Giáo trình Gá lắp kết cấu hàn cung cấp cho người học các kiến thức: Đấu nối và vận hành máy hàn; gây hồ quang và duy trì hồ quang, gá lắp và hàn đính định vị các chi tiết hàn tấm ở vị trí 1F, 2F, 3F, 4F; gá lắp và hàn đính định vị các chi tiết hàn tấm ở vị trí 1G, 2G, 3G, 4G;...
Trang 1ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG
GIÁO TRÌNH
Tên môn học: Gá lắp kết cấu hàn
NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG
Hải Phòng , năm 2019
Trang 2GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN GÁ LẮP KẾT CẤU HÀN
MÃ SỐ MÔ ĐUN 14 BÀI 1: ĐẤU NỐI VÀ VẬN HÀNH MÁY HÀN
I MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Kết nối thiết bị hàn hồ quang tay như: nối máy với nguồn điện, nối cáp hàn kìm hàn vào máy, nối dây tiếp đất đảm bảo chắc chắn an toàn tiếp xúc tốt
- Đóng ngắt điện nguồn, khởi động máy, điều chỉnh cường độ dòng điện hàn thành thạo
- Cặp dây mát chắc chắn tiếp xúc tốt
- Cặp que hàn vào kìm hàn, thay que hàn nhanh gọn chính xác
- Phát hiện và xử lý tốt các hỏng hóc thông thường của máy hàn trong quá trình sử dụng
- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc
II NỘI DUNG
1 Đấu nối thiết bị hàn
1.1 Đấu máy hàn với nguồn điện
Trước khi đấu máy hàn, phải đọc
hướng dẫn để biết hiệu điện thế đầu
vào của máy hàn để đấu hiệu điện thế
phù hợp Trường hợp máy sử dụng đa
nguồn
220/380V phải gạt công tắc hoặc
chuyển cầu đấu nối phù hợp
Hình 1.1 Đấu nguồn điện đầu vào
1.2 Đấu cáp hàn với máy
Nếu máy hàn một chiều phải xác định xem cần đấu thuận hay đấu nghịch
Trang 3Hình 1.2 Đấu cáp hàn vào máy hàn một chiều
2 Vận hành, sử dụng thiết bị dụng cụ hàn
TT Nội dung các
bước công việc Hình vẽ minh họa Hướng dẫn sử dụng
1 Đấu nối thiết bị
hàn
- Đấu máy với nguồn điện
- Đấu cáp với kìm và bàn hàn
- Dùng bút điện kiểm tra độ cách điện
3
Điều chỉnh chế
độ hàn
Điều chỉnh chế độ hàn ở trạng thái không tải
- Điều chỉnh thô
- Điều chỉnh tinh
Trang 43 Thực hành bảo dưỡng máy hàn
TT Nội dung các bước
công việc Hướng dẫn sử dụng
1
Bảo dưỡng các đầu nối
dây trên bảng điện, hút
bụi bên trong máy
- Tháo các đầu cốt, dùng giấy nháp mịn đánh sạch lớp oxít trên
4 Các hỏng hóc thông thường của máy hàn và biện pháp khắc phục
Sau khi mở máy,
tốc độ mô tơ rất
chậm
1 Có 1 trong 3 cầu chì của 3 pha bị cháy
2 Cuộn dây trong Stato
Trang 5của mô tơ điện bị đứt
3 Cổ góp bị chập mạch
4 Cổ góp điện không sạch
1 Ngừng máy và giảm dòng điện hàn
2 Cho sửa chữa lại
3 Lấy vải lau sạch
bề mặt cổ góp
Chỗ nối dây hoặc
đầu cốt phát tia lửa
- Chuẩn bị phôi liệu và các loại dụng cụ, thiết bị hàn đầy đủ
- Gây hồ quang thành thạo, chính xác và duy trì ổn định hồ quang
- Hàn được đường thẳng trên tôn phẳng
- Khắc phục được các nhược điểm khi gây hồ quang
Trang 6- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc
II NỘI DUNG
1 Những kiến thức cơ bản về hồ quang hàn
Hàn hồ quang là quá trình hàn nóng chảy, nhiệt lượng do hồ quang điện sinh ra làm nóng chảy mép hàn và kim loại phụ tạo thành bể hàn ở trạng thái lỏng, sau khi kết tinh tạo thành bể hàn
