Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn MIG/MAG) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

Chia sẻ: Behodethuonglam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản cung cấp cho người học những kiến thức như: Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG; Vận hành máy hàn MIG/ MAG; Hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng (1G); Hàn góc không vát mép ở vị trí ngang (2F);...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn MIG/MAG) - Trường CĐ Cộng đồng Lào Cai

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH SƠ CẤP MÔN HỌC/MÔ ĐUN: HÀN MIG- MAG NGÀNH/NGHỀ: HÀN TIG/MIG-MAG TRÌNH ĐỘ: BẬC 1 Lào Cai, năm 2019 1
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. 2
1
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình mô đun “Hàn MIG- MAG” được biên soạn theo đề cương chương trình chi tiết đào tạo sơ cấp nghề Hàn TIG- MIG- MAG do hiệu trưởng trường Cao đẳng Lào Cai ban hành ngày tháng năm 2019. Trong chương trình đào tạo sơ cấp nghề Hàn TIG- MIG/MAG , mô đun “Hàn MIG- MAG” là mô đun có vai trò quan trọng giúp cho người học các kiến thức cơ bản và trọng tâm về kỹ thuật hàn MIG-MAG, hình thành nên kỹ năng nghề nghiệp. Đây cũng là mô đun cơ bản để tiếp thu những kiến thức và kỹ năng của công nghệ hàn tiên tiến và hiện đại. Khi biên soạn giáo trình. Chúng tôi luôn bám sát theo đề cương chương trình chi tiết; nội dung được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu. Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ logíc chặt chẽ. Tuy vậy giáo trình cũng chỉ là một phần trong nội dung của chuyên ngành đào tạo, nên người dạy, người học có thể tham khảo thêm các tài liệu có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn. Khi biên soạn, chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến mô đun và phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn những nội dung lý thuyết với thực hành để giáo trình có tính thực tiễn cao. Trong quá trình biên soạn mặc dù đã cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót do thời gian biên soạn còn ngắn và trình độ còn hạn chế. Rất mong được sự góp ý của người sử dụng để giáo trình được hoàn thiện hơn. Lào Cai, tháng năm 2019 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Hoàng Đức Lượng 2
3
NỘI DUNG CHI TIẾT CỦA GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN HÀN MIG- MAG BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG, MAG 1. NGUYÊN LÝ HÀN MIG, MAG 1.1. Nguyên lý hàn MIG M Bộ đẩy dây Dây hàn Chụp khí Ống tiếp điện DCEP Khí bảo vệ Hồ quang hàn Kim loại cơ bản Sơ đồ nguyên lý hàn MIG/ MAG Hàn MIG là chữ viết tắt của “ Metal Inert Gas Arc” nghĩa là “ Hàn hồ quang trong môi trường khí trơ với điện cực nóng chảy”. Hàn MIG là phương pháp tạo hồ quang giữa kim loại hàn và dây hàn trong môi trường khí trơ như khí Argon (Ar) hoặc Hêli (He). Đây là phương pháp hàn bán tự động, dây hàn được đưa vào vũng hàn liên tục nhờ một bộ phận đẩy dây (cấp dây), dây hàn là loại dây đặc có chất lượng và thành phần tương tự như kim loại hàn và không cần thêm chất khử, khí trơ không phản ứng với kim loại nóng chẩy và bảo vệ vùng hàn khỏi không khí rất tốt. Khi hàn các kim loại dễ bị ôxy hoá như nhôm và hợp kim nhôm, nên sử dụng khí trơ. Khi hàn thép không gỉ, dùng hỗn hợp khí Argon với 2% ôxy sẽ làm cho hồ quang cháy ổn định và vẫn giữ được hoạt động làm sạch của khí trơ (nếu sử dụng Ar nguyên chất, hồ quang cháy không ổn định). Khi hàn thép