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

VỊ TRÍ, Ý NGHĨA, VAI TRÒ MÔ ĐUN: - Là môn đun được bố trí cho người học sau khi đã học xong mô đun chuyên môn nghề MĐ20 theo quy định của Bộ LĐTB-XH tại chương trình dạy nghề trình độ c

0

Anh BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH

Ninh Bình, năm 2018

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo;

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể

Chương trình khung quốc gia nghề hàn đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay

Mô đun 31- Hàn kim loại màu và hợp kim màu là mô đun đào tạo nghề được

biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất

Mặc dầu có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Ninh Bình năm 2018

Tham biên soạn

1.Chủ biên: Nguyễn Doãn Toàn

2 Nguyễn Văn Thắng

3 Trần Tuấn Anh

MỤC LỤC

3 Chương trình mô đun hàn kim loại màu và hợp kim màu 4

4 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn khí 6

5 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn hồ quang

9 Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn TIG 62

10 Danh mục các chữ viết tắt, ký hiệu và ý nghĩa 75

MÔ ĐUN HÀN KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM MÀU

Mã mô đun: MĐ 35

I VỊ TRÍ, Ý NGHĨA, VAI TRÒ MÔ ĐUN:

- Là môn đun được bố trí cho người học sau khi đã học xong mô đun chuyên môn nghề MĐ20 theo quy định của Bộ LĐTB-XH tại chương trình dạy nghề trình độ cao đẳng, nhằm luyện tập kỹ năng hàn kim loại màu và hợp kim màu để có thể làm việc trong nhiều lĩnh vực chế tạo cơ khí

- Mô đun hàn kim loại màu và hợp kim màu có vai trò quan trọng trong chương trình dạy nghề trình độ cao đẳng 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 khí, hàn hồ quang tay, hàn TIG

II MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN:

- Trình bày được đặc điểm khó khăn khi hàn kim loại màu và hợp kim màu

- Nhận biết được thuốc hàn, vật liệu hàn kim loại màu và hợp kim màu

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

- Tính chế độ hàn theo chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn

- Vận hành, sử dụng thành thạo 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 độ sâu ngấu, không rỗ khí ngậm xỷ, không cháy cạnh, ít biến dạng

- Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn

- Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác của sinh viên

III NỘI DUNG MÔ ĐUN:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra*

1 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng

2 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng

phương pháp hàn hồ quang tay 20 4 16

3 Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

1 Kiểm tra đánh giá trước khi thực hiện mô đun:

Được đánh giá qua bài kiểm tra trắc nghiệm tự luận, trắc nghiệm khách quan và thực hành đạt các yêu cầu của các mô đun liên quan

2 Kiểm tra đánh giá trong khi thực hiện mô đun ;

Được đánh giá qua bài kiểm tra viết, kiểm tra vấn đáp, kiểm tra thực hành thực hành trong quá trình thực hiện mô đun yêu câu đạt các mục tiêu của từng bài học có trong mô đun

3 Kiểm tra sau khi kết thúc mô đun:

3.1.Về kiến thức:

Được đánh giá qua bài kiểm viết, kiểm tra vấn đáp đạt các yêu cầu sau:

- Trình bày đúng đặc điểm khó khăn khi hàn kim loại màu và hợp kim màu

- Liệt kê đầy đủ các loại thuốc hàn que hàn khí cháy, khí bảo vệ dùng để hàn kim loại màu hợp kim màu

- Trình bày rõ quy trình hàn kim loại màu và hợp kim màu

- Giải thích đúng nguyên tắc an toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh phân xưởng

- Hàn kim loại màu và hợp kim màu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Tổ chức nơi làm việc hợp lý khoa học, an toàn

3.3 Về thái độ:

Được đánh giá bằng phương pháp quan sát có bảng kiểm, đạt các yêu cầu:

- Đảm bảo thời gian học tập

- Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với công việc

- Cẩn thận, tỷ mỉ, chính xác, tiết kiệm nguyên vật liệu

BÀI 01: HÀN NHÔM HỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN KHÍ

Mã bài: MĐ 35.1 Giới thiệu:

Hàn Nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn khí là phương pháp

hàn sử dụng nguồn nhiệt do phản ứng cháy giữa oxygen - axetylen; kim loại phụ

được cấp từ bên ngoài vào bể hàn

Mục tiêu:

- Trình bày đúng đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm hợp kim nhôm;

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn khí đầy đủ an toàn;

- Chuẩn bị mép hàn sạch hết lớp ô-xy hoá, hết các vết bẩn đúng kích thước, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật;

- Chọn thuốc hàn, que hàn phụ phù hợp với tính chất của vật liệu hàn;

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

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

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn;

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

- Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn nhôm, hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn khí;

- Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác

Nội dung:

1 Đặc điểm khó khăn khi hàn nhôm, hợp kim nhôm, vật liệu hàn nhôm

1.1.Đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm

- Nhôm là một kim loại nhẹ khối lượng riêng 2,7 g/cm3 nhiệt độ nóng chảylà 6570

C; nhôm hoạt động hoá học mạnh rất dễ bị oxi hoá tạo thành oxit nhôm, nhất là ở nhiệt độ cao; màng AL2O3 có độ nóng chảy rất cao  20000C

- Oxit nhôm tạo ra có cơ tính cao hơn nhôm nhiều chính vì thế các đồ dùng hàng ngày mới có khả năng chịu được nhiệt độ

