Giáo trình Hàn kim loại màu và hợp kim màu (Áp dụng cho Trình độ Cao đẳng)

U NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 248a/QĐ - CĐNKTCN, ngày 17/9/2019 của Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật Công nghệ) Hà Nội, năm 2019 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, với nhu cầu công nghiệp hoá hiện đại hoá dạy nghề đã 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 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 đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 31: Hàn kim loại màu và hợp kim màu là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mặc 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! Hà Nội, ngày 03 tháng 03 năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH NGHỀ: HÀN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 3 MỤC LỤC Đề mục Trang Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Nội dung mô đun 4 Bài 01: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn khí 5 Bài 02: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn hồ quang tay 13 Bài 03: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG 18 Danh mục các chữ viết tắt, ký hiệu và ý nghĩa 57 Tài liệu tham khảo 58 4 TÊN MÔ ĐUN: HÀN KIM LOẠI MÀU VÀ HỢP KIM MÀU Mã mô đun: MĐHA 28 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 kim loại màu và hợp kim màu phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp hiện nay. - 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 kim loại màu và hợp kim màu bằng các công nghệ hàn MIG; TIG; Hàn khí. Mục tiêu của mô đun Sau khi học xong mô đun này người học có khả năng: - Kiến thức: + Làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí + Trình bày 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. + Tính chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn - Kỹ năng: + Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật + 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. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. + Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực. 5 Nội dung mô đun Ghi chú: Kiểm tra được tích hợp lý thuyết + thực hành nên thời gian kiểm tra được tính vào giờ thực hành. Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Thi/ Kiểm tra 1 Bài 1: Hàn đồng hợp kim đồng bằng phương pháp hàn khí 12 05 07 0 2 Bài 2: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn hồ quang 12 05 06 01 3 Bài 3: Hàn nhôm hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG 33 05 27 01 4 Thi kết thúc Mô đun 03 03 5 Cộng 60 15 40 05 6 BÀI 1: HÀN ĐỒNG HỢP KIM ĐỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN KHÍ Giới thiệu Đồng và hợp kim đồng là kim loại có tính dẫn nhiệt cao, vì vậy cần nguồn nhiệt lớn để tao nên bể hàn. Khi hàn đồng và hợp kim đồng bằng phương pháp hàn khí ta phải chọn công suất ngọn lửa một cách phù hợp nếu không sẽ không đủ năng lượng nhiệt để cung cấp cho vùng hàn, làm công việc hàn trở lên khó khăn. Mục tiêu Học xong bài này học sinh có khả năng: - Trình bày đúng đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm hợp kim nhôm. - Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi hàn yêu cầu. - Chọn thuốc hàn, que hàn phụ phù hợp với tính chất của vật liệu hàn. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liên kết hàn. - Hàn nhôm, hợp kim nhôm đảm bảo yêu cây kỹ thuật. - Kiểm tra, đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. 