Công nghệ hàn - Hàn kim loại màu và hợp kim màu

c 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 gần đây, với nhu cầu công nghiệp hoá hiện đại hoá dạy nghề đó có những bước tiến nhằm thay đổi chất lượng dạy và học, để 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 đó có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề hàn đó được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các mô đun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật theo các mô đun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun: 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. Mô đun bao gồm nội dung chính: - Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn MIG - Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG - Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn khí - Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn TIG Mặc dù đó có nhiều cố gắng, nhung không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hòan thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 24 tháng 06 năm 2017 Giáo viên biên soạn Chủ biên: K. sư. Phạm Quang Tuấn. 1. Th.s. Tạ Văn Sơn. 2. Th.s. Nguyễn Trọng Điệu. MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên môn học/mô đun: Hàn kim loại màu và hợp kim màu Mã môn học/mô đun: MD35 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Là môn đun được bố trí cho sinh viên sau khi đã học xong các môn học chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học bắt buộc của đào tạo chuyên môn nghề. - Tính chất: Là mô đun chuyên ngành tự chọn. - Ý nghĩa, vai trò mô đun: Là mô đun có vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Hàn, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn kim loại màu và hợp kim màu bằng các công nghệ hàn MIG; TIG; Hàn khí. Mục tiêu của môn học/mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày đầy đủ đặc điểm khó khăn khi hàn kim loại màu và hợp kim màu. + Nhận biết đúng các loại thuốc hàn, vật liệu hàn dùng trong hàn kim loại màu và hợp kim màu. - Về kỹ năng: + Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. + Tính chế độ hàn phù hợp với 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. + Làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. + Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn. + Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. Nội dung của môn học/mô đun: BÀI 1: HÀN NHÔM HỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN MIG Mục tiêu: Trình bày được tính chất lý nhiệt của nhôm và hợp kim nhôm. Chuẩn bị được thiết bị, dụng cụ hàn MIG. Chuẩn bị được vật hàn, mép hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Chọn được chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liên kết hàn. Hàn được các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn giáp mối vật liệu là nhôm hoặc hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn MIG đảm yêu cầu kỹ thuật. Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. Tuân thủ công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. Nội dung: 1. Đặc điểm khi hàn nhôm hoặc hợp kim nhôm: - Nhôm có ái lực với oxy tạo thành ôxít nhôm trên bề mặt vật hàn, nhiệt độ nóng chảy của nó tới 20500C trong khi nhiệt độ nóng chảy của bản thân nhôm chỉ khoảng 6000C – 6500C. Như vậy khi hàn nhôm, phải làm nóng chảy hay phá hủy được lớp ôxít nhôm trên mặt vật hàn thì quá trình hàn mới thực hiện dược. Ôxít nhôm dễ nằm lại trong mối hàn gây rỗ xỉ và làm ngăn cản quá trình hàn. - Ở nhiệt độ cao nhôm lỏng dễ hòa tan H2 tạo nên rỗ khí. - Ở nhiệt độ cao nhôm và hợp kim nhôm có độ bền rất thấp. Khi gần đến nhiệt độ nóng chả thì vật hàn có thể phá hủy trọng lượng của bản thân nó. - Từ trạng thái