Giáo trình Hàn gang (Trình độ Cao đẳng nghề, Trung cấp nghề)

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 LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, dạy nghề đã có những bước tiến nhằm nâng cao chất lượng, 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 các môđun là nhiệm vụ cần thiết hiện nay. Mô đun 26: Hàn gang là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình 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. Nhóm biên soạn xin chân thành cám ơn các chuyên gia trong lĩnh vực Hàn đã góp ý và cung cấp tài liệu, kinh nghiệm thực tế sản xuất. Mặc dù đã có 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 3 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG I. Lời giới thiệu. 1 II. Mục lục. 2 III. Nội dung môn học: Bài 1: Hàn gang nguội. 4 Bài 2: Hàn gang nóng. 20 Kiểm tra kết thúc môn học. 27 IV. Tài liệu tham khảo. 29 4 MÔ ĐUN: HÀN GANG Mã số mô đun: MĐ 26 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Là môn đun được bố trí cho người học sau khi đã học xong các môn học chung theo quy định của Bộ LĐTB-XH và học xong các môn học chuyên môn nghề. - Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề, nhằm luyện tập kỹ năng về hàn gang. - Ý nghĩa, vai trò mô đun: Là môđun có vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Hàn, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn gang bằng phương pháp hàn khí, hàn hồ quang tay. II. Mục tiêu của mô đun: - Làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí. - Trình bày đúng đặc điểm và khó khăn khi hàn gang. - Nhận biết đầy đủ các loại vật liệu dùng trong hàn gang. - Chuẩn bị đầy đủ thiết bị, dụng cụ hàn gang. - Chuẩn bị phôi hàn sạch, đúng kích thước đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. - Chọn chế độ hàn chế độ gia nhiệt phù hợp với chiều dày vật liệu và kích thước của vật hàn. - Gá phôi hàn chắc chắn, đúng kích thước. - Hàn các mối hàn gang đảm bảo độ sâu ngấu không rỗ khí ngậm xỉ, không bị nứt, không bị biến trắng. - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. - Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn gang. - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực 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 gang nguội 60 15 44 1 2 Hàn gang nóng 56 15 40 1 3 Kiểm tra mô đun 4 4 Cộng 120 30 84 6 5 Bài 1: HANG GANG NGUỘI Mã bài: MĐ 26.1 Giới thiệu: Hàn gang nguội sử dụng công suất tối thiểu của nguồn nhiệt hàn để hạn chế đến mức tối thiểu sự hình thành các tổ chức tôi và tổ chức biến trắng tại vùng ảnh hưởng nhiệt. Khi hàn thường không sử dụng nung nóng sơ bộ, kết hợp với việc khống chế nhiệt độ vật hàn trong quá trình hàn (thực hiện đường hàn dài khoảng 2÷3 cm sau đó để cho nguội xuống dưới 500 C rồi mới hàn tiếp). Mục tiêu: - Trình bày đúng nhưng đặc điểm, khó khăn khi hàn gang. - Nhận biết chính xác vật liệu dùng để hàn gang - Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết bị dùng trong công việc hàn gang nguội. - Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu kiểu liên kết hàn - Gá phôi hàn chắc chắn, đúng kích thước. - Thực hiện hàn các mối hàn gang nguội bằng phương pháp hàn khí, hàn hồ quang tay đảm bảo độ sâu ngấu không rỗ khí ngậm xỉ, không nứt không bị biến trắng. - 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 gang nguội. - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. Nội