Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG tới chất lượng mối hàn

Ngành Hàn cũng ñã ñược quan tâm và ñầu tư thoả ñáng nhờ vậy các khu công nghiệp, các Công ty, Xí nghiệp , Nhà máy và các cơ sở sản xuất cơ khí ñã ñầu tư, và ứng dụng công nghệ hàn tiên t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGUYỄN HẢI ðƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ BẢO VỆ TRONG CÔNG NGHỆ HÀN MAG TỚI CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGS,TS NGUYỄN THÚC HÀ

Hà Nội - Năm 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những số liệu và kết quả ñược trình bày trong luận văn là khách quan, trung thực và chưa từng ñược bất kỳ tác giả nào công bố dùng ñể bảo vệ một học vị nào khác

Các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc Mọi sự giúp ñỡ cho việc hoàn thành luận văn ñã ñược cảm ơn

Tác giả luận văn

Nguyễn Hải ðường

LỜI CÁM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ

và cộng tác nhiệt tình của nhiều tập thể cũng như các cá nhân trong và ngoài Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, Trường ðại học Bách khoa Hà Nội ðến nay luận văn của tôi ñã hoàn thành, tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Phó giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Thúc Hà ñã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này

Tôi xin trân thành cám ơn các Thầy giáo, Cô giáo Khoa Cơ ñiện, Viện ñào tạo sau ñại học, ñặc biệt là Bộ môn Công nghệ Cơ khí Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã ñóng góp ý kiến, tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin trân thành cám ơn các Thầy giáo, cán bộ Thí nghiệm thuộc Bộ môn Hàn – Công nghệ kim loại Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, các bạn bè ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị cho tôi triển khai thực hiện và hoàn thành luận văn

Nhân dịp này cho tôi ñược gửi lời cảm ơn tới các Thầy giáo, Cô giáo

ñã giảng dạy và truyền ñạt cho tôi những kiến thức khoa học trong suốt thời gian học tập ở lớp Cao học Cơ khí khóa 17, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội

Tôi xin trân thành cám ơn !

Tác giả luận văn

Nguyễn Hải ðường

1.2.Vai trò của công nghệ hàn trong các ngành công nghiệp 15

2 Các phương thức chuyển dịch kim loại lỏng khi hàn MAG 51

2.1 Chuyển dịch kim loại dạng cầu 52

2.2 Chuyển dịch kim loại dạng phun 53

2.3 Chuyển dịch kim loại dạng ngắn mạch hoặc nhỏ giọt 53

3 Chụp khí và ảnh hưởng của nó tới quá trình bảo vệ vùng hàn 54

3.2 Ảnh hưởng của chụp khí tới quá trình bảo vệ vùng hàn 55

4 Nghiên cứu ảnh hưởng của khí bảo vệ CO 2 tới chất lượng mối hàn 55

4.2 Tính chất của CO 2 với hồ quang hàn và kim loại mối hàn 57

4.4 Hiệu quả bảo vệ mối hàn của khí CO 2 61

BẢO VỆ TRONG CÔNG NGHỆ HÀN MAG TỚI CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN

66

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2-3 Giới thiệu ứng dụng của một số loại khí và hỗn hợp khí bảo vệ 37 Bảng 2-4 Bảng tra chế ñộ hàn thép các bon và hợp kim thấp kiểu hàn sấp 40

Bảng 2-8 Chế ñộ hàn ñứng từ dưới lên, liên kết hàn chữ T, mỏ hàn nghiêng

về phía trước, dòng một chiều cực nghịch

Bảng 2-14 Chế ñộ hàn thép không gỉ Dịch chuyển ngắn mạch hàn sấp giáp

mối, hàn ngang liên kết chồng và liên kết chữ T Dòng một chiều

Bảng 3-3 Kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của môi trường xung quanh 83

Bảng 3-6 Kết quả thí nghiệm về ảnh hưởng của hình dáng liên kết hàn 97

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢN VẼ Trang

Hình 1-6 Sơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí trơ 22 Hình 1-7 Vùng hồ quang và vũng hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường

Hình 2-15 Biểu ñồ giao ñộng hồ quang của kiểu chuyển dịch ngắn mạch 54

Hình 3-12 Các mối hàn chịu ảnh hưởng của lưu lượng khí bảo vệ khác nhau 78

Hình 3-15 Mối hàn MAG khi hàn có gió và ñã tăng lưu lượng khí bảo vệ 80

Hình 3-17 Các mối hàn chịu ảnh hưởng của ñiều kiện môi trường khác nhau 82

Hình 3-19 Mối hàn MAG khi góc nghiêng ñầu hàn so với bề mặt vật hàn nhỏ 85 Hình 3-20 Mối hàn MAG khi góc nghiêng ñầu hàn so với bề mặt vật hàn lớn 85 Hình 3-21 Các mối hàn chịu ảnh hưởng của góc nghiêng ñầu hàn khác nhau 87 Hình 3-22 Hàn MAG với khoảng cách từ vòi phun tới vật hàn khác nhau 89

Hình 3-33 Mối hàn MAG khi vòi phun khí không bị các hạt kim loại bám vào 99 Hình 3-34 Các mối hàn chịu ảnh hưởng của ñộ sạch vòi phun khác nhau 100

MỞ ðẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành cơ khí, công nghệ hàn kim loại cũng ñã có những bước phát triển vượt bậc ñóng vai trò rất quan trọng trong các ngành cơ khí, trong những năm gần ñây nhờ tiến bộ và ứng dụng khoa học kỹ thuật, một loạt các phương pháp hàn mới ra ñời, ñóng góp rất lớn vào sự phát triển kinh tế và sự nghiệp công nghiệp hoá hiện ñại hoá ñất nước Ở nước ta trong những năm gần ñây ñược

sự quan tâm của ðảng, Nhà nước cùng với các chính sách khuyến khích ñầu tư, ñổi mới công nghệ, hiện ñại hoá các thiết bị sản xuất cơ khí Ngành Hàn cũng ñã ñược quan tâm và ñầu tư thoả ñáng nhờ vậy các khu công nghiệp, các Công ty, Xí nghiệp , Nhà máy và các cơ sở sản xuất cơ khí ñã ñầu tư, và ứng dụng công nghệ hàn tiên tiến vào sản xuất, một trong những công nghệ hàn tiên tiến ñang ñược ứng dụng có

hiệu quả cao ñó là Công nghệ hàn trong môi trường khí bảo vệ ( hàn MAG )

