Bai giang modud 38 han duoi thuoc

Mục tiêu của bài: Sau khi học xong bài này người học sẽ có khả năng: - Trình bày đúng nguyên lý, đặc điểm của hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ; - Nắm được cấu tạo và nguyên lý làm việc

BÀI GIẢNG MÔ ĐUN 38 (HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI THUỐC) BÀI 1: VẬN HÀNH, SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI THUỐC

I Mục tiêu của bài:

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

- Trình bày đúng nguyên lý, đặc điểm của hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ;

- Nắm được cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy hàn tự động dưới thuốc;

- Nhận biết đầy đủ các thuốc hàn, dây hàn dùng trong hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

- Vận hành, sử dụng thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc thành thạo đúng quy trình quy phạm kỹ thuật;

- Xử lý an toàn một số sai hỏng thông thường khi vận hành, sử dụng máy hàn tự

động dưới lớp thuốc;

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

II Nội dung bài

1 Nguyên lý và đặc điểm hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

1.1 Nguyên lý hàn hồ quang dưới lớp thuốc

Nguyên lý của quá trình hàn hồ quang dưới lớp thuốc được trình bày trên hình

vẽ Hàn hồ quang dưới lớp thuốc (gọi tắt là hàn hồ quang dưới thuốc) là một quá trình hàn hồ quang trong đó một hoặc nhiều hồ quang hình thành giữa một hoặc nhiều điện cực (dây hàn) và kim loại cơ bản Một phần lượng nhiệt sinh ra trong hồ quang điện làm nóng chảy điện cực, một phần đi vào kim loại cơ bản và tạo thành mối hàn Phần nhiệt còn lại nung chảy thuốc hàn, tạo thành lớp xỉ và khí bảo vệ hồ quang và kim loại nóng chảy.

Hình 1 Nguyên lý quá trình hàn dưới lớp thuốc

1.2 Đặc điểm của quá trình hàn hồ quang dưới lớp thuốc

So với hàn hồ quang tay, có sự khác biệt đáng kể trong lượng nhiệt truyền vào kim loại cơ bản Một phần thuốc hàn không sử dụng hết sẽ được tái sử dụng thông qua hệ thống thu hồi thuốc hàn Hệ thống điều khiển bảo đảm cấp đều dây hàn xuống vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây hàn Quá trình hàn dưới lớp thuốc có thể được thực hiện theo phương pháp tự động hoặc bán tự động.

Những ứng dụng tiêu biểu của hàn dưới lớp thuốc trong chế tạo các kết cấu tấm dày là hàn bình áp lực, đường ống, bể chứa, kết cấu lớn, tàu biển, toa xe lửa…

* ưu, nhược điểm của hàn hồ quang dưới lớp thuốc

a ưu điểm

- Không phát sinh khói; hồ quang kín, do đó làm giảm thiểu nhu cầu đối với trang phục bảo hộ của thợ hàn Không đòi hỏi kỹ năng cao của thợ hàn; điều kiện lao động thuận lợi.

- Chất lượng kim loại mối hàn cao Bề mặt mối hàn trơn và đều, không có bắn toé kim loại Chất lượng mối hàn cao hơn so với hàn hồ quang tay do hình dạng và bề mặt mối hàn tốt Tiết kiệm kim loại do sử dụng dây hàn liên tục.

- Tốc độ đắp và tốc độ hàn cao Có năng suất cao hơn từ 5 ÷ 10 lần so với hàn hồ quang tay (dòng điện hàn và tốc độ hàn cao hơn, hệ số đắp lớn) Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, ít biến dạng sau khi hàn Dễ tự động hoá.

2 Thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

2.1 Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

Hỡnh 2: Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ

2.2 Cấu tạo chung của thiết bị hàn tự động dưới thuốc

a Nguồn điện hàn (mỏy hàn):

Cú thể giống như trường hợp thiết bị hàn bỏn tự động (vớ dụ, nguồn chỉnh lưu một chiều cú đặc tuyến thoải, dũng điện hàn 600A và chu kỳ tải 60%) Nếu cần dũng cao hơn, nờn dựng mỏy chỉnh lưu cú đặc tuyến thoải Imax = 1200A và chu kỳ tải 60% (tương đương I = 1000A và chu kỳ tải 100%) Tốc độ cấo dõy quyết định dũng điện hàn Loại nguồn này dễ gõy hồ quang.