hợp kim thấp có thể sử dụng hỗn hợp khí CO2 và Ar . Dây hàn nóng chẩy và chuyển dịch dạng tia ở dòng điện hàn cao, hình dạng mối hàn đẹp với độ ngấu sâu dạng “ngón tay” và bắn toé kim loại ít. Tuy nhiên ở dòng điện hàn thấp, chuyển dịch kim loại lỏng là chuyển dịch dạng cầu, mức độ bắn toé nhiều hơn. Do đó, do đó phương pháp hàn MIG xung được phát triển, cho phép dòng điện hàn tăng định kỳ với hệ thống chuyển dịch tia thậm chí ngay cả khi hàn với dòng điện thấp. 1.2. Nguyên lý hàn MAG Tương tự như hàn MIG. Hàn MAG được viết tắt từ cụn từ tiếng Anh Metal Active Gas welding 4
Metal: Kim loại Active: Tích cực Gas: Khí Trong phương pháp hàn này dây hàn (điện cực) liên tục được đẩy vào vũng hàn nhờ cơ cấu cấp dây hàn, trong khi đó dòng điện hàn truyền từ nguồn điện hàn qua bép hàn để làm nóng chảy dây hàn và kim loại cơ bản. Để tránh bị ôxy hoá và Nitơ hoá kim loại mối hàn, dùng khí CO2 hoặc hỗn hợp khí Argon và CO2 cung cấp xung quanh vùng hàn để bao bọc và bảo vệ ngăn không cho không khí bên ngoài xâm nhập vào kim loại mối hàn. Phương pháp này được gọi là phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ và là phương pháp hàn bán tự động. Tuỳ theo từng loại klhí bảo vệ như 100 % CO2 , hỗn hợp khí Ar + CO2 > 5% được dùng (thông thường dùng 80% Ar + 20% CO2). Khi dùng 100% CO2 thi gọi là phương pháp hàn hồ quang CO2, nếu dùng Ar + CO2 thì được gọi là phương pháp hàn hồ quang khí bảo vệ hỗn hợp, có tác động tăng chất lượng mối hàn và giảm sự bắn toé kim loại lỏng. Khi tốc độ gió ≥ 2m/ sec sẽ gây ra sự sâm nhập của không khí vào vũng hàn. 1.3 Phạm vi ứng dụng Hàn MIG, MAG được sử dụng với phạm vi rất rộng để hàn các lọai vật liệu như thép cácbon thấp, thép có độ bền cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ. Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ không chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô mà còn được áp dụng trong sản xuất kết cấu thép xây dụng, chế tạo máy công nghiệp, đóng tầu và các ngành công nghiệp khác… 2. VẬT LIỆU HÀN MIG, MAG 2.1. Khí bảo vệ Các khí bảo vệ dùng cho hàn bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn hợp của chúng. 2.1.1. Khí trơ Khí trơ là khí “không tác động đối với các phản ứng hoá học và hầu như không hoà tan trong kim loại”. Đó là khí đơn nguyên tử mà các nguyên tử của chúng được bao bọc bởi các màng điện tử, nhờ vậy tính trơ hoá của chúng càng được đảm bảo. Argon (Ar), Heli (He) và hỗn hợp của chúng là những khí trơ dùng cho hàn. - Argon Argon là khí không cháy và không gây nổ. Nhờ nặng hơn không khí Argon bảo tốt bể hàn. Theo tiêu chuẩn của các nước SNG (GOST 10157-62) Argon tinh khiết có 3 loại: A, B và C ( bảng 1-1). Độ ẩm đối với Argon dạng khí của 3 loại không được quá 0.03 g/m3. Argon loại A: dùng cho hàn và nấu luyện các kim loại hoạt tính và hiếm ( Titan, Zirconi, Noibi) và các hợp kim của chúng, và cho hàn các sản phẩm đặc biệt quan trọng trong giai đoạn kết thúc của sự chế tạo. Argon loại B: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim cơ sở nhôm và mage, và các hợp kim khác nhạy với các tạp chất của các khí hoà tan trong kim loại, bằng điên cực nóng chảy và điện cực Wonfram không nóng chảy . Argon loại C: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim crom, niken chống gỉ và bền nhiệt, các thép hợp kim và nhôm sạch . Bảng 1-1 Thành phần khí Argon (GOS 10157) % khối lượng Lượng khí A B C 5