Tuy nhiên việc sử dụng khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG như thế nào cho hiệu quả và ảnh hưởng của chúng tới chất lượng mối hàn ra sao thì chưa ñược các

cơ sở sản xuất quan tâm ñúng mức, dẫn ñến chất lượng mối hàn không cao, hiệu quả kinh tế còn hạn chế

ðề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG tới

chất lượng mối hàn: Sẽ giải quyết ñược bài toán sử dụng khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG như thế nào ñể ñem lại hiệu quả kinh tế cao và chất lượng hình dáng bề mặt mối hàn tốt, cũng như sự ảnh hưởng của khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG tới chất lượng mối hàn

Kết quả nghiên cứu của ñề tài là các kết luận kiến nghị về chế ñộ sử dụng khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG với các yếu tố công nghệ khác nhau, giúp cho người thợ hàn tính toán dự trù khí bảo vệ trong hàn MAG và ñặt chế ñộ hàn phù hợp ðể giúp chúng ta có cái nhìn khoa học khi lựa chọn khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG và ñiều chỉnh ñúng lưu lượng khí khi dùng, cũng như các biện pháp

ñể nâng cao tính bảo vệ của khí hàn, ñem lại hiệu quả kinh tế, ñảm bảo ñược chất lượng hình dáng bề mặt mối hàn theo yêu cầu kỹ thuật

Mục tiêu của ñề tài ñược thể hiện rõ qua tên của ñề tài là: Nghiên cứu ảnh

hưởng của khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG tới chất lượng của mối hàn

Cấu trúc của luận văn gồm: Phần mở ñầu; chương 1,2,3, 4 phần tài liệu tham khảo; một số hình ảnh về quá trình thí nghiệm

Nội dung chính của luận văn:

Chương 1 Chủ yếu nghiên cứu về tổng quan về hàn hồ quang trong

môi trường khí bảo vệ

Chương 2 Nghiên cứu lý thuyết về hàn MAG

Chương 3 Nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của khí bảo vệ trong

công nghệ hàn MAG tới chất lượng mối hàn

Chương 4 Kết luận và các kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Một số hình ảnh về thí nghiệm hàn MAG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HÀN HỒ QUANG TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ

1 Sự phát triển của ngành hàn và vai trò của nó trong công nghiệp

1.1 Lịch sử phát triển của ngành hàn

Năm 1802, viện sĩ Nga V.V Pê-tơ-rốp ựó tìm ra hiện tượng hồ quang ựiện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó ựể làm nóng chảy kim loại, mở ra thời kỳ hàn hồ quang

Năm 1888, N.G Sla-vi-a-nốp ựó áp dụng ựiện cực nóng chảy-cực ựiện kim loại vào hồ quang ựiện, ựến năm 1907, kỹ sư Thuỵ điển Kenbbécgơ ựó phát hiện ra phương pháp ổn ựịnh quá trình phóng hồ quang và bảo vệ vùng hàn khỏi tác ựộng của không khắ xung quanh bằng cách bọc lên ựiện cực kim loại một lớp thuốc Việc ứng dụng que hàn có bọc thuốc ựã bảo ựảm chất lượng của mối hàn trong ngành công nghiệp lúc bấy giờ

Năm 1928, Alecxanựerơ (Mỹ) tìm ra phương pháp hàn hồ quang trong khắ

bảo vệ và ựưa vào sản xuất Hàn trong khắ bảo vệ làm tăng vọt chất lượng mối hàn

và hiện nay là một trong những phương pháp hàn ựược sử dụng rộng rãi với những

ưu ựiểm về chất lượng mối hàn và ựặc biệt là khả năng sử dụng dễ dàng ở mọi tư thế hàn và mọi vị trắ hàn khác nhau

Năm 1929, người ta ựó tìm ra phương pháp hàn tự ựộng dưới lớp thuốc trong ựiều kiện thắ nghiệm Thời kỳ phát triển cao của công nghệ hàn tàu ựã ựược mở ra vào những năm cuối thập kỷ 30 và ựầu thập kỷ 40 sau những công trình nổi tiếng của viện sĩ E.O.Pa-ton về hàn dưới lớp thuốc Phương pháp hàn này ựược ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ựóng tàu, ựó là thành tựu vô cùng to lớn của kỹ thuật hàn hiện ựại Cho ựến nay, hàn dưới thuốc vẫn là phương pháp cơ khắ hoá cơ bản trong kỹ thuật hàn trong ngành công nghiệp với những ưu ựiểm vượt trội về hiệu suất và chất lượng của mối hàn

Năm 1949 ựã ra ựời phương pháp hàn nóng chảy ựặc biệt - hàn ựiện xỉ đó là một phát minh nổi tiếng nữa của tập thể Viện hàn ựiện B.O Pa-tô Hàn ựiện xỉ ựược nghiên cứu và ựưa vào sản xuất trong ngành công nghiệp từ những năm 50 ựể chế tạo các thiết bị nặng như lò hơi, tua bin, máy tờiẦ

Các phương pháp hàn ngày càng ñược nghiên cứu và cải tiến ñể nâng cao năng suất, hiệu quả và chất lượng mối hàn cũng như nâng cao khả năng tự ñộng hóa

Từ cuối ñại chiến thế giới lần thứ II, người ta ñã tìm ra hai phương pháp

công nghệ hàn trong khí bảo vệ: MIG (Metal - Iner - Gas) và TIG (Tungsten - Iner -

Gas) ñặc trưng của hai phương pháp hàn MIG và TIG là trong quá trình hàn, hồ quang và bể hàn ñược bảo vệ bằng khí trơ (Ar, He) TIG là hàn bằng ñiện cực

không nóng chảy (volfram hoặc grafit) MIG là hàn bằng ñiện cực nóng chảy (dây

kim lo ại)

Khí bảo vệ (khí trơ) công nghệ sản xuất rất phức tạp, nên cuộc tìm kiếm khí bảo

vệ rẻ hơn ñể thay thế ñã thu hút nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu Thành tựu của

nhiều công trình nghiên cứu ñã cho ra ñời phương pháp hàn MAG (Metal - Active -

Gas) Công cuộc tìm kiếm của các nhà nghiên cứu khoa học vẫn tiếp tục và họ ñã ñạt ñược những thành tựu to lớn ñó là phương pháp hàn MAG có thể dùng 100% khí CO2 làm khí bảo vệ trong quá trình hàn ñiện cực nóng chảy Từ năm 1953 ở Liên Xô ñã chính thức ứng dụng công nghệ hàn trong môi trường khí bảo vệ là CO2

và sau ñó lần lượt năm 1955 - 1956 ở các nước phương Tây, Mỹ, Canada, Anh, ðức cũng ñã ứng dụng thành công và rất hiệu quả của công nghệ hàn trong môi trường khí bảo vệ là CO2