1. Đặc điểm khi hàn đồng, hợp kim đồng Đồng và hợp kim đồng có độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao do đố cần có nguồn nhiệt lớn để taọ lên bể hàn. Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn làm giảm cơ tính của vật hàn, gây biến dạng lớn khi nung nóng và làm nguội Ở nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm do đó ứng suất nhiệt sinh ra khi hàn dễ tạo nên nứt. Dễ bị ô xy hóa tạo nên Cuo, Cu2o, khi nguội các ôxýt này làm cho lim loại giòn. Vì thế khi hàn phải sử dụng biện pháp công nghệ như thuốc hàn, que hàn chứa chất khử O2 (P, Si). Nhiệt độ chảy thấp nên dễ quá nhiệt khi hàn tấm mỏng. Khi hàn đồng thau, kẽm dễ bị cháy làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn so với vật hàn. * Giới thiệu chung về đồng Quặng: Vỏ trái đất có khoảng 0.006 % hàm lượng đồng, đồng tồn tại ở các dạng khác nhau. Các quặng đồng quan trọng nhất là: hợp chất Sunfat đồng (CuFeS2) với 34% Cu, đồng có ánh kim (Cu2S) 79% Cu. Khoáng vật Malachit (khoáng vật đồng Cu2(OH)2CO3)57% Cu và Azurit (men đồng Cu3(OH)2[CO3]255% Cu Bên cạnh đó đồng cũng tồn tại như một kim loại nguyên chất. Khu vực mỏ đồng quan trọng nhất nằm ở nam châu phi và nam mỹ (chile, peru). Châu âu không đáng kể. 7 Bảng 1.1. Các tính chất của đồng so sánh với các thép xây dựng nói chung Tính chất Các thép xây dựng nói chung Các vật liệu đồng Tỉ trọng Đbền kéo Khả năng chống mòn gỉ Điểm nóng chảy Khả năng đẫn điện Khả năng đẫn nhiệt Dãn nở nhiệt 7.85 g/cm3 700N/mm2 không 1500 0c 1 1 1 8.9 g/cm3 300 N/mm2 có 1080 0c 6 8 1.4 Các phạm vi ứng dụng của đồng và hợp kim đồng Đồng và hợp kim đồng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp trong công nghiệp điện VD dây dẫn điện ...chế tạo thiết bị, chế tạo đường ống, ngành xây dựng Các nguyên tố hợp kim chính cho các hợp kim đồng: Kẽm, niken, thiếc, nhôm... các nguyên tố ảnh hưởng tới: Độ bền, khả năng bền hóa học, khả năng biến đổi hình dạng, tính thích hợp hàn... Các vật liệu đồng và ký hiệu của nó: Các ký hiệu vật liệu đồng được xây dựng theo aws. Sau đó ký hiệu vật liệu này được bổ xung ký hiệu phụ theo AWS. Tương tự như các vật liệu thép các vật liệu đồng được ký hiệu trên hệ thống số vật liệu theo AWS. Các ví dụ theo ký hiệu vắn tắt: Ký hiệu cũ Ký hiệu mới Cách gọi EL - Cu58 có oxy Cu-ETP Điện phân tinh luyện đồng có oxy. Cu > 99.9; O2: 0.005 - 0.04 SW-Cu Cu-DLP Đồng khử oxy với giới hạn hàm lượng phót pho còn lại thấp Cu > 99.9; P: 0.005 – 0.014 SF-Cu Cu-DHP Đồng khử oxy với hàm lượng phót pho còn lại cao. Cu > 99.9; P: 0.015 – 0.04 Ký hiệu theo trạng thái vật liệu: Cu-ETP-D: được kéo dãn Cu-Zn 37- G020: kích thước hạt 8 Cu-Zn 37- HL50: độ cứng Cu-be 2- r1200: độ bền kéo Cu-OFa007: dãn nở gẫy Cu-Zn 30 - y460: giới hạn giãn nở - 0.2 Các chữ cái đặc trưng được nêu ký hiệu tính chất tương ứng và trị số bằng số là trị số tối thiểu trong kích thước đo tương ứng ví dụ tính theo % hoặc N/mm2. Các ví dụ ký hiệu theo số vật liệu Ký hiệu vắn tắt Số vật liệu Cu-DHP CW024A Cu-DLP CW023A Cu-ETP CW004A Cu-NI25 CW350H Cu-Zn 37 CW508Z 2. Chuẩn bị thiết bị dụng cụ, vật liệu hàn đồng 2.1. Thiết bị: Mỏ hàn khí. Chai khí O2. Đồng hồ khí O2. Chai khí C2H2. Đồng hồ khí C2H2. Máy mài tay. 2.2. Dụng cụ Kính bảo hộ hàn khí. Găng tay da. Búa nguội. Kìm kẹp phôi. Bàn