Giáo trình Hàn kim loại và hợp kim màu (Nghề Hàn)

- Ý ngh ĩa, vai trò mô đun: Là môđun có vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Hàn, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn kim loại màu và hợp kim màu bằng

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ TĨNH

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT - ĐỨC HÀ TĨNH

GIÁO TRÌNH

Mô đun/Môn học: HÀN KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM

MÀU Ngh ề: HÀN Trình độ: TRUNG CẤP Biên so ạn: Thạc sỹ Nguyễn Ngọc Sáng

Tài li ệu lưu hành nội bộ

Năm 2017

M ỤC LỤC

3 Chương trình mô đun hàn kim loại màu và hợp kim màu 3

4 Bài 01: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn MIG 4

5 Bài 02: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG 31

6 Bài 03: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn khí 67

7 Bài 04: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn hồ

quang tay

75

8 Bài 05: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn TIG 81

TÊN MÔ ĐUN: HÀN KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM MÀU

Mã mô đun: MĐ 22

V ị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- V ị trí: Là môn đun được bố trí cho người học sau khi đã học xong các

môn học chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học chuyên môn nghề

- Tính ch ất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề, nhằm luyện tập

kỹ năng về hàn kim loại màu và hợp kim màu phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp hiện nay

- Ý ngh ĩa, vai trò mô đun: Là môđun có vai trò rất quan trọng trong

chương trình đào tạo nghề Hàn, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn kim loại màu và hợp kim màu bằng các công nghệ hàn MIG; TIG; Hàn khí

Mục tiêu của mô đun:

- Trình bày được tính chất lý nhiệt và đặc điểm khi hàn kim loại màu và hợp kim màu;

- Nêu được thành phần, tính chất hóa học và tác dụng của khí hàn, thuốc hàn;

- Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;

- Tính được chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn;

- Sử dụng được các loại thiết bị, dụng cụ dùng hàn kim loại màu và hợp kim màu;

- Hàn các mối hàn kim loại màu và hợp kim màu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;

- Tuân thủ công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng

N ội dung mô đun:

N ội dung tổng quát và phân phối thời gian:

BÀI 01: HÀN NHÔM H ỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN

- Trình bày được tính chất lý nhiệt của nhôm và hợp kim nhôm;

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn MIG;

- Chuẩn bị vật hàn, mép hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;

- Chọn khí bảo vệ phù hợp vật liệu hàn;

- Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liên kết hàn;

- Hàn được các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn giáp mối vật liệu là nhôm hoặc hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn MIG đảm yêu cầu kỹ thuật;

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn, thực hiện tốt công tác an

toàn lao động và vệ sinh phân xưởng

Nhôm đặc trưng bởi các tính chất sau:

Nó nhẹ, khối lượng riêng của nhôm chỉ bằng khoảng một phần ba của thép hay đồng

Với độ bền tương đối cao, độ dẻo tốt, chống ăn mòn trong không khí, nước, dầu… mà không có bảo vệ bề mặt Trong các phương pháp khác nhau có thể sản xuất và đặc biệt có thể nén cuộn đa dạng

Tính dẫn điện, dẫn nhiệt của nhôm cao gấp bốn lần của thép

Nhôm không có từ tính Hệ số gãn nở nhiệt gấp hai lần của thép

Nhôm nguyên chất: không có khoảng nhiệt độ tới hạn, tinh thể nhôm rắn chắc được liên kết chắc chắn sau khi đông đặc nhưng có xu hướng rỗ bọt

Thể ít cùng tích: khoảng nhiệt độ tới hạn, xu hướng nứt nóng vì khối lượng cứng chắc nhưng không được liên kết

Đủ thể cùng tích: không có khoảng nhiệt độ tới hạn, không có xu hướng nứt vì các tinh thể nhôm cứng chắc bơi trong thể cùng tích nhưng nguy cơ tạo co

rỗ biên giới hạn

Nhôm có ái lực mạnh với Ôxy ở 16000c

Nó có khả năng hòa tan nitơ cao trong chất lỏng, chúng giảm bớt sự thất thường khi đông đặc

Ôxyt Nhôm có nhiệt độ nóng chảy (20500C) cao hơn so với nhôm nguyên

chất (6000C) Do đó mối hàn có thể bị lẫn xỉ dưới dạng ôxyt

Tính dẫn nhiệt của Nhôm và hợp kim Nhôm cao Điều này tạo nên tốc độ nguội lớn khi hàn, đòi hỏi phải sử dụng nguồn nhiệt hàn có công suất cao, nung nóng sơ bộ hoặc nguồn nhiệt hàn bổ xung

Khi hàn Nhôm và hợp kim Nhôm có thể xảy ra hiện tượng phá hủy liên kết hàn (như hiện tượng sụt mối hàn khi hàn Nhôm dưới tác dụng của trọng lực)

Quy trình hàn có các ảnh hưởng của vật liệu như sau:

Thông qua nóng chảy vật liệu phụ gia có thể được hợp kim trội hơn cũng như là các nguyên tố hợp kim bị cháy đi

Thông qua hàn, nhiệt được đưa đến tùy theo vật liệu và mức độ năng lượng có nghĩa là khoảng cách vùng nóng chảy tới loại nung hòa tan, tái kết tinh, thay đổi cấu trúc hoặc hồi phục Từ đó liên kết được độ bền tương ứng của vật liệu

Từ quan điểm vật liệu học, đưa ra các yêu cầu sau đối với chế tạo một liên kết hàn

Vật liệu phải thích hợp hàn, có nghĩa là nó không được phép có xu hướng tạo nứt Ngoài ra chúng phải đạt được độ bền cần thiết, đạt được khả năng biến đổi hình dạng cần thiết và đưa ra khả năng chống mòn gỉ đầy đủ cũng như thống nhất được sự thể hiện màu tương ứng trong điện phân anốt đối với vật liệu cơ

bản chỉ cho phép xuất hiện rỗ bọt hoặc bọc phủ trong phạm vi giới hạn tùy yêu cầu