Argon 99,99 99,96 99,90 Oxy 0,003 0,005 0,005 Nitơ 0,01 0,04 0,01 Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình liền khối. Trong bình dưới áp suất 150 at chứa khoảng 6m3 Argon dạng khí. Bình chứa Argon được sơn đen ở phần dưới và sơn trắng ở phần trên. Ở phần trên có in chữ “Argon sạch”. - Heli Cũng như Argon, Heli là khí trơ, nhưng khác Argon ở chỗ Heli nhẹ hơn nhiều và nhẹ hơn cả không khí. Vì vậy việc bảo vệ vùng hàn bằng Heli khó khăn hơn và đỏi hỏi lượng khí tiêu thụ lớn. So với Argon, Heli đảm báo sự đốt nóng vùng hàn mạnh hơn nhờ građien sụt áp trong hồ quang. Theo tiêu chuẩn MPTY51 -77 - 66 Heli được bảo quản và vận chuyển trong các bình liền khối dưới áp suất 150 at. Các bình Heli được sơn màu nâu và in chữ trắng “Heli”. Heli có trong không khí nhưng với lượng nhỏ. Heli có nhiều trong các khí thiên nhiên. Heli được chia làm hai loại: Hêli độ sạch cao và Heli kỹ thuật. Bảng 1-2 Thành phần khí heli (MPTY51 77 - 66) % khối lượng Lượng khí Heli độ sạch cao Heli kỹ thuật Heli (không nhỏ hơn) 99,985 99,8 Hiđro (không lớn hơn) 0,0025 0,06 Nitơ (không nhỏ hơn) 0,005 0,12 Ôxi (không nhỏ hơn) 0,002 0,005 Hiđrocacbonat(không nhỏ hơn) 0,003 0,005 Neon (không nhỏ hơn) 0,002 0,005 Điểm sương (không cao hơn) -500C -500C 2.1.2. Khí hoạt tính: Các khí hoạt tính là các khí có khả năng bào vệ vùng hàn khỏi sự sâm nhập của không khí và tác dụng hoá học với kim loại hàn hoặc hoà tan lý học trong nó. Cacbonic (đioxit cacbon - CO2) Là khí không mầu, độc, nặng hơn không khí. Dưới áp suất 760mm Hg và ở nhiệt độ 0 C tỷ trọng của khí cacbonic bằng 1,97686 G/l, lớn hơn tỷ trọng không khí 1,5 lần. Khí 0 cacbonic hoà tan tốt trong nước. Khí cacbonic có tỷ trọng thay đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi. Do vậy nó được tính theo khối lượng chứ không phải theo thể tích. Khi hoá hơi 1 kg cacbonic lỏng trong các điều bình thường (760 mmHg, 00C), tạo được 509 lít khí cacbonic. Khí cacbonic được bảo quản và vận chuyển ở trạng thái lỏng trong các bình thép hoặc thùng chứa cách nhiệt. Trong các bình thép khí cacboníc ở áp lực tới 150 at. Bình cacbonic được sơn màu đen và in chữ “CO2” màu vàng. Mỗi bình tiêu chuẩn với dung tích 40 lít chứa được 25 kg khí cacbonic lỏng; khi bay hơi lượng cacbonic lỏng này tạo 12600 lít. Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại đầu tiên khi sử dụng khí cacbonic làm môi trường bảo vệ. Rỗ xuất hiện bởi sự sôi của kim loại bể hàn khi đông đặc do sự thoát oxit cacbon (CO). Nhược điểm này được khắc phục khi sử dụng dây hàn chứa lượng lớn Silic, nhờ vậy khí cacbonic được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn. 6
Lưu ý: Khí cacbonic không được chứa dầu khoáng, glixerin, hyđrrosunfua, các axit clohyđric, sunfuaric và nitric ancol, ete, các axit hữu cơ và amoniac. Ngoài ra, trong các bình khí cacbonic hàn không được chứa hơi nước. Hơi khí có trong khí cacbonic có thể gây rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn. Độ ẩn của khí tăng ở các giai đoạn đầu và cuối của quá trình sử dụng khí trong bình, có thể gây các khuyết tật của mối hàn. Để giảm độ ẩm trong khí, trên đường đi tới vùng hàn khí cacbonic cần được sấy. Để gom khí ẩm thiết bị sấy được chứa đầy clorua canxi, silicagen hoặc các chất hút ẩm khác. Khi xả khí từ bình, do sự tiết lưu và hấp thụ nhiệt của khí cacbonic lỏng, khí bị nguội và có thể đóng băng làm tắc van giảm áp CO2 dùng để hàn phải đạt yêu cầu sau: Lượng khí không dưới 99,5% Trạng thái tự do không chứa hơi nước Lượng hơi nước không vượt quá 0,18 g/1m3 khí 2.1.2. Hỗn hợp