dung: 1. Đặc điểm, khó khăn khi hàn gang. - Thông thường hàn gang thường được dùng trong hàn sửa chữa các vị trí nứt, thiếu hụt do đúc tạo ra, hàn đắp lên bề mặt mài mòn, vị trí nứt và gãy để phục hồi khả năng làm việc của kết cấu. - Khả năng biến dạng dẻo thấp. Vết nứt có thể xuất hiện cả trong kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt khi ứng xuất nhiệt phát sinh trong quá trình hàn. - Xu hướng hình thành các tổ chức tôi cứng và giòn khi hàn Do tốc độ nguội lớn vùng ảnh hưởng nhiệt có thể xuất hiện tổ chức mactenxit, bainit cứng và giòn đồng thời xuất hiện kèm với ứng xuất dư (ứng xuất tổ chức), nguyên nhân dẫn đến nứt tại vùng ảnh hưởng nhiệt - Khi hàn Gang kim loại mối hàn dễ có tổ chức là gang trắng khó gia công cắt gọt độ bền và tính dẻo của mối hàn thấp đồng thời giòn. - Vùng ảnh hưởng nhiệt chia làm 5 vùng có cấu trúc và tính chất khác nhau tạo thành Maxtexit tôi. 6 - Vùng nhiệt độ 800÷11230C là phần quá nhiệt có xảy ra kết tinh lại hoàn toàn phần này nhiệt độ không đều hàm lượng Cacbon không đều cacbon dư do Austenit tiết ra tạo thành Xe nếu nguội nhanh tạo thành Martenxit hai vùng này có tốc độ nguội cao. - Vùng nhiệt độ <8000C là vùng kết tinh lại không hoàn toàn tổ chức hạt nhỏ mịn của Austenit. Sau khi hàn ở vùng này có thể có tổ chức hạt nhỏ và tổ chức tôi tùy theo tốc độ nguội: + Vùng có nhiệt độ từ 500÷ nhiệt độ AC1 khi lưu kim loại ở khoảng nhiệt độ này lâu có thể xẩy ra graphit hóa do sự phân hủy một phân xementit và sự cầu hóa graphit. Quá trình này cải thiện được tổ chức và cơ tính của gang; + Vùng có nhiệt độ dưới 400÷5000C có tổ chức không thay đổi so với gang cơ bản. - Trong 5 vùng trên thì vùng quá nhiệt, độ bền kém nhất khi hàn gang do nung nóng không đều, do xuất hiện tổ chức tôi ứng suất kéo vượt quá giới hạn bền của gang gây nứt nguội, kim loại mối hàn và kim loại cơ bản liên kết kém dẫn đến có thể bị tách lớp. - Khó hàn gang ở tư thế hàn khác hàn bằng. Khác với hàn thép, khi hàn gang khoảng chuyển tiếp (giữa đường đặc và đường lỏng) không đáng kể khiến nó chuyển trạng thái gần như trực tiếp, tính chảy loãng cao gây khó khăn cho thực hiện hàn ở các tư thế khác hàn bằng. - Xu hướng rỗ mối hàn. Nếu mối hàn là gang do nhiệt độ nóng chảy của gang thấp 11420C với gang 4,3% C thông thường gang công nghiệp 12000C đến 12500C. sự chuyển đột ngột từ trạng thái lỏng sang đặc khi kết tinh, các loại khí như CO, CO2 hình thành trong bể hàn, đặc biệt khi hàn sửa chữa chi tiết máy đã làm việc trong môi trường dầu mỡ không kịp thoát ra gây nên hiện tượng rỗ khí là khó tránh khỏi. - Tính đa dạng của sản phẩm gang. Các sản phẩm gang rất đa dạng về thành phần hóa học, tổ chức, chế độ nhiệt luyện và kết cấu. Một số sản phẩm yêu cầu sau khi hàn, mối hàn phải có tổ chức giống kim loại cơ bản (các bề mặt lắp ghép), một số khác chỉ cần hàn kín. Vì vậy, công nghệ hàn gang phải được đa dạng hóa theo từng trường hợp 2. Vật liệu hàn gang a. Một số khái niệm về gang * Gang. Gang là hợp kim của Fe-C với lượng C > 2,14% trong thực tế trong gang luôn có các nguyên tố như Si, Mn, S, P gang thông thường chứa: C = 2 ÷ 4% Si = 0,4 ÷ 3,5% 7 Mn = 0,2 ÷ 1,5% P = 0,04 ÷ 0,65% S = 0,02 ÷ 0,15% Đặc tính nổi bật nhất trong tổ chức tế vi của Gang là chứa Ledeburit (P+Xe có tới 2/3 Xe) trong hệ ổn định giả và Graphit hệ ổn định. Sự hình thành các tổ chức này là kết quả của sự kết