Công nghệ hàn MAG ñối với thế giới là một quá trình nghiên cứu, ứng dụng

và dần hoàn thiện từng bước, ñến nay ñã phát triển ñến mức ñộ cao, ứng dụng rất rộng rãi và hiệu quả trong các ngành công nghiệp

1.2 Vai trò của công nghệ hàn trong các ngành công nghiệp

Công nghệ hàn ñóng vai trò rất quan trọng Do nó có những ưu ñiểm nổi bật

so với các phương pháp chế tạo cơ khí khác như:

Công nghệ ñơn giản dễ thực hiện, không cần phải thiết bị hiện ñại, mối hàn bền, cơ tính tốt, ñảm bảo ñộ kín tốt, công nghệ hàn có thể nối ñược những kim loại khác nhau, công nghệ hàn dễ cơ khí hoá, tự ñộng hoá, giá thành chế tạo rẻ, tính kinh

tế cao Do công nghệ hàn có nhiều ưu ñiểm như vậy nên nó ñược ứng dụng rộng dãi trong các ngành công nghiệp như: Ngành ñóng tàu, chế tạo thiết bị cơ khí, Ngành lắp máy, Ngành xây dựng, Ngành công nghiệp ô - tô vv Nhờ có công nghệ hàn

1 Hàn laser; 2 Hàn h ồ quang plasma;

3 Hàn chùm tia ñiện tử; 4 Hàn h ồ quang ñiện;

5 Hàn ñiện xỉ; 6 Hàn khí;

7 Hàn nhi ệt nhôm; 8 Hàn h ồ quang tay;

9 Hàn t ự ñộng và bán tự ñộng dưới lớp thuốc; 10 Hàn hồ quang trong môi trường

khí b ảo vệ;

11 Hàn h ồ quang tay ñiện cực nóng chảy; 12 Hàn h ồ quang tay ñiện cực

không nóng ch ảy;

13 Hàn trong môi tr ường khí Argon; 14 Hàn trong môi tr ường khí Hêli;

15 Hàn trong môi tr ường khí Nitơ; 16 Hàn trong môi tr ường khí CO 2 ;

17 Hàn siêu âm; 18 Hàn n ổ;

19 Hàn ngu ội; 20 Hàn ñiện tiếp xúc;

21 Hàn ma sát; 22.Hàn khu ếch tán trong chân

không;

23 Hàn cao t ần; 24 Hàn rèn;

25 Hàn giáp m ối; 26 Hàn ñiểm;

27 Hàn ñường; 28 Hàn b ằng ñiện cực giả;

ñó ñông ñặc tạo thành mối hàn

Khi hàn nóng chảy, các khí xung quanh nguồn nhiệt có ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình luyện kim và hình thành mối hàn Do ñó ñể ñiều chỉnh quá trình hàn theo chiều hướng tốt thì phải ứng dụng các biện pháp công nghệ nhất ñịnh: dùng thuốc bảo vệ, khí bảo vệ, hàn trong chân không,…

2.2 Theo năng lượng sử dụng.

- ðiện năng: Hàn hồ quang, hàn ñiện tiếp xúc…

- Hóa năng: Hàn khí, hàn nhiệt…

- Cơ năng: Hàn ma sát, hàn nguội…

Phương pháp công nghệ hàn này ñược sử dụng rộng rãi nhất hiện nay Mặc

dù ñã có những phương pháp mới có năng suất, chất lượng cao; nhưng phương pháp hàn hồ quang tay vẫn không thể thiếu trong các dạng sản xuất sửa chữa, sản xuất loạt nhỏ, ñặc biệt ở những qui trình công nghệ hàn không thể tiến hành cơ khí hóa

và tự ñộng hóa

Chất lượng của mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào tay nghề của người thợcũng như dòng ñiện hàn

Nguồn hàn

Kìm hànque hàn

hồ quangsỉ

kim loại

mối hàn

bể hàn

kim loại

cơ bản

kim loại lỏng

Hình1.2 Nguyên lý hàn h ồ quang tay

mối hàn, cấp thuốc hàn hoặc khí bảo vệ

Khi chỉ một số khâu trong quá trình hàn ñược tự ñộng hóa người ta gọi là hàn bán tự ñộng Thường khi hàn bán tự ñộng người ta chỉ tự ñộng hóa khâu cấp ñiện cực hàn vào vũng hàn còn di chuyển ñiện cực thực hiện bằng tay

b ðặc ñiểm:

* Năng suất hàn cao (Thường gấp 5÷10 so với hàn hồ quang tay) nhờ sử dụng

dòng ñiện hàn cao

* Chất lượng mối hàn tốt và ổn ñịnh

* Tiết kiệm kim loại nhờ hệ số ñắp cao

* Tiết kiệm năng lượng vì sử dụng chiệt ñể nguồn nhiệt

* Cải thiện ñiều kiện lao ñộng

* Thiết bị hàn tự ñộng và bán tự ñộng ñắt, không hàn ñược các kết cấu hàn và

vị trí hàn phức tạp

3.3 Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ (Submerged Arc Welding - SAW)

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, tiếng

Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding), là quá trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn (ðiện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc bảo vệ

Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần của thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn Dây hàn ñược ñẩy vào vũng hàn

bằng một cơ cấu ñặc biệt với tốc ñộ phù hợp với tốc ñộ cháy của nó (Hình 1.3a)

Theo ñộ chuyển dịch của nguồn nhiệt (Hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn (Hình 1.3b) Trên mặt vũng hàn và phần mối

hàn ñó ñông ñặc hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các qúa trình luyện kim khi hàn, bảo vệ và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi mối hàn sau khi hàn Phần thuốc hàn chưa ñược nóng chảy có thể sử dụng lại

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể ñược tự ñộng cả hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và di chuyển hồ quang dọc theo trục mối hàn Trường hợp này ñược gọi là “Hàn hồ quang tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ”

Nếu chỉ tự ñộng hóa khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang cũng không

chuyển ñộng hồ quang dọc theo trục mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là “Hàn

h ồ quang bán tự ñộng dưới lớp thuốc bảo vệ”

b)

Hình 1.3 S ơ ñồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ

a S ơ ñồ nguyên lý; b Cắt dọc theo trục mối hàn

Hình 1.4 Máy hàn d ưới lớp thuốc bảo vệ

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cơ khí chế tạo như trong sản xuất: các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu ñộ và chiều cao, các ống thép có ñường kính lớn, các bồn, bể

chứa, bình chịu áp lực và trong công nghệ ñóng tàu…

Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu ñược ứng dụng ñể hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ ñạo không phức tạp