khí: Hỗn hợp khí ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn vì chúng có những ưu điển nhất định. - Hỗn hợp khí cacbonic và oxy có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp. - Các hỗn hợp khí trơ bao gồm các khí Argon và Hêli. Nhờ có tỷ trọng lớn hơn heli các hỗn hợp này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli. Đặc biệt hỗn hợp chứa 70% Ar và 30% He có các tính chất bảo vệ rất tốt. Tỉ trọng của nó gần bằng tỉ trọng không khí . Để hàn các kim loại hoạt tính người ta sử dụng hỗn hợp chứa 60-65% He còn lại là Ar. Mặc dù các hỗn hộp khí trơ đắt hơn nhiều so với khí argon nhưng vẫn được sử dụng nhiều bởi cường độ toả nhiệt lớn của hồ quang trong vùng hàn. Các hỗn hợp khí với thành phần yêu cầu thông thường được sản xuất bằng cách trộn các khí từ trong các bình chứa riêng nhờ các máy trộn đặc biệt - Các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong sự hàn với điện cực nóng chẩy các thép bởi tính ưu việt của chúng: tốc độ phản ứng hoá học đối với kim loại bể hàn nhỏ hơn so với các khí hoạt tính; tính ổn định của hổ quang cao hơn; sự di chuyển kim loại điện cực qua hồ quang thuận lợi hơn. So với khí Ar sạch, các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính có ưu điểm hơn khi hàn các thép xây dựng. Khi hàn thép xây dựng trong khí Argon vị trí vết catôt trên mặt chi tiết không ổn định , kết quả mối hàn hình thành xấu. - Trộn vào argon một lượng không lớn ôxy hoặc khí ôxy hoá khác cải thiện rõ rệt tính ổn định của hồ quang và chất lượng tạo hình của mối hàn. Sự có mặt của oxy trong môi trường hồ quang tạo sự di chuyển giọt nhỏ hơn của kim loại điện cực. Điều này có được là nhờ sự tác dụng bề mặt linh hoạt của oxy đối với sắt và hợp kim của nó. Oxy chủ yếu chỉ hoà tan trên bề mặt và làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của nó. Kết quả các giọt kim loại riêng lẻ được tạo thành dễ dàng hơn và kích thước của chúng giảm. Vì vậy khi hàn thép người ta không sử dụng argon mà sử dụng các hỗn hợp của argon với oxy và khí cacbonic: Ar - O2, Ar - CO2, Ar - CO2 - O2 . Hỗn hợp argon-hyđrô (tới 20 % H2) được sử dụng khi hàn microplasma. Sự có mặt của hyđro trong hỗn hợp đảm bảo sự nén của hồ quang plasma, làm cho nó nhọn hơn, tập trung hơn. Ngoài ra trong một số trường hợp hiđrro tạo trong vùng hàn môi trường hoàn 7
nguyên cần thiết. Bảng 1-3 Một số loại khí thường dùng để hàn MIG và hàn MAG (Theo tiêu chuẩn DIN) Thành phần khí bảo vệ Kí hiệu (DIN 32 526) Vật liệu hàn 100% Ar I1 Kim loại phi sắt thép 50% Ar + 50% He I3 97% Ar + 3% CO2 M1.1 Thép hợp kim cao, thép 97% Ar + 3% O2 M1.2 không rỉ 82% Ar + 18% CO2 M2.1 Thép không hợp kim và hợp 87% Ar + 10% CO2 + 3% O2 M2.2 kim thấp 92% Ar + 8% O2 M2.3 100% CO2 C Bảng 1-4 Ảnh hưởng của khí trộn đến sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn Ảnh hường tới Loại khí bảo vệ Ar + 18% CO2 Ar + 8% O2 CO2 Chiều sâu ngấu Chiều rộng độ ngấu Độ nhấp nhô bể mặt Vẩy mịn Vẩy rất mịn Vẩy thô Tạo xỉ Ít Trung bình Nhiều Bắn toé Ít Rất ít Gia tăng Tạo bọt khí Ít Trung bình Rất ít Hồ quang ngắn Hồ quang ngắn Hồ quang ngắn Các loại hồ quang có Hồ quang dài Hồ quang dài Hồ quang dài thể Hồ quang TB Hồ quang TB Hồ quang xung Hồ quang xung 2.2. Dây hàn. Trong hàn bán tự động dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn đồng thời đóng vai trò điện cực để gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang. Theo tiêu chuẩn của GOST 2246- 60 (của Liên bang Nga), các dây hàn kéo