2 V ật liệu và khí bảo vệ hàn MIG nhôm

môi trường khí bảo vệ (cả bằng điện cực nóng chảy và điện cực không nóng chảy)

Bảng 1.1 Phân loại dây hàn nhôm, hợp kim nhôm và thành phần hóa học

c ủa chúng

Chọn vật liệu hàn nhôm đúng sẽ thành công cho liên kết hàn Chọn vật liệu hàn nhôm không thích hợp có thể gây nứt tại kim loại mối hàn Do kim loại mối hàn hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt có tính dẻo, độ bền thấp khi nhiệt độ tăng (Hiện tượng này đôi khi gây ra sụt mối hàn)

Để giảm xu hướng nứt giữa các tinh thể trong vùng ảnh hưởng nhiệt, nên dùng vật liệu hàn có nhiệt độ nóng chảy bằng hoặc thấp hơn kim loại cơ bản, tức

là có hàm lượng các nguyên tố hợp kim cao hơn Nếu nhôm chứa 0,6 % Si thì kim loại mối hàn dễ bị nứt khi hàn bằng dây hàn có cùng thành phần hoá học Khi đó nên dùng dây hàn chứa 5% Si (có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, do đó dẻo hơn kim loại cơ bản

2.2 Khí bảo vệ – khí trơ

Khí Argon là khí được điều chế từ khí quyển bằng phương pháp hoá lỏng không khí và tinh chế độ tinh khiết 99,99% Khí này được chứa trong các chai khí với áp suất cao hoặc ở dạng lỏng với nhiệt độ – 185,50c

Khí bảo vệ Argon, Heli dùng trong hàn MIG ngoài tác dụng bảo vệ vùng hàn, bảo vệ điện cực còn làm nhiệm vụ làm mát điện cực và vùng hàn

Khí Argon, Heli là khí trơ (không tác dụng hoá học với các nguyên tố khác), khí Argon không màu, không độc và nặng khoảng 1,5 lần so với không khí (tỷ trọng 1,783 g/l) Argon không hoà tan trong kim loại ở trạng thái lỏng hay rắn

Heli có tỷ trọng: 0,178 g/l có nghĩa tỷ trọng khí Argon nặng gấp 10 lần so với Heli Trong thực tế khí argon được sử dụng rộng rãi hơn khí Heli vì Argon

Nó tạo ra hồ quang cháy êm hơn, tạo ra điện áp hồ quang thấp hơn với cùng một dòng hàn khi dùng các khí khác Có tác dụng làm sạch bề mặt vật liệu khi hàn Nhôm, Magiê, bảo vệ vùng hàn tốt hơn với lưu lượng thấp hơn vì nó nặng hơn khí Heli Dễ gây hồ quang hơn (do điện áp hồ quang thấp hơn khi hàn với các khí khác)

Khí Heli là loại khí phong phú thứ hai sau khí Argon so với các khí trơ còn lại

với cùng dòng hàn, khí Heli tạo ra điện áp hồ quang gấp 1,7 lần so với khí Argon, đồng thời nguồn nhiệt hồ quang khí Heli cũng cũng lớn hơn gấp 1,7 lần khi hàn trong khí Argon

Trong công nghiệp khí Argon được điều chế từ không khí bằng cách hạ nhiệt độ của không khí, biến nó thành thể lỏng cho bay hơi tách Argon ra khỏi hỗn hợp (dựa vào nhiệt độ sôi của các chất thành phần không khí N2, O2, Ar khác nhau)

B ảng 1.3 Chọn khí bảo vệ thích hợp phụ thuộc vào vật liệu

T ỷ trọng g/l

Độ d ẫn điện

16.1 134.4 21.6 22.5

- 185.5

- 268.9

- 196

- 183

Trong công nghiệp hiện nay được sản xuất ba loại khí Argon với độ tinh khiết khác nhau

0.003 0.005 0.005

0.01 0.04 0.1

0.03 0.03 0.03 Loại A: dùng để hàn kim loại có hoạt tính hoá học mạnh như: Titan, Zircon, Niobi và hợp kim của chúng

Loại B: dùng để hàn kim loại nhôm, ma nhê và hợp kim của chúng

Loại C: dùng để hàn thép không gỉ, thép đặc biệt

- Mô tả được các thiết bị, dụng cụ hàn MIG;

- Phân loại đúng các thiết bị, dụng cụ hàn MIG;

- Đảm bảo đúng chủng loại, an toàn lao động

- Tính toán, đo, cắt phôi hàn đúng kích thước đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;

- Tuân thủ các quy định an toàn lao động khi cắt phôi

4.1 Cắt phôi

4.1.1 Phôi hàn giáp mối

Có thể dùng hoá chất để khử ôxit (Tẩm thực 0,5 ÷ 1 phút) trong dung dịch

1 lít nước: 50 g NaOH, 45 g NaF Sau đó xối nước (1 ÷ 2 phút) và trung hoà bằng dung dịch axit nitric 30 ÷ 35 % (với hợp kim Al-Mn) hoặc dung dịch axit khác (sổ tay về hàn) Sau đó xối lại bằng nước và sấy khô bằng không khí nóng

Sau khi làm sạch bề mặt, chi tiết phải được hàn trong vòng 3 ÷ 4 tiếng đồng hồ

Gá đính phôi:

Hình 1.4 Gá đính phôi

5 K ỹ thuật hàn

M ục tiêu:

- Trình bày được kỹ thuật hàn nhôm bằng công nghệ hàn MIG;

- Hàn được các liên kết góc, giáp mối nhôm bằng công nghệ hàn MIG đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật;