đặc chuyển sang trạng thái lỏng nhôm không có sự thay đổi màu sắc nhiều nên rất khó quan sát khi hàn. - Khối lượng riêng của ôxít nhôm lớn hơn của nhôm và hợp kim nhôm nên khó nổi lên khỏi bể hàn. 2. Vật liệu và khí bảo vệ hàn MIG nhôm: - Khí bảo vệ:khí Argon, với tác dụng làm sạch và đặc tính thâm nhập tốt, là loại khí được chọn sử dụng phổ biến nhất cho hàn nhôm. Hàn các hợp kim nhôm 5XXX-series, hỗn hợp khí bảo vệ kết hợp argon với heli - tối đa 75% heli sẽ giảm thiểu sự hình thành oxit magiê. - Dây hàn: Lựa chọn dây hàn có nhiệt độ nóng chảy tương tự vật liệu cơ bản . Thợ hàn càng hạn chế khoảng nóng chảy của kim loại thì càng dễ hàn. Để hàn chi tiết mỏng, sử dụng dây 0.8mm kết hợp với quy trình hàn xung tại tốc độ thấp - 100 đến 300 inch/phút - là tối ưu. - Lựa chọn nguồn hàn:Khi chọn thiết bị hàn cho ứng dụng hàn nhôm trong khí bảo vệ, điều đầu tiên là lựa chọn phương pháp dịch chuyển hồ quang phun hoặc xung. Máy hàn có chế độ dòng hàn không đổi (cc) và điện áp hàn không đổi (cv) được dùng cho hàn hồ quang phun. Với chi tiết nhôm dầy, đòi hỏi dòng hàn ở mức hơn 350A, chế độ cc cho kết quả tốt nhất. Hàn xung thường được thực hiện với máy hàn inverter. Các máy hàn đời mới tích hợp quy trình hàn xung dựa trên đường kính và loại dây hàn. Khi hàn MIG xung, các giọt nhỏ kim loại từ dây hàn dịch chuyển tới vật hàn trong mỗi chu kỳ xung của dòng hàn. Quy trình hàn xung tạo dịch chuyển giọt kim loại một cách chủ động, ít bắn tóe và tốc độ hàn nhanh hơn so với hàn dịch chuyển phun. Sử dụng quy trình hàn MIG dòng xung khi hàn nhôm cũng điều khiển sự tích nhiệt ở vật hàn tốt hơn, giảm thiệu sự lệch vị trí hàn và cho phép thợ hàn có thể hàn chi tiết mỏng tại dòng hàn và tốc độ cấp dây nhỏ. - Bộ cấp dây:Phương pháp được ưa dùng để cấp dây hàn nhôm mềm với khoảng cách xa là phương pháp đẩy-kéo, sử dụng buồng cấp dây kín để bảo vệ dây khỏi tác động môi trường. Mô tơ cấp dây nhiều tốc độ với mômen xoắn không đổi trong buồng cấp dây giúp cho việc đẩy và dẫn dây qua súng hàn với lực đẩy và tốc độ không đổi. Môtơ có mômen xoắn cao trong súng hàn kéo dây và duy trì tốc độ cấp dây và chiều dài hồ quang thích hợp. Trong một số trường hợp, thợ hàn sử dụng cùng một bộ cấp dây cho dây hàn thép và dây hàn nhôm. Khi đó, nên sử dụng liner dẫn dây bằng plastic hoặc teflon để giúp cho việc cấp dây nhôm được thuận lợi. Đối với ống dẫn dây, sử dụng ống dẫn dây đầu vào bằng plastic để hạn chế rối dây trước con lăn dẫn dây chủ động. Khi hàn, để cáp mỏ hàn càng thẳng càng tốt để giảm thiểu lực cản cấp dây. Kiểm tra và căn chỉnh thẳng hàng giữa con lăn đẩy dây và ống dẫn dây để hạn chế sự cào xước dây hàn nhôm. Sử dụng con lăn đẩy dây dùng riêng cho dây nhôm. Căn chỉnh lực ép thích hợp lên con lăn để dây được cấp trơn tru và ổn định. Lực ép qua lớn sẽ làm cho dây hàn biến dạng và làm cản trở sự đẩy dây; lực ép quá nhỏ thì dây được cấp không ổnđịnh. Cả hai trường hợp có thể dẫn tới hồ quang hàn không ổn định và làm rỗ mối hàn. - Súng hàn:Sử dụng ống liner dùng riêng cho dây hàn nhôm. Để ngăn chặn sự cào xước dây, cố gắng lắp giữ cả hai đầu của liner sát với ống phun khí trong mỏ hàn. Thay thế liner thường xuyên sẽ làm giảm các khả năng gây tắc do cọ xát dây tạo nên bột ôxit nhôm trong ống. Sử dụng đầu bép hàn cho dây nhôm (contact tip) với đường kính lớn hơn khoảng 0,4 mm so với đầu bép hàn dây thép do dây nhôm có hệ số dãn nở nhiệt cao. Thông thường, khi hàn với dòng hàn lớn hơn 200A nên sử dụng mỏ hàn làm mát bằng nước để tránh tích lũy nhiệt và giảm thiểu các khó khăn xảy ra đối với việc cấp dây. 3. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ: - Thiết bị: Máy hàn MAG (đã kết nối sẵn), - Dụng cụ: Búa nguội, mặt nạ hàn, bàn chải sắt, thước lá 500mm, đồ gá hàn, thước kiểm tra kích thước mối hàn và găng tay bảo hộ. - Vật liệu: Dây hàn Φ 0,8(mm); Khí CO2. 4. Chuẩn bị phôi hàn: 4.1 Cắt phôi: - Ta tiến hành vạch dấu rồi dùng kéo cắt cần cắt phôi + Đối với mối hàn góc phôi có kích thước là: 150x80x4 mm; 150x40x4 mm. + Đối với mối hàn giáp mối phôi có kích thước là: 150x40x4mm; 150x40x4 mm. 4.2 Làm sạch và gá đính phôi: - Chuẩn bị vật hàn: Để hàn nhôm, thợ hàn phải làm sạch bề mặt vật hàn cẩn thận. Đánh sạch lớp oxit nhôm bề mặt và các chất bẩn có thể từ dầu, mỡ. Oxit nhôm trên bề mặt của vật hàn nóng chảy tại nhiệt độ 3,700 F trong khi vật liệu nhôm của chi tiết hàn có nhiệt độ nóng chảy dưới 1,200 F . Vì vậy, làm sạch lớp oxit trên bề mặt vật hàn sẽ hạn chế sự thấu sâu của kim loại điền vào vật hàn. Để làm sạch lớp oxit nhôm, sử dụng bàn chải bằng thép không gỉ để đánh sạch hoặc dùng dung môi và các phương pháp ăn mòn. Khi dùng bàn chải, nên chải theo một hướng. Nên chải nhẹ và đều không làm cho bề mặt thô ráp xù xì quá có thể tăng thêm nguy cơ ngậm oxit trên bề mặt vật hàn. Ngoài ra, làm sạch bề mặt vật hàn bằng nhôm không được dùng bàn chải đã sử dụng cho việc làm sạch vật hàn bằng thép hoặc thép không gỉ. Khi dùng các giải pháp làm sạch bằng hóa học phải đảm bảo làm sạch dung môi ăn mòn trên bề mặt chi tiết trước khi hàn. Để giảm thiểu nguy cơ hydrocarbon từ dầu mỡ hoặc dung môi từ nguyên công cắt xâm nhập vào mối hàn, phải làm sạch chúng bằng chất tẩy. Kiểm tra để chắc chắn rằng chất tẩy không chứa thành phần hydrocarbon. - Tính toán chế độ hàn đính. + Với việc chọn quỏ trỡnh đớnh gỏ là hàn : ta phải tớnh : + Cường độ dũng điện hàn: Ih + Chế độ hàn đớnh : Ihànđớnh = (10 15 % ). I h + Ih 5. Kỹ thuật hàn: 5.1 Hàn góc: + Với việc chọn quỏ trỡnh đớnh gỏ là hàn : ta phải tớnh : + Cường độ dũng điện hàn: Ih + Chế độ hàn đớnh : Ihànđớnh = (10 15 % ). I h + Ih 5.2 Hàn giáp mối: Giữ mỏ hàn nghiêng 1 góc 90o so với mặt phẳng về hai phía của phôi hàn, đồng thời nghiêng 1 góc 70o đến 80o so với đường hàn về phía ngược với hướng hàn Giữ que hàn nghiêng 1 góc 90o so với hướng hàn Làm nóng chảy que hàn tại điểm đầu đường hàn. Nung nóng chảy tới tận gốc của kẽ hàn Điều chỉnh góc của nhân ngọn lửa (mỏ hàn) sao cho mối hàn ăn đều và ngấu suốt chiều dài đường hàn. 6. Kiểm tra mối hàn, sửa chữa khuyết tật: - Kiểm tra ngoại dạng mối hàn (Bằng mắt thường, hoặc thiết bị phụ trợ) để xác định: - Bề mặt và hình dạng vảy mối hàn. - Cạnh K của mối hàn. - Điểm bắt đầu, và kết thúc của mối hàn. - Khuyết tật của mối hàn: Khuyết cạnh, rỗ khí, không ngấu. - Phương pháp kiểm tra bằng mắt : trước khi kiểm tra mối hàn bằng mắt ta phải làm sạch mối hàn khỏi những chất bẩn gỉ, xỉ hàn, dầu mỡ... để không ảnh hưởng đến việc quan sát mối hàn. * Một số thước kiểm tra mối hàn góc. Thước đo mối hàn đơn giản: - Đo các mối hàn góc dầy từ 3 - 15 mm, thước đo được sử dụng ở phần có hình dạng cong để đưa ra tiếp xúc 3 điểm giữa chi tiết và mối góc. - Đo chiều cao mối hàn của các ống giáp mép bằng phần thẳng. Loại dưỡng đo này làm bằng nhôm tương đối mềm nên mòn rất nhanh. - Bộ thước đo mối hàn: - Đo các mối hàn góc dầy từ 3 - 12 mm, từ 3 đến 7 mm cấp độ 0,5 mm. Trên đó là 8 mm - 10 mm - 12 mm. Thước đo theo nguyên lý đặt trên 3 điểm. Thước đo mối hàn với du xích: - Đo các mối hàn góc; chiều cao của mối hàn giáp mép. Cạnh của thước đo được tạo ra để sao cho có thể kiểm tra được góc mở của các mối hàn chữ V và Y 600 700 800 Thước tự chế: Đo được 7 chiều dầy mối hàn góc với góc của mối hàn 90 o Dưỡng hàn vạn năng (TWI): Gồm có các kỹ thuật đo sau : Kỹ thuật đo: + Chiều cao của mối hàn: + Chiều cao của mối hàn: 7. An toàn lao