tinh lần 1 (lỏng rắn) quyết định. Khi kết tinh theo hệ ổn định giả ta có hợp chất Fe3C (Gang trắng). Khi kết tinh theo hệ ổn định ta được Gang Xám (hầu hết Cacbon nằm ở dạng Graphit) * Quá trình Graphit hóa khi gang kết tinh Khi so sánh năng lượng tự do của gang lỏng với năng lượng tự do của hỗn hợp γ+Xe và γ+Gr theo nhiệt độ (hình vẽ) cho thấy năng lượng tự do của Gr (graphit) luôn nhỏ hơn năng lượng tự do của Xe trong mọi khoảng nhiệt độ song công tạo mầm của Xe lại nhỏ hơn Gr vì thành phần cấu trúc của Xe gần với gang lỏng hơn, vì vậy Gr có thể trực tiếp sinh ra từ gang lỏng hoặc phân huỷ từ Xe. Thành phần của gang cũng quyết định tới tổ chức của gang. Có nguyên tố thúc đẩy quá trình Gr cũng có nguyên tố ngăn cản. Nếu ta coi hệ số Graphit hoá của Si là một thì mức độ ảnh hưởng của nguyên tố là: GL G(+Xe) G(+gr) 1147 1153 t°C N ¨n g l - î n g t ù d o Năng lượng tự do F = U - TS Trong đó: F: năng lượng tự do U: entanpi S: entropi T: nhiệt độ * Quá trình Graphit hoá Gang ở trong thái rắn Quá trình Graphit hoá ở trạng thái rắn là quá trình chuyển biến tổ chức từ trạng thái cân bằng không ổn định Xe (Fe3C, (FeMe3C) và dung dịch rắn quá bão hoà các bon thành các tổ chức cân bằng ổn định Gr (graphit). +) Trên nhiệt độ chuyển biến cùng tích quá trình Graphit hoá thực hiện ở các phương trình sau: - Đối với gang trắng có chứa Xe tự do: Fe3C 3Fe (C)+C(gr) (1) 8 - Đối với gang xám  - Fe*C Fe(C)+C(gr) (2) +) Quá trình Graphit hoá sự chuyển biến cùng tích xẩy ra theo các quá trình sau: - Khi làm nguội tương đối nhanh:  - Fe(S) P+C(gr) (3) - Khi gang nguội rất chậm:  - Fe(S) FeC+C(gr) (4) - Giữ lâu ở khoảng nhiệt độ dưới nhiệt độ chuyển biến cùng tích (650÷7500C) sẽ có phản ứng Graphit hoá Xe trong Peclit. Fe3C 3Fe(C)+ C(gr) (5) (Ở đây - Fe(C); Fe*(C); Fe(S) là austenit bão hoà các bon, austenit qúa bão hoà cacbon và austenit có thành phần Các bon ở điểm S trong giản đồ Pha Fe-C ; Fe(C) là Ferit C(gr) là các bon ở trạng thái Graphit. Sự Graphit hoá Xe theo phản ứng điển hình cho quá trình ủ gang trắng thành gang dẻo (Xám). * Gang trắng: là gang có tổ chức ledeburit tuỳ theo thành phần của gang mà trong tổ chức của chúng có thể có chứa P+Le; Le; Le +XeI gang trắng có độ cứng rất cao đạt 450÷650 HB trong gang trắng có chứa cacbon và Si thấp. 727 910 1539 0,8 2,14 4,3 6,67 Q P S G E C D F K %C N J B A   +L L +XeII P+Xe +P P+Xe+Le +XeII+Le Le+Xe Le+Xe   H  + X e = p ec li t (P + X e) = l ed eb u ri t -  + X e) Le+Xe 1147 Hình 34.1.1. Giản đồ tổ chức của gang xám 9 I: gang trắng (P + Xe), II: gang xám peclit (P + gr), III: gang xám ferit (F + gr) + Vùng có nhiệt độ > 11230C khi hàn có hai pha lỏng và rắn, pha rắn có tổ chức Austenit chứa 1,7÷ 2% C khi nguội nhanh pha lỏng tạo gang trắng pha rắn Austenit Khi giảm lượng C, S, Ctd ) mức độ cùng tinh. Cũng như tăng tốc độ nguội tổ chức của gang sẽ thay đổi từ ferit tới ferit- peclit, và peclit. Tiêp tục giảm SE tăng tốc độ nguội trong gang xuất hiện xe tự do. b. Que hàn khi hàn gang Chọn que hàn: Để giảm bớt khả năng sinh ra gang biến trắng và đường nứt, ta nên chon que hàn có đường kính nhỏ để hàn vá. Một số que hàn dùng trong hàn gang: - Eutec Trode 240: * Tính chất chung: Que hàn có lớp thuốc bọc với công thức đặc biệt để tạo ra hồ quang xung với nhiệt độ thấp để hàn trên gang. Khi ứng dụng một cách đúng, hồ quang sẽ thẩm thấu vào bề mặt chi tiết