So sánh các phương pháp hàn. Giao trinh DT tho han

Phơng pháp hàn MAG là phơng pháp hàn bán tự động với công nghệ chế tạo khá hiện đại mà ngày nay đợc áp dụng nhiều trong chế tạo kết cấu phù hợp rất tốt cho hàn các mối hàn ngắn và trung

Chất lợng mối hàn không ổn định - phụ thuộc rất nhiều vào kỹ năng của thợ hàn

và chất lợng que hàn chọn lựa cho nên thông thờng ngày nay thờng chỉ áp dụng

có hiệu quả ở nơi công trờng và sản phẩm sản xuất trong xởng với chất lợng vừa phải ví có thể có rất nhiều khuyết tật khi sử dụng công nghệ này

Một số khuyết tật thờng thấy khi sử dụng công nghệ hàn que.

1 Hiện tợng cháy chân mối hàn Đây là hiện tợng phổ biến trong hàn Que do

điều chỉnh chế độ hàn không đúng - do kỹ năng thợ hàn cha đảm bảo

2 Hiện tợng không ngấu Đây là hiện tợng khá phổ biến thờng sẩy ra do kỹ năng thợ hàn và do thiết kế mối hàn không đúng, do trong hàn que hiện t-ợng nối que nhiều

3 Hiện tợng ngậm xỉ - rỗ khí Do điều chỉnh chế độ không đúng, que hàn ẩm,

do vật hàn không đợc làm sạch, nối que, tốc độ hàn quá cao

4 Hiện tợng nứt Do quy trình công nghệ hàn cha đúng nhất là khi hàn các loại que cờng độ cao và có thể do chọn cha đúng que hàn

2 Hàn MAG

Phơng pháp hàn MAG là phơng pháp hàn bán tự động với công nghệ chế tạo khá hiện đại mà ngày nay đợc áp dụng nhiều trong chế tạo kết cấu phù hợp rất tốt cho hàn các mối hàn ngắn và trung bình (5m), tính cơ động khá tốt phù hợp với nhiều công việc khác nhau, có thể hàn đợc tất cả các t thế và nhiều loại vật liệu khác nhau (nhng hiện nay đợc áp dụng chủ yếu cho hàn thép kết cấu, nhôm, Inox do dây hàn cha phổ biến với các loại khác

u điểm:

Sử dụng cho hàn ở nhà xởng, hàn sửa chữa tại xởng tốt với độ linh hoạt cao cho

ợc điểm:

Chất lợng mối hàn phụ thuộc vào kỹ năng của thợ hàn và chế độ hàn, thiết bị khá lớn không gọn nên áp dụng chủ yếu ở tại Xởng chất lợng phụ thuộc nhiều vào kỹ năng thợ hàn nhng yêu cầu thấp hơn nhiều so với hàn que

Một số khuyết tật thờng thấy khi sử dụng công nghệ hàn MAG.

1 Hiện tợng cháy chân mối hàn Đây là hiện tợng khá phổ biến do điều chỉnh chế độ hàn không đúng - do kỹ năng thợ hàn cha đảm bảo

2 Hiện tợng không ngấu Chủ yếu sẩy ra do tốc độ hàn quá cao

3 Hiện tợng - rỗ khí Do lu lợng khí sử dụng quá nhỏ, do góc - chiều đi súng hàn không đúng, do vật hàn bẩn

4 Hiện tợng bắn toé Do chế độ hàn cha đúng, kỹ năng thợ hàn cha tốt (để khoảng cách điện cực quá lớn)

3 Hàn dới lớp thuốc

Phơng pháp hàn SAW là phơng pháp hàn khá hiện đại trên cơ sở hàn hồ quang trong thuốc nóng chảy - đợc áp dụng rộng cho hàn kết cấu lớn, hàn bình chịu áp lực, đờng ống, bồn chứa, .…

u điểm:

Sử dụng tốt trong gia công kết cấu thép dày

Không có khói và ánh sáng hồ quang, cho nên ảnh hởng đến sức khoẻ ngời lao

động ít, yêu cầu về thợ hàn chủ yếu là kinh nghiệm không cần kỹ năng giỏi

Chất lợng mối hàn rất cao

Chuyển tiếp mối hàn, và kích thớc mối hàn đều và đồng nhất, không có sự bắn toé

Nh

ợc điểm:

Thiết bị lớn chỉ áp dụng chủ yếu ở xởng, vị trí hàn hạn chế (Hàn bằng, hàn góc)

Một số khuyết tật thờng thấy khi sử dụng công nghệ hàn que.