động và vệ sinh phân xưởng: - Năng lượng bức xạ (Ánh sáng hồ quang) Trong hàn hồ quang, điện năng được chuyển thành nhiệt năng và quang năng, cả hai loại năng lượng này đều có thể gây nguy hiểm hay ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người. Hồ quang bắn tóe khi hàn có thể gây cháy, nổ các vật liệu dễ bắt lửa trong vùng hàn. Do đó cần làm sạch hay cách li các vật liệu dễ cháy nổ ra khỏi vùng hàn. Ngoài ra, bắn tóe hồ quang cũng có thể gây ra cháy quần áo, gây bỏng, do đó cần phải trang bị quần áo bảo hộ lao động đầy đủ khi hàn. Hồ quang hàn bức xạ ra các loại tia như: Tia cực tím, tia hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy được. Các bức xạ này đều có khả năng gây hại đến mắt, có thể làm đau mắt, bỏng da, Do đó khi hàn cần trang bị đầy đủ: Quần áo bảo hộ, giày, mặt nạ hàn, găng tay, để phòng tránh các nguy hiểm do hồ quang gây ra. - Khói hàn. Khói hàn được sinh ra trong quá trình hàn và mang trong nó các thành phần có từ điện cực hàn, kim loại cơ bản, các chất bám dính trên bề mặt kim loại cơ bản và các thành phần khác có trong không khí. Và tùy vào thành phần hóa học có trong khói mà nó tương ứng với mức độ nguy hại khác nhau. Khói hàn có thể gây tác động tức thời lên da và mắt, gây chóng mặt, buồn nôn và dị ứng. Khí hàn cũng sinh ra trong quá trình hàn hồ quang, và nó cũng được coi là một yếu tố gây hại tới sức khỏe của con người. Khi khói hàn kết hợp với một số chất tẩy nhờn có thể phân hủy ra khí độc do nhiệt và bức xạ cực tím, nó kết hợp với ozone hoặc oxitnitơ sẽ gây cho con người cảm giác nhức đầu, chóng mặt, tức ngực, chói mắt, ngứa cổ và mũi. Vì vậy, để giảm tác hại gây ra do khói độc và khí hàn, ta cần phải chú ý: + Hạn chế tiếp xúc trực tiếp mặt với khói hàn và khí hàn. + Xử dụng các trang thiết bị thông khí trong xưởng hàn. + Trang bị vòi hút khí cục bộ tại vị trí hàn. + Nhận diện các tác hại bằng cách đọc các thông tin an toàn đi kèm với loại vật liệu hàn sử dụng. + Khi hàn chi tiết đã qua sử dụng, cần quan tâm tới lớp sơn phủ, hay hóa chất bám lại, các thành phần có thể gây ra khói độc khi hàn. - Đề phòng điện giật. Điện giật ảnh hưởng trực tiếp tới an toàn tính mạng của con người trong quá trình hàn. Khi bất cẩn, người công nhân chạm vào vật bằng kim loại mang điện thì nó có thể gây ra chết người hoặc để lại thương tật rất nặng. Điện áp sơ cấp nguy hiểm hơn rất nhiều so với điện áp thứ cấp, và nó gây ra điện giật khi tay hay một phần nào đó trên cơ thể tiếp xúc với đầu nối hoặc phần dây dẫn từ điện lưới vào máy hàn. Có thể bị điện giật khi tiếp xúc với vỏ máy hay dây nối mát do dò điện hoặc dây nối mát không làm việc. Điện áp thứ cấp cũng có khả năng gây giật điện khi hai phần trên cơ thể cùng tiếp xúc với hai cực điện đầu ra của máy hàn (điện cực và dây nối mát). - An toàn khi sử dụng thiết bị. Tất cả các thiết bị sử dụng trong quá trình phải được kiểm định an toàn. Ngắt nguồn điện vào nguồn điện ở hộp cầu chì trước khi tiến hành sửa chữa. Thiết bị hàn phải được tiếp đất theo hướng dẫn của nhà sản xuất. BÀI 2: HÀN NHÔM HỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN TIG. Mục tiêu: Trình bày được đặc điểm khi hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG ; Chuẩn bị đầy đủ thiết bị, dụng cụ hàn TIG; Chuẩn bị được vật liệu, mép hàn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khi hàn TIG; Chọn được chế độ hàn phù hợp với kim loại cơ bản và liên kết hàn; Hàn được các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn góc vật liệu hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG đảm bảo độ sâu ngấu, không rỗ khí ngậm xỉ, không cháy cạnh, ít biến dạng; Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn; Có