- Khi nóng chảy nhôm không bị biến màu

- Khối lượng riêng của nhôm chỉ bằng khoảng một phần ba của thép; tính dẫn điện và dẫn nhiệt của nhôm cao gấp bốn lần của thép Do đó nhôm được dùng nhiều trong các thiết bị điện thay cho đồng Nhôm không có từ tính, hệ số dãn nở nhiệt của nó gấp 2 lần của thép Nhôm có độ bền không cao nhưng có tính dẻo tuyệt vời, đặc biệt là ở nhiệt độ dưới 0oC Có thể tăng độ bền của nhôm thông qua hợp kim hóa, biến dạng ở trạng thái nguội, nhiệt luyện hoặc kết hợp các biện pháp đó

1.2 Hợp kim nhôm

- Trong thực tế người ta dùng hợp kim của nhôm, chúng có độ bền cao hơn nhôm nhiều chính vì thế chúng được ứng dụng rộng rãi

- Hợp kim của nhôm được dùng rộng rãi nhất là AlMg và AlMn

- Trong hợp kim nhôm : AlMn có chứa 1÷1,6% Mn; AlMg có chứa 6%

Mg còn lại là nhôm

- Hợp kim duyara có cơ tính cao, nhẹ do đó được dùng rộng rãi trong ngành hàng không, thành phần gồm:Al, Cu, Mg, Mn

- Nhôm có tính dẫn điện tốt, do đó cần phải nung nóng trước cho kim loại nền có chiều dầy lớn hơn 6 mm, khi hàn bằng chi tiết có chiều dầy 9,5mm nhiệt

độ nung nóng là 200o

C

Hợp kim nhôm không thể nhiệt luyện được chứa các nguyên tố hợp kim như Si, Mn, Mg ; các nguyên tố này làm tăng độ bền thông qua sự hình thành các dung dịch đặc hoặc các pha phân tán Trong các nguyên tố kể trên Mg là nguyên tố có hiệu quả nhất, do đó hợp kim Al- Mg có độ bền cao cả trong trạng thái ủ Mọi hợp kim nhôm thuộc nhóm không thể nhiệt luyện được đều biến cứng khi bị biến dạng ở trạng thái nguội hợp kim thuộc các hệ Al- Mg, Al- Mn đều dễ hàn Sau khi ủ, chúng có thể trở lại cơ tính ban đầu hợp kim nhôm loại này nếu được hàn sau khi đã qua biến cứng nguội, có thể có độ bền vùng ảnh hưởng nhiệt thấp như của kim loại cơ bản sau khi ủ Nhôm, hợp kim Al- Mg và hợp kim Al- Mn đều dễ hàn trong môi trường khí bảo vệ bằng cả điện cực nóng chảy lẫn điện cực không nóng chảy và hàn khí

Hợp kim nhôm có thể nhiệt luyện có chứa các nguyên tố hợp kim Cu, Mg,

Zn và Si dưới dạng đơn hoặc dưới dạng kết hợp Trong trạng thái ủ, độ bền của chúng phụ thuộc vào thành phần hóa học tương tự như với các hợp kim không thể nhiệt luyện được Khả năng hòa tan trong dung dịch đặc của bốn nguyên tố nói trên tăng theo sự gia tăng nhiệt độ Do đó, các hợp kim này có thể được nhiệt luyện theo hình thức ủ đồng nhất hóa tổ chức, tôi, sau đó hóa già tự nhiên hoặc hóa già nhân tạo Sau hoặc trước khi hóa già còn có thể tăng độ bền thông qua biến dạng ở trạng thái nguội Hợp kim Al - Mg-Si là hợp kim dễ hàn Nhiều hợp kim thuộc nhóm Al-Zn có tính hàn kém, nhưng khi có thêm Mg, tính hàn của chúng có thể được cải thiện Hợp kim Al- Cu đòi hỏi có quy trình hàn đặc biệt và liên kết hàn có tính dẻo kém

Hàn nhôm đặc biệt phát triển mạnh trong ngành chế tạo ôtô ; các chi tiết quan trọng bằng hợp kim nhôm như giá đỡ động cơ, khung cầu trước, cầu sau; trục truyền động, vành bánh xe, bộ trao đổi nhiệt bộ điều hòa nhiệt độ, v.v đang dần dần thay thế vật liệu truyền thống là thép bằng nhôm Hầu hết các bộ phận kết cấu hàn đó là các hợp kim nhôm với magie và silic được ép chảy và sau đó hàn trong môi trường khí bảo vệ bằng điện cực nóng chảy

Hợp kim nhôm độ bền cao có thể nhiệt luyện được được sử dụng làm kết cấu thành mỏng cho khung xe đạp, gậy đánh golf, gậy đánh bóng chày, xe trượt

tuyết…

Hợp kim nhôm độ bền cao, chịu được nhiệt độ âm có thể dùng làm xitec chở hàng và các bộ phận khác của thân xe tải Ngoài ra, trong ngành chế tạo

hàng không và vũ trụ, hợp kim nhôm manh không nhiệt luyện được và một số hợp kim nhiệt luyện được đều là những vật liệu truyền thống

1.3 Vật liệu hàn nhôm

Khi hàn nhôm, nếu chọn vật liệu hàn không thích hợp, có thể xảy ra nứt tại vùng kim loại mối hàn do kim loại mối hàn hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt có tính dẻo và độ bền thấp, 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 hóa học, khi đó nên dùng dây hàn chứa 5% Trong nhiều trường hợp, dây hàn Al-5% Mg cho mối hàn có tính dẻo và độ bền cao Tuy nhiên không được dùng loại dây Al-Si để hàn hợp kim Ai- Mg vì sẽ xuất hiện cùng tinh của Mg Tương tự như vậy, Mg và Cu không được đồng thời tồn tại trong mối hàn nhôm, có nghĩa là dây hàn Al- Mg không được dùng để hàn hợp kim Al-Cu và dây hàn Al- Cu không được dùng để hàn hợp kim Al-Mg Khi hàn hợp kim Al-Si bằng dây Al- Si, thành phần hóa học của kim loại mối hàn cần được tính sao cho có giá trị nằm ngoài dải 0,5 2% Si