1 Hiện tợng không ngấu Đây là hiện tợng khá phổ biến thờng sẩy ra do kỹ

do thiết kế mối hàn không đúng, chế độ điều chỉnh không phù hợp

2 Hiện tợng ngậm xỉ - rỗ khí Do vật hàn bẩn, do thuốc hàn ẩm, thiết kết mối hàn

Hàn MAG (β2) 95%

Nếu gọi T là giá của que hàn thì:

Chi phí cho vật liệu hàn (T):

Hàn MAG = 1.26 Hàn Que = 1.54 Hàn SAW = 1.80

Vậy chi phí về vật t có hàn MAG là hệ số sử dụng vật t là có chi phí thấp nhất sau đến

Hàn que và cuối cùng là hàn SAW.

Chi phí cho lao động (năng suất lao động)

Chi phí cho ngời lao động (Năng suất lao động ứng với các phơng pháp hàn trả lơng nh nhau cho 01 đơn vị thời gian) ở định mức làm việc 60% với các thông

số tơng ứng tính trên 01 đơn vị trọng lợng kim loại đi vào vật hàn:

Vậy chi phí lao động (Năng suất ngời lao động) cho hàn SAW là hệ số chi phí thấp nhất sau đến Hàn MAG và cuối cùng là hàn Hàn Que.

Kết luận theo tỷ lệ: Que : MAG : SAW

Chi phí tiêu thụ vật liệu:

Khi áp dụng phơng pháp hàn SAW (hàn dới lớp thuốc) cho hàn kết cấu thờng áp dụng cho hàn các kết cấu lớn về chiều dày và chiều dài cho năng suất cực cao, chất lợng mối hàn tốt chỉ cần sử dụng thợ hàn có kinh nghiệm trong trờng hợp sản phẩm có chu

kỳ sản xuất ngắn không yêu cầu thợ có kỹ năng cao

Trên đây là một số tổng kết của chúng tôi và dựa trên các tài liệu hàn tiên tiến mà Công ty chúng tôi có về một số điểm trong các công nghệ hàn đợc sử dụng hiệu quả trong hàn kết cấu

Phần 1: Định nghĩa và các thuật ngữ trong hàn

Phần 2: Giới thiệu các phơng pháp hàn và thiết bị (cấu tạo thiết bị và các chức năng của thiết bị hàn)

Phần 1: Định nghĩa và các thuật ngữ trong hàn.

1.1 Các định nghĩa.

Hàn: Là qúa trình nối tạo ra sự liên kết các vật liệu bằng cách nung nóng tới chế độ

hàn, có sử dụng hay không sử dụng áp lực, có sử dụng hay không sử dụng kim loại phụ.Trong quá trình này nối hàn đợc hỉnh thành trên cơ sở sự khuếch tán các phần tử kim loại với nhau tạo ra sự hợp nhất của vật liệu hàn

Vậy hàn là công cụ để tạo ra mối hàn

Mối hàn: Là sự liên kết mang tính cục bộ của kim loại hay phi kim loại đợc tạo ra bằng

cách nung chúng tới chế độ hàn có sử dụng hoặc không sử dụng áp lực hoặc chỉ sử dụng

áp lực có hoặc không sử dụng kim loại phụ

Vật hàn: Là tổ hợp các bộ phận cấu thành đợc nối với nhau bằng hàn.

Sự liên kết hàn: Là sự kết nối giữa các cấu kiện hay phần mép của chúng cần nối với

nhau hay đã đợc nối với nhau

Kim loại phụ: Là kim loại thêm vào nhằm điền đầy mối hàn trong quá trình hàn chúng

khuếch tán vào nhau, pha trộn vào nhau sau khi hàn xong tạo ra mối hàn

Kim loại cơ bản: Là vật hàn hay chính là phần kim loại mà ta mang ra để hàn.

