Giáo trình Hàn TIG 1 (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Hàn TIG 1 (Nghề: Hàn - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên làm việc tại các nhà máy, các cơ sở sản xuất cơ khí với những kiến thức, kỹ năng nghề hàn cơ bản; Giải thích đầy đủ thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn TIG. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn TIG 1 (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam

SỞ LAO ĐỘNG TB&XH TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HÀN TIG 1 NGÀNH/NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số 234/QĐ-CĐN ngày 05 tháng 8 năm 2020 của Trường Cao đẳng nghề Hà Nam Hà Nam, năm 2020
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. 1
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Hàn TIG 1 là mô đun 23 trong chương trình đào tạo nghề hàn được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Khi thực hiện biên soạn giáo trình này, chúng tôi đã tham khảo các tài liệu có liên quan đến công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với việc ứng dụng nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Trong quá trình biên soạn các tác giả đã có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những hạn chế nhất định. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nam, ngày tháng năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Nguyễn Văn Tuyên 2. Các Giáo viên khoa Cơ Khí 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 2 BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN TIG ............................... 5 1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng phương pháp hàn TIG ........... 5 1.2. Vật liệu hàn TIG......................................................................................... 7 1.3. Thiết bị dụng cụ hàn TIG. ........................................................................ 11 1.4. Chế độ hàn TIG ........................................................................................ 18 1.5. Các khuyết tật của mối hàn TIG. ............................................................. 21 1.6. Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người công nhân khi hàn TIG......... 22 BÀI 2 - VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÀN TIG .................................................... 24 2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy hàn TIG ........................................ 24 2.2. Kết nối, vận hành thiết bị hàn TIG........................................................... 26 2.3. Kỹ thuật mài điện cực .............................................................................. 27 2.4. Mồi hồ quang ........................................................................................... 29 2.5. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng khi sử dụng thiết bị hàn TIG .. 30 BÀI 3. HÀN GÓC INOX Ở VỊ TRÍ HÀN (1F) .............................................. 32 3.1. Kiến thức liên quan .................................................................................. 32 3.2. Trình tự thực hiện ..................................................................................... 34 3.