Ký hiệu dây hàn nhôm: Tiêu chuẩn AWS A5.10 – 1980 quy định ký hiệu vật liệu kim loại cho hàn nhôm bao gồm nhóm chữ cái và chữ số, các chữ cái

ER cho biết nhóm dây hàn dùng cho hàn khí, hàn plasma, hàn trong môi trường khí bảo vệ cả bằng điện cực nóng chảy và điện cực không nóng chảy

Trong trường hợp hàn khí, tốt nhất nên sử dụng que hàn phụ giống thành phần kim loại cơ bản của nhôm

2.Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn khí

Sử dụng khí cháy là axetylen và oxy để hàn nhôm với ngọn lửa các bon hóa

Hình 1.1 Thiết bị hàn khí để hàn nhôm và hợp kim nhôm

3 Chuẩn bị phôi hàn

3.1 Chuẩn bị trước khi hàn

Chất lượng bề mặt mép hàn và dây hàn ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mối hàn Trước khi hàn cần làm sạch lớp dầu mỡ bảo quản trên bề mặt bán thành phẩm Dầu mỡ được tẩy bằng axêton hoặc chất dung môi khác trong khoảng rộng 100÷150 mm tính từ mép Lớp oxit bên dưới lớp dầu mỡ được tẩy

trong khoảng rộng 25÷ 30 mm bằng phương pháp cơ học như giấy ráp, bàn chải

thép không gỉ có đường kính sợi nhỏ hơn 0,15 mm; cũng có thể dùng hóa chất

để khử oxit nhôm bằng cách tẩm thực từ 0,5÷1 phút trong dung dịch 1 lít nước, 50g NaOH, 45g NaF sau đó xối nước từ 1÷2 phút và trung hòa bằng dung dịch

axit nitric 30÷ 35% hoặc dung dịch axit khác, sau đó xối lại bằng nước và sấy

khô bằng không khí nóng 80÷90o

C

Sau khi làm sạch bề mặt, chi tiết phải được hàn trong vòng 3÷ 4 giờ Với

dây hàn, làm sạch như sau: rửa bằng dung dịch khử dầu mỡ; tẩm thực trong

dung dịch 15% NaOH ở 60÷ 70oC; rửa trong nước, sấy khô, khử khí ở 350o

C trong 5 ÷10 giờ, trong chân không 10÷3mmHg; cũng có thể thay chân không bằng nung trong không khí ở 300o

C trong 10 ÷30 phút 3.2 Chuẩn bị phôi hàn gấp mép

Hình 1.2 Công tác chuẩn bị phôi hàn

3.3 Chuẩn bị phôi hàn giáp mối

Hình 1.3 Kich thước phôi hàn

và ngọn lửa trượt trên bề mặt mối hàn

Hình 1.4 Góc nghiêng của mỏ hàn

4.2 Công suất ngọn lửa :

Tính bằng lượng tiêu hao khí cháy trong 1 giờ, phụ thuộc vào bề dày của kim loại, kim loại càng dày nhiệt độ cháy và tính dẫn nhiệt càng cao thì công suất ngọn lửa càng lớn VC2H2 = ( 120 ÷ 150 ) (lít/giờ)

5 Gá phôi hàn

5.1 Gá phôi hàn gấp mép

Hình 1.5 Phương pháp gá đính phôi hàn gấp mép

5.2 Gá phôi hàn giáp mối

Hình 1.6 Phương pháp gá đính phôi hàn giáp mối

6 Kỹ thuật hàn

6.1 Kỹ thuật hàn hợp kim nhôm độ bền cao

Trong các hợp kim nhôm thuộc nhóm không thể nhiệt luyện, hợp kim 5% Mg là loại có độ bền cao nhất Tính hàn của hợp kim này tốt Tuy nhiên, các hợp kim nhôm có độ bền cao nhất lại thuộc nhóm có thể nhiệt luyện được Trong các loại đó, Al - Cu có độ bền rất cao Đây là hợp kim được dùng phổ biến trong ngành chế tạo máy bay lại có tính hàn kém vì đồng là nguyên tố gây nứt tế vi trong kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt

Al-Các hợp kim nhôm có nhược điểm là dễ bị giòn do ứng suất trong điều kiện ăn mòn khi vận hành, do đó yêu cầu quan trọng đối với các hợp kim nhôm

có độ bền cao là khả năng chống lại loại ăn mòn này Nói chung, tổng lượng nguyên tố hợp kim làm tăng độ bền nhưng đồng thời cũng làm tăng xu hướng giòn do ứng suất trong môi trường ăn mòn Đồng có thể tăng khả năng của hợp kim chống lại ăn mòn trong điều kiện ímg suất nhưng lại làm tăng hiện tượng nứt nóng khi hàn