chải thép. 2.3. Vật liệu hàn đồng Khí O2. Khí C2H2. Thuốc hàn. Que hàn phụ. Các vật liệu đồng được hàn cùng loại với đồng hoặc các hợp kim đồng cũng như với các vật liệu phụ gia được đưa ra trong bảng sau: 9 Bảng 1.2. Phụ gia hàn Vật liệu cơ bản 1 Vật liệu cơ bản 2 SF-Cu CuSn8 CuZn35Ni 2 CuAl9Ni3Fe 2 CuNi10Fe1 Mn CuNi10FeMn S-CuNi10Fe S-CuNi30Fe S-CuSn12 S-CuNi30Fe S-cusn12 S-cuni30fe S-CuSn12 S-CuNi30Fe S-cuni10fe S-cuni30fe cual9ni3fe s-cusn12 s-cusn6 S-CuSn12 S-CuSn6 S-CuSn12 S-CuSn8 S-CuAl8Ni2 S-CuAl8Ni6 S-CuAl11Ni6 - CuZn35Ni2 S-CuSn S-CuSn12 S-CuNi30Fe S-CuSn S-CuSn12 S-CuZn39Ag S-CuZn39Sn - - CuSn8 S-CuSn S-CuSn12 S-CuSn S-CuSn12 SF-Cu S-CuSn S-CuAg 3. Làm sạch mép hàn, tra thuốc hàn Vật hàn trước khi hàn phải được chuẩn bị tốt. Vật mỏng S = 1.5 – 2 mm, dùng kiểu uốn mép, nhỏ hơn 30 mm không cần vát mép, 10mm vát 450 lớn hơn 10 mm vát 900. Ngọn lửa hàn: ngọn lửa hàn bình thường. Công suất ngọn lửa hàn. W = (190 – 225)S (l/h). Nếu vật hàn đã được nung nóng sơ bộ (400 – 5000c). W = (125 – 150)S (l/h). Nếu nung nóng sơ bộ thực hiện bằng cách dùng ngọn lửa phụ thì công suất mỗi ngọn lửa chon như sau. W = (100 – 150)S (l/h). W. là công suất ngọn lửa biểu thị bằng lượng tiêu hao khí axetylen. S. chiều dày vật hàn (mm). 4. Gá đính phôi Phôi hàn sau khi được chuẩn bị xong ta tiến hành gá đính phôi theo đúng yêu cầu kỹ thuật kích thước mối hàn đính, mối hàn đúng chắc chắn. Vật hàn không bị biến dạng. 5. Kỹ thuật hàn đồng, hợp kim đồng bằng ngọn lửa khí 5.1. Hàn đồng đỏ Vật hàn trước khi hàn phải được chuẩn bị tốt. Vật mỏng S = 1,5 – 2 mm, dùng kiểu uốn mép, nhỏ hơn 30 mm không cần vát mép, 10mm vát 450 lớn hơn 10 mm vát 900. 10 Ngọn lửa hàn: ngọn lửa hàn bình thường. Công suất ngọn lửa hàn. W = (190 – 225)S (l/h). Nếu vật hàn đã được nung nóng sơ bộ (400 – 5000c). W = (125 – 150)S (l/h). Nếu nung nóng sơ bộ thực hiện bằng cách dùng ngọn lửa phụ thì công suất mỗi ngọn lửa chon như sau. W = (100 – 150)s (l/h). W. là công suất ngọn lửa biểu thị bằng lượng tiêu hao khí axetylen. S. chiều dày vật hàn (mm). 5.2. Hàn đồng thau Thành phần ngọn lửa hàn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn, nếu thừa nhiều ôxy thì tăng lượng ZnO và giảm chất hợp kim trong mói hàn. Tốt nhất dùng ngọn lửa hơi thừa ôxy để tạo lên lớp ôxit kẽm trên bề mặt bể hàn ngăn cản sự bốc hơi của kẽm. Công suất ngọn lửa: W = (100 – 150)S (l/h) Thuốc hàn borắc hoặc axit borich. 5.3. Hàn đồng thanh Khi hàn đồng thanh nên dùng ngọn lửa bình thường. Khi hàn đồng thanh Si thường dùng ngọn lửa thừa ôxy (tỷ lệ O2 / C2H2 = 1,15 – 1,25. Khi hàn đồng thanh nhôm cần nung nóng sơ bộ (350 – 4500c) - O2 /C2H2 =1,2 – 1.3. Công suất ngọn lửa như sau. Khi không nung nóng sơ bộ W = (125 – 175)S (l/h). Khi nung nóng sơ bộ W = (100 – 150)S (l/h). Thuốc hàn khi hàn đồng thanh thiếc hoặc đồng thanh Si thường dùng Borich, khi hàn đồng thanh Al dùng thuốc hàn Al. 6. Kiểm tra mối hàn, sửa chữa khuyết tật - Kiểm tra bề mặt mối hàn, kích thước mối hàn. - Kiểm tra độ ngấu mối hàn, chất lượng mối hàn. Bài tập và sản phẩm thực hành Câu 1: Trình bày kỹ thuật và trình tự thực hiện mối hàn Đồng đỏ, Đồng thanh, Đồng thau bằng phương pháp hàn khí? Hướng dẫn trả lời các câu hỏi, bài tập Câu 1: Kỹ thuật hàn khí cho vật liệu Đồng đỏ, Đồng thanh, Đồng thau: - Chọn đúng chế độ hàn khí; - Đúng các thao tác, trình tự hàn khí; - Nhận biết và khắc phục được khuyết tật mối hàn. 11 Bảng 3.3. 