và loại bỏ các chất ô nhiễm để tạo ra mối hàn không có rỗ xỉ. Vùng ảnh hưởng nhiệt không bị biến cứng và các ứng suất gây nứt gãy hầu như được ngăn chặn. * Ứng dụng: Hàn gang với nguồn nhiệt thấp ở mọi vị trí. Sửa chữa phục hồi những vết nứt vỡ ở vỏ động cơ ( Engine blocks), hộp giảm tốc, bệ máy. Lý tưởng để hàn lấp các lỗ, hàn đắp bề mặt bị mòn hay hàn bù lại những phần bị mất mà những chỗ đó cần phải gia công lại để đạt kích thước như ban đầu. Cũng có thể dùng để nối gang với sắt, thép, thép không gỉ - Eutec Trode 250: * Tính chất chung: Mối hàn khi hàn bằng que EutecTrde 250 có độ bền cao, chống nứt gãy và không bị rỗ xỉ, ngoài ra còn có thể gia công được khi ứng dụng trên nhiều loại 10 gang khác nhau. Lõi que đặc biệt có khả năng dẫn dòng cao và lớp thuốc bọc được thiết kế để chuyển các tạp chất của kim loại nền thành xỉ thay vì lẫn vào trong mối hàn. Hồ quang êm ngăn cản thẩm thấu sâu, do đó mối hàn có thể được gia công dễ dàng. * Ứng dụng: Dùng cho chế tạo và sửa chữa phức tạp của tất cả các loại gang xám và hợp kim gang. Được khuyến cáo dùng để hàn đầu xylanh, bệ máy, hộp giảm tốc, cam, đòn bẩy, phục hồi răng của bánh răng đúc, đắp bù các bộ phận bị khuyết tật. Thông thường dùng để hàn sắt mềm, “Ni-Reist” và “Meehanite” với chính nó hoặc với thép. Nó cũng thích hợp dùng để nối các hợp kim Nikel với gang xám, gang dẻo và thép đúc. - Eutec Trode 27: * Tính chất chung: EutecTrode 27 được thiết lập để loại bỏ những chất ô nhiễm, bịt kín và lấp đầy những vết rỗ bề mặt. Đây là quá trình xử lý ban đầu, đặc biệt là trên các vật đúc mác thấp, đảm bảo mối hàn cuối cùng đạt chất lượng cao khi được hàn với các sản phẩm que hàn gang khác của Castolin. * Ứng dụng: Que hàn Eutectrode 27 được khuyến cáo để hàn trên tất cả các loại gang không bị mỏi mà ở đó không yêu cầu không phải gia công như: các khuyết tật đúc, thanh ghi lò bị oxi hoá, bể dầu, khuôn gang, bánh răng v.v những chi tiết đó không chứa Nikel. Mối hàn thô và có màu giống với màu của gang. Các vật đúc sẽ không bị khoan hay gia công cắt gọt khác sẽ có lợi là tạo ra một bề mặt chắc khoẻ để có thể tiếp tục hàn các lần sau đó. Nguồn hàn: AC/DC+ Thực hiện đường hàn khoảng 20- 30mm sau đó để nguội xuống dưới 500C rồi mới hàn tiếp. Thứ tự hàn thường áp dụng hàn phân đoạn nghịch, hàn đối xứng, hàn gián đoạn. 3. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ hàn gang nguội 3.1 Thiết bị, dụng cụ: - Chuẩn bị máy hàn hồ quang tay, thiết bị hàn khí, máy mài, máy khoan... 11 - Chuẩn bị các dụng cụ phụ trợ dùng trong nghề hàn . 3.2 Vật liệu: - Phôi gang đúc. - Que hàn gang đường kính Ф3,2 bọc niken... 4. Chuẩn bị phôi hàn - Chuẩn bị trước khi hàn: Mép hàn phải dược làm sạch dầu mỡ, bụi bẩn trước khi hàn. Có thể chuẩn bị bằng mài, dũa, bàn chải sắt Chuẩn bị mép hàn tuỳ thuộc vào mối hàn: - Hàn và những Lỗ cát và lỗ ngót hoặc khuyết trên vật đúc thì chỗ hàn cần được khoét dều đặn và vát sâu thích đáng. - Nếu vật đúc cần hàn vá đường nứt thì trước hết cần xác định chính xác giới hạn của đường nứt sau đó ta khoan chặn 2 lỗ nhỏ Φ= 3 ÷ 5 mm cách hai đầu đường nứt 10 mm theo hướng phát triển trước khi thực hiện gia công vát mép. - Khi chiều dày S<4 mm thì có thể không cần vát mép. Khi 4<S<15 và mối hàn chỉ cho phép hàn một phía vát như hình 1. Khi S>15 Vát mép như hình 2. Chú ý luôn có phần kim loại để lại không vát để tránh thủng trong khi hàn. 2 90° 3 90° - Khi hàn vật đúc hoặc để giảm độ lớn ứng suất kéo chỗ hàn có thể dùng vít cấy thép vít vào chỗ vát mép . 