ý thức tổ chức, độc lập trong học tập. Nội dung: 1. Đặc điểm hàn nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG: Nhôm và các hợp kim nhôm hầu như chỉ được hàn với các phương pháp hàn có khí trơ bảo vệ như hàn TIG, hàn MIG, do chúng không cần chất trợ dung vẫn đảm bảo chất lượng mối hàn tối ưu. Hàn nhôm nếu sử dụng phương pháp hàn hơi hoặc hàn vảy với chất trợ dung, cặn trợ dung tồn tại sau khi hàn có thể gây ra hiện tượng oxy hóa ảnh hưởng đến chất lượng mỗi hàn. Hàn TIG cũng còn có ưu điểm là có thể hàn ở mọi vị trí. Hàn TIG với nhôm có thể được sử dụng khi hàn độ dày từ 1-9.5mm khi hàn tay, 0.25-25mm khi hàn tự động. Hàn Nhôm cơ bản phải sử dụng dòng điện AC do có thể kết hợp tốt khả năng dẫn điện, tính điều khiển hồ quang và tác động làm sạch hồ quang của dòng AC. Nguồn điện thì gần như tương đương với hàn hồ quang kim loại bằng tay. Điều này dẫn đến các máy hàn TIG thường có kèm theo tính năng hàn que. Điện cực thích hợp khi hàn TIG nhôm thường là loại W và W-Zr. Loại W-Zr được sử dụng rộng rãi do ít bị nhiễm bẩn và có độ dẫn điện cao hơn. Đầu điện cực phải có hình bán cầu. Đầu điện cực kiểu này có thể tạo ra bằng cách hàn vài dây với dòng điện cao hơn bình thường 20A và để điện cực thẳng đứng. Ar thường là khí bảo vệ. Hỗn hợp khí Ar -  He chỉ được sử dụng khi hàn mối hàn dày với tốc độ cao. Khi hàn TIG với nhôm, có thể xuất hiện vệt trắng dọc theo đường hàn. Vệt này chính là oxide nhôm. Nếu vệt trắng có chiều rộng không quá 0.1mm thì lớp khí bảo vệ là đủ, nếu to hơn thì lượng khí là quá nhiều và bị lãng phí. Khi hàn nhôm có chiều dày lớn hơn 6.3mm thì cần phải nung nóng trước khi hàn như hàn phẳng với chi tiết dày 6.3mm thì cần nung trước với nhiệt độ 200 độ C. 2. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn TIG nhôm có xông khí mặt sau: - Máy hàn TIG (đủ bộ đã kết nối sẵn) - Mặt nạ hàn, bàn chải sắt. 3. Chuẩn bị phôi hàn: 3.1. Cắt phôi: - Ta tiến hành vạch dấu rồi dùng kéo cắt cần cắt phôi + Đối với mối hàn góc phôi có kích thước là: 150x80x4 mm; 150x40x4 mm. + Đối với mối hàn giáp mối phôi có kích thước là: 150x40x4mm; 150x40x4 mm. 3.2. Làm sạch và gá đính: - Làm sạch bằng cơ học: Ta dùng máy mài MAKITA 125 để làm sạch lớp xỉ bám trên bề mặt chi tiết Không cho dầu mỡ bám vào mép hàn,dùng rẻ lau để lau dầu – mỡ. Làm sạch lớp oxít trên bề mặt bằng bằng máy doa. Chiều rộng làm sạch : 20 -:- 50mm. 4. Kỹ thuật hàn: 4.1. Hàn góc: Giữ mỏ hàn nghiờng 1 gúc 45o so với tấm ngang và tấm đứng của vật hàn, đồng thời nghiờng 1 gúc 70o đến 80o so với đường hàn về phớa ngược với hướng hàn Giữ que hàn nghiờng 1 gúc 45o so với hướng hàn Làm núng chảy que hàn tại điểm đầu đường hàn. Nung núng chảy tới tận gốc của kẽ hàn 4.2. Hàn giáp mối: 4.2.1 Các thông số thực tế: Khi thực hành ở từng tư thế khác nhau, có một số yếu tố có thể áp dụng cho cả 3 tư thế hàn trên. Nói chung các thông số sau là không đổi cho các mối hàn TIG đơn giản: - Nên dung các tấm nhôm có kích thước khoảng 51mm×102mm với chiều dày là 2,4mm. - Các tấm này phải được vệ sinh bằng bàn chải sắt trong phạm vi kể từ cạnh sẽ hàn vào ít nhất 19mm. - Sử dụng điện cực zirconi-vonfram có đường kính 3,2mm - Kim loại phụ là các thanh hợp kim nhôm tương tự kim loại mối hàn và có đường kính khoảng 3,2mm - Mỏ hàn phải có đường kính 9.5mm. - Tầm với của điện cực khoảng 3,2mm tính từ miệng mỏ hàn. - Máy hàn phải đặt ở chế độ dòng AC có bổ sung cao tần với cường độ dòng điện là 120A. - Sử dụng khí bảo vệ là Argon với lưu lượng 16csh - Các mối hàn đính phải cách đầu đường hàn ít nhất từ 6,4mm đến 12,7mm. Điều này giúp cho người thợ không phải làm nóng chảy lại các mối hàn đính khi mồi hồ quang. Có thể sử dụng các thong số