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 Trình bày đầy đủ công tác chuẩn bị, gá đính phôi Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1 2 Chọn chế độ hàn khí Làm bài tự luận và trắc nghiệm, đối chiếu với nội dung bài học 2,5 2.1 Chọn đường kính dây hàn 1 2.2 Chọn đúng công suất ngọn lửa hàn khí 1 2.3 Chọn chính xác các loại thuốc hàn 0,5 3 Trình bày kỹ thuật hàn đồng bằng phương pháp hàn khí Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 6 3.1 Hàn đồng đỏ 2 3.2 Hàn đồng thanh 2 3.3 Hàn đồng thau 2 4 Trình bày đầy đủ công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 0,5 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 và sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ 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 4 Chọn đúng chế độ hàn, công suất ngọn lửa khí khi hàn đồng Kiểm tra các yêu cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn. 1,5 12 5 Sự thành thạo và chuẩn xác các thao tác khi hàn Quan sát các thao tác đối chiếu với quy trình thao tác. 2 6 Kiểm tra chất lượng mối hàn Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra 3 6.1 Mối hàn đúng kích thước. 1 6.2 Mối hàn không bị khuyết tật (hàn một cạnh, lỗ khí, hàn không thấu) 1 6.3 kết cấu hàn biến dạng trong phạm vi cho phép 1 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, thẻ học sinh, giày, mũ, yếm da, găng tay da,) 1 3.3 Vệ sinh xưởng thực tập đúng quy định 1 Cộng 10 đ 13 KẾT QUẢ HỌC TẬP Tiêu chí đánh giá Kết quả thực hiện Hệ số Kết quả học tập Kiến thức 0,3 Kỹ năng 0,5 Thái độ 0,2 Cộng 14 BÀI 2: HÀN ĐỒNG, HỢP KIM ĐỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TAY Giới thiệu Hàn đồng, hợp kim đồng bằng phương pháp hàn hồ quang tay là một phương pháp hàn hồ quang điện cực (Que hàn) nóng chảy. Mối hàn hình thành tốt cho năng suất cao, dễ thao tác. Mục tiêu: Học xong bài này học sinh có khả năng: - Trình bày đúng đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm hợp kim nhôm. - Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi hàn yêu cầu.- Chọn que hàn phù hợp với kim loại hàn. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liên kết hàn. - Hàn nhôm, hợp kim nhôm các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn góc đảm bảo yêu cây kỹ thuật. - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. 1. Đặc điểm khi hàn đồng và hợp kim đồng bằng phương pháp hàn hồ quang tay Đồng và hợp kim đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao (gấp 6 lần so với Fe), do đó để tạo nên vũng hàn yêu cầu nguồn nhiệt lớn. Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn làm giảm cơ tính của vật hàn, gây biến dạng lớn khi nung nóng và làm nguội. Ở nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm, do đó ứng nhiệt sinh ra khi hàn dễ tạo nên nứt trong mối hàn. Cu dễ bị ôxy hoá tạo nên CuO hoặc Cu2O khi nguội làm cho mối hàn giòn. Nhiệt độ chảy thấp nên dễ bị quá nhiệt, khi hàn đứng và hàn trần kim loại dễ bị ra ngoài. Khi hàn Cu thau, kẽm dễ bị cháy làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn so với vật hàn. Ở nhiệt độ cao H2 và CO khuyếc tán vào kim loại và tác dụng với ôxy trong kim loại tạo thành H2O và CO2 không hoà tan trong kim loại mà sẽ bay ra ngoài với áp suất lớn. Khi mối hàn nguội lạnh áp suất này gây nứt cho