Trong các hợp kim nhôm độ bền cao có thể nhiệt luyện được thì Al-

Zn-Mg có độ bền và tính hàn tối ưu Đây là hợp kim được công binh nhiều nước sử dụng trong các kết cấu cầu dã chiến do chúng có tỷ số độ bền trên khối lượng cao, chống ăn mòn tốt cũng như cỏ tính hàn tốt Chủng còn được sử dụng trong

chế tạo cột đèn, xe tải, bình áp lực, xe xitec, v.v Kẽm 3÷ 5% làm tăng độ bền và

mạnh (1÷3% Mg) cải thiện tính hàn Hàm lượng manh cao sẽ cản trở quá trình

ép chảy hợp kim và nếu hàm lượng của cả manh và kẽm đều cao, hợp kim sẽ dễ

bị nứt tế vi và giòn do ứng suất trong môi trường ăn mòn Thành phần tiêu biểu

của hợp kim này là Al- 4% Zn- 2% Mg Đôi khi hàm lượng nhỏ 'đồng được bổ sung vào hợp kim để cải thiện khả năng chống ăn mòn nhưng cần thận trọng khi hàn Đối với hầu hết hợp kim nhôm có thể nhiệt luyện được, một phần của vùng ảnh hưởng nhiệt bị suy giảm cơ tính, đòi hỏi phải nhiệt luyện toàn phần sau khi hàn thì mới có thể có được cơ tính tối ưu Tuy nhiên trong trường hợp của hợp kim Al- Zn- Mg, chỉ có thể cải thiện cơ tính của liên kết hàn sau khi hàn thông qua hóa già tự nhiên hoặc hóa già nhân tạo, và điều này làm cứng toan bộ vùng mối hàn Hóa già tự nhiên thường kéo dài 28 ngày Chế độ hóa già nhân tạo thường như sau: 24 giờ tại 130oC; 6 giờ tại 160oC; 16 giờ tại 100oC; 2 giờ tại

150oC và 2 giờ tại 180oC Khi hàn hợp kim Al- Zn- Mg trong môi trường khí bảo vệ, dây hàn thường dùng là loại có thành phần Al-5% Mg Để tránh nứt, kim loại mối hàn phải chứa dưới 0,25% Cu và trên 2,5% Mg Đôi khi dây hàn còn được hợp kim hóa thêm bằng Zr, dù nó có tác dụng không đáng kể trong việc tăng khả năng chống ăn mòn dưới ứng suất nhưng lại chống được nứt vì nguyên

tố này cản trở quá trình kết tinh lại và làm mịn hạt kim loại Hợp kim hóa bằng

Ti kết hợp với B cũng có ảnh hưởng tương tự nhưng kém hơn Dây hàn thuộc hệ Al- Zn- Mg không nên dùng vì chúng làm tăng khả năng nứt và làm trầm trọng thêm ăn mòn dưới ứng suất

6.2 Kỹ thuật hàn hợp kim nhôm làm việc ở nhiệt độ âm

Nhôm và hợp kim nhôm có tính dẻo và độ dai va đập cao ở nhiệt độ thấp đến – 270o

C Do đó chúng có thể thay thế được thép không gỉ cho các ứng dụng chịu lạnh Các hợp kim như ASME SB 209 5083 trong trạng thái ủ, được tăng bền bởi biến cứng bằng dung dịch đặc chứa 4,5% Mg và 0,7% Mn, có tính hàn tốt vì tổ chức tế vi vùng ảnh hưởng nhiệt không nhạy cảm đối với chu trình nhiệt hàn Tính dẻo và độ dai va đập của hợp kim này là cao, đặc biệt ở nhiệt độ thấp Các ứng dụng tiêu biểu của hợp kim 5083 hoặc hợp kim 5086 là các containơ chứa khí hóa lỏng có dung tích 50000 m3, việc hàn các hợp kim này được tiến hành bằng dây hàn 5183 Ngoài ra, trong lĩnh vực thiết bị tách không khí, hợp kim không thể nhiệt luyện được Al-3,5% Mg cũng được sử dụng rộng rãi trong các kết cấu hàn có chiều dày đến 40mm Dạng liên kết phụ thuộc vào chiều dày tấm Để chống biến dạng và làm mịn hạt, có thể sử dụng hàn nhiều lớp theo thứ

tự luân phiên

6.3 Kỹ thuật hàn gấp mép

Hình 1.7 Góc độ mỏ hàn

6.4 Kỹ thuật hàn giáp mối

Hình 1.8 Góc độ mỏ hàn khi hàn giáp mối

7 Kiểm tra chất lượng mối hàn

- Kiểm tra bề rộng mối hàn

- Kiểm tra độ lồi của mối hàn

- Kiểm tra khuyết tật lẫn ô xít nhôm

- Kiểm tra lỗ khí

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

- Quần áo bảo hộ lao động giày mũ gọn gàng đúng quy định

- Bình chứa đầy ôxy phải để cách xa ngọn lửa trần ít nhất 5 mét

- Không được để các chai ôxy ở gần đầu mỡ, các chất cháy và các chai khí dễ bắt lửa

- Khi vận chuyển các chai ôxy phải thật nhẹ nhàng tránh va chạm mạnh

- Van giảm áp của loại khí nào chỉ được phép dùng riêng cho khí ấy, không được dùng lẫn lộn

- Trước khi lắp van giảm áp phải kiểm tra xem ống nhánh trên van khoá của bình ôxy có dầu mỡ và bụi bẩn không

- Khi ngừng hàn hoặc cắt trong một thời gian ngắn phải đóng kín các van khoá trên nguồn cung cấp khí Nếu ngừng làm việc lâu (từ 1 giờ trở lên) thì trước khi đóng van khoá phải nới lỏng vít điều chỉnh trên van giảm áp cho đến khi áp kế ở buồng áp lực thấp chỉ số 0 mới thôi

- Phải dùng nước xà phòng bôi trên các phần nối của van để kiểm tra tình trạng kín khí

không khuyết tật

- Nắm được các kích thước cơ bản

- Hiểu được yêu cầu kỹ thuật

- Phôi đúng kích thước

- Chọn chế độ hàn hợp

lý

- Mối đính nhỏ gọn, chắc, đúng vị trí

khuyết tật của mối hàn

* Trình tự thực hiện hàn giáp mối

không khuyết tật

- Nắm được các kích thước cơ bản

- Hiểu được yêu cầu kỹ thuật

- Phôi đúng kích thước

- Chọn chế độ hàn hợp

lý

- Mối đính nhỏ gọn, chắc, đúng vị trí

khuyết tật của mối hàn

Câu 3: Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật trên mối hàn gấp mép nhôm?