nguội dùng để hàn có đường kính (0,3-12) mm. Chúng được quấn thành cuộn có đường kính trong (100 - 200) mm tương ứng với khối lượng (5 - 80) kg. Trong đó dây dùng để hàn bán tự động có đường kính (0,3 - 2,0) mm với khối lượng (5 - 25) kg. Các cuộn dây hàn được bảo quản, bao gói để chống gỉ và được tráng một lớp đồng . Dây hàn gồm hai nhóm: Dây hàn bột (dây hàn lõi thuốc) và dây hàn đặc. 2.2.1. Dây hàn để hàn trong khí bảo vệ Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hoá kim loại mối hàn cũng như các 8
tính chất yêu cầu của mối hàn thực hiện chỉ thông qua dây hàn. Do vậy những những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc vào rất nhiều vào tình trạng và chất lượng của dây hàn. Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2 thường sử dụng dây hàn có đường kính 0,3 - 2,0 mm. Sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn. Để đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật cho công việc hàn, người ta chú ý nhiều đến phương pháp làm sạch dây hàn. Một trong những cách để giải quyết là sử dụng dây hàn có mạ đồng. Dây hàn có mạ đồng sẽ nâng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ, đồng thời nâng cao tính ổn định trong quá trình hàn. Theo GOST 2246 - 70 được phân thành các dây hàn thép cacbon thấp, hơp kim thấp, hợp kim cao với 77 chủng loại đường kímh 0,3 - 12 mm. Dây hàn thép cacbon thấp khác nhau chủ yếu về thành phần mangan, lưu huỳnh và photpho. Dây hàn hợp kim có thể chứa tới 6 nguyên tố hợp kim và tổng thành phần của chúng có thể lên tới 6%. Dây hàn này để hàn thép cacbon và thép hợp kim. Dây hợp kim mangan- silic (HS- 08G2S, HS- 08GS) dùng cho hàn thép xây dựng trong khí CO2. Khi hàn thép hợp kim thấp độ bên cao dùng dây HS- 08CMN,HS- 08CN2M, HS- 08MFA, HS- 08CGSMFA. Các loại dây khác dùng cho hàn thép có thành phần tương đương. Dây với lượng các nguyên tố hợp kim hoá trên 6% thuộc dây hàn hợp kim cao. Các dây ferit và austenit hợp kim cao dùng để hàn thép không gỉ, thép bền nhiệt và các thép đặc biệt khác.Sự hàn hồ quang trong khí bảo vệ CO2 với dây đặc HS - 08 G2S cho năng xuất cao, rẻ, đơn giản, có thể thực hiện được ở mọi vị trí trong không gian với tính chất cơ học tốt của mối hàn, song có nhiều nhược điểm như bắn toé, bảo vệ kém khi sử dụng dòng hàn lớn, độ dẻo của kim loại mối hàn không cao. 2.2.2. Dây hàn bột. a, Khái niệm chung: Dây hàn bột (dây hàn lõi thuốc) là dây điện cực liên tục gồm vỏ bọc kim loại và ruột thuốc. Vỏ đóng vai trò dẫn điện và bổ xung kim loại cho mối hàn, còn ruột hợp kim hoá mối hàn và bảo vệ kim loại lỏng (trường hợp dây tự bảo vệ) khỏi tác động xấu từ môi trường. Dây hàn bột cho phép dùng mật độ dòng điện cao do vậy năng suất nóng chẩy cao. b, Các kiểu cấu tạo của dây hàn: Theo GOST 9467- 75 (của Liên bang Nga), dây hàn bột chia tương ứng như các loại dây hàn E42; E42A; E46: E50A. Căn cứ theo tính chất công việc hàn, dây hàn bột được dùng dưới hai hình thức sau: - Với chức năng tự bảo vệ (dùng trong hàn hồ quang hở). - Với chức năng được bảo vệ bằng môi trường bổ sung khác (hàn trong môi trường khí CO2) Theo thành phần của hỗn hợp bột trong dây, dây hàn bột được chia làm 4 nhóm: rutil- hữu cơ; rutil; cacbonat florui; rutil- fluori. 9 Cấu tạo một số kiểu dây hàn lõi thuốc