Phương pháp hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn ñược các chi tiết có chiều dày từ vài mm ñến hàng trăm mm

3.4 Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ

Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ là phương pháp hàn thích ứng với mọi kết cấu hàn và cho năng suất và chất lượng hàn cao Phương pháp công nghệ

này có thể phân loại thành các phương pháp sau (Hình 1.5):

Hình 1.5 Phân lo ại hàn trong môi trường khí bảo vệ

Ở các phương pháp hàn này, bể hàn ñược bảo vệ khỏi sự tác dụng của môi

trường bên ngoài (Chủ yếu là ôxy và nitơ) Môi trường bảo vệ có thể là khí hoạt tính

hoặc khí trơ Môi trường khí trơ không có phản ứng hóa học với bể hàn Môi trường khí hoạt tính có phản ứng hóa học với bể hàn; những tác ñộng xấu ñó lại ñược khắc

phục bằng thành phần hóa học thích hợp của vật liệu hàn (Dây hàn)

3.4.1 Hàn h ồ quang ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ

ðiện cực không nóng chảy thường dùng là Volfram và phương pháp hàn này

tiếng Anh gọi là TIG (Tungsten Inert Gas) ðây là phương pháp hàn vạn năng: có

Hình 1.6 S ơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy

trong môi tr ường khí trơ

Hình 1.7 Vùng h ồ quang và vũng hàn hồ quang nóng chảy

trong môi tr ường khí trơ

3.4.2 Hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

Hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình

hàn nóng chảy trong ñó nguồn nhiệt hàn ñược cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa ñiện cực nóng chảy (Dây hàn) và vật hàn; hồ quang và kim loại nóng chảy ñược bảo

vệ khỏi sự tác dụng của ôxy và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí

hoặc một hỗn hợp khí Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal Arc

Welding)

Hồ quang hàn Khí bảo vệ

Kim loại cơ bản Kim loại mối hàn

Dòng ñiện

Bộ phận tiếp ñiện Vùng hàn

ðường khí bảo vệ Dây hàn

Que hàn Phụ

Hình 1.8 S ơ ñồ hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong

môi tr ường khí bảo vệ

a S ơ ñồ nguyên lý; b Sơ ñồ thiết bị; c Vùng hàn và hồ quang hàn

Khi ñiện cực hàn hay dây hàn ñược cấp tự ñộng vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là hàn hồ quang bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ Nếu tất

cả chuyển ñộng cơ bản ñược cơ khí hóa thì gọi là hàn hồ quang tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ (Ar; He) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas) Vì các loại khí trơ có giá

thành cao nên không ñược ứng dụng rộng rãi chỉ dùng ñể hàn kim loại màu và thép hợp kim

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO 2 ;

CO 2 +O 2 …) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) Phương

pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 ñược phát triển rộng rãi

3.5 Hàn ñiện xỉ

Phương pháp hàn ñiện xỉ là một phương pháp có nhiều ưu việt nhất trong các phương pháp hàn ñiện vì nó không gây biến dạng góc, không cần vát mép hàn, khe

hở giữa hai mép hàn 12 mm tạo ñiều kiện thuận lợi cho lắp ráp, giảm tiêu hao năng

lượng ñiện, tiêu hao xỉ hàn… do ñó ngày càng ñược sử dụng rộng rãi

Trong khuôn khổ của ñề tài chủ yếu nghiên cứu về phương pháp hàn MAG (

Hàn ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là khí hoạt tính ( Khí CO 2)

Hàn MAG, ñược viết tắt từ tiếng Anh, Metal Active Gas )

4 Tình hình nghiên cứu về hàn MAG

4.1.Trong nước

Công nghệ hàn MAG ở nước ta ñã trải qua một quá trình nghiên cứu ứng dụng, với những ñặc ñiểm riêng liên quan ñến ñặc thù nền kinh tế, trình ñộ sản xuất công nghiệp và quá trình xuất nhập khẩu các mặt hàng cơ khí của Việt Nam Thực

tế quá trình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ hàn MAG chưa ñáp ứng ñược nhu cầu của sản xuất công nghiệp, Nhận thấy tầm quan trọng và ý nghĩa của phương pháp Công nghệ này trong nền sản xuất công nghiệp, từ những năm 70, các cơ quan

nghiên cứu và các ngành quản lý sản xuất công nghiệp ựã quan tâm ựến lĩnh vực công nghệ hàn MAG Tại Hội nghị toàn quốc lần thứ nhất năm 1979, báo cáo của PGS Nguyễn Tăng Long, Viện khoa học Công nghệ Quốc phòng, cũng như báo cáo của Viện khoa học Xây dựng ựã phân tắch, ựánh giá vai trò quan trọng của công nghệ hàn MAG trong sản xuất công nghiệp và sự cần thiết nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực công nghệ này vào thực tế sản xuất công nghiệp ở nước ta và công nghệ hàn MAG ựã ựược quan tâm ựến trong rất nhiều báo cáo, hội thảo và trong các dự

Tại Bộ môn Công nghệ cơ khắ thuộc khoa Cơ ựiện Trường đại học nông nghiệp Hà nội, năm 1974 ựã nghiên cứu về hàn CO2 và ứng dụng hiệu quả tại Tổng cục ựịa chất

Năm 1980 ựồng chắ Nguyễn Bình ựã bảo vệ thành công Luận án tiến sỹ Tại Trường đại học nông nghiệp Hà Nội về Công nghệ hồi phục các chi tiết máy bằng hàn hồ quang trong ựó có hàn CO2

đề tài nghiên cứu Khoa học cấp nhà nước của Viện Khoa học Kỹ thuật Xây dựng ựã ựược giám ựịnh Nhưng sau ựó hơn mười năm, việc ứng dụng công nghệ hàn MAG vào thực tế sản xuất vẫn chưa ựược quan tâm ựúng mức Việc ứng dụng công nghệ hàn MAG trong giai ựoạn trước năm 1990 vào sản xuất chưa mang lại hiệu quả cao, có thể có nhiều nguyên nhân Trong một phạm vi nhất ựịnh, có thể coi các nguyên nhân chắnh xuất phát từ hai khắa cạnh Một là do thực tế sản xuất công nghiệp ựang trong cơ chế quản lý bao cấp, nên chưa có sự cạnh tranh gay gắt về năng xuất lao ựộng, chất lượng sản phẩm và ựiều kiện lao ựộng của người công nhân Khả năng thứ hai có thể căn bản hơn, ựó là do sự ựầu tư nghiên cứu làm chủ công nghệ hàn MAG trong sản xuất còn ắt, nên có nhiều khó khăn ách tắc nảy sinh