Hướng dẫn trả lời các câu hỏi, bài tập

Câu 1: Kỹ thuật và trình tự thực hiện mối hàn nhôm bằng phương pháp hàn khí

- Chọn đúng chế độ hàn khi hàn nhôm;

- Đúng các thao tác, trình tự hàn khí

- Nhận biết và khắc phục được khuyết tật mối hàn

Câu2: Thực hiện mối hàn nhôm kiểu gấp mép bằng phương pháp hàn khí đúng quy trình

Câu3: Thực hiện kiểm tra dúng quy trình

Đánh giá kết quả học tập:

TT Tiêu chí đánh giá

Cách thức và phương pháp đánh giá

Điểm tối đa

Kết quả thực hiện của người học

2 Trình bày kỹ thuật hàn nhôm

và hợp kim nhôm và hợp kim

nhôm

Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học

4 Trình bày đúng phương pháp

kiểm tra chất lượng mối hàn

(kiểm tra ngoại dạng mối hàn)

Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5

Cộng 10 đ

1

2 Vận hành thành thạo thiết bị

hàn khí

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

1,5

4 Chọn đúng chế độ hàn khi hàn

nhôm và hợp kim nhôm

Kiểm tra các yêu

2

6 Kiểm tra chất lượng mối hàn

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

3

6.4 kết cấu hàn biến dạng trong

Cộng 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

1 1.2 Không vi phạm nội quy lớp

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

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, giày, mũ, yếm da,

3.3 Vệ sinh xưởng thực tập đúng

Cộng 10 đ KẾT QUẢ HỌC TẬP

Tiêu chí đánh giá Kết quả thực hiện Hệ số Kết qủa học tập

Cộng

BÀI 02: HÀN NHÔM, HỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN

HỒ QUANG TAY

Mã bài: MĐ 35.2 Giới thiệu:

Hàn nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn hồ quang tay là

phương pháp hàn sử dụng nguồn nhiệt do hồ quang tạo ra giữa que hàn và vật hàn, kim loại vũng hàn được bảo vệ bằng khí sinh ra do quá trình cháy thuốc

bọc; kim loại phụ được đưa vào bể hàn bằng que hàn nóng chảy

Mục tiêu:

- Trình bày đúng đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm hợp kim nhôm

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn hồ quang tay đầy đủ an toàn

- Chuẩn bị mép hàn sạch hết lớp ô-xy hoá, hết các vết bẩn, đúng kích thước, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Chọn que hàn phù hợp với kim loại hàn

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

- Hàn nhôm, hợp kim nhôm các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn góc bằng phương pháp hàn hồ quang tay đảm bảo độ sâu ngấu, không

rỗ khí ngậm xỷ, không cháy cạnh, ít biến dạng

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn

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

- Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn nhôm, hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn hồ quang tay

- Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác

Nội dung:

1 Đặc điểm khó khăn khi hàn nhôm, hợp kim nhôm, vật liệu hàn nhôm

1.1.Đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm

- Nhôm là một kim loại nhẹ khối lượng riêng 2,7 g/cm3 nhiệt độ nóng chảylà 6570

C; nhôm hoạt động hoá học mạnh rất dễ bị Oxi hoá tạo thành Oxit nhôm nhất là ở nhiệt độ cao; màng AL2O3 có độ nóng chảy rất cao 20000C

- Khi nóng chảy nhôm không bị biến màu

- Khối lượng riêng của nhôm chỉ bằng khoảng một phần ba của thép, tính dẫn điện và dẫn nhiệt của nhôm cao gấp bốn lần của thép Do đó nhôm được dùng nhiều trong các thiết bị điện thay cho đồng Nhôm không có từ tính Hệ số dãn nở nhiệt của nó gấp 2 lần của thép Nhôm có độ bền không cao nhôm có tính dẻo tuyệt vời, đặc biệt là ở nhiệt độ dưới 0oC Có thể tăng độ bền của nhôm thông qua hợp kim hóa, biến dạng ở trạng thái nguội, nhiệt luyện hoặc kết hợp các biện pháp đó Nhôm có khả năng chống ăn mòn cao do có lớp oxit nhôm bền vững trên bề mặt

-Trong hợp kim nhôm : AlMn có chứa 1÷1,6% Mn; AlMg có chứa 6%

- Nhôm có tính dẫn điện tốt, do đó cần phải nung nóng trước cho kim loại

cơ bản có chiều dầy lớn hơn 6,3 mm Khi hàn phẳng cho chi tiết có chiều dầy 9,5mm nhiệt độ nung nóng là 200o