trên để hàn các mối giáp mối không vát mép ở cả 3 tư thế hàn đã nêu. 4.2.2 Mối hàn giáp mối ở tư thế hàn sấp: Khi hàn mối hàn này, nên đặt khe hở hàn rộng bằng chiều dày của tấm. Khi đó có thể phải hàn đính để tránh biến dạng ngang. a. Qui trình hàn - Điều chỉnh thiết bị như khi hàn trên tấm nhôm để mỏ hàn thẳng đứng trên vật hàn (nhưng vẫn thấy được vũng hàn) rồi dây hồ quang. Khi hàn nên nghiêng mỏ hàn khoảng 150, điều này giúp cải thiện quá trình thấm ướt và làm sạch lớp oxit của hồ quang. Nếu nghiêng mỏ hàn quá 150, mối hàn sẽ không đủ khí bảo vệ. Khi hồ quang đã hình thành lúc này có thể dọc theo đường hàn với các thao tác lặp đi lặp lại: nung chảy vũng hàn, dịch chuyển điện cực ra phía sau rồi nhúng que hàn vào vũng kim loại nóng chảy. Khi kết thúc mối hàn, tiến hành ngắt hồ quang theo phương pháp đã trình bày ở trên. - Các mối hàn giáp mối không vát mép sẽ có độ ngấu tốt khi chiều dày nhỏ hơn 3,2mm. Độ ngấu của mối hàn khi vượt quá chiều dày kim loại cơ bản thường được gọi là quá ngấu. Chân mối hàn phải nhẵn, không được có kim loại chảy thành cục. Một mối hàn ở tư thế hàn sấp được coi là tốt khi chiều dày từ chân tới đỉnh mối hàn bằng 2 lần chiều dày kim loại cơ bản. - Các mối hàn có chiều dày kim loại cơ bản dưới 3,2mm chỉ hàn 1 phía. Với chiều dày từ 2mm trở lên cần phải để khe hở hàn. Có thể hàn nhôm với chiều dày từ 4,8mm-6,4mm mà không cần đệm lót, có thể không vát mép hoặc vát mép chữ V đơn. Khi hàn các tấm có chiều dày khác nhau phải theo các qui định kĩ thuật của nhà sản xuất. Bảng 2 phần phụ lục đưa ra các thong số khi hàn ở tư thế hàn ngang, các chi tiết như kiểu mối nối, khe hở hàn, số lớp hàn được biểu diễn bằng các ký hiệu theo AWS. 4.2 3 Mối hàn giáp mối tư thế hàn leo: - Sau khi đã thành thục ở tư thế hàn sấp, khi chuyển sang tư thế hàn leo, người thợ sẽ gặp phải một chút khó khăn. Các mối hàn ở tư thế này chủ yếu gồm các chiều dày từ 1,2mm-9,5mm - Bước đầu tiên là phải tiến hành vệ sinh đường hàn, tiếp theo là hàn đính rồi dùng đồ gá để đặt mẫu hàn vào vị trí đứng. Hàn ở tư thế này không cần sủ dụng đệm lót. Theo như qui định kỹ thuật, mối hàn phải không được vát mép, khe hở hàn khoảng 0,8mm và chỉ hàn một lớp. - Hàn TIG ở tư thế này thường hàn từ dưới hàn lên để đạt được độ ngấu và độ thấu tốt. Đôi khi người ta sử dụng một lớp hàn cuối được hàn từ trên xuống. a. Qui trình hàn - Sau khi đã điều chỉnh thiết bị theo yêu cầu, bắt đầu mồi hồ quang vào vị trí gần điểm dưới cùng của mối hàn. - Sau khi hồ quang đã cháy, bây giờ nhanh chóng đưa hồ quang trở lại điểm dưới cùng của mối hàn để tạo ra vũng hàn và điều chỉnh chiều dài hồ quang. Khi vũng kim loại nóng chảy đã hình thành rõ rêt, kim loại phụ đã có thể nóng chảy được, bắt đầu qui trình thư đối với tư thế hàn sấp. Khi hàn ở tư thế này, đôi khi cần phải nhấc mỏ hàn ra trong một khoảng thời gian để cho kim loại nóng chảy có thể kịp đông. - Với chiều dày kim loại dưới 4,8mm, có thể hàn mà không cần vát mép. Tuy nhiên khi chiều dày lớn hơn 4,8mm, cần vát mép một cạnh (vát mép nghiêng) - Khi hàn các chiều dày khác nhau sử dụng các thông số cho sẵn trong các bảng dung cho hàn ở tư thế hàn leo. 4.2.4 Mối hàn giáp mối tư thế hàn ngang: - Khi người thợ đã thuần thục trong việc khống chế dòng kim loại lỏng dưới ảnh hưởng của trọng lực trong tư thế hàn leo, bây giờ có thể áp dụng những kỹ thuật tương tự cho mối hàn ở tư thế hàn ngang. - Hàn TIG nhôm ở tư thế hàn ngang không cần phải có đệm lót, có thể hàn được các chiều dày từ 1,2mm-9,5mm một cách dễ dàng. Có thể sử dụng những thong số tương tự như trong tư thế hàn sấp và hàn leo.Với chiều dày từ 2,4mm trở lên, nên tuân theo những quy định của nhà sản xuất. a. Quy trình