đó là sự không ổn ựịnh về quá trình hàn dẫn ựến không ổn ựịnh về chất lượng và có

thể ñây chính là do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường gây ra, nhưng do hạn chế

về ñiều kiện kinh phí nên chưa ñược giải quyết ñúng mức, dẫn tới không chịu ñổi mới công nghệ, không mạnh dạn ñầu tư

Năm 1992, một ñề tài cấp Nhà nước nghiên cứu công nghệ hàn, ñây là ñề tài

trọng ñiểm thuộc chương trình KC-04 (Là chương trình nghiên cứu cơ khí do

GS-TS Hàn ðức Kim chủ trì) ñã triển khai tại Viện Nghiên cứu máy ðề tài công nghệ

hàn do PTS Nguyễn Văn Thông làm chủ nhiệm Trong ñề tài này có ñề mục nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn MAG ðây là một ñề tài lớn nghiên cứu nhiều phương pháp công nghệ

Trong vài năm gần ñây Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, cũng ñã nghiên cứu công nghệ hàn MAG ñể hàn thép hợp kim các loại Các tác giả ñã sử dụng công

cụ toán học: " Tối ưu hoá" Quy trình công nghệ hàn CO2 ñể xác ñịnh chế ñộ nguội tối ưu trong khoảng 800 - 5000C cho một số thép hợp kim thấp Crom- Mangan, Mangan- Silic, kết quả nghiên cứu rất có ý nghĩa Khoa học - Công nghệ và thực tiễn Thiết nghĩ trong tương lai gần ñây, khi công nghệ hàn MAG ñã ñược ứng dung

ổn ñịnh ở Việt Nam, thì chắc chắn nghiên cứu này sẽ phát huy hiệu quả thực của nó, trong nhiều ngành sản xuất công nghiệp của nước ta Cũng cần lưu ý thêm rằng, kết quả nghiên cứu khoa học, nhất là Khoa học – Công nghệ, phải ñược ñánh giá trên cả phương diện lý thuyết và ứng dụng vào thực tiễn

Từ năm 1978 các công trình nghiên cứu về công nghệ hàn MAG trong nước

ta nói chung ñã có những kết quả phục vụ trước mắt và tương lai Cho ñến khoảng năm 1990 việc ứng dụng công nghệ hàn MAG vào thực tế sản xuất còn gặp nhiều khó khăn

Từ năm 1993 khi chúng ta chuyển ñổi nền kinh tế từ bao cấp sang, nền kinh

tế thị trường, trao quyền chủ ñộng ñầu tư sản xuất cho các Tổng công ty và công nghệ hàn MAG ñược chú trọng quan tâm ñúng mức hơn

Từ ñầu những năm 2000 cùng với sự mở cửa kêu gọi ñầu tư của nước ngoài vào Việt Nam cùng với sự nhập khẩu các máy móc kỹ thuật công nghệ hàn tiên tiến vào Việt Nam và sự yêu cầu khắt khe về chất lượng hàn, cho các sản phẩm trong nước cũng như sản phẩm xuất khẩu, bắt buộc các Công ty, Nhà máy, khu công nghiệp phải ñầu tư thiết bị và ñưa công nghệ hàn MAG vào sản xuất Cùng với sự phát triển và ứng dụng hiệu quả của công nghệ hàn MAG, thì công việc nghiên cứu

phát triển tìm tòi về công nghệ hàn MAG lại ñược các Viện nghiên cứu, các Trường ðại học rất quan tâm

Như vậy trong thời gian qua công việc nghiên cứu về hàn MAG ở trong nước

ñã ñược ñầu tư quan tâm ñúng mức, việc áp dụng vào sản xuất thực sự ñem lại hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên trong quá trình hàn MAG ảnh hưởng của khí bảo vệ ñến chất lượng mối hàn ra sao, sử dụng khí bảo vệ trong hàn MAG như thế nào ñể ñem lại hiệu quả kinh tế và chất lượng mối hàn cần phải ñược quan tâm nhiều hơn nữa

4.2 Ngoài nước

Những tồn tại của công nghệ hàn MAG ñã thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà Khoa hoc công nghệ trên thế giới Các tác giả ñã có một quá trình nghiên cứu giải quyết từng vấn ñề tồn tại nhỏ theo phương pháp chung là: ði từ thực nghiệm, ñến nghiên cứu bản chất và giải quyết vấn ñề trong mối quan hệ với yếu tố công nghệ và ñiều kiện thực tiễn Kết quả cuối cùng thường ñi ñến giải quyết

(Công thức mới hoặc hiệu chỉnh công thức) cho một thông số hàn cụ thể, cũng có

thể ñề ra ñược giải pháp ñổi mới thiết bị, hiện ñại hoá công nghệ, thậm trí chế tạo mới hoàn toàn một bộ phận nào ñó của tổ hợp dây chuyền công nghệ Tất cả ñều ñi ñến mục ñích chung là tạo ra sản phẩm hàn có chất lượng tốt hơn, giá thành hợp lý, cải thiện ñiều kiện làm việc của công nhân, bảo vệ môi trường và cuối cùng là hiệu quả kinh tế cao ðể khảo sát một cách tổng quát những thành tựu khoa học- công nghệ trong lĩnh vực công nghệ hàn MAG, ta có thể chia ra một cách tương ñối các mảng ñề tài mà thế giới ñã quan tâm nghiên cứu:

* Năng lượng và quá trình chuyển dịch giọt kim loại lỏng của ñiện cực

* Quá trình luyện kim mối hàn, vật liệu và môi trường bảo vệ hồ quang

* Công nghệ hàn cụ thể các loại thép, các loại kết cấu ñặc chủng

* Các loại khí bảo vệ mối hàn và ảnh hưởng của chúng tới chất lượng mối

hàn

5.Vấn ñề nghiên cứu

5.1 Phương hướng nghiên cứu

Trong những năm qua việc ứng dụng công nghệ hàn MAG vào sản xuất ở nước ta ñang trên ñà thuận lợi, nhận thức ñược những ưu ñiểm vượt trội của công nghệ hàn MAG, nên nhiều Công ty, Xí nghiệp, Nhà máy ñã mạnh dạn ñầu tư, ñổi mới công nghệ, mua sắm thiết bị hàn MAG, các Trường Cao ñẳng nghề, Trung cấp

nghề Các Trung tâm dạy nghề cũng ñã ñầu tư nhiều trang thiết bị hàn MAG thông qua các chương trình mục tiêu, mở nhiều lớp hàn MAG, lớp hàn Công nghệ tiên tiến, ñể ñáp ứng nhu cầu của người học và cung cấp nguồn nhân lực hàn MAG cho các khu công nghiệp Tuy vậy hàn MAG cũng vẫn không tránh khỏi một số những hạn chế của nó, ñó là:

- Mối hàn bị rỗ khí các loại;

- Bề mặt mối hàn gồ ghề, bị lõm;

- Hiện tượng bắn toé kim loại lỏng ra ngoài bể hàn ở mức không thể chấp nhận ñược Hiện tượng này vừa làm tăng tổn thất vật liệu hàn, gây lãng phí lớn, vừa gây

tắc dây hàn (Hiện tượng dính kim loại vào bép hàn) làm gián ñoạn quá trình hàn,

giảm năng suất lao ñộng, hư hỏng các chi tiết hàn, giảm chất lượng mối hàn

Qua khảo sát tài liệu và kết hợp với kết quả nghiên cứu thực nghiệm có thể nhận ñịnh về nguyên nhân dẫn ñến các hiện tượng trên có liên quan ñến quá trình chuyển dịch giọt kim loại lỏng và quá trình luyện kim mối hàn, các quá trình ñó quan hệ mật thiết với các yếu tố vật liệu, thiết bị, các chế ñộ yếu tố công nghệ hàn, môi trường hồ quang Chế ñộ công nghệ hàn có thể tiến hành chọn lựa dựa vào các tài liệu như các nghiên cứu ở Viện Khoa học Kỹ thuật - Xây dựng ñã làm Kết quả cách chọn này áp dụng vào thực tế sản xuất ñược chất lượng không như mong muốn Các khuyết tật vẫn xuất hiện nhất là rỗ khí, không ổn ñịnh quá trình hàn Ngoài ra còn quan sát thấy khuyết tật xuất hiện không bình thường, phụ thuộc vào khí hàn Qua ñó có thể cho rằng: Những yếu tố gây ra khuyết tật trong quá trình hàn hầu hết có nguồn gốc từ môi trường hồ quang Môi trường hồ quang hàn quan hệ

trước hết với khí hàn ( Khí CO 2 ) và các ñiều kiện công nghệ, ñiều kiện tự nhiên khác, như gió ñều có thể ít nhiều gây ảnh hưởng ñến chất lượng mối hàn MAG Các yếu tố ñó, trên thực tế chưa ñược quan tâm trong nhiều công trình nghiên cứu

về hàn MAG

Như vậy ñể nghiên cứu sự ảnh hưởng của khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG tới chất lượng mối hàn, ta coi như, vật liệu hàn, chế ñộ hàn ñã chọn là chuẩn không gây ảnh hưởng nhiều ñến chất lượng của mối hàn Sự ảnh hưởng ñến chất lượng mối hàn ở ñây chủ yếu là do sự bảo vệ kim loại lỏng trong vùng hàn, sự bảo

vệ hồ quang trong quá trình hàn MAG

5.2 Mục ñích của ñề tài.

Thông qua quá trình nghiên cứu về Lý thuyết và Thực nghiệm, sau ñó qua sự kiểm tra, phân tích, nhận xét, so sánh về chất lượng của các loại mối hàn trong các ñiều kiện, yếu tố khác nhau ñể ñưa ra kết quả nhận xét về sự ảnh hưởng của khí bảo vệ ñến chất lượng mối hàn như thế nào, từ ñó các nhà quản lý, công nhân hàn ñưa ra những quy trình hàn phù hợp nhất ñể nâng cao chất lượng mối hàn, giảm chi phí và ñạt hiệu quả kinh tế cao

Kết luận chương 1 :

Chương 1 chủ yếu ñánh giá về vị trí, vai trò, tầm quan trọng của công nghệ hàn MAG ñối với ngành cơ khí, lý do chọn ñề tài nghiên cứu về " Ảnh hưởng của khí bảo vệ trong công nghệ hàn MAG tới chất lượng mối hàn" Phương hướng nghiên cứu, mục ñích và dự kiến tác dụng hiệu quả của ñề tài

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ HÀN MAG

1 Quá trình hàn MAG

1.1 Bản chất

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ là quá trình hàn nóng chảy trong ñó nguồn nhiệt hàn ñược cung cấp bởi hồ quang tạo ra

giữa ñiện cực nóng chảy (Dây hàn) và vật hàn: hồ quang và kim loại nóng chảy

ñược bảo vệ khỏi tác dụng của ôxi và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp khí Tiếng Anh phương pháp này gọi là GMAW (Gas

Metal Arc Welding)

Kim lo¹i c¬ b¶n Kim lo¹i c¬ b¶n

Hình 2-1 S ơ ñồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ

Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He) không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính (CO 2 ; CO 2 + O 2 ; CO 2 + Ar, ) có tác dụng chiếm chỗ và ñẩy không khí ra khỏi vùng hàn ñể hạn chế tác dụng xấu của nó

Khi ñiện cực hàn hay dây hàn ñược cấp tự ñộng vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn ñược thao tác bằng tay thì gọi là hồ quang bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ (Ar, He) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas) Vì các loại khí trơ có giá

thành cao nên không ñược ứng dụng rộng rãi, chỉ dùng ñể hàn kim loại mầu và thép hợp kim

Hàn hồ quang bằng ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO 2 ,

CO 2 + O 2 , ) tiếng Anh gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) Phương

pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 ñược ứng dụng rộng rãi do có rất nhiều ưu ñiểm:

1.2 ðặc ñiểm, ứng dụng của hàn MAG

1.2.1 ðặc ñiểm:

Hàn MAG có những ñặc ñiểm sau:

- Khí hoạt tính CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp

- Năng xuất hàn MAG cao gấp hơn 2,5 làn so với hàn hồ quang tay (Không phải

thay que hàn, ít ph ải gõ sỉ hàn )

- Tính công nghệ của hàn MAG cao hơn so với hàn hồ quang dưới thuốc vì có thể tiến hành hàn ở mọi vị trí không gian khác nhau

- Chất lượng hàn cao, sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc ñộ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp;

- ðiều kiện lao ñộng tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí ñộc;