Ruột dây hàn là hỗn hợp các quặng, muối kim loại và fero hợp kim và bột kim loại khác. Dây hàn bột có vai trò giông như que hàn vỏ bọc, tức làm ổn định hồ quang, bảo vệ kim loại mối hàn khỏi tác dụng của không khí, khử oxy và hợp kim hoá kim loại mối hàn, chuyển kim loại nỏng chẩy của điện cực vào vũng hàn. Thành phần ruột theo chức năng được phân thành một số nhóm. Sự phân chia này cũng chỉ là tương đối, bởi phần lớn vật liệu thực hiện nhiều chức năng trong quá trình hàn. Các vật liệu tạo khí dùng để tạo môi trường khí bảo vệ tại vùng nóng chảy. Chúng gồm các chất hữu cơ (tinh bột, xenlulô), muối - phần lớn là đất hiếm và kim loại hiếm (macmo, magezit...), florua với nhiệt độ khuếch tán thấp (floruasilicat natri, floruaziconat kali). Các vật liệu gốc khoáng cũng là chất tạo xỉ. Các chất tạo xỉ dùng để tạo xỉ hàn. Chúng vừa đóng vai trò luyện kim vừa đóng vai trò đảm bảo tính công nghệ vì xỉ có chức năng tạo dáng mối hàn. Các chất tạo xỉ gồm muối đơn và phức của kim loại, các oxit kim loại, florua cacbonat và hỗn hợp của chúng (rutin, oxit nhôm, oxit silic, fenspat, florit, macmo, magezit). Các florit (huỳnh thạch) và oxit kim loại hiếm làm các chất chảy. Các chất oxy hoá khử là những chất có ái lực mạnh với oxy được đưa vào ruột, gồm các fero hợp kim và bột kim loại (FeMn, FeSi, FeTi, nhôm , magie) . Các chất hợp kim đưa vào ruột để đảm bảo các tính chất cần thiết của kim loại mối hàn. Vai trò hợp kim hoá có thể thực hiện nhờ các chất oxy hoá khử và các kim loại và hợp kim khác (FeCr, FeMo, Ni, FeW). Các chất ổn định hồ quang dùng để duy trì tính ổn định hồ quang với phạm vi rông của chế độ hàn. Các muối của các nguyên tố với thế ion hoá thấp được dùng vào mục đích này thường không được đưa vào dưới dạng tinh mà là những chất tạo xỉ và khí chứa khá cao nguyên tố này (fenspat, disilicat natri, nephelin). Bột sắt chiếm phần lớn trong đa số các dây hàn bột góp phần tạo mối hàn và tăng hiệu suất của điện cực. Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản để phân biệt các loại dây hàn bột là ứng dụng của chúng. Ứng dụng của dây hàn bột được quyết định bởi loại sản phẩm cần hàn. Dây hàn bột để hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp ngày càng được sử dụng rộng rãi. Còn dây hàn bột để hàn thép hợp kim, gang, kim loại mầu tới nay mới được sử dụng ít. Phần lớn các dây hàn bột được dùng cho hàn tự động và bán tự động. Trong thực tế tỉ lệ dây bột dùng cho hàn bán tự động vượt hàn tự động nhưng có một số loại dây bột chỉ dùng cho hàn tự động mà thôi. Dây hàn bột được dùng cho cả hàn hồ quang không bảo vệ và hồ quang bảo vệ khí và bảo vệ thuốc. Dây không cần bảo vệ thêm gọi là dây tự bảo vệ. Khi sử dụng dây tự bảo vệ thì khí và xỉ bảo vệ kim loại được thực hiện nhờ kết quả của sự khuếch tán vật liệu dây tạo khí và làm nõng chảy các chất tạo xỉ. Dây dùng thêm khí bảo vệ gọi là dây bảo vệ khí. Khí thường dùng là khí CO2, được cung cấp vào vùng hồ quang qua chụp khí tương tự như hàn hồ quang khí với dây đặc. Nói chung, ruột của tất cả các loại dây hàn bột đều chứa bột sắt. Tỉ lệ ruột và dây là đại lượng đặc trưng cho sự điền đầy của dây Gb Gb Kđ = = Gd Gd + Gv 10
Ở đây: Kđ - hệ số điền đầy, %;Gb - khối lượng bột điền đầy; Gd - tổng khối lượng dây; Gv - khối lượng vỏ. Giá trị Kđ thường không vượt quá 40% *Ký hiệu dây hàn Thép Cacbon, thành phần và cơ tính theo tiêu chuẩn AWS (American- Welding- Sytems) - Theo hệ thống tiêu chuẩn AWS, ký hiệu cho thép cacbon như sau : ER 70 S- X Ký hiệu điện cực hàn hoặc que hàn phụ Thành phần hoá Độ bền kéo nhỏ nhất học và khí bảo vệ (ksi) S = dây hàn đặc Giới thiệu một số loại dây hàn thông dụng theo AWS Bảng 1-5 Cơ tính của một số dây hàn