- Tuân thủ đúng quy trình, đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

Hình 1.6 Gá đính phôi góc chữ T

10÷20

10 ÷ 15

Dòng điện hàn

( mm/s)

Phần nhô điện cực

(mm)

Lưu lượng khí

- Phôi phẳng, đúng kích thước

- Đánh sạch mặt phôi bằng bàn chải thép hoặc máy mài tay, làm sạch phôi bằng Acetone

3 Chọn chế Máy hàn MIG

+ Dây hàn d= 1,2 + Ih = 110÷120(A)

4 Tiến

hành

hàn

Thiết bị hàn

- Phát hiện được các khuyết tật của mối hàn

Ih (A) Uh (V)

Tốc độ cấp dây

(mm/s)

Phần nhô điện cực

(mm)

Lưu lượng khí

(lít/phút)

- Phôi thẳng, phẳng không pavia

- Đánh sạch vật hàn bằng bàn chải sắt hoặc máy mài cầm tay

Chọn chế

độ hàn, gá

đính

Máy hàn MIG

3 Tiến hành

hàn

Thiết bị hàn MIG

- Đúng góc độ mỏ hàn

- Chuyển động mỏ hàn kiểu răng cưa, hoặc bán nguyệt

4 Kiểm tra Thước đo mối hàn

- Phát hiện các khuyết tật của mối hàn

Bảng 1.12 Khuyết tật thường gặp và biện pháp khắc phục

- Dừng hồ quang tại hai mép hàn

- Góc độ mỏ hàn không

hợp lý

- Tăng cường độ dòng điện hàn

3 100 200

x x

x x

Yêu cầu kỹ thuật:

- Mối hàn đảm bảo độ ngấu, bám đều hai cạnh

- M ối hàn đúng kích thước, không bị khuyết tật

Hướng dẫn trả lời các câu hỏi, bài tập

Câu 1: Kỹ thuật hàn góc vị trí 3F bằng phương pháp hàn MIG:

- Chọn đúng chế độ hàn

- Đúng các thao tác, trình tự hàn

- Nhận biết và khắc phục được khuyết tật mối hàn

Câu2: Thực hiện dúng quy trình hàn MIG Nhôm ở vị trí 3F

4

2.1 Nêu đầy đủ kỹ thuật bắt đầu,

2,5

C ộng: 10 đ

II K ỹ năng

1 Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết

bị theo yêu cầu của bài thực tập Kiểm tra công tác chuẩn bị, với kế

1,5

3 Chuẩn bị đầy đủ vật liệu đúng

theo yêu cầu Kiểm tra công tác chuẩn bị, đối

chiếu với kế hoạch đã lập

1

4 Chọn đúng chế độ hàn MIG

Nhôm mối hàn 3F Kiểm tra các yêu cầu, đối chiếu với 1,5

2

6 Kiểm tra chất lượng mối hàn

Theo dõi việc

thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra

1.1 Đi học đầy đủ, đúng giờ Theo dõi việc

thực hiện, đối chiếu với nội quy của trường

1 1.2 Không vi phạm nội quy lớp học

1

1.4 Tính cẩn thận, chính xác Quan sát việc

thực hiện bài tập 1 1.5 Ý thức hợp tác làm việc theo tổ,

nhóm

Quan sát quá trình thực hiện bài tập theo tổ, nhóm

1

2 Đảm bảo thời gian thực hiện bài

tập Theo dõi thời gian thực hiện bài

tập, đối chiếu với thời gian quy định

2

3 Đảm bảo an toàn lao động và vệ

sinh công nghiệp Theo dõi việc thực hiện, đối

chiếu với quy định về an toàn

và vệ sinh công nghiệp

3

3.2 Đầy đủ bảo hộ lao động (quần

áo bảo hộ, thẻ học sinh, giày,

3.3 Vệ sinh xưởng thực tập đúng

C ộng: 10 đ

K ẾT QUẢ HỌC TẬP Tiêu chí đánh giá th K ực hiện ết quả H ệ số K h ọc tập ết quả

Cường độ dòng điện hàn (A)

Điện áp hàn (V)

Tốc độ hàn (mm/s)

Lưu lượng khí bảo vệ (l/ph)

Sau khi gá đính phôi ta bắt đầu làm sạch về hai phía của mép vật hàn từ

20 ÷ 30 (mm) bằng phương pháp cơ học hoặc hóa học

Tiến hành hàn

+ Góc độ mỏ hàn: (Xác định theo hai hướng cơ bản)

Hình:1.9 Góc độ mỏ hàn MIG khi hàn 1G

* Hướng 1: Dọc theo kẽ hàn mỏ hàn nghiêng 1 góc từ 700 ÷ 800

* Hướng 2: Ngang qua kẽ hàn mỏ hàn nghiêng 1 góc 900

Kiểm tra mối hàn

Yêu cầu đạt được: Mối hàn đúng kích thước, đảm bảo độ ngấu đều, không

bị khuyết tật

Bảng 1.10 Khuyết tật thường gặp và biện pháp phòng ngừa

dòng điện hàn lớn;

- Do dao động mỏ hàn không có điểm dừng tại

các biên độ dao động

- Điều chỉnh dòng điện, tốc độ hàn hợp lý

- Dừng hồ quang ở hai mép hàn

- Do hàn trong môi trường có gió thổi với

vận tốc gió > 5m/giây

- Kẽ hàn có dính dầu mỡ hoặc hơi nước

- Tăng lưu lượng khí bảo vệ;

- Che chắn gió tại khu

vực hàn;

- Triệt để công tác vệ sinh sạch sẽ kẽ hàn

- Tốc độ hàn nhanh

- Điều chỉnh dòng điện hàn phù hợp;