hàn - Sau khi bật máy, bắt đầu gây hồ quang ở vị trí cách đầu bên phải của đường hàn khoảng 1,27mm. Nếu như trước đó mẫu đã được vệ sinh và hàn đính tốt, mối hàn nhận được sẽ không có khuyết tật và không bị biến dạng. - Sau khi đã mồi hồ quang, người thợ chuyển nó về điểm cuối cùng bên phải của mối hàn để tạo ra những vũng kim loại nóng chảy ban đầu, qui trình tiếp theo cũng tương tự như ở tư thế hàn sấp. Mỏ hàn và thanh kim loại phụ phải được đặt ở các góc thích hơp. Thanh kim loại phụ được nhúng vào vũng kim loại nóng chảy khi hồ quang đã được dịch chuyển ra phần phía sau của vũng hàn. Giống như các tư thế hàn sấp và hàn leo, tư thế hàn ngang có thể hàn từ hai phía. Nếu hàn cả mặt sau, tốt nhất là soi một đường hẹp ở mặt sau của chân mối hàn (soi lưng) trước khi hàn từ mặt này bởi vì phần mặt sau này ít được bảo vệ bằng khí khi hàn lớp đầu tiên. 4.2.5 Hoàn thiện mối hàn: - Khi đã hoàn thành phần thực hành về hàn TIG, bây giờ người thợ phải nắm được cách cải thiện bề mặt đường hàn. Việc này được thực hiện nhờ qúa trình nhúng thanh kim loại phụ như sau: - Các nếp gợn song thong thường trên mối hàn TIG là do quá trình nhúng thanh kim loại phụ vào vũng hàn. Càng nhúng nhiều thì gợn song càng nhiều. Nếu nhúng nhiều mà không cung cấp đủ nhiệt có thể dẫn tới độ thấu kém. Do đó chỉ được nhúng thanh kim loại phụ vào vũng hàn khi nó di chuyển về phía trước của đường hàn. - Khi hàn nhôm bằng phương pháp hàn TIG thường có xu hướng hình thành các lỗ giống như vết lõm ở cuối đường hàn. Để tránh tạo thành các lỗ này, người thợ phải giữ thanh kim loại phụ và nhấc ra từ từ trong vùng nung nóng cho tới khi máy hàn tắt hẳn. Hoặc có thể áp dụng phương pháp mồi lại hồ quang ngay sau khi tắt để nung chảy lại vũng hàn, khi đó điều khiển nguồn nhiệt tắt mở cho tới khi vũng hàn đủ nguội để không thể hình thành các vết lõm. 5. Kiểm tra mối hàn, sửa chữa khuyết tật: 5.1. Phương pháp kiểm tra mối hàn: Kiểm tra ngoại dạng mối hàn (Bằng mắt thường, hoặc thiết bị phụ trợ) để xác định: - Bề mặt và hình dạng vảy mối hàn. - Cạnh K của mối hàn. - Điểm bắt đầu, và kết thúc của mối hàn. - Khuyết tật của mối hàn: Khuyết cạnh, rỗ khí, không ngấu. Phương pháp kiểm tra bằng mắt : trước khi kiểm tra mối hàn bằng mắt ta phải làm sạch mối hàn khỏi những chất bẩn gỉ, xỉ hàn, dầu mỡ... để không ảnh hưởng đến việc quan sát mối hàn. + Một số thước kiểm tra mối hàn góc. Thước đo mối hàn đơn giản: - Đo các mối hàn góc dầy từ 3 - 15 mm, thước đo được sử dụng ở phần có hình dạng cong để đưa ra tiếp xúc 3 điểm giữa chi tiết và mối góc. - Đo chiều cao mối hàn của các ống giáp mép bằng phần thẳng. Loại dưỡng đo này làm bằng nhôm tương đối mềm nên mòn rất nhanh. Bộ thước đo mối hàn: - Đo các mối hàn góc dầy từ 3 - 12 mm, từ 3 đến 7 mm cấp độ 0,5 mm. Trên đó là 8 mm - 10 mm - 12 mm. Thước đo theo nguyên lý đặt trên 3 điểm. Thước đo mối hàn với du xích: - Đo các mối hàn góc; chiều cao của mối hàn giáp mép. Cạnh của thước đo được tạo ra để sao cho có thể kiểm tra được góc mở của các mối hàn chữ V và Y 600 700 800 Thước tự chế: Đo được 7 chiều dầy mối hàn góc với góc của mối hàn 90 o Dưỡng hàn vạn năng (TWI): Gồm có các kỹ thuật đo sau : Kỹ thuật đo: + Chiều cao của mối hàn: + Chiều cao của mối hàn: 5.2. Sửa chữa khuyết tật: a. Cháy cạnh. + Nguyên nhân: Dòng điện hàn lớn. Hồ quang hàn dài. Dao động mỏ hàn không phù hợp + Biện pháp khắc phục: Chọn dòng điện hàn hợp lý. Sử dụng hồ quang ngắn để hàn. Điều chỉnh góc độ mỏ hàn hợp lý. b. Rỗ khí. + Biện pháp khắc phục: Sử dụng khí có độ tinh khiết (99,99%). Vệ sinh sạch mép hàn. Tăng lưu lượng khí bảo vệ mối hàn c. Không ngấu. + Nguyên nhân: Dòng điện hàn thấp. Góc độ mỏ hàn không phù