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ............................................... 37 BÀI 4. HÀN GÓC INOX VỊ TRÍ HÀN (2F)................................................... 39 4.1. Kiến thức có liên quan ............................................................................. 39 4.2. Trình tự thực hiện ..................................................................................... 40 4.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp ................................................ 43 BÀI 5. HÀN GIÁP MỐI INOX Ở VỊ TRÍ HÀN 1G ..................................... 45 5.1. Kiến thức có liên quan ............................................................................. 45 5.2. Trình tự thực hiện ..................................................................................... 47 5.3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ............................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 52 3
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Hàn TIG 1 Mã mô đun: MĐ23 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH07- MH13 và MĐ18, MĐ19 - Tính chất của môđun: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc. - ý nghĩa và vai trò của mô đun: đây là mô đun chuyên ngành bắt buộc của nghề Hàn, nó có vai trò quan trọng trong hình thành kỹ năng hàn ở các tư thế khó hàn, các vật liệu khó hàn và yêu cầu chất lượng cao. Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Làm việc tại các nhà máy, các cơ sở sản xuất cơ khí với những kiến thức, kỹ năng nghề hàn cơ bản. + Giải thích đầy đủ thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn TIG + Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn TIG. + Trình bày chính xác cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn TIG. - Về kỹ năng: + Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn TIG. + Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu. + Hàn các mối hàn cơ bản ở vị trí hàn 1G, 1F, 2F đảm bảo độ sâu ngấu, đúng kích thước bản vẽ ít bị khuyết tật. + Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng của mối hàn, kết cấu hàn. + Giải thích đúng các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực không nóng chảy. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có khả năng làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, sáng tạo ứng dụng kỹ thuật, công nghệ vào công việc trong điều kiện làm việc thay đổi; Có ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp. + Hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đã định sẵn theo sự phân công; + Đánh giá hoạt động của cá nhân và kết quả thực hiện của nhóm; + Quản lý, kiểm tra và giám sát quá trình thực hiện công việc của cá nhân, tổ, nhóm. Nội dung của mô đun: 4