Quá trình hàn: Là nhóm các nguyên lý cấu thành cơ bản nhằm tạo ra mối hàn.

Thợ hàn: Là ngời thực hiện việc hàn có thể bằng tay hay hàn bán tự động

Thợ vận hành: Là ngời giám sát vận hànhvới các thiết bị thích nghi hoặc cơ giới hoá,

ngời máy

Hàn nóng chảy: Là phơng pháp hàn mà trong điều kiện hàn mà không có lực tác dụng

cơ học hay nói cách khác đây là phơng pháp hàn sử dụng nhiệt để nung nóng chảy mối hàn

Hàn hơi: Là phơng pháp hàn sử dụng ngọn lửa hàn khí.

Hàn hồ quang: là phơng pháp hàn đợc sử dụng nhiệt do hồ quang nung vật hàn đến

trạng thái hàn

Hàn xỉ điện: Là phơng pháp hàn mà trong đó xỉ nóng chảy và kim loại nóng chảy, dây

hàn đợc nóng chảy nhờ điện trở của xỉ sinh ra nhiệt

Hàn tia điện tử: Là phơng pháp hàn sử dụng nhiệt chùm tia điện tử đợc định hớng với

ttốc độ cao

Hàn tia laze: Là phơng pháp hàn đợc thực hiện nhờ tia laze.

Hàn nhiệt nhôm: Hàn đợc thực hiện nhờ quá trình phản ứng nhiệt nhôm.

Hàn áp lực: Đây là phơng pháp hàn sử dụng áp lực cơ học tác dụng lên vật hàn.

Hàn rèn: Là phơng pháp hàn ở nhiệt độ cao và sử dụng áp lực trong khí hàn (kim loại

hàn không nóng chảy)

Hàn điện trở: Hàn đợc thực hiện thông qua sử dụng dòng điện mạnh chạy qua vùng tiếp

xúc của mối hàn và mối hàn đợc hàn do nung nóng nhờ điện trở đồng thời tác dụng nhiệt

Hàn tụ điện áp lực: Là phơng pháp hàn hồ quang áp lực nghĩa là sử dụng áp lực trong

khi hàn sau khi đã có hồ quang làm nóng chảy mối hàn bởi phóng năng lợng điện đợc tích trong tụ điện và phóng ra mặt tiếp xúc hàn

Hàn siêu âm: Là phơng pháp hàn đợc sử dụng sóng siêu âm có sử dụng áp lực.

Hàn vảy: là phơng pháp hàn vật hàn không nóng chảy chỉ có vật liệu phụ nóng chảy

Hàn tự động: Là phơng pháp hàn đợc thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị hoạt động

theo chơng trình cho trớc và con ngời không tham gia trực tiếp

1.2 Các thuật ngữ chung:

Mối hàn: Chính là vùng gồm kim loại mối hàn và vùng ảnh hởng nhiệt

Vùng ảnh hởng nhiệt: Là vùng kim loại cơ bản không nóng chảy của kết cấu hàn nhng

nó bị thay đổi tính chất cơ lý

Kim loại mối hàn: Kim loại chảy và đông đặc khi hàn, là một phần của mối hàn.

Kim loại đắp: là phần kim loại phụ dịch chuyển vào mối hàn.

Vùng chảy: Vùng đợc tạo ra từ kim loại cơ bản nóng chảy trong mối hàn.

Chu kỳ hiệu dụng: Là định mức làm việc của thiết bị tính trên 10 phút hàn (X/10)

Định mức làm việc của máy hàn dựa trên công thức tính cho 10 phút

Định mức chu kỳ kỹ thuật = (Thời gian máy làm việc/thời gian của chu kỳ) * 100%

Thời gian của chu kỳ = thời gian máy hoạt động + thời gian nghỉ = 5 phút

Ví dụ:

Nếu tính cho chu kỳ là 60%

Vậy thời gian làm việc liên tục tối đa = 3 phút Máy sẽ phải nghỉ 2 phút và tiếp tục làm việc

nh-ng thời gian làm việc liên tục khônh-ng quá 3 phút

Thuốc hàn: Là các chất đợc sử dụng trong quá trình hàn và giúp bảo vệ vùng hàn và các

tính chất hoá lý

1.3 Hàn hồ quang:

Hàn hồ quang bán tự động: Hàn hồ quang đợc thực hiện nhờ sử dụng thiết bị cấp dây

hàn có thể điều chỉnh tốc độ và dịch chuyển mỏ bằng tay

Hàn hồ quang tự động: Là hàn sử dụng cấp dây hàn và dịch chuyển mỏ hàn tự động Hàn dới lớp thuốc: Là hàn đợc thực hiện bằng cách sử dụng nhiệt của hồ quang đợc tạo

ra từ nguồn hồ quang chay dới lớp thuốc và chủ yếu đợc sử dụng hàn tự động,

Hàn hồ quang tay (Hàn que): là phơng pháp hàn sử dụng que hàn có thuốc bọc

Hàn TIG(Tungsten Inert gas): Là phơng pháp hàn hồ quang sử dụng điện cực không

nóng chảy vũng hàn đợc bảo vệ bằng khí trơ

Hàn MIG/MAG (Metal Inert/Active Gas): Là phơng pháp hàn bán tự động trong môi

trờng bảo vệ là khí

Khí bảo vệ: Là khí đợc cấp hoặc sinh ra đồng thời với quá trình hàn để ngăn cản không

cho không khí từ môi trờng sâm nhập vào mối hàn

Thông số kỹ thuật cáp hàn bằng đồng bọc cao su:

§Þnh nghÜa vµ ph¹m vi cho phÐp øng víi c¸c vÞ trÝ hµn.

1G: hàn bằng 2G: hàn ngang 3G Hàn đứng 4G: Hàn trần

Định nghĩa vị trí hàn áp dụng cho hàn ống giáp mối (tiêu chuẩn ASME)

Định nghĩa vị trí hàn áp dụng hàn góc cho hàn ống (tiêu chuẩn ASME)

Ghi chú:

1F: Hàn lòng thuyền quay 2F: Hàn ống đứng 2FR: Hàn ống ngang quay

4F: Hàn ống ngửa 5F: Hàn ống ngang

Phần 3: Vật liệu học và công nghệ hàn 3.1 Các khái niệm:

Vật liệu hàn: Đây là các vật liệu sử dụng để cho hàn nh Que hàn, thuốc hàn, dây hàn

khí bảo vệ

Que hàn bọc thuốc: Là vật liệu đợc sử dụng cho hàn hồ quang mà trên que có thuốc

bọc

Dây hàn: Đây là dạng vật liệu ở dạng dây đặc ở trạng thái cuộn theo tiêu chuẩn có đờng

kính xác định đợc sử dụng chủ yếu cho hàn tự động và bán tự động

Khí bảo vệ: Khí dùng để ngăng cản khí từ khí quyển xâm nhập vào mối hàn nhờ bảo vệ

hồ quang nóng chảy khi hàn

Thuốc hàn: Là vật liệu dạng hạt nhỏ đợc sử dụng để hàn dới lớp thuốc nó bảo vệ vúng

Do đó chỉ tiêu để đánh giá tính hàn là sự cần thiết phải nung nóng, gia công nhiệt thép khi hàn Tính hàn đợc đánh giá theo các kết quả hàn các mẫu thử đặc biệt trong các điều kiện hàn nhất định Thép các bon thấp có tính hàn tốt với các phơng pháp hàn khác nhau Khi hàn thép các bon trung bình và cao trong mối hàn và vùng ảnh hởng nhiệt của mối hàn có thể bị nứt

Khi hàn đa số các thép hợp kim cao (đặc biệt là thép Crôm) thờng xuất hiện các khó khăn khi tiến hành hàn do việc cháy các nguyên tố hợp kim và các bon, sự tạo thành các vết nứt Khi tiến thành các vật liệu này cần chú ý đến chế độ nhiệt và cần cẩn trọng…trong việc lựa chọn vật liệu hàn

ảnh hởng của thành phần hoá học trong thép đến tính hàn.