12 Quy cách như hình vẽ: D = 6 ÷ 10, L = (3 6)D, L1 = 10  16, L2 = 6 ÷ 10 để tăng cường khả năng liên kết của kim loại mối hàn và kim loại cơ bản. Lưu ý: Tổng diện tích mặt cắt của vít không được vượt quá 25% diện tích mép hàn. L1 L2 D L Hoặc gia công các lỗ ren (có thể là lỗ ren 6, 8, 10...) và cố gắng càng nhiều lỗ ren càng tốt, nên sắp xếp theo dãy. Sau đó ta bắt các bu lông vào và cắt đi bớt đầu bu lông đi, để thừa lại từ 5 - 10 mm. Quá trình trên kết thúc ta tiến hành hàn bình thường, nhờ có thêm các đầu thừa bulông nhô lên và đã ăn vào chi tiết quá trình hàn sẽ thuận lợi hơn rất nhiều. 5. Kỹ thuật hàn gang bằng phương pháp hàn khí Kim loại phụ dùng dây hàn gang có thành phần: 13 C = 3 3,6 % Si = 3 3,5 % Mn = 0,5 0,8 % P = 0,2 0,5 % S ≤ 0,08 % Cr ≤ 0,05 % Ni = 0,3% Hoặc: Si = 3,6 ( 4,8 %; P = 0,3 (0,5 % còn các thành phần khác như trên Trong quá trình hàn gang để có thể đẩy được oxyt silic, sắt, man gan ra khỏi kim loại hàn ta dùng thuốc hàn là brac hoặc hỗn hợp sau: Thuốc loại 1: borac: 56% bồ tạt: 22% xô đa: 22% Thuốc loại 2: borac: 50% xo đa: 47% ôxyt silic: 3% Thuốc loại 3: borac: 23% Xo đa: 27% NaOH: 50% Trong quá trình hàn dây hàn và mép hàn phải thường xuyên được tẩm thuốc. Ngọn lửa hàn sử dụng ngọn lửa trung tính hoặc hơi thừa các bon tránh ngọn lửa oxy hóa gây cháy các bon, silic là gang có nguy cơ bị biến trắng. Công suất ngọn lửa chọn 100÷120 dm3/h C2H= cho một mm chiều dày vật hàn. Quá trình hàn tiến hành nhanh, liên tục tránh thoát nhiệt và bảo đảm vũng hàn luôn luôn được bảo vệ bởi ngọn lửa tránh sự xâm thực của ô xy, ni tơ không khí. Những chi tiết có hình dạng phức tạp, tiết diện không đều cần được đốt nóng sơ bộ tới nhiệt độ 300÷4000C với sản phẩm phức tạp hơn phải nung nóng trong lò tới nhiệt độ 6000C. Có thể dùng dây đồng L62 (la tông với 62% đồng) có nhiệt độ nóng chảy 85 0÷9000C thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của gang (1100÷ 12500C) khi hàn có thể không cần nung nóng sơ bộ hoặc chỉ đốt nóng cục bộ. Mối hàn có đủ độ bền và độ dẻo dai vì đồng vàng rất dẻo (giới hạn bền kéo chống va đập cao hơn gang). Ngọn lửa hàn có công suất 60÷75 dm3/h C2H2 cho 1 mm chiều dày vật hàn, dùng thuốc có thành phần: borac: 70%; muối ăn: 20%; axit boric: 10 %. Mép hàn không được đốt nóng chảy mà chỉ đốt đến mầu đỏ sáng có nhiệt độ nóng chảy lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của dây hàn L62 sau đó cho dây hàn nóng hàn chảy vào bể hàn. 14 6. Kỹ thuật hàn gang nguội bằng phương pháp hàn hồ quang. Hàn gang nguội là vật hàn không được nung nóng hoặc nung tới nhiệt độ nhỏ hơn 400 0C, sử dụng chế độ hàn nhỏ hạn chế đến mức tối thiểu sự hình thành các tổ chức tôi và tổ chức gang trắng tại vùng ảnh hưởng nhiệt, giảm kim loại cơ bản đi vào mối hàn. Khi hàn cần phân đoạn và hàn thứ tự như hình vẽ. Thực hiện quá trình hàn: Trong quá trình hàn cần giới hạn đường hàn có chiều dài từ 25÷30 mm đối với vật mỏng, 50 ÷70 mm đối với vật dày. 5 4 3 2 1 5 3 1 2 4 1 4 2 5 3 Chỉ hàn đường tiếp theo khi vùng mối hàn đã nguội xuống dưới 600C. có thể lèn ép mối hàn ngay sau khi kết thúc mỗi đường hàn để tạo ứng suất nén giảm ứng xuất kéo. - Que dùng để hàn gang: thường sử dụng que hàn lõi thép các bon GG3, que hàn tổng hợp (đồng + thép) Que