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN TIG Mã bài: 23.01 Giới thiệu TIG viết tắt của từ Tungsten Intert Gas là quá trình hàn hồ quang bằng điện cực Volfram trong môi trường bảo vệ là khí trơ hoặc hỗn hợp khí trơ; mối hàn được khí trơ bảo vệ tránh khỏi sự xâm nhập của không khí bên ngoài. Kim loại nóng chảy được là nhờ nhiệt lượng do hồ quang tạo ra giữa điện cực Volfram và vật hàn. Thiết bị hàn TIG có nhiều loại, có thể gồm máy biến thế đơn giản cũng có thể sử dụng CPU kết hợp với kỹ thuật điều khiển PWM tiên tiến. Điện cực hàn TIG không nóng chảy, quá trình hàn không tạo xỉ do không có thuốc hàn, hồ quang, vùng chảy quan sát và kiểm soát dễ dàng, nguồn nhiệt tập trung và có nhiệt độ cao. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức: + Giải thích đúng nguyên lý, công dụng của phương pháp hàn TIG. + Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại đầu điện cực. + Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ công nhân hàn. - Kỹ năng: + Liệt kê các loại dụng cụ thiết bị dùng trong công nghệ hàn TIG. + Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn TIG. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm Học tập nghiêm túc; có ý thức kỷ luật; làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đánh giá được kết quả thực hiện của bản thân và các thành viên trong nhóm. Nội dung chính 1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng phương pháp hàn TIG 1.1.1. Thực chất 5
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn TIG Hình 1.2 Vùng hàn và vũng chảy Hàn TIG (tungsten inert gas) là quá trình hàn bằng điện cực không nóng chảy, trong môi trường khí bảo vệ là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp của Ar + He) có tác dụng ngăn cản những tác động có hại của ôxy và nitơ trong không khí và ổn định hồ quang. Vũng hồ quang trong hàn TIG có nhiệt độ rất cao có thể đạt tới hơn 0 6100 C. Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, hoặc được bổ sung từ que hàn phụ. Phương pháp hàn này thông thường được thao tác bằng tay và có thể tự động hóa hai khâu di chuyển hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ. 1.1.2. Đặc điểm * Ưu điểm - Tạo ra mối hàn có chất lượng cao đối với hầu hết kim loại và hợp kim - Nhiệt tập trung cao cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng. - Có thể tự động hóa khi hàn. - Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn vì không có xỉ và không có kim loại bắn téo. - Dễ quan sát bể hàn. - Hàn được mọi vị trí trong không gian. 6
* Nhược điểm - Khó bảo vệ mối hàn trong môi trường có gió - Giá thành cao do năng suất thấp, thiết bị và nguyên vật liệu đắt 1.1.3. Phạm vi ứng dụng Hàn TIG được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt thích hợp trong hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng...phương pháp này thông thường được thao tác bằng tay và có thể tự động quá trình di chuyển hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ. Hàn được các kim loại, hợp kim khó hàn như titan, đồng đỏ và hợp kim đồng, hàn nhôm, magie, niken và hợp kim niken, inox, các loại thép cacbon thấp có độ dày khác nhau. Hình 1.3: Một số hình ảnh ứng dụng của phương pháp hàn TIG 1.2. Vật liệu hàn TIG 1.2.1. Khí bảo vệ Bất kì loại khí trơ nào cũng có tác dụng bảo vệ khi hàn TIG, song Argon (Ar) và Heli (He) được ưa chuộng hơn cả vì giá thành tương đối thấp, trữ lượng dồi dào. a. Khí Argon (Ar): là khí không màu, không mùi, không 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 với không khí là 1,33. Ar được 7
cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ - 1840C trong các bồn chứa. Trong công nghiệp hiện nay sản xuất ba loại Ar có độ tinh khiết khác nhau: 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, magiê và hợp kim của chúng. Loại C: Dùng để hàn thép không gỉ, thép đặc biệt b. Khí Heli (He): là loại khí trơ không màu, mùi, vị. Tỷ trọng so với không khí là 0,13 được khai thác từ khí thiên nhiên có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp -2720C, thường chứa trong các bình áp suất cao. Bảng 1. So sánh hai loại khí Ar và He Ar Heli Dễ mồi hồ quang do năng lượng Khó mồi hồ quang do năng lượng ion ion thấp hóa cao Nhiệt độ hồ quang thấp hơn Nhiệt độ hồ quang cao hơn Bảo vệ tốt hơn do nặng hơn Bảo vệ kém hơn do nặng hơn Lưu lượng cần thiết thấp hơn Lưu lượng sử dụng cao hơn Điện áp hồ quang thấp hơn nên Điện áp hồ quang cao hơn nên năng năng lượng hàn thấp hơn lượng hàn lớn hơn Giá thành rẻ hơn Giá thành đắt hơn Chiều dài hồ quang ngắn, mối hàn Chiều dài hồ quang dài, mối hàn rộng hẹp Có thể hàn chi tiết mỏng Thường dùng hàn chi tiết dày, dẫn điện tốt Sự pha trộn hai khí Ar và He có ý nghĩa thực tiễn 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 Ar và He cải thiện đáng kể quá trình hàn. c. Hỗn hợp Ar – H2 : việc bổ sung H2 vào Ar làm tăng điện áp hồ quang và các ưu điểm tương tự He. Hỗn hợp với 5%H2 đôi khi làm tăng độ làm sạch của mối hàn bằng tay. Hỗn hợp với 15% được sử dụng để hàn cơ khí hóa tốc độ cao cho các mối hàn giáp mối với thép không gỉ dày đến 1,6mm. Ngoài ra còn được dùng để hàn các thùng bia bằng thép không gỉ với mọi chiều dày, với khe hở đáy của đường hàn từ 0.25 - 0.5mm, không nên dùng nhiều H2 do có thể gây rỗ xốp ở mối hàn. Việc sử dụng hỗn hợp này chỉ hạn chế cho các hợp kim Ni, Ni – Cu, thép không gỉ. * Lựa chọn khí bảo vệ: 8
Hồ quang và kim loại nóng chảy sẽ được bảo vệ trong các khí trơ như Ar hoặc He hoặc trong hỗn hợp cả hai khí. Ar được sử dụng rộng rãi hơn do: nó là loại khí rẻ tiền, dễ điều chế và Ar nặng hơn He do đó nó có khả năng bảo vệ tốt ngay cả khi lưu lượng phun khí thấp. Khi trộn thêm He vào Ar, hỗn hợp này làm tăng nhiệt lượng hồ quang, mặc dù dòng điện và chiều dài hồ quang là như nhau. Vì lý do này nên hỗn hợp hai khí thường được sử dụng để hàn những vật dày với ngoại lệ là khi hàn trên các vật cực mỏng thì phải sử dụng khí Ar. Ar cung cấp hồ quang êm hơn He thêm vào đó chi phí đơn vị thấp hơn và những yêu cầu về lưu lượng thấp của Ar đã làm cho Ar được sử dụng nhiều từ quan điểm kinh tế. Bảng 2. Lựa chọn khí bảo vệ phụ thuộc vào vật liệu Vật liệu Khí bảo vệ Khí bảo vệ chân Thép hợp kim và hợp kim thấp Argon 100% Argon 100% N2 90% + H2 10% Argon Argon 100% 100% Thép Autenit CrNi N2 90% + H2 10% Ar 98% + H2 2% Ar 90% + H2 10% Ar 95% + H2 5% Thép hợp kim cao bền nhiệt, axit, Argon 100% Argon 100% thép hợp kim cao và dai lạnh. N2 90% + H2 10% Ar 90% + H2 10% Argon 100% Nhôm và hợp kim Nhôm,Đồng và Ar 75% + He 25% Argon 100% hợp kim Đồng, Niken và hợp kim Ar 50% + He 50% Niken. Ar 25% + He 75% Helium 100% Vật liệu nhạy cảm khí như Titan, Argon 100% Argon 100% tantal..... 1.2.2. Điện cực hàn Tungsten (Wolfram) được dùng làm điện cực do tính chịu nhiệt lớn, 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 oxy hóa rất cao. a. Phân loại - Tungsten nguyên chất (EWP) 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 - Tungsten thorium (EWTh): có khả năng bức xạ electron cao do đó dòng hàn cho phép cao hơn và tuổi thọ được nâng cao đáng kể. Khi dùng điện cực này hồ 9