Điều kiện hàn Cơ tính Ký hiệu theo Độ bèn kéo của Giới hạn chảy Khí bảo Độ dãn dài % AWS Cực tính liên kết hàn (min của mối hàn(min vệ (min) - psi) - psi) E70S - 2 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 3 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 4 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 5 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 6 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 7 DCEP CO2 72000 60000 22 DCEP là dây hàn nối với cực dương của nguồn điện (đấu nghịch) Bảng 1-5 Thành phần hóa học của một số dây hàn Ký hiệu Thành phần hoá học % theo AWS C Mn Si Các nguyên tố khác 11
E70S – 2 0,06 0,40  0,70 Ti - 0,05  0,15; Zi - 0,02 E70S – 3 0,06  0,15 0,90  1,40 0,45  0,70  0,12, Al - 0,05  0,15 E70S – 4 0,07  0,15 0,65  0,85 E70S – 5 0,07  0,19 0,30  0,60 A1 - 0,50  0,90 E70S – 6 0,07  0,15 1,40  1,85 0,80  1,15 E70S – 7 0,07  0,15 1,10  2,00 0,50  0,80 3.THIẾT BỊ HÀN, DỤNG CỤ HÀN MIG, MAG 3.1. Thiết bị hàn MIG, MAG Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ gồm nguồn điện hàn, cơ cấu cấp dây tự động, mỏ hàn (súng hàn) đi cùng các đường ống dẫn khí, dây hàn và cáp điện, chai chứa khí bảo vệ kèm theo bộ đồng hồ, lưu lượng khí và van khí. Nguồn hàn thông thường là nguồn điện một chiều (DC). Nguồn điện xoay chiều AC không thích hợp do hồ quang bị tắt ở từng nửa chu kỳ và sự chỉnh lưu chu kỳ phân cực ngược làm cho hồ quang khồng ổn định. Đặc tính ngoài của nguồn điện hàn thông thường là đặc tính cứng (điện áp không đổi). Điều này được dùng với tốc độ cấp dây hàn không đổi, cho phép điều chỉnh tự động chiều dài hồ quang. 12
Mỏ hàn (súng hàn) bao gồm bép tiếp điện dể chuyển dòng điện hàn dến dây hàn, đường dẫn khí và chụp khí dể hướng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ quang, bộ phận làm nguội có thể bằng khí hoặc nước tần hoàn, công tắc ngắt đồng bộ dòng điện hàn, dây hàn và dòng khí bảo vệ. 3.2. Dụng cụ dùng trong hàn MIG, MAG Trong hàn MIG/MAG thường dùng một số dụng cụ sau: Kìm bấm dây hàn, bàn trải sắt, Clê, mỏ lết, kính hàn, kính bảo hộ, tạp dề da, ủng da, găng tay da, đe, búa nguội, dũa 4. ĐẶC ĐIỂM CÔNG DỤNG CỦA HÀN MIG/ MAG 4.1. Đặc điểm 13
Các đặc điểm của hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ là mức độ tập trung cao của nguồn nhiệt hàn đảm bảo vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn nhỏ, biến dạng thấp, năng suất hàn cao, đặc biệt khi sử dụng khí trơ, không cần sử dụng thuốc hoặc vỏ bọc như que hàn, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao. * Ưu điểm: - Hàn mọi kim loại thông dụng - Năng suất hàn cao (dây hàn liên tục, mật độ dòng hàn cao, tốc độ hàn cao). - Cho phép hàn ngấu sâu; độ bền mối hàn tốt với các mối hàn góc cỡ nhỏ. - Khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao, làm sạch tối thiểu sau khí hàn. *Nhược điểm - Thiết bị đắt tiền, phức tạp (so với hàn hồ quang tay) - Khó tiếp cận mối hàn góc trong hơn so với hàn hồ quang tay (do kích thước chụp khí của mỏ hàn). - Phải bảo vệ vùng hàn chống gió lùa. - Bức xạ nhiệt cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người thợ hàn. - Với hàn MIG giá thành khí khá cao. 4.2. Ứng dụng Nó được sử dụng với phạm vi rất rộng hàn các lọai vật liệu như thép cácbon thấp, thép có độ bền cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ. Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ không chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô mà còn được áp dụng trong sản xuất kết cấu thép xây dụng, chế tạo máy công nghiệp, đóng tầu và các ngành công nghiệp khác… 5. CÁC KHUYẾT TẬT CỦA MỐI HÀN Những sai lệch về hình dáng, kích thước và tổ chức kim loại của kết cấu hàn so với tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu kỹ thuật, làm giảm độ bền và khả năng làm việc của nó, được gọi là khuyết tật. 5.1.Không ngấu Hàn không ngấu là loại khuyết tật nghiêm trọng nhất trong liên kết hàn. Ngoài ảnh hưởng không tốt như rố khí và lẫn xỉ gây ra, nó còn nguy hiểm hơn nữa là dẫn đến nứt, làm hỏng liên kết. Phần lớn liên kết bị phá huỷ đều do hàn không ngấu. * Nguyên nhân: 14
5.2. Chảy tràn Chảy tràn là hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt liên kết hàn (bể kim loại cơ bản - vùng hàn không nóng chảy). Chảy tràn tạo ra sự tập trung ứng suất, làm sai lệch hình dạng và kích thước của liên kết hàn. 15
5.3. Rỗ khí Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại lỏng của mối hàn không kịp thoát ra ngoài khi kim loại vùng hàn đông đặc hoặc xâm nhập từ bên ngoài vào. Rỗ khí có thể sinh ra ở bên trong hoặc ở bề mặt mối hàn. Rố khí có thể nằm ở phần danh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp. Rỗ khí có thể phân bố tập trung hoặc nằm rời rạc trong mối hàn. Sự tồn tại của rỗ khí trong liên hàn sẽ làm giảm tiết diện làm việc, làm giảm cường độ chịu lực và độ kín của liên kết. * Nguyên nhân 16
17
54. Nứt Nứt là sự phá hủy cục bộ liên kết hàn dưới dạng đường, được xem là một trong những khuyết tật nghiêm trong nhất của liên kết hàn. Chúng xuất hiện trong kim loại mối hàn và kim loại cơ bản do sự phát triển của ứng suất riêng. Vết nứt có thể xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau Theo nhiệt độ xuất hiện nứt khi hàn thép có thể chia ra: - Nứt nóng được tạo nên trong quá trình đông đặc kim loại ở nhiệt độ khá cao 1100 0C -1300 0C, vì tính dẻo của kim loại giảm mạnh và phát triển biến dạng kéo. - Nứt nguội được tạo nên do chuyển biến pha, dẫn đến giảm độ bền của kim loại, mặt khác do ảnh hưởng của ứng suất hàn. Nứt nguội xuất hiện cả trong giai đoạn nguội hoàn toàn cũng như trong thời gian ủ nhiệt sau hàn. Tùy thuộc vào sự phân bố tương đối theo tâm đường hàn có nứt dọc, nứt ngang, nứt sao; theo phân bố ở liên kết hàn có nứt tại kim loại mối hàn, nứt tại kim loại cơ bản, nứt dưới đường hàn hoặc nứt tại vùng ảnh hưởng nhiệt. Tùy thuộc vào đặc trưng của ứng suất (kéo hay nén) xuất hiện trong các phần tử của kết cấu hàn, nứt có thể là kín- khó quan sát (trong các phần tử chịu nén) hoặc là hở- dễ thấy (trong các phần tử chịu kéo). Vết nứt có các kích thước khác nhau, có thể là nứt tế vi hay nứt thô đại. Các vết nứt thô đại có thể gây phá huỷ kết cấu ngay khi làm việc. Các vết nứt tế vi, trong quá trình làm việc của kết cấu sẽ phá huỷ rộng dần ra tạo thành các vết nứt thô đại. Có thể phát hiện bằng mắt thường hoặc với kính lúp đối với vết nứt thô đại và nằm ở bề mặt liên kết hàn. Đôi với vết nứt tế vi nằm bên trong mối hàn có thể dùng phương pháp kiểm tra như siêu âm, từ tính, chụp X quang, vv... để xác định chúng. Nguyên nhân: - Nhiệt độ phân bố không đều khi nung nóng và làm nguội vật hàn. - Co ngót và sự biến đổi tổ chức hay thay đổi thể tích khi kim loại chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái đặc. - Hàn chi tiết từ thép hợp kim kết cấu có biên dạng phức tạp. - Tốc độ nguội nhanh khi hàn các lọai thép được tôi ngoài không khí. - Tiến hành hàn ở nhiệt độ thấp, giảm tính dẻo của kim loại. 18