C

1.3 Vật liệu hàn nhôm

Khi hàn nhôm, nếu chọn vật liệu hàn không thích hợp, có thể xảy ra nứt tại kim loại mối hàn do kim loại mối hàn hoặc vùng ảnh hưởng nhiệt có tính dẻo

và độ bền thấp tại nhiệt độ nâng cao, 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%S thì kim loại mối hàn dễ bị nứt khi hàn bằng dây hàn có cùng thành phần hóa học Khi đó nên dùng dây hàn chứa 5% Trong nhiều trường hợp, dây hàn Al-5% Mg cho mối hàn có tính dẻo và độ bền cao Tuy nhiên không được dùng loại dây Al-Si để hàn hợp kim Ai- Mg vì sẽ xuất hiện cùng tinh của Mg và Si Tương tự như vậy, Mg

và Cu không được đồng thời tồn tại trong mối hàn nhôm, có nghĩa là dây hàn Al-

Mg không được dùng để hàn hợp kim Al-Cu và dây hàn Al- Cu không được dùng

để hàn hợp kim Al-Mg Khi hàn hợp kim Al-Si bằng dây Al- Si, thành phần hóa học của kim loại mối hàn được tính sao cho có giá trị nằm ngoài dải 0,5÷ 2% Si

Que hàn cho nhôm và hợp kim nhôm: Que hàn nhôm và hợp kim nhôm được sử dụng để hàn hồ quang tay trong chế tạo các kết cấu chịu tải đơn giản và trong sửa chữa Tiêu chuẩn AWS A5.3 phân ra 3 loại que hàn :

Bảng 2.1 Thành phần hóa học và độ bền que hàn nhôm

Khi hàn các loại que hàn này, cần sấy que hàn đến 175 200oC để khử hơi nước nhằm tránh rỗ khí Nhiệt độ nung nóng sơ bộ là 150 200oC

2 Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn hồ quang tay

Sử dụng máy hàn điện một chiều (đấu nghịch) để hàn nhôm và hợp kim nhôm

Hình 2.1.Máy hàn để hàn nhôm và hợp kim nhôm

3 Chuẩn bị phôi hàn

3.1 Chuẩn bị trước khi hàn

Chất lượng bề mặt mép hàn và dây hàn ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mối hàn Trước khi hàn cần làm sạch lớp dầu mỡ bảo quản trên bề mặt bán thành phẩm Dầu mỡ được tẩy bằng axêton hoặc chất dung môi khác trong khoảng rộng 100÷150 mm tính từ mép Lớp oxit bên dưới lớp dầu mỡ được tẩy

trong khoảng rộng 25÷ 30 mm bằng phương pháp cơ học như giấy ráp, bàn chải

thép không gỉ có đường kính sợi nhỏ hơn 0,15 mm; Cũng có thể dùng hóa chất

để khử oxit nhôm bằng cách tẩm thực từ 0,5÷1 phút trong dung dịch 1 lít nước

có 50g NaOH, 45g NaF, sau đó xối nước l÷2 phút và trung hòa bằng dung dịch

axit nitric 30÷ 35% với hợp kim Al-Mn hoặc dung dịch axit khác Sau đó xối lại

bằng nước và sấy khô bằng không khí nóng 80÷90o

C Sau khi làm sạch bề mặt,

chi tiết phải được hàn trong vòng 3÷ 4 giờ

3.2 Chuẩn bị phôi hàn giáp mối

Hình 2.2 Kích thước phôi hàn nhôm

4 Tính chế độ hàn

Cường độ dòng hàn chọn theo đường kính que hàn và tùy thuộc vào chiều dày tấm kim loại cơ bản Trong bảng dưới đây là chế độ hàn tham khảo đối với hàn hồ quang tay nhôm và hợp kim nhôm

Bảng 2.2 Chế độ hàn nhôm

Để bảo đảm quá trình hàn ổn định với mức bắn tóe tối thiểu, nên chọn tối

đa 60A cho mỗi mm đường kính que hàn Các liên kết hàn chồng và hàn chữ T được hàn với chế độ như hàn giáp mối có cùng chiều dày hàn từ 2 phía

Việc hàn đính mối hàn được thực hiện có nung nóng sơ bộ tới

150250oC Các mối hàn đính cũng như các lớp hàn bên dưới khi hàn nhiều lớp cần được làm sạch kỹ khỏi xỉ hàn và oxit Sau khi hàn cần rửa sạch xỉ hàn bằng nước nóng và bàn chải lông Để mối hàn có độ bóng bình thường cần tẩm thực sau khi hàn trong dung dịch axit nitric 5 10%

nghịch Trước khi hàn cần nung nóng sơ bộ (250÷300oC với chiều dày trung bình và 400oC với chiều dày lớn), để có thể hàn ngấu với cường độ dòng hàn trung bình Khi hàn các kết cấu lớn, thường chỉ nung nóng sơ bộ từng phần

Liên kết hàn thông dụng nhất là liên kết giáp mối Liên kết hàn chồng và liên kết chữ T nên tránh sử dụng vì xỉ hàn có thể chảy vào khe, khó loại bỏ sau khi hàn, do đó dễ gây ăn mòn kết cấu Chiều dày tối thiểu có thể hàn được bằng phương pháp hàn hồ quang tay là 4 mm Với chiều dày nhỏ hơn 20 mm, khi hàn không cần vát mép Mối hàn thường có khe đáy không vượt quá 0,5÷ 1 mm Hàn tiến hành trên tấm lót bằng thép, với chiều dày trên 20 mm, cần sử dụng góc rãnh hàn 70÷ 90o, mặt đáy 3÷ 5 mm và khe đáy 1,5÷ 2 mm