hàn đồng ni ken, que hàn ni ken ENi-CL; ENi-FeCL (đuôi CL chỉ cho hàn gang). Theo AWS căn cứ vào độ cứng của kim loại sau khi hàn, que hàn cho hàn gang được chia thành 2 nhóm chính: + Nhóm điện cực có thể cắt gọt được: Là nhóm điện cực mà sau khi hàn cho kim loại mối hàn mềm dẻo đủ để có thể cắt gọt được dễ dàng nó được sử dụng cho cả hai nhóm hàn phục hồi các chi tiết máy bằng gang và hàn sửa chữa khuyết tật trên vật đúc, điền đầy những chỗ thiếu hụt. Có 2 loại điện cực cơ bản là 100% Ni lõi và hợp kim Fe + Ni như que: ENi-CL dùng cho cả dòng xoay chiều và một chiều đấu nghịch DCR thường dùng để hàn tấm mỏng và tấm có mặt cắt trung bình và gang có hàm lượng phốt pho thấp Hàn không cần gia công nhiệt hoặc nung đến nhiệt độ nhỏ hơn 4000C. Que hàn ENi-FeCl dùng cho cả dòng xoay chiều và dòng một chiều đấu nghịch DCR cho tấm có chiều dầy lớn. Bao gồm: * Que hàn có lõi niken: Thành phần tiêu biểu của nó là tối đa 0,15% C, tối đa 0,75% Si, tối đa 0,5% Mn, tối đa 0,01% S, tối đa 0,5% Fe, tối đa 0,5% Cu, trên 98% là sắt theo AWS A5 .15 que này có ký hiệu Eni-Cl (tương đương que ENiBG2 theo ISO) que này chứa graphit trong vỏ bọc thường có các loại đường kính 2,0; 2,5; 3,0 loại này chủ yếu dùng hàn gang xám. * Que hàn lõi là hợp kim Ni-Fe: Thành phần tiêu biểu của nó là tối đa 0,25% C, tối đa 0,5% Si, tối đa 1,0% Mn, tối đa 0,0025% S, tối thiểu 37% Fe, tối đa 0,5% Cu, từ 52 đến 60% niken. 15 Theo AWS A5.5, các que hàn này có ký hiệu ENiFe-Cl (tương đương que ENiFeBGI theo ISO) que này có chứa graphit trong thuốc bọc, thường có các loại đường kính 2,0; 2,5; 3,0 loại này cho mối hàn có cơ tính cao hơn chủ yếu hàn gang cầu, độ cứng kim loại mối hàn khoảng HB 170 đến 200. * Que hàn lõi hợp kim Niken đồng Ni-Cu: Thành phần tiêu biểu của nó là: 67(69% Ni; 27(29% Cu; 2,5%Fe; 0,2%Si; 0,2%Mg; mối hàn chịu được các môi trường ăn mòn. Theo tiêu chuẩn AWS A5.15 que hàn này có ký hiệu ENiCu-B (tương đương que ENiCu2-BG2 theo ISO) độ cứng kim loại mối hàn khoảng 150HB. + Nhóm điện cực không gia công cắt gọt được: Nhóm này có lõi là thép với thuốc bọc dầy nóng chẩy ở nhiệt độ thấp cho phép sử dụng dòng điện nhỏ. Nó cho kim loại mối hàn rất cứng chỉ sử dụng hàn các vật hàn không cần gia công sau khi hàn. Loại điện cực này tạo ra mối hàn sít chặt không thấm nước, dùng cho hàn sửa chữa Block động cơ máy nổ, Block máy nén khí, Bánh tời và các vật gang khác có cùng cấu trúc. Que hàn gang thường được biết qua tên thương mại Tên Đặc tính của kim loại mối hàn Hãng sản xuất Ferroweld Không thể gia công được Lincoln Strongcast Không thể gia công được Hobart Airco77 Không thể gia công được Airco Softweld Có thể gia công được Lincoln Softcast Có thể gia công được Hobart Airco 375 Có thể gia công được Airco Đối với mối ghép có chuản bị vít cấy, khi hàn thì hàn mối hàn từ đinh vít đến hết bề mặt của chi tiết hàn sau đó hàn bình thường. - Cần vận dụng sự dãn nở nhiệt của chi tiết hàn để chủ động tránh ứng suất kéo vượt quá giới hạn bền kéo của gang. nøt ®èt nãng nøt ®èt nãng nøt ®èt nãng - Hình vẽ trên các vùng cần nung nóng phải được nung nóng trước khi hàn sự dãn nở của vùng này khi nung nóng và co lại khi làm nguội sẽ cân bằng với sự dãn nở khi hàn và co lại khi nguội của mối hàn giúp cho mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn tránh được ứng suất. 16 - Khi hàn vá chi tiết mang tính chất bịt kín