mối hàn. 2. Thiết bị hàn đồng bằng hồ quang tay - Thiết bị hàn. + Máy hàn hồ quang tay một chiều. + Máy cắt. + Máy mài. 15 3. Chuẩn bị phôi hàn 3.1. Cắt phôi Hình 2.1. Bản vẽ kết cấu hàn 3.2. Làm sạch và hàn đính Phôi hàn sau khi được chuẩn bị xong ta tiến hành gá đính phôi theo đúng yêu cầu kỹ thuật kích thước mối hàn đính, mối hàn đúng chắc chắn. Vật hàn không bị biến dạng. Hình 2.2. Gá đình chi tiết hàn 4. Kỹ thuật hàn 4.1. Hàn đồng đỏ bằng hồ quang điện - Có thể dùng cực than hoặc cực kim loại. Các que hàn được bọc thuốc hàn như hàn khí. - Que hàn là hợp kim đồng có chất khử ôxy là Phốt pho (P) với dq=(1,5÷10)mm, Ih= (35 ÷ 65) dq. 4.2. Hàn đồng thau bằng hồ quang điện - Dùng que hàn có lõi: LcuSi3Zn 17; BcuSi3Mn; LcuMnFeZn39 thành phần thuốc bọc tuỳ theo thành phần vật hàn và lõi que hàn. - Đường kính que hàn: Nếu S8 thì d = S-1 (mm). Ih = (27 ÷ 40)d 4.3. Hàn đồng thanh bằng hồ quang điện Tiến hành như hàn đồng thau. 5. Kiểm tra chất lượng mối hàn Kiểm tra bề mặt mối hàn, phôi hàn. Kiểm tra kích thước mối hàn. 200 3 1 ÷ 2 10 0 2 0 0 16 Kiểm tra độ biến dạng hàn. Sửa chữa khuyết tật hàn nếu có. Bài tập và sản phẩm thực hành Câu 1: Trình bày kỹ thuật và trình tự thực hiện mối hàn đồng bằng phương pháp hàn hồ quang tay? Câu 2: Thực hiện mối hàn đồng giáp mối vị trí 1G? Kích thước như sau: (250 x 120 x 4) x 2 Câu 3: Kiểm tra và phát hiện các khuyết tật trên sản phẩm? Hướng dẫn trả lời các câu hỏi, bài tập Câu 1: Kỹ thuật hàn đồng bằng phương pháp hàn hồ quang tay. - Chọn đúng chế độ hàn khi hàn đồng; - Đúng các thao tác, trình tự hàn hồ quang tay – hàn Đồng. - Nhận biết và khắc phục được khuyết tật mối hàn. Câu2: Thực hiện dúng quy trình hàn đồng vị trí 1G bằng phương pháp hàn hồ quang tay. Câu3: Thực hiện kiểm tra dúng quy trình. Bảng 2.1. 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 Trình bày đầy đủ công tác chuẩn bị, gá đính phôi Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5 2 Chọn chế độ hàn hồ quang tay Làm bài tự luận và trắc nghiệm, đối chiếu với nội dung bài học 2,0 2.1 Chọn đường kính que hàn 1 2.2 Chọn đúng dòng điện hàn 1 3 Trình bày kỹ thuật hàn đồng bằng phương pháp hàn HQT Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 6 3.1 Hàn đồng đỏ 2 3.2 Hàn đồng thanh 2 3.3 Hàn đồng thau 2 17 4 Trình bày đầy đủ công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 0,5 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 và sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hàn 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 4 Chọn đúng chế độ hàn Kiểm tra các yêu cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn. 1,5 5 Sự thành thạo và chuẩn xác các thao tác khi hàn Quan sát các thao tác đối chiếu với quy trình thao tác. 2 6 Kiểm tra chất lượng mối hàn Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra 3 6.1 Mối hàn đúng kích thước. 1 6.2 Mối hàn không bị khuyết tật (hàn một cạnh, lỗ khí, hàn không thấu) 1 6.3 kết cấu hàn biến dạng trong phạm vi cho phép 1 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 1 18 hiện bài tập 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, thẻ học sinh, giày, mũ, yếm da, găng tay da,) 1 3.3 Vệ sinh xưởng thực tập đúng quy định 1 Cộng 10 đ KẾT QUẢ HỌC TẬP Tiêu chí đánh giá Kết quả thực hiện Hệ số Kết quả học tập Kiến thức 0,3 Kỹ năng 0,5 Thái độ 0,2 Cộng 19 BÀI 03: HÀN NHÔM HỢP KIM NHÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN TIG Giới thiệu Hàn Nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG là phương pháp hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường bảo vệ là khí trơ. Mối hàn cho chất lượng tốt, ít bị các khuyết tật xảy ra. Mục tiêu Học xong bài này học sinh có khả năng: - Trình bày đúng đặc điểm, khó khăn khi hàn nhôm hợp kim nhôm. - Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phôi hàn yêu cầu.