trình hàn MIG/MAG, khí bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ kim loại dây hàn và vũng hàn khỏi sự oxi hóa Hiện nay, khí được sử dụng trong hàn MIG/MAG được phân loại thành khí trơ bảo vệ, giúp tạo ra môi trường hàn ổn định và chất lượng.
Argon và heli là hai khí trơ quan trọng trong việc bảo vệ kim loại trong quá trình hàn Với năng lượng ion hóa lần lượt là 15,7 eV và 24,5 eV, argon dễ dàng bị ion hóa hơn heli, điều này giúp argon tạo ra hồ quang hiệu quả hơn trong các ứng dụng hàn.
Độ dẫn nhiệt của khí bảo vệ là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn khí hàn, vì nó ảnh hưởng đến lượng nhiệt truyền vào vật hàn Khí argon có độ dẫn nhiệt thấp hơn khoảng 10% so với heli và hydro, dẫn đến bề rộng mối hàn lớn hơn và giảm chiều sâu ngấu Ngược lại, hỗn hợp khí chứa nhiều argon sẽ tạo ra chiều sâu ngấu lớn hơn do hiệu ứng ngón tay, nhờ vào đặc tính dẫn nhiệt thấp của argon.
Hình 4.7 Hiệu ứng ngón tay khi hồn hợp khí bảo vệ có khí argon
Argon là khí phổ biến nhất trong hàn, với độ dẫn nhiệt thấp hơn heli nhưng có năng lượng ion hóa thấp, tạo hiệu ứng độ ngấu sâu và dài như ngón tay Khi hàn các hợp kim niken, đồng, nhôm, titan và magie, cần sử dụng 100% argon làm khí bảo vệ Việc này giúp dễ dàng tạo hồ quang và hỗ trợ chuyển dịch dọc trục Argon cũng thường là thành phần chính trong các hỗn hợp khí hàn MIG/MAG, tăng cường hiệu suất chuyển dịch của kim loại dây hàn vào vũng hàn.
Heli thường được sử dụng trong hỗn hợp khí bảo vệ khi hàn thép không gỉ và hàn nhôm, nhờ vào độ dẫn nhiệt cao giúp tạo ra bề rộng mối hàn lớn nhưng chiều sâu ngấu lại ít hơn Sự có mặt của heli trong hỗn hợp khí bảo vệ giúp ổn định hồ quang, đồng thời giảm tính chảy loãng của kim loại nền, từ đó chống ăn mòn kim loại hiệu quả Hỗn hợp heli và argon được ưa chuộng khi hàn nhôm với vật hàn dày hơn 25 mm.
Khí hoạt tính bảo vệ:
- Oxi, hydro, nitơ và CO 2 là các loại khí hoạt tính
Thông số và kỹ thuật hàn
4.3.1 Xác định dạng chuyển dịch điện cực và vũng hàn
Dựa vào độ dày của kim loại cơ bản và yêu cầu về mối hàn, chúng ta có thể lựa chọn hình thức chuyển dịch điện cực phù hợp.
Dịch chuyển ngắn mạch là quá trình chuyển dịch kim loại từ dây hàn vào vũng hàn thông qua hiện tượng ngắn mạch, diễn ra ở mức năng lượng thấp Quá trình này yêu cầu dây hàn tiếp xúc trực tiếp với vật hàn, và ba yếu tố chính ảnh hưởng đến nó là đường kính dây hàn, loại khí bảo vệ, và quy trình hàn Dây hàn có đường kính từ 0,6 – 1,1 mm thường được sử dụng, với khí bảo vệ là 100% CO2 hoặc hỗn hợp khí 75% - 80% argon và 25% - 20% CO2 Nhờ vào nhiệt độ cột hồ quang thấp, phương pháp này rất phù hợp cho việc hàn các vật liệu tấm có độ dày từ 0,6 - 5,0 mm.
Hình 4.11 Chuyển dịch ngắn mạch
- A: Dây hàn chạm vật hàn, gây ngắn mạch Không có hồ quang, dòng điện hàn đi từ dây hàn xuống vật hàn.
- B: Điện trở tăng trong dây hàn làm tăng nhiệt, gây nóng chảy dây hàn và dần dần tạo nút thắt.
Nút thắt đứt và dây hàn tách khỏi mối hàn, gây ra sự xuất hiện của hồ quang Phần kim loại của dây hàn bị nóng chảy trên bề mặt vật hàn, tạo thành giọt hàn.
Chiều dài hồ quang và điện thế hàn cực đại ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hàn Nhiệt lượng từ hồ quang giúp làm chảy giọt kim loại trên bề mặt vật hàn, làm phẳng và tăng kích thước của chúng.
- E: Tốc độ dây hàn thắng nhiệt của hồ quang và tiếp tục tiến tới vật hàn.
- F: Hồ quang tắt và hiện tượng ngắn mạch lại xuất hiện. Ưu điểm chuyển dịch ngắn mạch:
- Hàn được ở mọi vị trí bao gồm cả hàn bằng, hàn ngang, hàn đứng (hàn tuột và hàn leo), và hàn trần.
- Thích hợp cho hàn sửa chữa và hàn lớp lót cho hàn ống.
- Nhiệt lượng truyền vào mối hàn thấp nên giảm được biến dạng do nhiệt.
- Yêu cầu tay nghề không cao và dễ sử dụng.
- Hiệu suất sử dụng dây hàn cao, lớn hơn 93%.
Nhược điểm chuyển dịch ngắn mạch:
- Giới hạn bề dày vật hàn và không hàn được mối ghép hở khi hàn các vật hàn dày và có tiết diện lớn.
- Mối hàn không ngấu tốt.
- Văng tóe nhiều và do đó làm tăng chi phí vệ sinh mối hàn.
- Nhằm tránh bị thổi khí bảo vệ, khi hàn ngoài trời phải có màn chắn gió.
Dịch chuyển cầu là kim loại điện cực trong hồ quang, tạo ra các giọt lớn không đều và định hướng ngẫu nhiên, dẫn đến sự văng tóe tăng lên Khi hàn với khí CO2, có thể giảm văng tóe bằng cách điều chỉnh thông số hàn để đầu dây hàn chìm trong vũng chảy, với hồ quang cháy trong lỗ hổng của vũng chảy Hồ quang CO2 thường không ổn định, phát ra âm thanh nổ lách tách và tạo ra đường hàn mấp mô hơn so với các phương pháp khác Do hồ quang bị chìm trong vũng chảy, đường hàn có độ ngấu sâu và hiệu quả làm sạch chân mối.
Chuyển dịch cầu được ứng dụng trong các trường hợp sau:
- Dùng để hàn lớp phủ và sử dụng cường độ dòng hàn 150-300A.
- Vật hàn có bề dày lớn (2-6 mm).
- Hàn ở tư thế hàn bằng.
Chuyển dịch phun là một hình thức chuyển dịch kim loại với năng lượng cao, trong đó kim loại dây hàn nóng chảy tạo ra dòng giọt kim loại nhỏ Những giọt kim loại này được đẩy dọc theo trục của hồ quang hàn, di chuyển vào vũng hàn và hình thành dòng giọt kim loại nóng chảy qua cột hồ quang từ dây điện cực Độ ngấu trong kiểu chuyển dịch này sâu hơn khi hàn bằng que hàn, nhưng lại thấp hơn so với chuyển dịch cầu có năng lượng hàn cao hơn.
- Để đạt được kiểu chuyển dịch này, hỗn hợp khí bảo vệ bao gồm argon + 1-5% oxygen hoặc argon + CO 2 , với hàm lượng của thành phần CO 2 nhỏ hơn 18%.
- Chuyển dịch dọc trục dạng tia thường được dùng với loại dây điện cực đặc hoặc dây hàn lõi thuốc
- Các thông số chế độ hàn lớn: bề dày vật hàn >6 mm, cường độ dòng hàn >300 A.
- Để đạt được chuyển dịch này cần dùng khí bảo vệ nhiều argon (trên 80%). Ưu điểm của chuyển dịch phun:
- Mối hàn nóng chảy và ngấu tốt.