có hướng của các ion giữa hai điện cực Do có sự va đập mạnh của các ion nên nó giải phóng năng lượng ở dạng nhiệt năng và quang năng tạo ra ánh sáng mạnh và nhiệt độ cao
Hình 2.1 Sự chuyển dời có hướng của các electoron
Trang 71.2 Cấu tạo
Hình 2.2 Cấu tạo cột hồ quang
Trong cột hồ quang do dòng điện một chiều tạo ra:
- Khu vực cực âm có nhiệt độ 32000C, nhiệt lượng tỏa ra là 38% của tổng lượng nhiệt hồ quang
- Khu vực cực dương có nhiệt độ 34000C, lượng nhiệt tỏa ra là 42% của tổng lượng nhiệt hồ quang
- Cột hồ quang có nhiệt độ lên đến 60000C, nhưng lượng nhiệt tỏa ra là 20% của tổng lượng nhiệt hồ quang
- Với dòng điện xoay chiều, nhiệt độ, nhiệt lượng phân bố trên que hàn
và vật hàn đều nhau
- Điều kiện để hình thành hồ quang điện:
+ Giữa hai điện cực phải có một hiệu điện thế đủ lớn để tạo thành điện trường hút các ion và electron
+ Khoảng không khí giữa hai điện cực phải được ion hóa
Trong cấu trúc của phân tử, bao giờ cũng có điện tử tự do Nếu ta tăng động năng cho nó đủ lớn thì chúng sẽ bứt ra khỏi sức hút của hạt nhân và
sẽ tách ra ngoài, nếu như ở bên kia điện cực có hiệu điện thế đủ lớn thì điện cực bứt ra sẽ chuyển về phía trái dấu
Năng lượng dùng để bứt điện tử ra khỏi sức hút của hạt nhân gọi là công ion hóa, công ion hóa trong hồ quang hàn chính là nhiệt năng Trong quá trình điện tử chuyển về phía dương cực nó sẽ bắn phá các phần tử khi ở giữa hai điện cực và tạo ra các ion dương mới, hay nói cách khác là sẽ xảy
ra hiện tượng ion hóa Năng lượng dùng để ion hóa khoảng không khí này gọi là điện thế ion hóa và đến một mức nào đó sẽ xuất hiện cột hồ quang
Trang 82 Các phương pháp gây hồ quang, sự cháy của hồ quang
2.1 Các phương pháp gây hồ quang hàn
- Phương pháp mổ thẳng
+ Cho que hàn tiếp xúc thẳng, chạm nhẹ vào vật hàn khi xuất hiện
hồ quang, nhanh chóng nâng đầu que hàn cách vật hàn từ 2 - 4mm
+ Phương pháp này mồi hồ quang chính xác vị trí, mặt hàn không
bị bẩn nhưng dễ bị dính que Trường hợp que hàn bị dính vào vật hàn, chỉ cần lắc nhẹ que hàn sang hai bên và có xu hướng kéo que hàn rời khỏi vật hàn Nếu que hàn không rời ra ta phải bấm kìm hàn để nhả que hàn ra, sau
đó tiến hành làm lại từ đầu
Hình 2.3 Mồi hồ quang mổ thẳng
- Phương pháp mồi hồ quang ma sát
+ Cho que hàn tiếp xúc ma sát với vật hàn nên xảy ra hiện tượng chập mạch và xuất hiện hồ quang khi đó lập tức nâng đầu que hàn và giữ khoảng cách từ đầu que hàn đến vật hàn từ 2÷4mm
Ưu điểm của thao tác này là dễ thao tác, phù hợp cho người mới học nhưng nó có nhược điểm là làm bẩn mặt vật hàn
Hình 2.4 Mồi hồ quang ma sát
2.2 Sự cháy của hồ quang
Hồ quang hàn do nguồn điện tạo nên, những nguồn này là các máy biến thế, máy phát hàn hoặc các máy chỉnh lưu hàn Chế độ cháy của hồ
Trang 9quang được đặc trưng bởi cường độ dòng điện hàn (Ih), điện áp hồ quang (Uh) và chiều dài hồ quang (lhq)
Hình 2.5 Các đường đặc tính ngoài máy
1 Đặc tính dốc 2 Đặc tính thoải
3 Đặc tính cứng (bằng) 4 Đặc tính tăng
Sự ổn định của hồ quang và chế độ hàn phụ thuộc vào điều kiện phóng điện của hồ quang, tính chất và các thông số của nguồn điện hàn và lưới điện Sự phụ thuộc của điện áp trên hai đầu ra của nguồn điện hàn vào cường