có thể dùng 1 miếng thép táp vào chỗ hở và hàn xung quanh miếng táp bằng thép. Do sau khi hàn trong mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt sẽ xuất hiện ứng suất kéo, vì vậy ta phải ứng dụng khả năng biến dạng của thép để giảm ứng suất xuất hiện bằng cách sử dụng miếng thép có chiều dày nhỏ hơn nhiều so với chiều dày của gang được hàn. miÕng v¸ thÐp - Trường hợp sửa chữa vết nứt có xét tới tải trọng vận hành. III II I I II III 1 2 2' 1' 2 1 1' 2' I: Phân bố ứng xuất hàn II: Phân bố ứng xuất do tải trọng III: Phân bố ứng xuất tổng Các vật phức tạp như các bệ và thân máy đòi hỏi quy trình hàn sửa chữa sao cho sau khi vật hàn có thể vận hành trong điều kiện phân bố ứng suất tổng (ứng suất phát sinh do ngoại lực và ứng suất dư do hàn) là nhỏ nhất. Hình vẽ giới thiệu hai trình tự hàn (hai người thợ hàn đồng thời theo trình tự 1-2 và 1’- 2’) trong sửa chữa. Vết nứt khung máy búa. Quy trình bên phải kết quả giảm được độ lớn của ứng suất kéo trong phân bố ứng suất tổng. 17 7. Kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm: Làm sạch toàn bộ mối hàn và vùng xung quanh. Kiểm tra điểm đầu và cuối của đường hàn. Kiểm tra các khuyết tật cháy cạnh, ngậm xỉ.. Kiểm tra vết nứt. Kiểm tra độ ngấu và bề mặt của mối hàn. 8. Bảng trình tự hàn gang nguội: TT Nội dung các bước công việc Dụng cụ thiết bị Yêu cầu đạt được Chú ý an toàn 1 Chuẩn bị - Máy hàn hồ quang tay - Mỏ hàn khí - Chuẩn bị đúng, đủ thiết bị - An toàn khi sử dụng thiết bị 2 Hàn gang nguội - Máy hàn hồ quang tay - Mỏ hàn khí - Hàn được mối hàn đạt yêu cầu kỹ thuật - Mối hàn không bị khuyết tật - An toàn khi sử dụng thiết bị - An toàn đề phòng điện giật 3 Kiểm tra chất lượng mối hàn - Thiết bị kiểm tra không phá hủy - Xác định được sai hỏng thường gặp An toàn khi sử dụng thiết bị kiểm tra mối hàn 9. 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. - Thực hiện đầy đủ các biện pháp an toàn khi hàn khí,hàn hồ quang tay. - Thực hiện đầy đủ các biện pháp phòng cháy chữa cháy. 18 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 hàn gang nguội Làm bài tự luận và trắc nghiệm, đối chiếu với nội dung bài học 4 1.1 Trình bày cách chọn que hàn gang 1,5 1.2 Trình bày cách chọn cường độ dòng điện hàn, công suất ngọn lửa hàn chính xác 1,5 1.3 Trình bày cách chọn điện thế hàn chính xác 1 2 Trình bày kỹ thuật hàn gang nguội 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 Cộng 10 đ II Kỹ năng 1 Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết bị đúng theo yêu cầu của bài thực tập Kiểm tra công tác chuẩn bị, đối chiếu với kế hoạch đã lập 1 2 Vận hành thành thạo thiết bị hàn điện hồ quang tay, 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 gang nguội Kiểm tra các yêu cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn. 1 5 Sự thành thạo và chuẩn xác các thao tác khi hàn gang Quan sát các thao tác đối chiếu với 2 19 nguội quy trình thao tác. 6 Kiểm tra chất lượng mối hàn Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra 3 6.1 Mối hàn đảm bảo độ sâu ngấu 0,5 6.2 Mối hàn đúng yêu cầu kỹ thuật 1 6.3 Mối hàn không bị khuyết tật 1 6.4 kết cấu hàn biến dạng trong phạm vi cho phép 0,5 Cộng 10 đ III Thái độ 1 Tác phong công nghiệp 5 1.1 Đi học đầy đủ, đúng giờ Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với nội quy của trường. 