Mỏy hàn tiờu biểu bao gồm: biến ỏp hàn, bộ chỉnh lưu, cuộn cản, quạt làm mỏt,

bộ phận bảo vệ, biến ỏp điều khiển và contactor dũng hàn Mọi điều khiển thực hiện ở mặt trước mỏy.

b Xe hàn (xe tự hành chứa đầu hàn):

Có hai bánh truyền động phía sau, 2 bánh bị động phía trước và động cơ đẩy và hộp giảm tốc Tốc độ xe được đặt bằng tay từ 0,2 – 1,5 m/phut (điều chỉnh điện tử) Hướng đi của xe được đặt trước bằng công tắc Xe có thể làm cho đầu hàn thực hiện dao động ngang.

c Cần đỡ đầu hàn và đầu hàn:

Có thể điều chỉnh chính xác chiều cao đầu hàn và góc nghiêng của nó (cho hàn liên kết chữ T, nghiêng 450) Đầu hàn chứa bộ phận nắn và cấp dây từ cuộn dây vào ống tiếp xúc (có chức năng dẫn dòng điện hàn) Bộ cấp dây gồm động cơ một chiều, 4 trục đẩy dây, hộp giảm tốc và cuộn dây hàn Có thể dùng núm điều khiển trên tủ điều khiển để thay đổi liên tục tốc độ cấp dây từ 0,1 – 7,5 m/phut (tốc độ này được điều khiển bằng điện tử) Đầu hàn thường bao gồm cả bộ phận đầu dẫn hướng để dò vị trí rãnh hàn ở phía trước mối hàn Một số thiết bị hiện đại còn sử dụng các đầu dò laser Ngoài ra đầu hàn còn được gắn phễu chứa thuốc hàn.

+ Bộ gá lắp đặc biệt khi xe hàn chuển động trực tiếp trên vật hàn

+ Bộ thu hồi thuốc hàn dùng chưa hết

* Bảo vệ vũng hàn khỏi tác động của không khí từ bên ngoài,

* Cải thiện sự ion hóa tạo ổn định hồ quang,

* Tính luyện kim loại vũng hàn (khử lưu huỳnh),

* Hợp kim hóa mối hàn (hoàn nguyên Mn và Si, và các nguyên tố hợp kim khác vào kim loại mối hàn nếu là thuốc hàn gốm),

* Tạo dáng mối hàn,

* Bảo vệ thợ hàn khỏi tác dụng bức xạ của hồ quang,

* Chống bắn tóe kim loại nóng chảy.

Ngoài ra còn có các ký hiệu viết tắt, chỉ loại thuốc hàn như sau:

F (fused): loại nung chảy;

B (bonded): loại liên kết, tức là thuốc hàn gồm;

M (mechanically mixed): loại trộn hôn hợp cơ học (loại thiêu kết);

Trong bảng 1-1, MS, CS, ZS, AR, AB, FB là các loại thuốc hàn không có đặc tính hợp kim hóa (tức là ngoài lượng Mn và Si thích hợp, nếu thuốc hàn chứa các nguyên tố hợp kim khác, từng nguyên tố đó không được hoàn nguyên vào kim loại mối hàn nhiều hơn 0,25% hoặc tổng lượng hoàn nguyên của chúng không được vượt quá 0,4%)

ST là loại thuốc hàn đặc biệt có chứa các thành phần kim loại, không đáp ứng yêu cầu nêu trên

100 kg với đường kính tối thiểu 3,20 mm.

Thí dụ về ký hiệu phối hợp dây hàn và thuốc hàn theo tiêu chuẩn kể trên:

FCS-SA3-50-1B

Có nghĩa là thuốc hàn sử dụng thuốc loại nung chảy (F) canxi siliccat (CS) dùng với dây hàn SA3 với cơ tính mối hàn: Độ bền 520 Mpa và độ dai cà đập 35 J tạo 00C và 32 J tại

200C Dây SA3 có thành phần 0,07-0,15%C; tối đa 0,15%Si; 0,07-1,2%Mn

Ngoài ra, cón có một tiêu chuẩn phổ biến khác dành cho thuốc hàn và dây hàn như:AWS A5.17-1980 “Quy định điện cực thép cacbon và thuốc hàn để hàn dưới lớp thuốc”

AWS A5.23-1980 “Quy định điện cực thép hợp kim và thuốc hàn để hàn dưới lớp thuốc”

AWS A5.9-1981 “Quy định đối với thép C-Ni và thép Cr chống ăn mòn: dây hàn”