- Đường hàn đẹp, rất ít văng toé.
- Có thể dùng dây hàn đường kính lớn.
Nhược điểm của chuyển dịch phun:
- Chỉ hàn được vật hàn dày từ 6 mm trở lên (hàn bán tự động).
Chuyển dịch xung là một phương pháp hàn hiệu quả, cung cấp năng lượng cao hơn cho chuyển dịch ngắn mạch, có thể áp dụng ở mọi vị trí hàn Phương pháp này sử dụng hai mức giá trị điện: giá trị nền với cường độ thấp không gây chuyển dịch kim loại, và xung đỉnh với giá trị cao hơn để tạo ra chuyển dịch phun Sự kết hợp giữa hai giá trị dòng điện và tần số xung tạo ra hiệu quả chuyển dịch mong muốn Tuy nhiên, khi hàn trên vật liệu dày, có nguy cơ tạo ra khuyết tật thiếu chảy, mặc dù vấn đề này ít nghiêm trọng hơn khi sử dụng chế độ chuyển dịch ngắn mạch.
Để đảm bảo chất lượng mối hàn, dây điện cực cần phải phù hợp với vật liệu của tấm kim loại cơ bản và các yêu cầu đặc biệt liên quan đến mối hàn Việc chọn thành phần hóa học của dây điện cực rất quan trọng, vì nếu không chọn đúng loại và kích thước, sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn Do đó, cần tham khảo Bảng 4.2 để lựa chọn loại điện cực và Bảng 4.3 để xác định kích thước điện cực phù hợp.
Bảng 4.3 Bảng chọn dây điện cực theo bề dày kim loại cơ bản
Loại điện cực Đường kính
(mm) Bề dày kim loại
(mm) Cường độ dòng hàn
Khoảng ló ra của điện cực (ESO) là khoảng cách giữa đầu bét tiếp điện và đầu của dây điện cực Khi ESO dài ra, điện áp tăng lên, dẫn đến điện trở dây điện cực tăng, làm giảm nhiệt lượng vào vật hàn Giá trị ESO từ 6 – 13 mm là phù hợp cho dạng chuyển dịch ngắn mạch Hình 4.15 minh họa ảnh hưởng của ESO đến biên dạng mối hàn, với các trường hợp ESO phù hợp, quá dài và quá ngắn.
Hình 4.15 Sự ảnh hưởng của ESO đến biên dạng mối hàn
Hình 4.16 Khoảng ló ra của điện cực (ESO) và chiều dài hồ quang (L hq )
Bảng 4.4 Bảng hướng dẫn chọn khoảng ló ra của điện cực ESO theo các dạng chuyển dịch điện cực
Dạng chuyển dịch Khoảng cách A
Bảng 4.5 Bảng hướng dẫn chọn ESO theo đường kính điện cực cho dạng chuyển dịch ngắn mạch Đường kính dây
4.3.3 Điện áp hàn và tốc độ cấp dây Điện áp hàn có liên quan chặt chẽ đến chiều dài hồ quang được xác lập khi cháy ổn định Chúng ta cần chọn điện áp hàn phù hợp với tốc độ cấp dây để hạn chế văng tóe theo Bảng 4.6 bên dưới hoặc lựa chọn điện áp hàn theo kiểu chuyển ở Bảng 4.7.
Bảng 4.6 Điện áp hàn và tốc độ cấp dây khi hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp Đường kính dây
(mm) Dòng điện (A) Điện áp (V) Tốc độ cấp dây ipm(m/ph)
Kiểu chuyển dịch ngắn mạch
Bảng 4.7 Lựa chọn điện áp hàn theo đường kính dây và kiểu chuyển dịch Đường kính dây (mm) Kiểu chuyển dịch Điện áp (V)
4.3.4 Lưu lượng khí bảo vệ
Kích thước đầu chụp khí và lưu lượng khí cần được xác định dựa trên loại vật liệu kim loại cơ bản và kiểu liên kết hàn, đồng thời phải được điều chỉnh trong phạm vi khuyến nghị theo Bảng 4.8.