1 1.2 Không vi phạm nội quy lớp học 1 1.3 Bố trí hợp lý vị trí làm việc Theo dõi quá trình làm việc, đối chiếu với tính chất, yêu cầu của công việc. 1 1.4 Tính cẩn thận, chính xác Quan sát việc thực hiện bài tập 1 1.5 Ý thức hợp tác làm việc theo tổ, nhóm Quan sát quá trình thực hiện bài tập theo tổ, nhóm 1 2 Đảm bảo thời gian thực hiện bài tập Theo dõi thời gian thực hiện bài tập, đối chiếu với thời gian quy định. 2 3 Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy định về an toàn và vệ sinh công nghiệp 3 3.1 Tuân thủ quy định về an toàn 1 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 quy định 1 Cộng 10 đ 20 KẾT QUẢ HỌC TẬP Tiêu chí đánh giá Kết quả thực hiện Hệ số Kết qủa học tập Kiến thức 0,3 Kỹ năng 0,5 Thái độ 0,2 Cộng 21 Bài 2: HÀN GANG NÓNG Mã bài: MĐ 26.2 Giới thiệu: Hàn gang nóng là phương pháp hàn đòi hỏi nung nóng sơ bộ chi tiết lên 600÷6500 C với tốc độ nung 1200 C/h và giữ cho nó ở khoảng nhiệt độ đó trong suốt quá trình hàn. Điều này se bảo đảm không suất hiện gang trắng và các tổ chức tôi trong vùng ảnh hưởng nhiệt. Sau khi hàn cần làm nguội chậm vật hàn (120 0 C/h với chi tiết dày trung bình 25 mm) trong lò hoặc trong vỏ bọc cách nhiệt. Mục tiêu: - Trình bày đúng nhưng đặc điểm, khó khăn khi hàn gang. - Nhận biết chính xác vật liệu dùng để hàn gang - Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ, thiết bị dùng trong công việc hàn gang nóng. - Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu kiểu liên kết hàn - Gá phôi hàn chắc chắn, đúng kích thước. - Thực hiện hàn các mối hàn gang nóng bằng phương pháp hàn khí, hàn hồ quang tay đảm bảo độ sâu ngấu không rỗ khí ngậm xỉ, không nứt không bị biến trắng - 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 gang nóng. - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. Nội dung: 1. Hàn gang nóng. Hàn nóng gang là phương pháp hàn đòi hỏi nung nóng sơ bộ chi tiết lên 600- 650 0C với vận tốc nung nóng 1200C/h và giữ nó ở nhiệt độ đó trong suốt trong quá trình hàn. Điều này đảm bảo không xuất hiện gang trắng và tổ chức tôi trong vùng ảnh hưởng nhiệt. * Công tác chuẩn bị: - Nếu trên trên vật cần hàn có đương nứt ta phải tiến hành kiểm tra bằng mắt thường VT hoặc kiểm tra bằng phương pháp PT để xác định vị trí vết nứt để tiến hành công tác chuẩn bị để tiến hành hàn. - Kiểm tra 2 đầu của vết nứt. - Tiến hành khoan hai lỗ ở đầu vết nứt và cuối vết nứt để tránh vết nứt kéo dài thêm, khi vát cạnh hoăc gia nhiệt. - Khi chiều dầy vật hàn nhỏ hơn 4mm Thường thì không vát cạnh hoặc vát cạnh hình chữ V. 22 Chi tiết hàn sửa vát cạnh hình chữ V * Nung nóng trước khi hàn: Nung nóng phải nung nóng phải nắm vững tốc độ nung nóng và nhiệt độ nung nóng. Đối với vật đúc thông thường hoăc kết cấu không phức tạp, thời gian cần thiết để nung nóng đến nhiệt độ yêu cầu từ 1 đến 2 giờ, còn đối với chi tiết và kết cấu phức tạp thì phải từ 3 đến 4 giờ. Nếu nung nóng nhanh quá làm cho vật đúc sinh ra đường nứt mới, nhiệt độ nong nóng khống chế từ 6000C đến 650 0C tức là vật nung đã trở thành mầu đỏ sẫm. Nếu nhiệt độ nung quá thấp thì khó tránh khỏi ran nứt và tổ chức kim loai biến trắng. Nếu nhiệt độ nung quá cao thì dễ gây ra biến dạng vì cường độ vật đúc giảm xuống. Đối với chi tiết hàn vá trong suốt quá trình hàn vá, phải đảm bảo vật đúc luôn ở nhiệt độ từ 5000C đến 6000C. Do đó ngoài chỗ hàn ra, phải dùng amian phủ lên để giữ nhiệt. Khi hàn bằng hồ quang điện, dòng điện được tình