Thành phần hoá học là yếu tố quan trọng quyết định đến tính hàn của thép

Các bon (C) Thép có thành phần Các bon < 0.25% có tính hàn tốt và khi hàm lợng của

nguyên tố Các bon càng tăng thì tính hàn càng kém đi vì theo tính chất của vật liệu nếu thành phần các bon càng lớn khi đó tính thấm tôi của nó càng lớn sẽ sinh ra ở mối hàn

và vùng ảnh hởng nhiệt mối hàn sẽ bị cứng hơn và khả năng xuất hiện nứt càng lớn hơn Khi các bon cháy dễ tạo ra rỗ khí

Mangan (Mn) Mangan cũng là một nguyên tố ảnh hởng đến tính hàn của vật liệu với

<1%Mn không ảnh hởng tới tính hàn Nhng khi hàn lợng Mn tăng khi đó nó ảnh hởng

đến tính thấm tôi và cũng sẽ dẫn tới tình trạng nứt mối hàn

Silic (Si) Khi hàn lợng % của Si lớn khi đó tính chảy lợng của vật liệu tăng và tạo thành

Oxyt kim loại tồn tại trong kim loại khó nóng chảy và ở lại mối hàn

Crôm (Cr) Nguyên tố này là nguyên tố làm giảm tính hàn của thép vì bị Ôxy hoá tạo

thành Ôxyt Crôm khó nóng chảy Khi Crôm tác dụng với C tạo thành Cacbít Crôm, làm giảm tính dẻo của kim loại mối hàn và tằng độ cứng vùng lân cận mối hàn

Niken (Ni) Hàm lợng Ni trong thép có thể thay đổi trong phạm vi lớn Ni có tác dụng

làm nhỏ hạt, tăng tính dẻo và tăng độ bền của thép Ni có tác động tích cực tới tính hàn của thép nhng phải có biện pháp bảo vệ tốt chống các tác động Ôxy vì chúng rất dễ bị

Ôxy hoá

Molipden (Mo) Thờng nguyên tố này hay xuất hiện trong các hợp kim bền nhiệt nh

trong các hệ thống đờng ống nhiệt, Nó làm thép có hạt nhỏ, giữ độ bền ở nhiệt độ cao, nhng lại làm giảm tính hàn và là nguyên nhân gây nứt ở kim loại mối hàn và vùng ảnh hởng nhiệt

Phốt pho (P) Là nguyên tố không tốt thông thờng thành phần của nó trong kim loại

<0.03% nguyên tố này tồn tại nhiều trong thép sẽ gây nứt nguội

Lu huỳnh (S) Đây là nguyên tố gây ra tác hại trong vật liệu dễ gây ra hiện tợng nứt

nóng khi tồn tại nhiều trong vật liệu

3.3 Vật liệu hàn:

Que hàn Đây là loại vật liệu đợc dùng phổ biến

Ký hiệu que hàn dùng cho thép hợp kim thấp và thép các bon theo tiêu chuẩn ASME

E XX X X: Ký hiệu chung cho que hàn

E 60 X X: 60 là ký hiệu giới hạn bền nhỏ nhất của que hàn (PSI~40kg/mm2)

E 70 X X: 70 là ký hiệu giới hạn bền nhỏ nhất của que hàn

Giá trị này có các giá trị tơng ứng với độ bền của que: 80; 90; 100; 110; 120

E XX 1 X: Ký hiệu vị trí mà que hàn có thể hàn (tất cả các vị trí)

E XX 2 X: Ký hiệu vị trí hàn của que hàn có thể hàn (Chỉ hàn đợc ở vị trí bằng)

E XX XX: Hai chữ XX cuối liên quan đến quy định về vỏ bọc que hàn

10; 11: Vỏ bọc hữu cơ

12; 13: Vỏ bọc Bazơ

14: Vỏ bọc Bazơ và có 35% bột kim loại

15; 16: Vỏ bọc bọc Hydro thấp

18; 28: Vỏ bọc hydro thấp có 50% bột kim loại

24: Vỏ bọc Bazơ có 50% bột kim loại

27: Vỏ bọc vô cơ (A xít) có 50% bột kim loại

Ngoài ra sau mỗi ký hiệu loại que còn có thể có thêm các ký hiệu đằng sau quy định thành phần hợp kim của các loại que:

L: chỉ hàm lợng trong loại que là thấp (<0,05%)

G: thành phần tơng ứng nhỏ nhất Ni/Cr/Mo/V/Mn/ = 0,5/0,3/0,2/0,1/1

Ký hiệu que hàn dùng cho Inox theo tiêu chuẩn ASME.