Tuy nhiên hàn MAG cũng có những hạn chế như ñã nêu ở chương 1

1.2.2 Ứng dụng của hàn MAG

Hàn MAG ñược ứng dụng nhiều khi hàn thép các bon, phương pháp hàn này

có thể sử dụng ñược ở mọi vị trí trong không gian Chiều dày vật hàn từ 0,4 ÷ 4,8

mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép, từ 1,6 ÷ 10mm thì hàn một lớp

có vát mép, còn từ 3,2 ÷ 25mm thì hàn nhiều lớp

Công nghệ hàn MAG ngày càng ñược ứng dụng rộng rãi, do hàn MAG có rất nhiều ưu ñiểm so với các phương pháp hàn khác, ñồng thời do yêu cầu, quy mô sản xuất, do yêu cầu ñỏi hỏi ngày càng cao về chất lượng mối hàn và tính kinh tế trong sản xuất Trong mười lăm năm về trước ở nước ta ngoài công nghệ hàn hồ quang tay với que hàn thuốc bọc ra, các phương pháp hàn bán tự ñộng, tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ ñược ứng dụng trong phạm vi quy mô còn rất nhỏ, Gần ñây do tốc ñộ phát triển kinh tế nhanh, sản xuất công nghiệp ñược thúc ñẩy mạnh, các loại hình công nghệ hàn tiên tiến từng bước ñược áp dụng vào sản xuất, trong ñó công nghệ hàn MAG thực sự ñã ñược quan tâm ở mọi lĩnh vực và khắp các ngành công

nghiệp trong nước Như ngành ñóng tàu ñã và ñang áp dụng công nghệ hàn MAG vào hàn vỏ tàu, ngành chế tạo kết cấu thép, chế tạo thiết bị phi tiêu chuẩn cho nhà máy ñiện, nhà máy xi măng, ngành giao thông vận tải ứng dụng nhiều công nghệ hàn MAG ñể hàn các dầm cầu, ngành sản xuất ô - tô, tàu hoả ñã và ñang ứng dụng hàn MAG ñể hàn khung sắt xi và vỏ xe, toa xe Ngoài ra hàn MAG còn ñang ñược ứng dụng trong hàn ñắp, phục hồi sửa chữa các chi tiết máy

Tóm lại công nghệ hàn MAG ñang ñược ứng dụng rất rộng dãi trong khắp các ngành công nghiệp và ñóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện ñại hoá ñất nước

1.3 Thiết bị, vật liệu.

1.3.1 Thiết bị.

Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang ñiện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ bao gồm nguồn ñiện hàn, cơ cấu cấp dây hàn tự ñộng, mỏ hàn hay súng hàn ñi cùng các ñường ống dẫn khí, dẫn dây hàn và cáp ñiện, chaichứa khí bảo vệ kèm theo bộ ñồng hồ, lưu lượng kế và van khí

Hình 2-2 H ệ thống thiết bị hàn

+ Nguồn ñiện hàn thông thường là nguồn ñiện một chiều DC Nguồn ñiện

xoay chiều AC không thích hợp do hồ quang bị tắt ở từng nửa chu kỳ và sự chỉnh

lưu chu kỳ phân cực nghịch làm cho hồ quang không ổn ñịnh

ðặc tính ngoài của nguồn ñiện hàn thông thường là ñặc tính cứng (ðiện áp

không ñổi) ðiều này ñược dùng với tốc ñộ cấp dây hàn không ñổi, cho phép ñiều

chỉnh tự ñộng chiều dài hồ quang

Hình 2-3 Bộ c ấp dây hàn MAG + Mỏ hàn (Súng hàn) bao gồm bép tiếp ñiện ñể dẫn dòng ñiện hàn ñến dây

hàn, ñường dẫn khí và chụp khí ñể hướng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ

quang, bộ phận làm nguội có thể bằng khí hoặc nước tuần hoàn, công tắc ñóng ngắt

ñồng bộ dòng ñiện hàn, dây hàn và dòng khí bảo vệ

Hình 2-4 Mỏ hàn MAG

+ ðồng hồ, van giảm áp và bộ sấy khí CO2

ðồng hồ, vam giảm áp về cơ bản cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng giống các

loại ñồng hồ và van giảm áp khác, chỉ khác ở ñây có thêm ống chỉ lưu lượng khí ra

ñược tính bằng lit/phút ( l/min) , bộ phận sấy khí ñược lắp vào phía sau van giảm

áp, và ñược nối với nguồn ñiện thường là 36 vôn, ở ngay sau của máy

ðồng hồ, van giảm áp và hệ thống sấy khí CO2.có nhiệm vụ ñể ñiều chỉnh

lưu lượng khí ra theo yêu cầu sử dụng, hiển thị lượng khí ra lit/phút, ñồng thời hệ

thống sấy khí có nhiệm vụ cung cấp nhiệt ñể sấy khí trước khi phun vào vùng hàn, bởi vì khí CO2 ở trong bình là trạng thái lỏng khi hoá hơi ñể ra sử dụng thì bị mất nhiệt, nếu không có hệ thống sấy khí khi hàn thời gian dài sẽ làm cho ñồng hồ ñóng băng dẫn ñến hư hỏng, hoặc khí CO2 ở nhiệt ñộ thấp phun vào vùng hàn sẽ làm ảnh hưởng không tốt ñến chất lượng mối hàn như rỗ, nứt

25 kg

Hình 2-6 Dây hàn MAG

Sự ổn ñịnh của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộc

nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn Cần chú ý ñến phương pháp bảo quản, cất giữ

và biện pháp làm sạch dây hàn nếu dây bị gỉ hoặc bẩn Một trong những cách ñể

giải quyết là sử dụng ñây có lớp mạ ñồng Dây mạ ñồng sẽ nâng cao chất lượng bề

mặt và khả năng chống gỉ, ñồng thời nâng cao tính ổn ñịnh của quá trình hàn

Theo hệ thống tiêu chuẩn AWS, ký hiệu dây hàn thép cacbon thông dụng

Giới hạn chảy của kim loại mối hàn min (psi)

ðộ dãn dài

CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2

B ảng 2-2 Thành phần hoá học của một số loại dây hàn thông dụng theo AWS

Thành phần hóa học (%) AWS

0,90 ÷ 1,40

1,40 ÷ 1,85 1,50 ÷ 2,00

0,40 ÷ 0,70

0,45 ÷ 0,70 0,65 ÷ 0,70 0,30 ÷ 0,60 0,80 ÷ 1,15 0,50 ÷0,80

Ti - 0,05 ÷ 0,15; Zi - 0.02

÷ 0,12; Al - 0,05 ÷ 0,15

Al - 0,50 ÷ 0,90

ðối với thép hợp kim thấp thường sử dụng dây hàn có ký hiệu ER - 80S - 02

với khí bảo vệ là CO2, OCEP

b Khí bảo vệ

Khí Ar tinh khiết (~ 100%) thường ñược dùng ñể hàn kim loại mầu Khí He

tinh khiết (~ 100%) thường ñược dùng ñể hàn các liên kết có kích thước lớn với các

vật liệu có tính dẫn nhiệt cao A1, Mg, Cu, Khi dùng khí He tinh khiết bề rộng mối

hàn sẽ lớn so với dùng loại khí khác, vì vậy có thể dùng hỗn hợp Ar + (50 ÷ 80%)