quang dễ mồi và cháy ổn định, tính năng chống nhiễm bẩn tốt, dùng với dòng một chiều áp dụng khi hàn thép hoặc inox. - Tungsten zirconium (EWZr) 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 Al. - Tungsten cerium (EWCe): 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 (EWLa) có tính năng tương tự tungsten cerium 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. Bảng 3. Phân loại và thành phần điện cực theo tiêu chuẩn AWS A5.12 Tiêu chuẩn W(min) CeO2 La2O3 ThO2 ZrO2 Tạp chất AWS % % % % % (max) % EWP 99.5 - - - - 0.5 EWCe-2 97.3 1.8 – 2.2 - - - 0.5 EWLa-1 98.3 - 0.8 – 1.2 - - 0.5 EWLa-1.5 97.8 - 1.3 – 1.7 - - 0.5 EWLa-2 97.3 - 1.8 – 2.2 - - 0.5 EWTh-1 98.3 - - 0.8 – 1.2 - 0.5 EWTh-2 97.3 - - 1.7 – 2.2 - 0.5 EWZr-1 99.1 - - - 0.15 – 0.4 0.5 Bảng 4. Bảng mã màu điện cực tungsten EWP Xanh lá cây (green) EWCe-2 Da cam (Orange) EWLa-1 Đen (Black) EWLa-1.5 Vàng (gold) EWLa-2 Xanh lam (Blue) EWTh-1 Vàng (Yellow) EWTh-2 Đỏ (Red) EWZr-1 Nâu (Brown) Bảng 5. Chọn dòng điện ứng với kích thước điện cực Đường Đường Cường độ dòng điện (A) kính kính DCEN DCEP Xung không đối Xung đối xứng điện mỏ xứng 10
cực phun EWP EWP EWP EWCe-2 EWP EWCe-2 (mm) (mm) EWCe-2 EWCe- EWLa-1 EWLa-1 EWLa-1 2 EWTh-2 EWTh-2 EWTh-2 EWLa- EWTh-1 EWTh-1 1 EWZr-1 EWZr-1 EWTh- 2 0.25 6.4 Đến 15 (2) Đến 15 Đến 15 Đến 15 Đến 15 0.5 6.4 5 – 20 (2) 5 - 15 5 – 20 10 – 20 5 - 20 1 9.5 15 – 80 (2) 10 – 60 15 – 80 20 – 30 20 – 60 1.6 9.5 70 – 150 10 – 20 50 – 100 70 – 150 30 – 80 60 – 120 2.4 12.7 150 – 250 15 – 30 100-160 140-235 60-130 100-180 3.2 12.7 250-400 25-40 150-210 225-325 100-180 160-250 4 12.7 400-500 40-55 200-275 300-400 160-240 200-320 4.8 16.9 500-750 55-80 250-350 400-500 190-300 290-390 6.4 19 750-1000 80-125 325-450 500-630 250-400 340-525 b. Một số yêu cầu khi sử dụng điện cực W: - Cần chọn dòng điện thích hợp với kích cỡ điện cực được sử dụng. Dòng điện quá cao sẽ làm hỏng đầu điện cực, dòng 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 kèm theo điện cực - Điện cực phải sử dụng và bảo quản cẩn thận tránh nhiễm bẩn - Dòng khí bảo vệ phải được duy trì không chỉ trước và trong khi hàn mà cả sau khi ngắt hồ quang cho đến khi điện cực nguội - Phần nhô điện cực ở phía ngoài mỏ hàn phải được giữ ở mức ngắn nhất, tùy theo ứng dụng và thiết bị để đảm bảo được bảo vệ tốt bằng dòng khí trơ - Cần tránh sự nhiễm bẩn điện cực, sự tiếp xúc giữa điện cực nóng với kim loại mối hàn - Thiết bị đặc biệt là chụp khí phải được bảo vệ và làm sạch. Đầu chụp khí bẩn sẽ ảnh hưởng tới khí bảo vệ, ảnh hưởng tới hồ quang hàn. 1.2.3. Que hàn phụ Que hàn phụ có các kích thước tiêu chuẩn theo ISO/R564 như sau: chiều dài từ 500mm – 1000mm với đường kính 1,2 ; 1,6 ; 2 ; 2,4 ; 3,2mm. Có các loại: đồng và hợp kim đồng, thép không gỉ Cr cao và Cr – Ni, nhôm và hợp kim nhôm, thép cacbon thấp, thép hợp kim thấp… 1.3. Thiết bị dụng cụ hàn TIG. Trang thiết bị sử dụng trong hàn TIG bao gồm: 11