Chú ý: với các loại que hàn Inox có ký hiệu nh sau: E304; E307; E308; E309; E316; E312; E318; E317; E410; E430 E347

Sau đó nếu có các ký kiệu bằng chữ cái khác thì là quy định về hợp kim có chứa trong nó

Với loại que E309 cần chú ý đây là loại que hàn sử dụng cho hàn giữa thép đen và Inox.Các loại que hàn khác thông thờng ngời ta ký hiệu luôn thành phần kim loại hợp kim sau chữ E

Khi sử dung bất cứ loại que hàn nào cần chú ý đến điều kiện sử dụng theo nhà sản xuất chỉ định

3.2 Công nghệ hàn que

Biến thế hàn có 2 dạng cơ bản

1 Nguồn hàn xoay chiều

2 Nguồn hàn một chiều chỉnh lu bằng Đi ốt bán dẫn

Yêu cầu của nguồn hàn

Điện áp hàn: khoảng từ 15V đến 100V

Dòng điện hàn: Khoảng từ 15A đến 600A (nguồn thông thờng)

Sơ đồ chung của máy hàn que

Cấu tạo bao gồm:

1 Lõi biến thế đợc làm bằng tôn silic đợc ghép thành dạng mạch kín nh hình vẽ

2 Cuộn sơ cấp: Nối nguồn điện cho máy hàn có thể 3 pha hay 1 pha

3 Cuộn thứ cấp: thông thờng cuộn thứ cấp có số lợng vòng ít hơn sơ cấp để điện áp giảm xuống mức cho phép trong ngành hàn và chúng có tiết diện lớn hơn so với cuộn dây sơ cấp

Khi cấp nguồn vào cuộn sơ cấp trong lõi biến thế suất hiện từ trờng và từ trờng này sẽ chạy theo đờng kín của lõi biến thế, khi chúng gặp cuộn thứ cấp sẽ phát sinh dòng điện theo tỷ lệ ngợc với số cuộn dây

Ký hiệu biến thế:

Điều khiển dòng hàn

Điều khiển dòng hàn theo bớc

Với nguyên tắc điều khiển thông qua thay đổi số vòng dây cuộn sơ cấp

Điều chỉnh bằng di chuyển sun từ.

Với nguyên lý làm thay đổi mật độ đờng sức từ đi qua cuộn thứ cấp

Nguyên lý cơ bản của nguồn hàn có chỉnh lu

Khi đó dòng hàn cho ta là dòng hàn một chiều

Ký hiệu biến thế hàn có chỉnh lu

KiÕn thøc c¬ b¶n vÒ nguån chØnh lu.

Sö dông nguån 1 pha

Sau đó nâng que hàn lên duy trì hồ quang ổn định

Thay đổi chiều dài hồ quang trong khi làm việc

Khi hàn bình thờng áp dụng với que hàn 4mm thì chiều dài hồ quang khoảng 4 mm tơng ứng khoảng 27 V

Khi hàn chiều dài hồ quang lớn 7mm khi đó điện áp hàn sẽ tăng cao 35 V

Khi ép hồ quang ngắn xuống chiều dài cột hồ quang là 2 mm thì điện áp chỉ còn 24 V

Hiện tợng thổi lệch hồ quang

Có dất nhiều lý do khiến khi hàn xuất hiện hiện tợng thổi lệch hồ quang

Khi hàn ở các mép của vật hàn

Khi hàn gần các chi tiết lớn

Khi hàn gần kẹp mát

Cách khắc phục hiện tợng này

Nghiêng que hàn theo hớng ngợc lại

Kẹp mát ở cả 2 phía hoặc hệ thống mát nối với toàn bộ vật hàn không nối cục bộ

Gia nhiệt chi tiết hàn