Bảng 4.8 Bảng lựa chọn lưu lượng khí ra cho từng loại khí
Loại khí Lưu lượng khí ra (LPM)
Có hai góc độ điện cực yêu cầu người thực hiện cũng hết sức lưu ý đó chính là:
Góc di chuyển (α) là góc giữa đường điện cực và phương vuông góc với đường dịch chuyển hàn, thường được duy trì trong khoảng α = (0÷15)° hoặc α = (10÷20)° Việc tuân thủ kỹ thuật này giúp tạo ra mối hàn đạt tiêu chuẩn về chiều cao Nếu góc α quá nhỏ hoặc quá lớn sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến biên dạng mối hàn.
Góc làm việc (β) là góc giữa điện cực và tấm vật liệu nằm ngang, với tâm súng hàn cần trùng với đường phân giác của góc tạo ra giữa hai tấm vật hàn Góc β thay đổi tùy thuộc vào vị trí hàn: ở vị trí “G”, β là 90 độ, trong khi ở vị trí “F”, β là 45 độ cho hai tấm vật hàn có bề dày bằng nhau Đối với hai tấm có bề dày không bằng nhau, súng hàn nên nghiêng về phía tấm mỏng hơn Việc duy trì góc β giúp tạo ra vùng nhiệt đồng đều, từ đó đảm bảo mối liên kết đồng đều cho các vật hàn.
Hình 4.18 Góc độ điện cực cho mối hàn góc “F”
Trong quy trình hàn hồ quang MIG/MAG, việc duy trì khoảng ló ra của điện cực (ESO) là rất quan trọng, ảnh hưởng đến nhiệt lượng đầu vào kim loại cơ bản và tốc độ cấp dây Để tạo ra mối hàn có biên dạng và kích thước chính xác, cần phải điều chỉnh tốc độ di chuyển của điện cực phù hợp với tốc độ cấp dây Tùy thuộc vào phương pháp di chuyển súng hàn, có thể áp dụng các cách khác nhau để đạt được hiệu quả hàn tốt nhất.
- Cách 1: Đối với việc di chuyển súng hàn bằng tay trong quy trình hàn bán tự động thì tốc độ hàn V s = (4 ÷ 8) mm/s.
Trong quy trình hàn tự động, bộ điều khiển sẽ thiết lập tốc độ di chuyển của súng hàn, cho phép người vận hành tính toán tốc độ hàn dựa trên công thức nhiệt lượng đầu H i (mục 3.3.6 Chương 3) Phương pháp này giúp kiểm soát nhiệt lượng vào vũng hàn và tối ưu hóa các thông số đầu vào của quy trình hàn.
- Cách 3: Tra theo các thông số hàn MIG/MAG theo ở Bảng 4.9.
Bảng 4.9 Tốc độ hàn khi hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp Đường kính dây
Tốc độ cấp dây ipm (m/ph) Tốc độ hàn
Kiểu chuyển dịch ngắn mạch
4.3.7 Kiểu di chuyển điện cực
Bài tập hàn trên mặt phẳng chi tiết
Hình 4.21 Bài tập hàn trên mặt phẳng
- Thực hiện ở tư thế hàn 1G.
- Ngấu hoàn toàn nhưng không cháy thủng.
- Đúng biên dạng và kích thước (b=2÷10 mm, c=1÷3 mm khi t≤6 mm).
- Đúng vị trí, thẳng, đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, rỗ khí, cháy chân,…).
Bảng 4.12 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn mối hàn trên mặt phẳng
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Thước, dụng cụ vạch dấu
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Dùng thước và dụng cụ vạch dấu để tạo ra các đường thẳng trên mặt phẳng vật hàn.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
2 Thiết lập các thông số hàn
- Dụng cụ, thiết bị hàn MIG/MAG
- Chọn loại và đường kính dây điện cực.
- Tính toán và thiết lập các thông số hàn.
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Vệ sinh và quét mỡ bò bảo vệ vòi phun khí khởi sự bám dính của kim loại lỏng.