4 Xác định chế độ hàn

Các thông số của chế độ hàn được xác định dựa trên các giá trị biết trước về hình dạng mối hàn Các thông số của mối hàn bao gồm: đường kính dây hàn, tốc độ cấp dây

4.1 Chế độ hàn đối với mối hàn giáp mối

+ Trường hợp hàn giáp mối không có rãnh hàn (hàn từ 2 phía, mỗi phía hàn một lượt):

* Các bước tính toán cần thiết như sau:

1 Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho hàn từ một phía

2 Tính dòng điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy đỏ,

Nếu chiều sâu chảy và các kích thước đó thỏa mãn yêu cầu thì tính tương tự cho phía thứ hai Nếu không, phải điều chỉnh chế độ hàn cho phù hợp Sau đó tính tiếp.

* Cụ thể tính toán như sau:

1 Chiều sâu chảy lớp thứ nhất với phía hàn thứ nhất: h1 = s/2 + 2÷3 [mm]

2 Cường độ dòng điện hàn cho lớp đó Có nhiều công thức để tính và có thể tra theo bảng,

A[.103Am/h] 5÷8 8÷12 12÷16 16÷20 20÷25 25÷30Công thức thực nghiệm khác: v= I2/k.h [m/h]

Trong đó:i = [A]; k = 0,22.104 khi h ≤9 mm và k = 0,49.104 khi h > 9mm

5 Tính điện áp hàn: U = 20+50.I/d0,5±1 [V] trong đó d = [mm]; i = [A]

6 Điều chỉnh tính toán:

Nếu dùng công thức b = h.ψn và

n

d n

A cT

e

q h

ψψ

V = (ad.I)/(100.p.Fd) [m/h]

Với mật độ dòng hàn cho phép : i = j.π.d2/4

Trong công thức tính tốc độ hàn kể trên, p = [g/cm3]là khối lượng riêng của kim loại đắp; hệ số đắp ad = [g/A.h]; diện tích tiết diện ngang lớp đắp Fd = [cm3]; cường độ dòng điện hàn I = [A]

Để mối hàn phẳng thì dòng điện hàn I = ith = I0 + m.v

Trong đó I0 = 350A (hình 3-32- dòng tới hạn giả định khi v = 0), m là hệ số

Hệ số m phụ thuộc vào đường kính dây hàn:

Xác định năng lượng đường và các thông số hình học mối hàn Các giá trị của qd và

h, b, c được tính theo công thức đã biết của mối hàn giáp mối tương đương, với chiều cao toàn bộ như nhau H = h +c

Với mối hàn góc này: h = H – c với c = (Fd)0,5 khi rãnh hàn là 90%

Bước 6:

Xác định chiều sâu chảy s0 của bản bụng (tấm vách) S0 = (0,8÷1,0).h

Khi cần hàn ngấu toàn bộ chiều dày bản bụng nhưng không thể bảo đảm chiều sâu chảy cần thiết ngay cả khi đã dùng mật độ dòng hàn tối đa có thể được, ta phải dùng biện pháp vát mép bản bụng

Trường hợp hàn xong lớp thứ nhất mà kim loại đắp đã điền đầy phần vát mép thì chiều cao của kim loại có thể được xác định theo công thức đã biết:

Diện tích F2 được tính như diện tích hình thang

1

2

22

902

c

tg tg

sin

222

+ Khi khe đáy a > 0

Các hệ số A và B giống như trường hợp a = 0, nhưng D được xác định như sau:

d

F m

5.1 Kỹ thuật bắt đầu gây và kết thúc hồ quang

Có thể gây hồ quang bằng một trong các biện pháp sau:

+ Chuyển động quẹt đầu dây hàn: Hạ dây hàn xuống cho tiếp xúc bề mặt vật hàn; đổ thuốc hàn; cho xe hàn chạy; ngay sau đó bật dòng điện hàn

+ Tạo vũng xỉ nóng chảy: Khi hàn bằng nhiều dây hàn, một dây tạo vũng xỉ nóng chảy; sau

đó các dây hàn kia tự gây hồ quang khi chúng được đưa vào vũng xỉ và bật dòng hàn

+ Chuyển động xuống và lên dây hàn: Phương pháp này hữu ích và mang tính kinh tế khi cần thường xuyên gây hồ quang và khi phải gây hồ quang tại những điểm nhất định Nó chỉ dùng cho nguồn hàn có đặc tính dốc đi kèm với bộ cấp dây có tốc độ biến đổi