- Điều chỉnh tốc độ hàn

hợp lý

Hướng dẫn trả lời câu hỏi, bài tập

Câu 1: Công tác chuẩn bị, tính toán chế độ hàn MIG Nhôm cho mối hàn giáp mối vị trí bằng 1G với chiều dày phôi là 4 mm

- Công tác chuẩn bị;

- Chọn đúng chế độ hàn MIG Nhôm 1G với chiều dày phôi là 4 mm

Câu2: Thực hiện dúng quy trình hàn MIG Nhôm ở vị trí 1G

B ảng 1.15 Đánh giá kết quả học tập

Cách th ức và phương pháp đánh giá

3 Trình tự thực hiện mối hàn MIG

với nội dung bài

1,5

C ộng: 10 đ

II K ỹ năng

1

Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết

bị đúng theo yêu cầu của bài

thực tập

Kiểm tra công tác chuẩn bị, đối chiếu với kế hoạch đã lập

1

2 Vận hành và sử dụng thành thạo

thiết bị, dụng cụ hàn MIG

Quan sát các thao tác, đối chiếu với quy trình vận hành

1,5

3 Chuẩn bị đầy đủ vật liệu đúng

theo yêu cầu của bài thực tập

Kiểm tra công tác chuẩn bị, đối chiếu với kế hoạch đã lập

1

4 Chọn đúng chế độ hàn MIG

nhôm khi ở vị trí 1G

Kiểm tra các yêu

cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn

1,5

5

Sự thành thạo và chuẩn xác các

thao tác khi hàn giáp mối ở vị trí

1G của phương pháp hàn MIG

Quan sát các thao tác đối chiếu với

quy tr×nh thao t¸ c

2

6 Kiểm tra chất lượng mối hàn

Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra

3

6.1 Mối hàn đúng kích thước (bề

6.2 Mối hàn kh«ng bị khuyết tật

6.3 kết cấu hàn biến dạng trong

C ộng: 10 đ III Thái độ

1.1 Đi học đầy đủ, đúng giờ Theo dõi việc thực

hiện, đối chiếu với nội quy của trường

cầu của công việc

1 1.4 Tính cẩn thận, chính xác Quan sát việc thực 1

nhóm

Quan sát quá trình thực hiện bài tập

2

3 Đảm bảo an toàn lao động và vệ

sinh công nghiệp

Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy định về an toàn

và vệ sinh công nghiệp

3

3.2

Đầy đủ bảo hộ lao động (quần

áo bảo hộ, thẻ học sinh, giày,

mũ, yếm da, găng tay da,…)

Gia công phôi và làm sạch:

Dùng máy cắt cơ, máy phay hoặc máy bào, gia công theo đúng yêu cầu của bản vẽ, đảm bảo độ chính xác Làm sạch mép cắt và bề mặt phôi

b Vật liệu hàn

Dây hàn

Khí Argon

Dòng điện hàn (A)

Điện

áp hàn (V)

Tốc độ hàn (cm/phút)

Lưu lượng khí (lít/phút)

Số lớp hàn

e Góc độ mỏ hàn (Nghiêng theo hai hướng cơ bản)

- Hướng thứ nhất: Ngang qua kẽ hàn mỏ hàn hợp với chi tiết bên dưới một góc 750÷800 (Hình 1.11.a)

-Hướng thứ hai: Dọc theo kẽ đường hàn mỏ hàn hợp với kẽ hàn một góc

700 ÷ 800 (Hình 1.11.b)

bản

- Hiểu được yêu cầu kỹ thuật

2 - Kiểm tra phôi

- Đánh sạch mặt phôi bằng bàn chải hoặc máy mài tay

- Gá phôi đảm bảo chắc chắn, đảm bảo khe hở hàn

- Thao tác chính xác, đảm bảo an toàn lao động

- Điều chỉnh chính xác dòng điện, điện áp hàn, lưu lượng khí

- Đều và phù hợp với tốc độ nóng chảy của kim loại vũng hàn

TT NỘI DUNG

Hướng dẫn trả lời câu hỏi, bài tập

Câu 1: Công tác chuẩn bị, tính toán chế độ hàn MIG Nhôm cho mối hàn giáp mối vị trí bằng 2G với chiều dày phôi là 4 mm

- Công tác chuẩn bị;

- Chọn đúng chế độ hàn MIG Nhôm 1G với chiều dày phôi là 4 mm

Câu2: Thực hiện dúng quy trình hàn MIG Nhôm ở vị trí 2G

B ảng 1.18 Đánh giá kết quả học tập

TT Tiê u chí đánh giá

Cách th ức và phương pháp đánh giá

1.2 Chọn cường độ dòng điện, điện

1,5

C ộng: 10 đ

II K ỹ năng

1

Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết

bị đúng theo yêu cầu của bài

0,5

3 Chuẩn bị đầy đủ vật liệu đúng

theo yêu cầu của bài thực tập

Kiểm tra công tác chuẩn bị, với kế

2,5

6 Kiểm tra chất lượng mối hàn

Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra

3

6.1 Mối hàn đúng kích thước (bề

6.2 Mối hàn không bị khuyết tật

6.3 kết cấu hàn biến dạng trong

C ộng: 10 đ III Thái độ

1.1 Đi học đầy đủ, đúng giờ Theo dõi việc

thực hiện, với nội quy của trường

2

3 Đảm bảo an toàn lao động và vệ

thực hiện, đối chiếu với quy định về an toàn

và vệ sinh công nghiệp

3

3.2

Đầy đủ bảo hộ lao động (quần

áo bảo hộ, thẻ học sinh, giày,

mũ, yếm da, găng tay da,…)

Dòng điện hàn (A)

Điện

áp hàn (V)

Tốc độ hàn (cm/phút)

Lưu lượng khí (lít/phút)