độ dòng điện được gọi là đặc tính ngoài của nguồn điện hàn
Người ta phân biệt một số đặc tính ngoài sau đây: đường đặc tính dốc, thoải, cứng và tăng (hình 2.5) Tùy theo các phương pháp hàn mà ta chọn các nguồn có đặc tính ngoài khác nhau
Khi hàn tay, chiều dài hồ quang thường thay đổi nhiều, vì vậy khi hàn hồ quang tay người ta sử dụng các nguồn có đặc tính dốc Điều này cho phép người thợ hàn thay đổi chiều dài hồ quang tắt hoặc tăng quá mức dòng điện hàn
Khi hàn tự động và bán tự động, dây hàn đi xuống vũng hàn với tốc độ bằng tốc độ nóng chảy của dây Khi đột ngột giảm chiều dài hồ quang, dòng điện hàn sẽ tăng và dây hàn sẽ nóng chảy nhanh hơn Kết quả là chiều dài hồ quang sẽ tăng và trở về với chiều dài ban đầu Quá trình tương tự sẽ xảy ra khi tăng chiều dài hồ quang Hiện tượng trên đây gọi là hiện tượng tự điều chỉnh của hồ quang Đối với hệ tự điều chỉnh, người ta
sử dụng nguồn hàn có đặc tính cứng hoặc hơi dốc
Trang 10Sự làm việc của các máy hàn tự động, bán tự động và các đầu hàn có tốc
độ dây không đổi dựa trên nguyên lý tự điều chỉnh
Các nguồn điện hàn hồ quang phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Điện áp không tải (điện áp trên hai đầu ra của nguồn khi mạch hàn hở) phải đủ lớn để gây hồ quang, nhưng không vượt quá giá trị an toàn đối với người thợ hàn (không quá 80V)
- Công suất của nguồn điện hàn cần phải đủ để cung cấp một dòng điện hàn đủ duy trì hồ quang
- Nguồn điện hàn phải có cơ cấu điều chỉnh dòng hàn một cách vô cấp trong giới hạn cần thiết
- Đọc được các kích thước cơ bản
- Hiểu được yêu cầu kỹ thuật
Bước 2: Kiểm tra phôi, làm sạch bề mặt
Trang 11- Số lượng 01 tấm
- Phôi phẳng, thẳng không bị bavia
- Phôi đúng kích thước
Bước 3: Chọn chế độ gây hồ quang
Đánh sạch mặt phôi bằng bàn chải sắt hoặc máy mài tay
- Gây hồ quang tại điểm đầu đường vạch dấu
- Khi hồ quang hình thành, nâng đầu que hàn lên khoảng 10mm và kiểm tra lại điểm bắt đầu
- Sử dụng một trong hai phương pháp gây hồ quang là mổ thẳng, hoặc quẹt diêm
Trang 124 Các dạng sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục
TT Tên Nguyên nhân Cách khắc phục
thổi lệch
- Dòng điện hàn nhỏ
- Que hàn bị ẩm, vỡ thuốc
- Đấu các cực không đúng vị trí
- Tăng Ih
- Kiểm tra que trước khi hàn
- Đấu mát vào đúng tâm của vật hàn
- Chú ý quan sát sự hình thành bể hàn
hàn
- Dòng điện hàn nhỏ
- Đầu que hàn bị vỡ thuốc bọc
- Que hàn ẩm
Tăng cường độ dòng điện
- Sử dụng que hàn
có lớp thuốc bọc
- Sấy que hàn
- Lắc que hàn
Trang 13Bài 3: GÁ LẮP VÀ HÀN ĐÍNH ĐỊNH VỊ CÁC CHI TIẾT HÀN
TẤM Ở VỊ TRÍ 1F, 2F, 3F, 4F
I MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Chuẩn bị phôi hàn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ dùng để định vị, kẹp chặt, và dụng cụ kiểm tra đầy đủ
- Gá phôi và hàn đính định vị chắc chắn, đúng kích thước, đảm bảo độ vuông góc giữa các chi tiết
- Kiểm tra được kết cấu hàn bằng các dụng cụ đo kiểm
- Chỉnh sửa kết cấu hàn đảm bảo chắc chắn, đúng kích thước
- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp
- Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác trong công việc
II NỘI DUNG
Trang 141 Vị trí mối hàn trong không gian:
Hình 2.6 Sơ đồ vị trí mối hàn trong không gian
I Vị trí hàn sấp; II.Vị trí hàn đứng ; III Vị trí hàn ngửa
- Hàn sấp là hàn những mối hàn phân bố trên các mặt phẳng nằm trong góc từ 0 ÷ 600
- Hàn đứng là hàn những mối hàn phân bố trên các mặt phẳng nằm trong góc từ 600 ÷ 1200 theo phương bất kỳ Trừ phương song song với mặt phẳng nằm ngang
- Hàn ngang là những mối hàn phân bố trên các mặt phẳng nằm trong góc từ 600 ÷ 1200, phương của mối hàn song song với mặt phẳng nằm ngang
- Hàn trần là hàn những mối hàn phân bố trên các mặt phẳng nằm trong góc từ 1200÷ 1800 Thông thường khi hàn trần người thợ hàn phải ngửa mặt về phía hồ quang nên gọi là hàn ngửa
Trang 15
Hình 2.6 Vị trí mối hàn theo tiêu chuẩn ISO
2 Gá lắp trước khi hàn
Đồ gá lắp ghép hàn phải đảm bảo các yêu cầu sau :
- Tính dễ tiếp cận các bề mặt cần cố định, cũng như những chổ cần tiến hành đo lường và kiểm tra
- Đủ độ bền, đủ độ cứng vững cần thiết, cố định chính xác những chi tiết hàn và ngăn không cho chúng biến dạng trong quá trình hàn,
- Dễ tháo lắp và an toàn trong sử dụng
Các loại đồ gá hàn
- Đồ gá lắp ghép: Chỉ lắp ghép và được tháo ra sau khi đính phôi
- Đồ gá lắp ghép – hàn: Chỉ được tháo ra sau khi hàn
Trang 16Hình 2.7 Đồ gá hàn
Các yêu cầu khi gá lắp và định vị
Việc chuẩn bị các liên kết trước khi hàn (gá lắp) ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng mối hàn Việc vát mép, bảo đảm hàn ngấu suốt chiều dày tấm kim loại cơ bản khi hàn nhiều lớp mà không cần tăng cường của dòng điện như khi hàn một lượt Điều này giảm được ứng suất và biến dạng khi hàn
Khe đáy (độ hở chân) phải đảm bảo hàn ngấu lớp hàn lót, mép phải đảm bảo tránh cháy thủng khi hàn lót Ngoài việc chuẩn bị cạnh hàn chính xác về mặt hình học theo quy định của bản vẽ, việc lắp ghép trong dung sai cần thiết góp phần nâng cao chất lượng mối hàn, làm giảm khả năng phát sinh mối hàn, giảm khả năng tăng ứng suất dư sau khi hàn
Các kích thước lắp ghép và định vị phải được kiểm tra bằng các dụng
cụ đo như thước kiểm tra, dưỡng kiểm tra rãnh, dưỡng kiểm tra khe hở, dưỡng kiểm tra góc, dưỡng kiểm tra độ lệch tâm, dưỡng kiểm tra liên kết chữ T, dưỡng kiểm tra khe đáy…
3 Kỹ thuật hàn đính
Các mối hàn đính được thực hiện để lắp ráp các chi tiết cần hàn, nhằm đảm bảo vị trí tương đối của chúng trong liên kết hàn Việc hàn đính trong lúc lắp ghép có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn Nếu hàn đính quá dài hoặc quá cao sẽ làm cho hàn không ngấu và mối hàn lồi lõm không đều Nếu hàn đính quá nhỏ hoặc khoản cách quá dài, trong quá
Trang 17trình hàn bị nứt vì ứng suất gây nên, dẫn đến công việc hàn không tiến hành bình thường được Do đó khi hàn đính có mấy yêu cầu sau:
- Khoảng cách mối hàn đính bằng 40 ÷ 50 lần bề dày của vật hàn nhưng lớn nhất không được quá 300mm
- Chiều dài của mỗi vết hàn đính bằng 3 ÷ 4 lần bề dày vật hàn nhưng lớn nhất không quá 30mm