Đầu tiên dây hàn được hạ xuống để tiếp xúc bề mặt hàn; sau đó đổ thuốc hàn xuống

và bật dòng điện hàn Điện áp thấp giữa đầu dây hàn và vật hàn sẽ cung cấp tín hiệu cho bộ

cấp dây rút đấu dây hàn và vật hàn Lúc đó xuất hiện hồ quang Điện áp hồ quang tiếp tục tăng khi dây hàn đang được kéo lên và động cơ bộ cấp dây nhanh chóng đối chiếu để cấp dây vào hồ quang Tốc độ cấp dây tăng cho đến khi tốc độ chảy của dây và điện áp hồ quang

ổn định ở chế độ đặt trước

+ Dùng bộ tạo tần số cao: Khi cần hàn gián đoạn hay hàn tốc độ cao Bộ tạo tần số và điện áp cao được nối song song với mạch hàn, tự động tạo ra hồ quang giữa đầu dây hàn và

bề mặt vật hàn khi khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn 1,6mm

Các bước để kết thúc hồ quang: dừng xe hàn; ngừng dây hàn và ngắt dòng điện hàn sau vài giây

5.2 Kỹ thuật hàn tự động tấm phẳng

a) Hàn giáp mối từ một phía

Việc chuẩn bị mép hàn cần đơn giản nhất Do đặc điểm của quá trình hàn, có thể hàn

tự động một lớp không vát mép tới chiều dày tấm 20mm Việc tăng độ lớn khe đáy có thể khắc phục hiện tượng mối hàn lồi quá mức do dòng điện hàn cao

Sử dụng đệm lót cần bảo đảm đủ lực ép của tấm đệm nhằm tạo dáng tốt mối hàn (đệm đồng: cho tấm mỏng đến 3 mm; đệm thuốc hàn: cho tấm 4÷8 mm)

Khi chiều dày s > 30 mm, có thể hàn một hoặc nhiều lớp Hàn nhiều lớp cho phép giảm cường độ dòng điện hàn và bảo đảm chiều sâu ngấu đủ lớn Ngoài ra, hàn nhiều lớp thép hợp kim thấp dễ tôi có tác dụng ram vùng ảnh hưởng nhiệt của các lớp trước đó

Khi hàn tấm mỏng, cần giảm năng lượng đường để chống cháy thủng (chọn cường độ dòng hàn I nhỏ) nhưng cần chọn chế độ hàn bảo đảm chiều sâu ngấu h cần thiết nhỏ nhất.b) Hàn giáp mối từ hai phía

Kỹ thuật hàn mối từ hai phía khác với hàn chỉ một phía Mặt đáy có kích thước lớn hơn nhiều so với hàn hồ quang tay Khe đáy thường rất nhỏ hoặc không có khe đáy Lớp hàn đầu tiên không được ngấu toàn bộ mặt đáy (phần ngấu vào khoảng 2/3 giá trị mặt đáy) Sau

đó quay ngược để hàn lớp đầu tiên từ phía ngược lại (phải ngấu phần chân đường hàn trước đó)

-3÷5

Lót đáy đệm tấm đồngLót đáy đệm thuốc hànLót đáy đệm tấm đồng+thuốcHàn hai phía; lớp 1: lót đáy đệm thuốcLót đáy đệm thép

Lớp 1: có thể lót đáy hàn hồ quang tayLớp 1: có thể lót đáy hàn hồ quang tay

Cách dẫn hướng dây hàn: có thể nghiêng đầu dây hàn ở các lớp trên.

Trình tự hàn: thường hàn từ 2 đến 4 đường hàn từ một bên, sau đó hàn với số lớp nhiều hơn phí ngược lại

Các dạng vát mép liên kết giáp mối từ 2 phía có thể chia thành các kiểu từ 8÷15

r= 5÷10, lớp đầu: lót đáy dùng đệm thuốc

lớp lót đáy bằng hàn hồ quang tay

h = 8

h2 = 5÷10lớp lót đáy bằng hàn hố quang tay

h= 5÷10

3÷6h= 5÷10

t1 ≥t

Để hàn mối hàn góc có hai tư thế hàn phổ biến :

+ Tư thế hàn sấp (hàn lòng máng) được sử dụng khi cần hàn ngấu đều cả hai mép hàn hoặc

bố trí dây hàn không đối xứng các cạnh hàn Có thể hàn mối hàn lớn có chuyển tiếp từ mối hàn đều vào kim loại cơ bản Cần sử dụng đệm lót (tấm đồng, mối hàn lót hồ quang tay, thuốc hàn)