- Trang bị và duy trì bảo hộ lao động cần thiết trước và trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: duy trì đúng khoảng ESO, góc độ súng hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và kiểm tra khuyết tật “từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
4 An toàn - 5S - Tất cả dụng cụ, thiết bị
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.
Bài tập hàn mối hàn giáp mép
Hình 4.22 Bài tập hàn giáp mối
- Thực hiện ở tư thế hàn 1G.
- Ngấu hoàn toàn nhưng không cháy thủng.
- Đúng biên dạng và kích thước (b=2÷10 mm, c=1÷3 mm, r=0÷2 mm khi t≤6 mm).
- Đúng vị trí, thẳng và đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, rỗ khí, cháy chân,…).
Bảng 4.13 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn mối hàn giáp mối
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
1 Chuẩn bị hàn - Búa, đe
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
2 Thiết lập các thông số hàn
- Dụng cụ, thiết bị hàn MIG/MAG
- Chọn loại và đường kính dây điện cực.
- Tính toán và thiết lập các thông số hàn.
- Trang bị bảo hộ lao động trước khi thực hiện.
- Vệ sinh và quét mỡ bò bảo vệ vòi phun khí khởi sự bám dính của kim loại lỏng.
- Đính ở hai đầu mối hàn hoặc cách đầu mối hàn 10÷15 mm.
- Số lượng mối đính tuỳ thuộc vào chiều dài đường hàn.
- Kiểm tra mối đính và nắn lại phôi nếu cong vênh.
- Đính tất cả phôi hàn trước khi
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Duy trì bảo hộ lao động cần thiết trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: duy trì đúng khoảng ESO, góc độ súng hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và kiểm tra khuyết tật
“từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
5 An toàn - 5S - Tất cả dụng cụ, thiết bị
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.
Hàn mối hàn chữ T
Hình 4.23 Bài tập hàn chữ “T”
- Thực hiện ở tư thế hàn 2F.
- Đúng biên dạng và kích thước cạnh hàn k1=k2=3÷8 mm khi t≤6 mm.
- Đúng vị trí, thẳng và đều và không xuất hiện các khuyết tật (văng toé nhiều, rỗ khí, cháy chân,…).
Bảng 4.14 Bảng hướng dẫn kỹ thuật hàn chữ “T”
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Thước, dụng cụ vạch dấu
- Dùng búa nắn thẳng phôi nếu không phẳng.
- Dùng giẻ lau sạch dầu mỡ, bụi bẩn.
- Vạch dấu ngay giữa tấm kim loại nằm ngang.
- Loại bỏ các yếu tố có khả năng gây mất an toàn nơi làm việc.
2 Thiết lập các thông số hàn
- Dụng cụ, thiết bị hàn MIG/MAG
- Chọn loại và đường kính dây điện cực.
- Tính toán và thiết lập các thông số hàn.
- Trang bị bảo hộ lao động trước khi thực hiện.
- Vệ sinh và quét mỡ bò bảo vệ vòi phun khí khởi sự bám dính của kim loại lỏng.
- Đính ở hai đầu mối hàn hoặc cách đầu mối hàn 10÷15 mm.
- Số lượng mối đính tuỳ thuộc vào chiều dài đường hàn.
- Kiểm tra mối đính và nắn lại phôi nếu cong vênh.
- Đính tất cả phôi hàn trước khi hàn.
STT Nội dung Dụng cụ Hướng dẫn thực hiện
- Duy trì bảo hộ lao động cần thiết trong khi hàn.
- Thực hiện đúng các kỹ thuật hàn: duy trì đúng khoảng ESO, góc độ súng hàn, kiểu di chuyển và tốc độ di chuyển phù hợp.
- Thực hiện và kiểm tra khuyết tật
“từng đường hàn” và rút kinh nghiệm cho đường hàn tiếp theo.
5 An toàn - 5S - Tất cả dụng cụ, thiết bị
- Tắt máy hàn khi không sử dụng.
- Sắp xếp dụng cụ, thiết bị đúng số lượng và vị trí của chúng.
- Dọn dẹp nơi làm việc về trạng thái ban đầu.
- Kiểm tra lại nơi làm việc một lần nữa trước khi rời khỏi.