Số lớp hàn

Góc độ mỏ hàn: Nghiêng theo hai hướng cơ bản

- Hướng thứ nhất: Ngang qua kẽ hàn mỏ hàn luôn nằm trên đường phân giác của góc hàn ( α = 900) (Hình: 1.14.a)

Hình: 1.14.a Góc độ mỏ hàn

- Hướng thứ hai : Dọc theo kẽ đường hàn mỏ hàn hợp với kẽ hàn một góc

600 ÷ 800 ngược với hướng hàn (Hình: 1.14.b)

bản

- Hiểu được yêu cầu kỹ thuật

2 - Kiểm tra phôi

- Đánh sạch mặt phôi bằng bàn chải sắt hoặc máy mài tay

- Gá phôi đảm bảo chắc chắn,

- Đều và phù hợp với tốc độ nóng chảy của kim loại vũng hàn

của mối hàn

- Kiểm tra bằng mắt và thước đo

6 Ki ểm tra chất lượng mối hàn

Mục tiêu:

- Trình bày được phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn;

- Thực hiện được các phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn;

- Tuân thủ đúng quy trình kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn

Kiểm tra quy cách mối hàn (bề rộng chiều cao mối hàn, hình dáng mối hàn ) Phương pháp: Dùng mắt thường, thước, kính núp, máy siêu âm, máy chụp Kiểm tra chất lượng mối hàn (các khuyết tật trên bề mặt mối hàn và bên trong mối hàn)

7 An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng

Mục tiêu:

- Mô tả được công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng;

- Thực hiện đúng các phương pháp an toàn và vệ sinh phân xưởng;

- Tuân thủ đúng quy trình công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng

Thực hiện hàn khi có đầy đủ trang thiết bị bảo hộ lao động quy định cho thợ hàn

Thiết bị hàn phải được tiếp đất chắc chắn

Thực hiện đúng các biện pháp an toàn khi hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ và hồ quang tay

Khi phát hiện có sự cố phải nhanh chóng ngắt nguồn điện và báo cáo người

có trách nhiệm xử lý

Thực hiện tốt các biện pháp phòng chống cháy nổ

Bài t ập và sản phẩm thực hành

Câu 1: Trình bày kỹ thuật hàn MIG Nhôm vị trí hàn 3G?

Câu 2: Thực hiện hàn mối hàn MIG Nhôm vị trí 3G không vát mép? (200 x 100 x 4) x 2

H ướng dẫn trả lời câu hỏi, bài tập

Câu 1: Kỹ thuật hàn

- Chọn đúng chế độ hàn MIG Nhôm vị trí hàn 3G

- Đúng các thao tác, trình tự hàn

- Nhận biết và khắc phục được khuyết tật mối hàn

Câu2: Thực hiện dúng quy trình hàn MIG Nhôm ở vị trí 3G

BÀI 02: HÀN NHÔM H ỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN

Mục tiêu:

- Trình bày được đặc điểm khi hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG;

- Chuẩn bị đầy đủ thiết bị, dụng cụ hàn TIG;

- Chuẩn bị được vật liệu, mép hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khi hàn TIG;

- Chọn được chế độ hàn phù hợp với kim loại cơ bản và liên kết hàn;

- Hàn được các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn góc vật liệu hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG đảm bảo độ sâu ngấu, không rỗ khí ngậm xỉ, không cháy cạnh, ít biến dạng;

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn;

- Áp dụng được vào thực tế sản xuất

Nhôm có ái lực lớn đối với O2 tạo thành Al2O3 Ôxit này ở trong vùng mối hàn gây rỗ, xỉ nằm trên mặt vật hàn ngăn cản quà trình hàn Nhiệt độ nóng chảy của nó 20500c trong khi đó nhiệt độ nóng chảy của nhôm và hợp kim nhôm khoảng 600 - 6500c Ở nhiệt độ cao nhôm và hợp kim nhôm có độ bền thấp khi gần nhiệt độ chảy thì chi tiết có thể bị phá hoại do khối lượng bản thân nó Từ trạng thái đặc chuyển sang trạng thái lỏng nhôm không thay đổi màu sắc nên khó quan sát khi hàn Khối lượng riêng của oxýt nhôm lớn hơn nhôm và hợp kim nhôm nên khó nổi lên bể hàn Ở nhiệt độ cao dễ hòa tan H2 tạo nên rỗ khí

Khi hàn sử dụng dòng điện xoay chiều để hàn nhôm, đầu điện cực được mài tròn

2 V ật liệu và khí bảo vệ hàn TIG nhôm

- Sử dụng đúng các loại khí hàn, dây hàn TIG đảm bảo kỹ thuật và an toàn

2.1 Khí bảo vệ: Khí Ar; He

Bất kỳ loại khí trơ nào cũng có thể dùng để hàn TIG, song Argon và Heli được ưa chuộng hơn cả vì giá thành tương đối thấp, trữ lượng khí khai thác dồi dào

thành hợp chất hóa học với bất cứ vật chất nào khác ở mọi nhiệt độ hoặc áp suất

Ar được trích từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí và tinh chế đến độ tinh khiết 99,9 %, có tỷ trọng so với không khí là 1,33 Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ - 1840C trong các bồn chứa

được khai thác từ khí thiên nhiên, có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp – 2720C, thường được chứa trong các bình áp suất cao

Sự trộn hai khí Ar và He có ý nghĩa thực tiễn rất lớn Nó cho phép kiểm soát chặt chẽ năng lượng hàn cũng như hình dạng của tiết diện mối hàn Khi hàn chi tiết dày, hoặc tản nhiệt nhanh, sự trộn He vào Ar cải thiện đáng kể quá trình hàn