+ Tư thế hàn ngang (có nghiêng dây hàn) được sử dụng khi không cần phải giữ chính xác khe hở giữa hai tấm Chỉ có thể hàn tối đa mối hàn kích thước 6 mm cho một lớn hàn Dao động tối đa đầu dây hàn dọc đường hàn là 1 mm Góc nghiêng dây hàn 20÷30

xỉ và kim loại nóng chảy tràn ra ngoài)

2) Với liên kết hàn một lớp, đầu và cuối mối hàn phải giao nhau từ 35÷40mm

3) Chú ý đoạn đầu và đoạn cuối đường hàn, khởi động quá trình hàn khi vật hàn đứng yên và kết thúc quá trình hàn bằng cách ngưng quay chi tiết rồi mới tắt hồ quang, nhằm bảo đảm điền đầy vũng hàn

4) Khi đường kính chi tiết nhỏ (80÷200mm), dây hàn nằm ngoài tâm quay và còn nghiêng 5÷100 so với trục thẳng đứng tính từ tâm quay và ngược hướng quay của chi tiết Khi cần, có thể sử dụng đồ gá giữ thuốc hàn thích hợp

5) Dòng điện hàn được dẫn trực tiếp vào chi tiết quay thông qua hệ thống chổi than hoặc tương tự

6 Vận hành, sử dụng máy hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ

6.1 Chuẩn bị trước khi hàn

+ Kết nối thiết bị

+ Lắp dây hàn

+ Đổ thuốc hàn vào thùng chứa

+ Chuẩn bị phôi hàn theo yêu cầu lắp ghép

+ Gá kẹp vật hàn

6.2 Chọn chế độ hàn

+Chọn dòng điện ở thiết bị biến áp

+ Chọn dòng điện trên hộp điều khiển

+ Chọn điện áp

+ Chọn tốc độ truyền dây

+ Chọn tốc độ di chuyển của xe hàn

+ Chọn các thông số về chiều sâu nóng chảy và các thông số phụ trợ khác

6.3 Các buớc tiến hành khởi động thiết bị, gây hồ quang hàn và ngừng hàn

a Khởi động thiết bị gây hồ quang

+ Bật công tắc khởi động thiết bị biến áp

+ Điều chỉnh để đầu hàn vào vị trí cần hàn

+ Có thể chạy thử xe hàn trên chiều dài mối hàn ở chế độ không tải

+ Di chuyển mỏ hàn về vị trí đầu đường hàn Bật công tắc mở thuốc hàn bao phủ kín khu vực đầu đường hàn

+ Bật công tắc tại hộp điều khiển của xe hàn, ấn nút khởi động để có dòng hàn và đẩy dây hàn xuống vật hàn đồng thời thực hiện chuyển động dọc mối hàn (lúc này sẽ xuất hiện

hồ quang và bắt đầu quá trình hàn)

b kết thúc hồ quang dừng quá trình hàn

+ Dừng xe hàn

+ Ngắt công tắc ngừng cấp dây hàn

+ Ngắt dòng điện hàn

Các thao tác phải tiến hành nhanh liên tục trong khoảng từ 1 – 2 giây

7 Công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng.

+ An toàn lao động:

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong suốt quá trình thực tập

+ Vệ sinh phân xưởng:

- Thu dọn thiết bị, dụng cụ

- Vệ sinh phân xưởng

- Nhiệm vụ cho bài học sau

BÀI 2: HÀN ĐẮP MẶT PHẲNG

I Mục tiêu của bài:

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

- Trình bày được các yêu cầu, các thông số kỹ thuật khi hàn đắp mặt phẳng;

- Thực hiện được hàn đắp mặt phẳng đảm bảo độ sâu ngấu, phẳng, đúng kích thước bản vẽ, đủ lượng dư gia công ít biến dạng kim loại.

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn

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

II Nội dung bài

Vật liệu hàn đắp có thể là thép các bon, thép chịu mμi mòn, thép có tính chất đặc biệt như chịu nhiệt, độ cứng cao, bền nhiệt, chịu axít,

- Các thông số khi hàn đắp

S Chiều dày vật hàn

b Chiều rộng mối hàn

h Chiều cao mối hàn (Chiều cao đắp)

c Khoảng chồng lên của 2 mối hàn (c = 1/3b)