hợp. + Biện pháp khắc phục: Tăng cường độ dòng điện. Điều chỉnh góc nghiêng của mỏ hàn hợp lý. BÀI 3: HÀN ĐỒNG HỢP KIM ĐỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN KHÍ Mục tiêu: Trình bày được tính chất lý nhiệt và đặc điểm khi hàn đồng và hợp kim của đồng; Chuẩn bị được thiết bị, dụng cụ hàn, thuốc hàn, khí hàn đúng yêu cầu kỹ thuật; Chuẩn bị được mép hàn, vệ sinh bằng hóa học, cơ học đúng quy trình; Chọn được chế độ hàn khí phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu; Hàn được đồng, hợp kim đồng, 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 ngoại dạng mối hàn đúng yêu cầu và tiêu chuẩn; Có ý thức tổ chức, độc lập trong học tập. Nội dung: 1. Đặc điểm khi hàn đồng, hợp kim đồng: Nói chung đồng và hợp kim của đồng là vật liệu có tính hàn xấu vì chúng có những đặc điểm sau đây: .Đồng có tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, nên khi hàn yêu cầu phải có nguồn nhiệt tập trung mạnh, tức là phải hàn với chế độ hàn cao. ở nhiệt độ cao hạt đồng có xu hướng lớn lên mạnh, nhất là khi hàn mối hàn nhiều lớp, do đó giảm độ bền của đồng xuống vì thế để đảm bảo độ bền của mối hàn thì tốt nhất là sau mỗi lớp hàn tiến hành rèn ở nhiệt độ 550-8000C. .Đồng dễ bị ô-xy hoá ở nhiệt độ cao, tạo nên các ô-xít đồng. Các ô-xít này lại cùng với đồng tạo nên các cùng tinh dễ chảy phân bố ở các vùng tinh giới hạt, do đó làm giảm tính dẻo và dễ gây nên hiện tượng nứt nóng trong mối hàn. Khi hàn đồng thau kẽm dễ bay hơi do sự tạo thành ô-xít kẽm, ZnO có nhiệt độ sôi thấp (9070C) . Sự bay hơi của kẽm không những làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn mà còn gây ra hiện tượng rỗ khí trong mối hàn và gây ra độc hại đối với người thợ hàn. Đồng có hệ số giãn nở dài tương đối lớn, (Gấp 1,5 lần so với thép) nên khi hàn hay bị biến dạng (cong, vênh ), nứt ... vì thế cần phải chú ý gá lắp các chi tiết hàn như thế nào để không hạn chế sự giãn nở khi nung nóng cũng như sự co của chúng khi nguội đồng thời cần phải nung nóng sơ bộ các chi tiết trước khi hàn lên một nhiệt độ nhất định. Đồng và hợp kim của đồng ở trạng thái lỏng hoà tan nhiều khí , nhất là ô-xy và hyđrô. do đó khi nguội mà chúng không kịp thoát ra khỏi vũng hàn sẽ gáay nên hiện tượng rỗ khí và nứt trong mối hàn. Ngoài sự hoà tan vào kim loại lỏng ở trong vũng hàn ra , trong quá trình hàn hyđrô còn khuyếch tán vào các vùng ảnh hưởng nhiệt tác dụng với ô-xít đồng (nằm ở vùng tinh giới) tạo thành hơi nước , tuy hơi nước không hoà tan vào đồng, nhưng nó lại thoát ra ngoài khi nguội, do đó gây nên hiện tượng nứt tế vi (rất nhỏ) ở vùng này để ngăn ngừa hiện tượng đó cần phải tìm biện pháp công nghệ đơn giản và thích hợp để hạn chế mức tối đa lượng hyđrô xâm nhập vào vùng hàn: Ví dụ phải sấy khô cẩn thận các vật liệu trước khi hàn, làm sạch mép hàn, dây hàn, nung nóng sơ bộ chi tiết trước khi hàn. Độ chảy loảng của đồng và hợp kim đồng cao (Nhất là đồng thanh) gây khó khăn trong quá trình hàn, vì sự chảy của kim loại lỏng qua khe hở hàn sang phía đối diện gây ảnh hương xấu đến sự hình thành mối hàn ở phía đó. Để khắc phục hiện tượng này khi hàn ở vị trí hàn sấp nên tiến hành hàn trên tấm đệm, còn hàn ở vị trí hàn đứng nên hàn bằng que hàn có thuốc bọc dày và hàn với chế độ thấp. 2. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ, vật liệu hàn đồng: Thiết bị: Bình chứa khí ô-xy, bình chứa khí a-xê-ty-len, mỏ hàn, đồ gá hàn. Dụng cụ: Dụng cụ làm sạch, nguồn lửa, dụng cụ đo kiểm. Thiết bị phải đảm bảo độ kín, đảm bảo an toàn, nơi làm việc phải đảm bảo ngăn nắp đầy đủ ánh sáng thoáng mát đúng theo qui định an toàn. - Vật liệu hàn: Một số thành phần thuốc để hàn đồng (hàn khí) Thành phần thuốc N0 thuốc