- Chọn que hàn phù hợp với kim loại hàn. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu, kiểu liên kết hàn. - Hàn nhôm, hợp kim nhôm các mối hàn giáp mối, mối hàn gấp mép, mối hàn góc đảm bảo yêu cây kỹ thuật. - Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng - Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác. 1. Đặc điểm hàn nhôm và hợp kim nhôm bằng phương pháp hàn TIG Nhôm có ái lực lớn đối với O2 tạo thành Al2O3. Ôxit này ở trong vùng mối hàn gây rỗ, xỉ nằm trên mặt vật hàn ngăn cản quà trình hàn. Nhiệt độ nóng chảy của nó 20500c trong khi đó nhiệt độ nóng chảy của nhôm và hợp kim nhôm khoảng 600 - 6500c. Ở nhiệt độ cao nhôm và hợp kim nhôm có độ bền thấp khi gần nhiệt độ chảy thì chi tiết có thể bị phá hoại do khối lượng bản thân nó. Từ trạng thái đặc chuyển sang trạng thái lỏng nhôm không thay đổi màu sắc nên khó quan sát khi hàn. Khối lượng riêng của oxýt nhôm lớn hơn nhôm và hợp kim nhôm nên khó nổi lên bể hàn. Ở nhiệt độ cao dễ hòa tan H2 tạo nên rỗ khí. Khi hàn sử dụng dòng điện xoay chiều để hàn nhôm, đầu điện cực được mài tròn. 2. Vật liệu và khí bảo vệ hàn TIG nhôm 2.1. Khí bảo vệ: Khí Ar; He Bất kỳ loại khí trơ nào cũng có thể dùng để hàn TIG, song Argon và Heli được ưa chuộng hơn cả vì giá thành tương đối thấp, trữ lượng khí khai thác dồi dào. Argon là loại khí trơ không màu, mùi, vị và không độc. Nó không hình thành hợp chất hóa học với bất cứ vật chất nào khác ở mọi nhiệt độ hoặc áp suất. Ar được trích từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí và tinh chế đến độ tinh khiết 99,9 %, có tỷ trọng so với không khí là 1,33. Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ - 1840C trong các bồn chứa. 20 Heli là loại khí trơ không màu, mùi, vị. Tỷ trọng so với không khí là 0,13 được khai thác từ khí thiên nhiên, có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp – 2720C, thường được chứa trong các bình áp suất cao. Sự trộn hai khí Ar và He có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. Nó cho phép kiểm soát chặt chẽ năng lượng hàn cũng như hình dạng của tiết diện mối hàn. Khi hàn chi tiết dày, hoặc tản nhiệt nhanh, sự trộn He vào Ar cải thiện đáng kể quá trình hàn. 2.2. Điện cực Wolfram Tungsten (Wolfram) được dùng làm điện cực do tính chịu nhiệt cao, nhiệt độ nóng chảy cao (34100C), phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang và duy trì tính ổn định hồ quang, có tính chống oxy hóa rất cao. Hai loại điện cực sử dụng phổ biến trong hàn TIG: Tungsten nguyên chất (đuôi sơn màu Xanh lá cây): chứa 99,5% tungsten nguyên chất, giá rẻ song có mật độ dòng cho phép thấp, khả năng chống nhiễm bẩn thấp, dùng khi hàn với dòng Xoay chiều (AC) áp dụng khi hàn nhôm hoặc hợp kim nhẹ. Tungsten zirconium (0,15 đến 0,4% zirconium {ZrO2} - đuôi sơn màu nâu) có đặc tính hồ quang và mật độ dòng hàn định mức trung gian giữa tungsten