2.2 Điện cực Wolfram

Tungsten (Wolfram) được dùng làm điện cực do tính chịu nhiệt cao, nhiệt

độ nóng chảy cao (34100C), phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang

và duy trì tính ổn định hồ quang, có tính chống oxy hóa rất cao

Hai loại điện cực sử dụng phổ biến trong hàn TIG:

Tungstène nguyên ch ất (đuôi sơn màu Xanh lá cây): chứa 99,5%

tungsten nguyên chất, giá rẻ song có mật độ dòng cho phép thấp, khả năng chống nhiễm bẩn thấp, dùng khi hàn với dòng Xoay chiều (AC) áp dụng khi hàn nhôm hoặc hợp kim nhẹ

Tungstène zirconium (0,15 đến 0,4% zirconium {ZrO2} - đuôi sơn màu nâu) có đặc tính hồ quang và mật độ dòng hàn định mức trung gian giữa tungsten pure và tungsten thorium, thích hợp với nguồn hàn AC khi hàn nhôm

Ưu điểm khác của điện cực là không có tính phóng xạ như điện cực thorium

Tungstène Cerium (2% cerium { CeO2} - đuôi sơn màu cam): nó không

có tính phóng xạ, hồ quang dễ mồi và ổn định, có tuổi bền cao hơn, dùng tốt với dòng DC hoặc AC

Tungsten Lathanum { La2O3} có tính năng tương tự tungsten cerium

B ảng 2.1 Mã màu điện cực

Lo ại điện cực Màu nh ận biết

EWP = pure tungsten EWCe – 2 = tungsten + 2% cerium

EWLa – 1 = tungsten + 1% lathanum

EWLa – 1.5 = tungsten + 1.5% lathanum

EWLa – 2 = tungsten + 2% lathanum

EWTh – 2 = tungsten + 2% thorium

EWG = tungsten + nguyên tố hợp kim không xác định

EWZr – 1 = tungsten + 1% thorium

EWTh – 1 = tungsten + 1% zirconium

Bảng 2.2 Thành phần điện cực hàn TIG

có thêm bất cứ nguyên tố hợp kim nào Các chữ cái “Ce”, “La”, “Th” và “Zr”

theo thứ tự chỉ ra rằng điện cực W được pha trộn với cerium, lanthanum, thorium, hoặc ziconium

Các chữ số: “1”, “1.5” hoặc “2” đằng sau nguyên tố hợp kim xác định thành phần % của các hợp chất được thêm vào

Tên điện cực cuối cùng, “EWG”, cho biết đây là loại điện cực chung chung (General) vì thành phần của nó không thích hợp với các loại khác ở bảng trên Tất nhiên, hai điện cực cùng mang loại “G” sẽ thực sự khác nhau, vì vậy

mà Hiệp hội hàn Hoa Kỳ (AWS) yêu cầu nhà sản xuất phải chỉ rõ thành phần của hợp chất thêm vào trên nhãn sản phẩm

Các điện cực được đánh mã màu để dễ dàng nhận biết Trong khi làm việc với các điện cực này cần cẩn thận để màu của chúng không bị bong ra

+ Tính chất – ứng dụng của điện cực Volfram

- EWP, Volfram tinh khiết (99.5%W)

Loại điện cực này không có hợp chất, điện cực W tinh khiết chứa tối thiểu 99.5% Volfram Chúng cung cấp hồ quang ổn định tốt khi sử dụng dòng điện xoay chiều (AC-Alternating Current) với cả sóng được cân bằng hay không cân bằng và bộ làm ổn định liên tục tần số cao Điện cực W tinh khiết phù hợp hơn với dòng xoay chiều hình sin để hàn Nhôm và Manhê vì nó cho hồ quang ổn định với cả khí bảo vệ là Ar và He Vì không có khả năng dẫn nhiệt nhiều nên đầu của chúng có dạng hình cầu

Thường sử dụng để hàn Nhôm, Mn và các kim loại-hợp kim mầu khác

- EWCe-2, Volfram hợp chất với 2% o xít Cerium:

Được kết hợp với khoảng 2% Cerium – một kim loại không phóng xạ và

có nhiều nhất trong các nguyên tố “đất hiếm” (rare earth), việc thêm vào một lượng phần trăm rất nhỏ oxít Cerium làm tăng khả năng phóng điện của điện cực, cho điện cực có đặc tính khởi động tốt hơn và khả năng chuyển tải dòng điện cao hơn so với điện cực W tinh khiết

Đây là loại điện cực “đa mục đích” vì chúng có thể sử dụng tốt với cả dòng AC và dòng DC nối thuận So với điện cực EWP thì loại điện cực này cho

ra hồ quang ổn định hơn Chúng có đặc tính gây hồ quang vượt trội ở dòng hàn nhỏ dùng để hàn các liên kết có quĩ đạo, ống, tấm mỏng và các chi tiết nhỏ

Nếu được sử dụng ở dòng hàn lớn hơn, oxít Cerium có thể tập trung quá mức vào đầu điện cực Điều kiện làm việc này và sự thay đổi oxit sẽ loại bỏ các lợi ích mà Cerium mang lại Điện cực EWCe-2 sử dụng tốt với dòng điện có sóng vuông

- EWLa-1 (1% Lanthan, màu đen); EWLa-1,5 (1,5% Lanthan, màu vàng); EWLa-2 (2% Lantan, màu xanh da trời):

Là loại điện cực hợp chất với o xít Lantan (đất hiếm)-o xít không phóng

xạ, chúng cho khả năng châm hồ quang tốt Việc thêm vào từ 1-2% lanthan làm tăng khả năng chuyển tải dòng điện lên tới 50% (so với điện cực W tinh khiết) khi sử dụng với dòng AC