He Do khí He có trọng lượng riêng nhỏ hơn khí Ar nên lưu lượng khí He cần dùng

cao hơn 2 ñến 3 lần so với khí Ar

Khi hàn các hợp kim chứa Fe có thể bổ sung thêm O2 hoặc CO2 vào Ar ñể

khắc phục các khuyết tật như lõm khuyết, bắn tóe và hình dạng mối hàn không ñồng

ñều

Khí CO2 ñược dùng rộng rãi ñể hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp, do giá

thành thấp, mối hàn ổn ñịnh, cơ tính của liên kết hàn ñạt yêu cầu, tốc ñộ hàn cao và

ñộ ngấu sâu Nhược ñiểm của hàn trong khí bảo vệ CO2 là gây bắn tóe kim loại

lỏng

Hình 2-7 Khí b ảo vệ hàn MAG

B ảng 2-3 Giới thiệu ứng dụng một số loại khí và hỗn hợp khí bảo vệ

M ột số loại khí bảo vệ tương ứng với kim loại cơ bản

Thép ferit và austenit (Hàn ở mọi vị trí) Thép ferit (Hàn ở mọi vị trí)

1.4 Công nghệ hàn MAG

1.4.1 Chuẩn bị liên kết trước khi hàn

Các yêu cầu về hình dáng, kích thước, bề mặt liên kết trong phương pháp hàn MAG tương tự như ở các phương pháp hàn khác Tuy nhiên khi hàn MAG do ñường kính của dây hàn nhỏ hơn so với ñường kính que hàn khi hàn bằng que hàn ñiện và hàn tự ñộng dưới lớp thuốc nên góc vát mép sẽ nhỏ hơn (Thường khoảng

45 0 ÷ 60 0), do dây hàn có khả năng ñưa sâu vào trong rãnh hàn ðiều này giúp cho hàn MAG có sự biến dạng ít hơn so với các phương pháp hàn khác, ñồng thời do góc vát nhỏ nên lượng kim loại ñắp ít hơn nên tiết kiệm ñược dây hàn, ñảm bảo tính kinh tế

(a) (b)

Hình 2-8 Liên k ết trước khi hàn

a Liên k ết khi hàn bằng que hàn ñiện

b Liên k ết khi hàn MAG

1.4.2 Chế ñộ hàn.

a Dòng ñiện hàn

Dòng ñiện hàn ñược chọn phụ thuộc vào kích thước ñiện cực (Dây hàn) dạng

chuyền dịch kim loại lỏng và chiều dày của liên kết hàn Khi dòng ñiện quá thấp sẽ không ñảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết, giảm ñộ bền của mối hàn Khi dòng ñiện quá cao, sẽ làm tăng sự bắn tóe kim loại, gây ra rỗ xốp, biến dạng, mối hàn không ñồng ñều

Với loại nguồn ñiện có ñặc tính ngoài cứng ( ðiện áp không ñổi) dòng ñiện

hàn tăng sẽ làm tăng tốc ñộ cấp dây, và ngược lại

b ðiện áp hàn

ðây là thông số rất quan trọng trong hàn GMAW, quyết ñịnh dạng truyền kim loại lỏng ðiện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dày chi tiết hàn, kiểu liên kết, kích cỡ và thành phần ñiện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn v.v… ðể có ñược giá trị ñiện áp hàn hợp lý, có thể phải hàn thử vài lần, bắt ñầu bằng giá trị ñiện

áp hồ quang theo tính toán hay tra bảng, sau ñó tăng hoặc giảm theo quan sát ñường hàn ñể chọn giá trị ñiện áp thích hợp

c Tốc ñộ hàn

Tốc ñộ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình ñộ tay nghề của thợ hàn Tốc ñộ hàn quyết ñịnh chiều sâu ngấu của mối hàn Nếu tốc ñộ hàn thấp, kích thước vũng

hàn sẽ lớn và ngấu sâu Khi tăng tốc ựộ hàn, tốc ựộ cấp nhiệt của hồ quang sẽ giảm, làm giảm ựộ ngấu và thu hẹp ựườnghàn

d Phần nhô của ựiện cực hàn (Tầm với ựiện cực)

đó là khoảng cách giữa ựầu ựiện cực và mép pép tiếp ựiện Khi tăng chiều dài phần nhô, nhiệt nung nóng ựoạn dây hàn này sẽ tăng, dẫn tới làm giảm cường ựộ dòng ựiện hàn cần thiết ựể nóng chảy ựiện cực theo tốc ựộ cấp dây nhất ựịnh Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không gỉ, sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng ựiện một cách rõ rệt

Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn, làm giảm ựộ ngấu và lãng phắ kim loại hàn Tắnh ổn ựịnh của hồ quang cũng bị ảnh hưởng Nếu chiều dài phần nhô quá nhỏ, sẽ gây ra sự bắn tóe, kim loại lỏng dắnh vào mỏ hàn, chụp khắ, làm cản trở dòng khắ bảo vệ, gây ra rỗ xốp trong mối hàn

Hình 2-9 Phần nhô ra của ựiện cực hàn (Tầm với ựiện cực hàn)

e Lưu lượng khí hàn:

- Lưu lượng khí hàn: Là lượng khí tiêu hao trong 1 phút khi hàn ( l/min),

thường ñược hiển thị trên ống thuỷ tinh hình trụ của ðồng hồ khí CO2 như hình dưới ñây:

Hình 2-10 L ưu lượng khí CO 2

Có thể tra theo các bảng sau ( Từ bảng 2 - 4 ñến bảng 2 – 16 )

Bảng 2 - 4 Bảng tra chế ñộ hàn thép cacbon và hợp kim thấp- kiểu hàn sấp

ðường kính dây hàn

(mm)

0,6 0,8

0,8 0,9

0,8 0,9

0,8 0,9

0,8 0,9

0,8 0,9 1,1

Tốc ñộ cấp dây(m/min) 2.5

1.9

3.2 2.5

4.4 3.8

5.7 4.4

7.0 5.7

7.6 6.4 3.2

0.33 0.50

0.45 0.45

0.50 0.50

0.43 0.50 0.45

20

ðiện áp giảm 2V với hỗn hợp khí Ar/CO2

Bảng 2 - 5 Chế ñộ hàn sấp, mỏ hàn nghiêng về phía trước

Ar + (20 - 25)% CO2

23 - 24 24.5-25.5

28 - 29

24 - 25 25.5 - 26.5 28.5 - 30