Nhôm đòi hỏi kỹ thuật hàn khác với kỹ thuật hàn thép Que hàn nhôm cháy nhanh gấp 2÷ 3 lần que hàn thép Do đó, tốc độ hàn nhôm cũng nhanh hơn

Vỏ bọc que hàn nhôm có diện trở lớn, do đó nếu ngẫu nhiên hồ quang bị gián đoạn khi hàn, trên miệng vũng hàn và đầu que hàn sẽ hình thành lớp xỉ cứng cản trở việc gây lại hồ quang Vì vậy que hàn cần được hàn liên tục Khi hàn không thực hiện dao động ngang

Hình 2.4 Góc độ que hàn khi hàn nhôm

7 Kiểm tra chất lượng mối hàn

- Kiểm tra bề rộng mối hàn

- Kiểm tra độ lồi của mối hàn

- Kiểm tra khuyết tật lẫn ô xít nhôm

- Kiểm tra lỗ khí

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

- Chỉ được hàn khi có đầy đủ trang bị bảo hộ lao động dành cho thợ hàn

- Nối đầy đủ dây tiếp đất cho các thiết bị

- Thực hiện đầy đủ các biện pháp an toàn khi hàn hồ quang tay

- Dừng thực tập khi nền xưởng bị ẩm ướt

- Khi phát hiện sự cố phải ngắt điện kịp thời và báo cho người có trách nhiệm xử lý

- Thực hiện đầy đủ các biện pháp phòng cháy chữa cháy

- Hiểu được yêu cầu kỹ thuật

- Phôi đúng kích thước

- Chọn chế độ hàn hợp lý

- Mối đính nhỏ gọn, chắc, đúng

- Ngồi đúng tư thế, que hàn đúng góc độ

- Bắt đầu và kết thúc đường hàn đúng kỹ thuật

4 Kiểm

tra

- Phát hiện được các khuyết tật của mối hàn

Câu 3: Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật trên mối hàn giáp mối nhôm?

Hướng dẫn trả lời các câu hỏi, bài tập

Câu 1: Kỹ thuật và trình tự thực hiện mối hàn nhôm bằng phương pháp hàn hồ quang tay

- Chọn đúng chế độ hàn khi hàn nhôm;

- Đúng các thao tác, trình tự hàn hồ quang tay

- Nhận biết và khắc phục được khuyết tật mối hàn

Câu2: Thực hiện mối hàn nhôm kiểu gấp mép bằng phương pháp hàn hồ quang tay đúng quy trình

Câu3: Thực hiện kiểm tra dúng quy trình

Đánh giá kết quả học tập:

TT Tiêu chí đánh giá

Cách thức và phương pháp đánh giá

Điểm tối đa

Kết quả thực hiện của người học

I Kiến thức

1 Chọn chế độ hàn nhôm và hợp

kim nhôm bằng hồ quang tay Làm bài tự luận

và trắc nghiệm, đối chiếu với nội dung bài học

2 Trình bày kỹ thuật hàn nhôm

và hợp kim nhôm và hợp kim

nhôm

Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 3

3 Trình bày cách khắc phục các

khuyết tật của mối hàn phù

hợp

Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5

4 Trình bày đúng phương pháp

kiểm tra chất lượng mối hàn

(kiểm tra ngoại dạng mối hàn)

Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5

1

2 Vận hành thành thạo thiết bị

hàn hồ quang tay

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

1,5

4 Chọn đúng chế độ hàn khi hàn

nhôm và hợp kim nhôm

Kiểm tra các yêu

2

6 Kiểm tra chất lượng mối hàn

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

3

6.4 kết cấu hàn biến dạng trong

Cộng 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

1 1.2 Không vi phạm nội quy lớp

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

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, giày, mũ, yếm da,

găng tay da,…)

1

3.3 Vệ sinh xưởng thực tập đúng

Cộng 10 đ KẾT QUẢ HỌC TẬP

Tiêu chí đánh giá Kết quả thực hiện Hệ số Kết qủa học tập

Cộng

BÀI 03: HÀN NHÔM HỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN TIG

Mã bài: MĐ 35.3 Giới thiệu:

Hàn Nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG là phương pháp hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường bảo vệ là khí trơ Mối hàn cho chất lượng cao, ít khuyết tật và sai hỏng

Mục tiêu:

- Trình bày đúng đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm hợp kim nhôm

- Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn TIG đầy đủ an toàn

- Chuẩn bị mép hàn sạch hết lớp ô-xy hoá, hết các vết bẩn đúng kích thước, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

- Chọn que hàn, khí dảo vệ phù hợp với kim loại hàn

- Chọn đường kính điện cực, cường độ dòng điện, điện áp hàn, tốc độ hàn, lưu lượng khí bảo vệ phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn

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

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn

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

- Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình trình hàn nhôm, hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG

- Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác

Nội dung

1 Đặc điểm hàn nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG

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 khoảng hơn 20000c 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

Argon là loại khí trơ không màu, mùi, vị và không độc Nó không hình

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 - 1840

C trong các bồn chứa

Heli là loại khí trơ không màu, mùi, vị; tỷ trọng so với không khí là 0,13

được khai thác từ khí thiên nhiên, 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 34100

C, 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

- Tungsten nguyên chất (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.Loại điện cực này không có hợp chất, điện cực W tinh khiết chứa tối thiểu 99.5% wolfram Chúng cung cấp hồ quang ổn định tốt khi

sử dụng dòng điện xoay chiều và cả sung 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

- Tungsten zirconium (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

- Tungsten Cerium (2%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

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

và có nhiều nhất trong các nguyên tố đất hiếm , 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 qũy 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 sung vuông