- Bộ nguồn điện hàn: Một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC), nhất thiết phải là AC khi hàn nhôm. Bộ giải nhiệt dùng nước được làm lạnh (chu trình kín) áp dụng khi hàn với dòng hàn lớn. - Bộ phận cung cấp khí chai chứa khí bảo vệ gắn van giảm áp và lưu lượng kế và ống dẫn khí. - Mỏ hàn (có hoặc không có hệ thống làm nguội dùng nước) với dây cáp hàn bắt sẵn. - Kẹp mass và dây dẫn. - Bộ phận điều khiển (nằm trên máy và điều khiển từ xa). Hình 1.4. Thiết bị hàn TIG Hình 1.5. Thiết bị hàn TIG làm mát bằng nước a. Mỏ hàn và chụp khí : Mỏ hàn có ba nhiệm vụ chính: - Kẹp giữ điện cực 12
- Cung cấp khí bảo vệ vào làm nguội điện cực - Bảo đảm dòng điện hàn liên tục và ổn định Hình 1.6. Cấu tạo mỏ hàn Hàn TIG sinh nhiệt lớn, dây dẫn thường có đường kính nhỏ chịu được mật độ dòng thấp do vậy phải làm nguội dây dẫn khi hàn với dòng cao và chu kỳ hàn lớn. Thông thường có thể các mỏ hàn khô được thiết kế sao cho lưu lượng khí đi bao quanh dây dẫn điện để vừa làm nguội dây vừa nung nóng khí. Khi hàn với dòng lớn hơn từ 150  500A thì nhất thiết phải dùng mỏ hàn giải nhiệt bằng nước. Bảng 6. Đặc tính kỹ thuật của mỏ hàn Loại Kiểu Dòng điện định mức (A) Đường kính Chiều Chiều làm điện cực dài dài mát (mm) điện ống cực dẫn (mm) (m) AC, chu kì tải DC, chu kì tải 60% 100% 60% 100% A Khí 115 90 150 110 1.6, 2.4, 3.2 75 3 B Nước 270 195 300 225 1.6, 2.4, 3.2, 4 150 5 C Nước 400 310 450 350 1.6, 2.4, 3.2, 150 5 4, 4.8, 6.3 Bảng 7. Các loại mỏ hàn Mỏ hàn làm mát bằng khí 13
Mỏ hàn làm mát bằng nước Mỏ hàn sử dụng ống hội tụ để giảm sự cuộn xoáy của dòng khí bảo vệ Chụp khí có ba loại: - Loại bằng gốm ceramic (màu hồng hoặc nâu sáng) - Loại bằng oxit nhôm (màu hồng) - Loại bằng oxit silic (màu trắng) Đường kính trong của chụp khí đồng thời là chỉ số và lưu lượng khí cần hiệu chỉnh Bảng 8. Chọn mỏ phun theo dòng hàn Dòng hàn, A Đường kính trong của mỏ phun, mm Thấp hơn 70A Từ 5 đến 9 mm Từ 70A đến 150A Từ 9 đến 11mm Từ 15A đến 200A Từ 11 đến 13mm Từ 200A đến 250A Từ 13 đến 15mm Từ 250A đến 350A Từ 15 đến 19mm b. Van giảm áp và lưu lượng kế Khí trơ được đóng chai và cung cấp tới mỏ hàn thông qua hệ thống van giảm áp, lưu lượng kế và ống dẫn. - Loại dùng vật nổi: Khi lưu lượng khí tăng, viên bi chỉ thị được đẩy lên cao hơn trên thang đo, từ đó ta biết được lưu lượng khí qua đồng hồ là bao nhiêu L/min. Một chiếc đồng hồ khác được dùng để đo lượng khí còn lại trong chai giống như trong hàn khí. 14
2 1 Hình 1.7. Van giảm áp dùng vật 1. Đồng hồ đo áp suất chai 5 2. Ống đo vật nổi 4 3. vít chỉnh áp suất 4. van chỉnh lưu lượng 5. đường khí vào 3 6. đường khí ra 6 - Loại dùng đồng hồ áp suất Hình 1.8. Van giảm áp dùng đồng hồ áp suất c. Nguồn điện hàn Nguồn điện cung cấp cho hàn TIG thông qua bộ nguồn, nó có nhiệm vụ biến đổi điện áp, nắn dòng, tạo xung và các cơ cấu điều khiển khác. Nguồn điện hàn cung cấp dòng hàn một chiều hoặc xoay chiều hoặc cả hai. Tùy theo ứng dụng, nó có thể là biến áp, chỉnh lưu, máy phát hàn. Nguồn điện hàn cần có đường đặc tính ngoài dốc. Để tăng tốc độ ổn định hồ quang, điện áp không tải khoảng 70 – 80V. Bộ phận điều khiển thường được bố trí chung với nguồn điện hàn, bao gồm contacto ngắt dòng, bộ gây hồ quang tần số cao, bộ điều kiển tuần hoàn nước làm mát (nếu có) với hệ thống cánh tản nhiệt và quạt làm mát, bộ khống chế thành phần dòng một chiều. - Nguồn điện xoay chiều (AC): Thích hợp cho hàn nhôm, magie và hợp kim của chúng. Khi hàn, nửa chu kỳ dương của điện cực có tác dụng bắn phá lớp màng oxit trên bề mặt và làm sạch nó, nửa chu kỳ âm nung kim loại cơ bản. Hiện nay có hai loại nguồn xoay chiều chính dùng hàn bằng điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ. 15
Loại có dòng hàn dạng sóng sin, điều khiển dòng hàn bằng cảm kháng bão hòa. Nó có ưu điểm là hồ quang cháy êm. Nhược điểm là phải thường xuyên gián đoạn công việc khi hàn 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 acquy có điện dung lớn, bộ tụ điện có điện dung lớn) nhưng lại có thể gây lẫn W vào mối hàn. Vì 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. Phải sử dụng bộ cao tần (công suất nhỏ 250 – 300W, điện áp 2 – 3kV, tần số 250 – 1000kHz đảm bảo 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. Hình 1.9. Dòng hàn dạng sóng sin Hình 1.10. Dòng hàn dạng sóng vuông Loại có dòng hàn dạng sóng vuông cho phép giảm biên độ tối đa của dòng hàn so với dạng sóng sin (khoảng 30%) có cùng công suất nhiệt. Do đó ít có khả năng lẫn W vào mối hàn. 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 chảy như mong muốn. 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 sin. - Nguồn điện một chiều (DC): Không gây lẫn W vào mối hàn hay hiện tượng tự nắn dòng (như khi hàn nhôm bằng dòng xoay chiều). Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý khi sử dụng nó là việc gây hồ quang và khả năng cho dòng hàn sẽ tối thiểu. Hầu hết máy hàn một chiều sử dụng phương pháp nối thuận nên 2/3 lượng nhiệt của hồ quang đi 16
vào vật hàn. Điện cực W tinh khiết như trong trường hợp máy xoay chiều ít được dùng để hàn một chiều cực thuận vì khó gây hồ quang. Thay vào đó là điện cực W + 1,5 đến 2% ThO2 hoặc ZrO2 hoặc oxit đất hiếm LaO...Nếu dùng dòng một chiều nối nghịch thì dòng điện tử sẽ bắn phá mạnh điện cực (2/3 nhiệt của hồ quang đi vào điện cực) và có khả năng làm nóng chảy đầu điện cực. Vì vậy đường kính điện cực phải lớn hơn so với hàn bằng dòng một chiều nối thuận (6,4mm so với 1,6mm khi I = 125A). Dòng một chiều nối nghịch cho mối hàn nông và rộng hơn so với nối thuận. Hình 1.11. Ảnh hưởng của cách đấu dây đến hình dạng mối hàn Công dụng chủ yếu của nối nghịch là dùng để làm tròn đầu cho hàn bằng máy hàn xoay chiều. Việc gây hồ quang cũng dùng cùng bộ cao tần như với máy xoay chiều (khi gây được hồ quang nó tự cắt chế độ tần số cao vì không cần nữa) Bảng 9. So sánh các loại dòng hàn Loại dòng điện DCEN DCEP AC Hướng đi của các electron và ion Đặc tính vũng hàn Tác dụng làm sạch Không Có Có ở nửa chu kỳ oxit Cân bằng nhiệt 70% chi tiết 30% chi tiết 50% chi tiết 30% điện cực 70% điện cực 50% điện cực Vùng ngấu Hẹp và sâu Rộng và nông Trung bình Bảo vệ điện cực Rất tốt Kém Tốt 17