- Bề dày của mỗi vết hàn đính bằng khoảng 0,5 ÷ 0,7 lần bề dày vật hàn
a Cách bố trí mối hàn đính
Không nên hàn đính tại những chỗ sau đây của liên kết hàn: các chỗ chuyển tiếp đột ngột của tiết diện, chỗ có góc nhọn, trên vòng tròn nhỏ có bán kính nhỏ tập trung ứng suất Cũng không nên hàn đính gần lỗ, mép chi tiết ( Khoảng cách tối thiểu la 10mm)
Khi hàn đính từ hai phía của tấm thì nên bố trí so le các mối hàn đính Với các chi tiết dày 8mm thì cũng không nên hàn đính khi hàn hồ quang tay vì khi nối sẽ hình thành các chuyển vị của chi tiết, các mối hàn đính sẽ ngăn cản chuyển động có thể gây nứt
b Trình tự đặt các mối hàn đính
Nguyên tắc là phải làm cho độ biến dạng của chi tiết là nhỏ nhất Với các liên kết giáp mối có chiều dài lớn, các mối hàn đính thứ nhất được đặt ở hai đầu , sau đó ở giữa, mối hàn đính còn lại được đặt giữa chúng
Các liên kết chữ T dài được hàn đính trước hết tại chính giữa Mối hàn đính tiếp theo được đặt giữa mối hàn đính thứ nhất và một đầu của liên kết Mối hàn đính thứ 3 được đặt đối xứng với mối hàn đính thứ 2
Nếu hai tấm cần hàn có chiều dày khác nhau thì khi hàn đính phải hướng hồ quang về phía tấm dày hơn Nếu mối hàn đính bị nứt thì đặt thêm một mối khác bên cạnh và mài bỏ mối nứt đi
Trang 18- Mối hàn góc chữ T
Dùng khá phổ biến trong khi thiết kế Mối hàn loại này có độ bền cao, đặc biệt là
lúc chịu tải trọng tĩnh nên phần lớn dùng trong kết cấu làm vịêc chịu uốn
Có thể hànmột hoặc hai bên tùy tình trạng chịu lực của mối hàn
+ Sự chuẩn bị và kích thước của mối hàn chữ T không vát cạnh như hình 2.7 và bảng 1.1
Hình 2.8 Kết cấu chữ T không vát cạnh Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật
+ Sự chuẩn bị và kích thước của mối hàn chữ T không vát cạnh như hình 2.8 và bảng 1.2
Hình 2.9 Kết cấu chữ T vát cạnh Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật
Trang 19• Thực hành:
Bài 4: GÁ LẮP VÀ HÀN ĐÍNH ĐỊNH VỊ CÁC CHI TIẾT HÀN
TẤM Ở VỊ TRÍ 1G, 2G, 3G, 4G
I MỤC TIÊU BÀI HỌC
- Chuẩn bị phôi hàn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật
- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ dùng để định vị, kẹp chặt, và dụng cụ kiểm tra đầy đủ
- Gá phôi và hàn đính định vị chắc chắn, đúng kích thước, đảm bảo độ phẳng giữa các chi tiết
- Kiểm tra được kết cấu hàn bằng các dụng cụ đo kiểm
- Chỉnh sửa kết cấu hàn đảm bảo chắc chắn, đúng kích thước
- Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp
Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc
Trang 20II NỘI DUNG
1 Các liên kết giáp mối
- Sự chuẩn bị và kích thước mối hàn giáp mối không vát cạnh như hình
Trang 212 Trình tự thực hiện
a, Mối đính không vát mép
- Trình tự thực hiện gá đính mối hàn giáp mối
Bước 1.Đọc bản vẽ
Yêu cầu kỹ thuật:
- Kim loại mối hàn đính bám đều hai cạnh
- Mối hàn đính đúng kích thước
- Phôi sau khi đính phải thẳng, phẳng và đảm bảo đúng kích thước
Bước 2 Kiểm tra phôi, chuẩn bị mép hàn
- Phôi phẳng, thẳng, đúng kích thước không có
pa via, mép hàn sạch
Bước 3 Chọn thông số hàn, gá đính