- Tungsten Lathanum (La2O3): có tính năng tương tự tungsten cerium

+ 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 không phóng xạ, chúng cho khả năng mồi hồ quang tốt Việc thêm vào từ 1-2% lanthan làm tăng khả năng chuyển tải dòng điện lên tới 50% 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

Kim loại

hàn

Bề dày mọi bề dày

Loại dòng điện

AC

Điện cực nguyên chất hoặc zirconium

Khí bảo vệ Argon hoặc Argon-Helium

Nhôm Dày Mỏng DCEP

DCEP

Thorium Thorium hoặc Zirconium

Argon Argon-heli Argon Đồng và

hợp kim

đồng

Mọi cỡ bề dày

Mỏng

DCEP

AC

Thori nguyên chất hoặc zirconium

Argon Argon-heli Argon

Hợp kim

Magesium

Mọi cỡ bề dày

Mỏng

AC DCEP

Nguyên chất hoặc zirconium Thori hoặc zirconium

Argon Argon Niken, và

hợp kim

niken

Mọi cỡ bề dày

Argon

Bảng 3.1 Điện cực dùng trong hàn nhôm

- Kích thước điện cực

+ 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

+ Khi hàn với dòng xoay chiều 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

+ 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 gấp mép và hàn không que Cũng có thể áp dụng cách hàn này cho các mối hàn kiểu gấp mép hoặc các mối hàn góc ngoài

- Chọn 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 oxit 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 Tiêu chuẩn kỹ thuật AWS kim loại hàn TIG

Bảng 3.2 Điện cực hàn nhôm theo tiêu chuẩn AWS

3 Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn TIG nhôm

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 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 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

+ 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, 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 xung hình vuông : 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

* Giảm biến dạng do khống chế do giảm sự tích lũy nhiệt

* Dễ hàn ở mọi tư thế

* Không đòi hỏi tay nghề của thợ hàn thật cao

* Chất lượng mối hàn được cải thiện đáng kể

Hình 3.1 Sơ đồ xung dùng trong hàn nhôm và hợp kim nhôm

Một lợi thế nữa là nó có thể duy trì được hồ quang mà không cần tiếp tục

sử dụng bộ ổn định hồ quang tần số cao vì tần số đổi chiều của dòng điện hàn là cao hơn nhiều so với dòng hàn dạng sóng hình sin

Một số máy hàn còn cho phép điều chỉnh được thời gian tác động của từng bán chu kỳ của dạng sóng vuông, do đó có thể làm sạch oxit nhôm hoặc đạt tới chiều sâu ngấu như mong muốn

Ở pha xung, vật liệu bị nóng chảy trong khi ở pha chính lại tiến đến đông đặc cũng như thu nhỏ bể hàn Bên cạnh tần số và cường độ dòng điện trong pha

xung và pha chính thì thời gian và tỉ lệ thực giữa các pha cũng có thể được điều chỉnh

Như vậy, việc đưa nhiệt vào vật liệu cơ bản có thể biến đổi Nhưng vì ở xung phải chú ý điều chỉnh giữa thông số xung và tốc độ hàn, nên phương pháp này chủ yếu được thực hiện cơ khí hóa hoàn toàn

Hình 3.2 Sơ đồ xung dùng trong hàn nhôm và hợp kim nhôm

4.1.1 Phôi hàn giáp mối:

Hình 3.3 Kích thước phôi hàn giáp mối

Sự chuẩn bị và kích thước của mối hàn chữ T không vát cạnh

Hình 3.5 Kích thước công tác chuẩn bị

4.2 Làm sạch và gá đính phôi

4.2.1 Làm sạch phôi trước khi hàn

Trước khi hàn Nhôm cần làm sạch lớp dầu mỡ có trên bề mặt chi tiết Tẩy bằng Aceton hoặc dung môi khác trong khoảng rộng từ 100 ÷ 150 (mm) từ mép của chi tiết Sau đó lớp oxyt Nhôm được tẩy trong khoảng rộng từ 25 ÷ 30 (mm) bằng phương pháp cơ học như (giấy ráp, bàn chải thép không gỉ có đường kính sợi <0,15mm)

Có thể dùng hoá chất để khử ôxit trong dung dịch 1 lít nước: 50 g NaOH,

45 g NaF Sau đó xối nước từ 1 ÷ 2 phút và trung hoà bằng dung dịch axit nitric

30 ÷ 35 % với hợp kim Al-Mn hoặc dung dịch axit khác Sau đó xối lại bằng nước và sấy khô bằng không khí nóng 80 ÷ 90 0

C

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

4.2.2 Gá đính phôi

Hình 3.6 Vị trí và kích thước mối đính

(l/min)

1 Không vát 1 hoặc 1,6 1,6hoặc 2,0 30  40 5  6

2 Không vát 1 hoặc 2,6 1,6 hoặc 2,0 70  80 5  6

+Góc nghiêng của mỏ hàn so với tấm thành và tấm cánh: 450

+Góc nghiêng của que hàn so với trục đường hàn theo hướng hàn: 150

Hình 3.7 Góc độ que hàn

- Dao động của mỏ hàn và que hàn:

Dao động của mỏ hàn theo kiểu răng cưa hoặc bán nguyệt

a) kiểu răng cưa; b) kiểu bán nguyệt; c) kiểu đường thẳng Hình 3.8 Phương pháp giao động que hàni

5.1.3 Khuyết tật thường gặp và biện pháp phòng tránh

Điều chỉnh cường độ dòng điện hàn hợp lý;

Điều chỉnh góc độ của mỏ hàn và que hàn phù hợp