Giới hạn điện cực 3.2 mm– 400A 6.4 mm– 120A 3.2 mm– 225A DCEN : dòng một chiều nối thuận DCEP : dòng một chiều nối nghịch AC : dòng xoay chiều 1.4. Chế độ hàn TIG 1.4.1. Chiều dài hồ quang - Chiều dài hồ quang là khoảng cách từ mũi điện cực đến bề mặt vũng chảy. Đại lượng này thường phụ thuộc vào cường độ hàn và sự ổn định hồ quang, độ chính tâm của điện cực trong mỏ phun cũng có ảnh hưởng đến thông số này. Khi hàn ta cố gắng giữ chiều dài hồ quang không đổi. Nếu chiều dài hồ quang quá lớn, vùng hồ quang sẽ trải rộng và công suất nhiệt tăng lên đáng kể (do đặc tính dốc đứng của thiết bị) còn nếu nhỏ quá, điện cực dễ bị dính và độ ngấu tăng lên. Qui tắc là khi hàn ta chọn chiều dài hồ quang cở 0,5 ÷ 3mm. Hình 1.12. Chiều dài hồ quang - Khi hàn tôn mỏng dưới 1mm thì Lh = 0,025 in (khoảng 0,6mm) do vậy không dùng que đắp. - Khi hàn tôn dày (nhỏ hơn 4mm) hoặc hàn ngấu thì Lh = 0,082in (khoảng 2mm) 1.4.2. Tốc độ hàn - Tốc độ hàn là tốc độ di chuyển điện cực phụ thuộc vào tốc độ điền đầy vũng chảy và bề dày chi tiết hàn. Tốc độ thường từ 100 đến 250mm/ phút. - Tốc độ hàn phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó có trình độ tay nghề của thợ hàn đóng vai trò quan trọng. Tốc độ hàn quyết định chiều sâu ngấu, bề rộng, chiều cao của mối hàn. Tốc độ hàn quá cao thì độ sâu ngấu giảm và chiều cao mối hàn sẽ tăng. Tốc độ hàn quá thấp làm bể nóng chảy quá lớn và sẽ hình thành nguy cơ bể hàn chạy trước hồ quang. Trong trường hợp này cũng xuất hiện nguy cơ ngấu ít và lỗi liên kết. 1.4.3. Dòng điện hàn 18
- Dòng điện hàn chịu ảnh hưởng bởi loại vật liệu và bề dày chi tiết hàn, tốc độ hàn và thành phần khí bảo vệ cũng ảnh hưởng đến việc chọn cường độ hàn thích hợp. Thực nghiệm cho thấy cường độ hàn tốt nhất là 1A cho 0,0001 in bề dày (khoảng 40A/mm) ứng với tốc độ hàn 250mm/ phút. Thường khi hàn thủ công rất khó đạt được tốc độ hàn như thế và khi giảm tốc độ hàn thì ta phải giảm dòng điện tương ứng. Ví dụ: để hàn với tốc độ 100mm/ phút thì nên chọn cường độ Ih = 40x100/250 = 16A/mm bề dày. - Khi hàn cường độ dòng điện được xác định trên cơ sở bề dày và chủng loại vật liệu hàn, đường kính điện cực và đường kính que hàn được chọn phù hợp với phạm vi dòng điện hàn và ứng dụng. - Nói chung, nếu dòng hàn nhỏ trong khi điện cực lớn sẽ làm điện cực "quá nguội" độ bức xạ electron kém làm hồ quang khó ổn định, mặt khác kích cỡ vũng chảy (phụ thuộc vào cỡ điện cực và chiều dài hồ quang) tăng lên làm giảm mật độ nhiệt khiến cho độ ngấu giảm tốc độ nguội của vũng chảy tăng cao gây ra các chuyển biến bất lợi. - Cỡ que đắp cũng vậy, que quá nhỏ làm tăng tốc độ cấp que dễ gây ra hiện tượng cấp que thiếu làm mối hàn lõm, thiếu kích thước và "quá nóng"; trong khi que quá lớn khiến cho việc cấp que khó khăn (dễ chạm vào điện cực) và làm cho mối hàn "quá nguội". Bảng 10. Các thông số cơ bản khi hàn trên thép cácbon Bề dày(mm) 1,6 2,4 3,2 4,8 6,4 12,7 Đường kính điện cực 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 3,2 (mm) Dòng điện hàn(A) 100÷14 100÷16 120÷20 150÷25 150÷25 150÷30 0 0 0 0 0 0 Điện áp hàn(V) 12 12 12 12 12 12 Đường kính dây 1,6 1,6 1,6 2,4 3,2 3,2 hàn(mm) Tốc độ hàn (mm/min) 250 250 250 200 200 200 Dường kính mỏ 9,5 9,5 9,5 9,5 12,5 12,5 phun(mm) Lưu lượng khí bảo 10 10 10 10 12 12 vệ(l/min) Bảng 11. Các thông số khi hàn inox Bề dày(mm) 1,6 2,4 3,2 4,8 6,4 12,7 Đường kính điện cực 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 3,2 19