So sánh với các điện cực chứa Ce hoặc Th, điện cực chứa La có tuổi thọ cao hơn và có khả năng chống nhiễm bẩn W vào mối hàn tốt hơn Lantan phân

bố đều khắp chiều dài điện cực và duy trì đầu nhọn điện cực tốt, đây là một thuận lợi khi hàn thép thường và thép không rỉ với dòng DC Điện cực chứa La

sử dụng tốt với cả dòng DC và AC với đầu điện cực được mài nhọn hoặc dạng cầu

- EWTh-1 (vàng chanh); EWTh-2 (đỏ) - Volfram hợp chất với oxít

Thorium:

Là loại điện cực W hợp chất với 1 hoặc 2% oxít Thorium Đây là 2 loại điện cực được sử dụng phổ biến vì chúng tạo ra hiệu suất hồ quang cao hơn so với loại điện cực W tinh khiết (dòng điện DC) Thorium cũng làm tăng “tuổi thọ” của điện cực dài hơn điện cực EWP Tuy nhiên, Thorium là một kim loại phóng xạ (mức thấp) vì vậy khi làm việc cần phải chú ý bảo mang hộ đầy đủ, đặc biệt khi làm việc trong không gian hạn chế cần phải đảm bảo thông gió tốt

Đầu điện cực EWTh không mài có dạng cầu như khi hàn với điện cực W tinh khiết, EWCe hay EWLa Thay vào đó nó được mài nhọn và sử dụng tốt với loại dòng điện một chiều sóng hình vuông

Loại điện cực này thường được sử dụng để hàn các loại thép Hay sử dụng

nhất là loại EWTh-2

- EWZr-1, Volfram hợp chất với 1% oxit Zirconium:

Loại điện cực này chỉ sử dụng để hàn với dòng điện AC Nó cho mối hàn chất lượng cao và khả năng nhiễm W vào mối hàn rất thấp Hơn nữa, điện cực EWZr-1 còn tạo ra sự ổn định hồ cực kỳ tốt và chống lại sự phân chia W trong

hồ quang hàn Khả năng chuyển tải dòng điện bằng hoặc tốt hơn một chút so với điện cực EWCe, EWLa hay EWTh có cùng kích cỡ

- EWG (unspecified alloy-hợp chất không chỉ định)

Loại điện cực này không chỉ rõ thành phần % của các o xít đất hiếm hoặc các o xít được kết hợp khác Khi được chỉ rõ bởi nhà sản xuất, các chất được thêm vào với mục đích gây ảnh hưởng tới đặc tính tự nhiên của hồ quang Nhà sản xuất cần phải chỉ rõ chất (hoặc các chất) được thêm vào cũng như số lượng (hoặc tổng số lượng) của chúng

Một vài điện cực chứa đất hiếm thuộc loại này và chúng chứa thành phần

% khác nhau của 17 kim loại đất hiếm Một hỗn hợp có thể gồm: 98% W; 1,5%

o xít lanthan; và 0,5% hỗn hợp của các o xít đất hiếm khác

Một số loại điện cực trong nhóm này làm việc với dòng DC và AC, tuổi thọ kéo dài hơn và có thể sử dụng dòng điện lớn hơn so với điện cực chứa Thorium

Bảng 2.3 Một số loại điện cực thông dụng

argon hoặc argon-hélium argon

Đồng và

hợp kim

đồng

Mọi cỡ bề dày

Mỏng

DCEP

AC

thoriée nguyên chất hoặc zirconium

argon hoặc argon-hélium argon

Hợp kim

Magesium

Mọi cỡ bề dày

Mỏng

AC DCEP

nguyên chất hoặc zirconium thoriée hoặc zirconium

argon argon Niken, và

Các điện cực tungsten thường được cung cấp với đường kính 0,25 ÷ 6,35

mm, dài từ 70 ÷ 610 mm, có bề mặt đã được làm sạch hoặc được mài Bề mặt đã được làm sạch có nghĩa là sau khi kéo dây hoặc thanh, các tạp chất bề mặt được loại bỏ bằng các dung dịch thích hợp Bề mặt được mài có nghĩa là các tạp chất được loại bỏ bằng phương pháp màl

Tùy thuộc vào ứng dụng, vật liệu, bề dày, loại mối nối mà ta có các dạng mài khác nhau Khi hàn với dòng AC ta chọn điện cực lớn hơn và mài vê tròn thay vì mài nhọn như khi hàn với dòng DCEN

Hình dạng và cách mài điện có ảnh hưởng quan trọng đến sự ổn định và tập trung của hồ quang hàn

Khi hàn với dòng xoay chiều (AC) thì đầu điện cực cần có dạng Bán cầu

Để có dạng mũi điện cực thích hợp ta dùng dòng xoay chiều kích hoạt hồ quang trên tấm vật liệu dày với tư thế trục điện cực thẳng góc với tấm vật liệu

Sở dĩ chúng ta phải dùng mũi điện cực bán cầu là vì khi hàn với dòng AC thì

điện cực bị đốt nóng nhiều hơn do vậy cần bề mặt lớn hơn để giảm mật độ dòng nhiệt

Đặc biệt khi hàn trên nhôm, lớp oxýt nhôm bám trên mũi điện cực có vai trò tăng cường bức xạ electron và bảo vệ điện cực

Với điện cực bằng zirconium mũi điện cực tự động hình thành dạng bán cầu khi hàn với dòng AC Song khi đó ta phải chấp nhận sự cháy không ổn định của hồ quang hàn

Các đề nghị dưới dây cho phép sử dụng tối ưu các điện cực tungsten Cần chọn dòng điện thích hợp (kiểu và cường độ) đối với kích cở điện cực được sử dụng Dòng điện quá cao sẽ làm hư hại đầu điện cực, dòng điện quá thấp sẽ gây ra sự ăn mòn, nhiệt độ thấp và hồ quang không ổn định

Đầu điện cực phải được mài hợp lý theo các hướng dẫn của nhà cung cấp

để tránh quá nhiệt cho điện cực

Điện cực phải được sử dụng và bảo quản cẩn thận tránh nhiễm bẩn

Dòng khí bảo vệ phải được duy trì không chỉ trong khi hàn mà còn sau khi ngắt hồ quang cho đến khi nguội điện cực Khi các điện cực đã nguội, đầu điện cực sẽ có dạng sáng bóng, nếu làm nguội không chuẩn, đầu này có thể bị oxy hóa và có mảng màu, nếu không loại bỏ sẽ ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn Mọi kết nối, cả nước và khí, phải được kiểm tra cẩn thận

Phần điện cực ở phía ngoài mỏ hàn trong vùng khí bảo vệ phải được giử ở mức ngắn nhất, tùy theo ứng dụng và thiết bị, để bảo đảm được bảo vệ tốt bằng khí trơ

Cần tránh sự nhiểm bẩn điện cực Khi sự tiếp xúc giữa điện cực nóng với kim loại nền hoặc que hàn, sự duy trì khí bảo vệ không đủ, sẽ gây ra sự nhiểm bẩn

Thiết bị, đặc biệt là đầu phun khí bảo vệ, phải sạch và không dính các vệt hàn Đầu phun bị bẩn sẽ ảnh hưởng đến khí bảo vệ, ảnh hưởng đến hồ quang, do

đó giảm chất lượng mối hàn

2.3 Que hàn TIG

Phương pháp hàn TIG có thể hàn không dùng que đắp, tùy thuộc vào dạng mối nối và kim loại hàn Đồng thời khi hàn trên vật liệu mỏng có thể dùng kiểu mối hàn bẻ mí và hàn không que Cũng có thể áp dụng cách hàn này cho các mối hàn kiểu gấp mép (Edge) hoặc các mối hàn góc ngoài

Ch ọn kim loại đắp

Thành phần của que đắp cần phải phù hợp tốt nhất với thành phần của kim loại hàn để bảo đảm mối hàn đồng nhất, mà không có các cấu trúc bất lợi về mặt luyện kim

Que đắp được dùng phải là loại đáp ứng được các yêu cầu của phương pháp TIG: không gây ra các tác động bất lợi về mặt luyện kim như rỗ khí, ngậm oxýt / silic

Kim loại đắp và kim loại hàn hòa tan vào nhau khi hàn, tỉ lệ này thay đổi theo độ ngấu sâu của vũng chảy vào vật liệu hàn và đôi khi độ ngấu thiếu hoặc thái quá cũng gây ra các cấu trúc bất lợi cho thành phần kim loại của mối hàn Mặt khác phải bảo đảm que hàn được tẩy sạch dầu mỡ và bụi/ rỉ khi hàn để hạn chế rỗ bọt khí

B ảng 2.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật AWS kim loại hàn TIG

3 Chu ẩn bị thiết bị dụng cụ hàn TIG nhôm

Mục tiêu:

- Mô tả được các thiết bị, dụng cụ hàn TIG;

- Phân loại đúng các thiết bị, dụng cụ hàn TIG;

- Đảm bảo an toàn lao động

3.1 Thiết bị hàn TIG nhôm

- Máy hàn TIG;

- Chai khí Ar;

- Đồng hồ khí Ar;

- Thiết bị xông khí Ar;

- Máy mài tay;

- Máy cắt.

* Nguồn điện hàn xoay chiều

Thích hợp cho hàn Nhôm, Manhê và hợp kim của chúng Khi hàn, nửa chu kỳ dương (của điện cực) có tác dụng bắn phá lớp màng oxít trên bề mặt và làm sạch bề mặt đó Nửa chu kỳ âm nung nóng kim loại cơ bản

Nguồn điện xoay chiều hình sin: điều khiển dòng hàn bằng cảm ứng bão hòa (cổ điển) Nó có ưu điểm là hồ quang cháy êm Nhược điểm là phải thường xuyên gián đoạn công việc hàn khi cần thay đổi cường độ dòng hàn do có nhu cầu giảm dòng hàn xuống tối thiểu khi hàn để vũng hàn kết tinh chậm (không có điều khiển từ xa)

Với hàn Nhôm, do có hiện tượng tự chỉnh lưu của hồ quang đặc biệt khi hàn dòng nhỏ nên cần dùng kèm bộ cản thành phần dòng một chiều (mắc nối tiếp bộ ắc qui có điện dung lớn, bộ tụ điện có điện dung lớn), nhưng công việc này lại có thể gây ra lẫn W vào mối hàn Nguyên nhân là do khi điện cực ở cực dương để khử màng oxit nhôm thì nó có thể bị nung nóng quá mức nếu bộ cảm kháng bão hòa không được thiết kế thích hợp để hạn chế biên độ tối đa dòng hàn xoay chiều, làm nó bị xói mòn thành các vụn nhỏ dịch chuyển vào vũng hàn)

Cần phải sử dụng bộ cao tần (công suất nhỏ 250-300W, điện áp 2-3 kV, tần số cao 250-1000 kHz bảo đảm dòng điện này chỉ có tác dụng trên bề mặt, an toàn với thợ hàn) để gây hồ quang không tiếp xúc (khoảng 3mm) và tạo ổn định

hồ quang trong suốt quá trình hàn

Nguồn điện xoay chiều có sóng hình vuông (xung): cho phép giảm biên

độ tối đa của dòng hàn so với dạng sóng hình sin (khoảng 30%) có cùng công

suất nhiệt Do đó ít có khả năng làm lẫn W vào mối hàn Ngoài ra nó còn có một

số đặc điểm sau:

* Không đòi hỏi chặt chẽ về dung sai gá lắp như khi hàn không có xung

* Cho phép hàn các tấm mỏng dưới 1mm