pure và tungsten thorium, thích hợp với nguồn hàn AC khi hàn nhôm. Ưu điểm khác của điện cực là không có tính phóng xạ như điện cực thorium. Tungsten Cerium (2% cerium { CeO2} - đuôi sơn màu cam): nó không có tính phóng xạ, hồ quang dễ mồi và ổn định, có tuổi bền cao hơn, dùng tốt với dòng DC hoặc AC. Tungsten Lathanum { La2O3} có tính năng tương tự tungsten cerium. Bảng 3.1. Mã màu điện cực Loại điện cực Màu nhận biết EWP Xanh lá cây Green EWCe-2 Da cam Orange EWLa-1 Đen Black EWLa-1.5 Vàng Gold EWLa-2 Xanh da trời Blue EWTh-1 Vàng chanh Yellow EWTh-2 Đỏ Red EWZr-1 Nâu Brown EWG Xám Grey EWP = pure tungsten EWCe – 2 = tungsten + 2% cerium EWLa – 1 = tungsten + 1% lathanum EWLa – 1.5 = tungsten + 1.5% lathanum 21 EWLa – 2 = tungsten + 2% lathanum EWTh – 2 = tungsten + 2% thorium EWG = tungsten + nguyên tố hợp kim không xác định EWZr – 1 = tungsten + 1% thorium EWTh – 1 = tungsten + 1% zirconium Bảng 3.2. Thành phần điện cực hàn TIG Phân loại Ký hiệu W min CeO2 LaO3 THo2 ZnO2 Thành phần khác EWP R07900 99,5 - - 0.5 EWCe-2 R07932 97,3 1.8-1.2 - 0.5 EWLa-1 R07941 98,3 - 0.8-1.2 0.5 EWLa-1.5 R07942 97,8 - 1.3-1.7 0.5 EWLa-2 R07943 97,3 - 1.8-2.2 0.5 EWTh-1 R07911 98,3 - - 0.5 EWTh-2 R07912 97,3 - - 0.8-1.2 0.5 EWZr-1 R07920 99,1 - - 1.7-2.2 0.15-0.4 0.5 EWGd - 94,5 Không rõ 0.5 Ở bảng trên thể hiện sự phân loại điện cực hàn theo AWS. Chữ cái “E” là tên điện cực (Electrode). Chữ cái “W” là tên của nguyên tố hóa học Volfram. Tiếp theo là một hoặc 2 chữ cái chỉ rõ nguyên tố hợp kim được sử dụng trong điện cực. Chữ cái “P” chỉ ra loại điện cực Wolfram tinh khiết (Pure) mà không có thêm bất cứ nguyên tố hợp kim nào. Các chữ cái “Ce”, “La”, “Th” và “Zr” theo thứ tự chỉ ra rằng điện cực W được pha trộn với cerium, lanthanum, thorium, hoặc ziconium. Các chữ số: “1”, “1.5” hoặc “2” đằng sau nguyên tố hợp kim xác định thành phần % của các hợp chất được thêm vào. Tên điện cực cuối cùng, “EWG”, cho biết đây là loại điện cực chung chung (General) vì thành phần của nó không thích hợp với các loại khác ở bảng trên. Tất nhiên, hai điện cực cùng mang loại “G” sẽ thực sự khác nhau, vì vậy mà Hiệp hội hàn Hoa Kỳ (AWS) yêu cầu nhà sản xuất phải chỉ rõ thành phần của hợp chất thêm vào trên nhãn sản phẩm. Các điện cực được đánh mã màu để dễ dàng nhận biết. Trong khi làm việc với các điện cực này cần cẩn thận để màu của chúng không bị bong ra. + Tính chất – ứng dụng của điện cực Volfram - EWP, Volfram tinh khiết (99.5%W) Loại điện cực này không có hợp chất, điện cực W tinh khiết chứa tối thiểu 99.5% Volfram. Chúng cung cấp hồ quang ổn định tốt khi sử dụng dòng điện 22 xoay chiều (AC-Alternating Current) với cả sóng được cân bằng hay không cân bằng và bộ làm ổn định liên tục tần số cao. Điện cực W tinh khiết phù hợp hơn với dòng xoay chiều hình sin để hàn Nhôm và Manhê vì nó cho hồ quang ổn định với cả khí bảo vệ là Ar và He. Vì không có khả năng dẫn nhiệt nhiều nên đầu của chúng có dạng hình cầu. Thường sử dụng để hàn Nhôm, Mn và các kim loại-hợp kim mầu khác. - EWCe-2, Volfram hợp chất với 2% o xít Cerium: Được kết hợp với khoảng 2% Cerium – một kim loại không phóng xạ và có nhiều nhất trong các nguyên tố “đất hiếm” (rare earth), việc thêm vào một lượng phần trăm rất nhỏ oxít Cerium làm tăng khả năng phóng điện của điện cực, cho điện cực có đặc tính khởi động tốt hơn và khả năng chuyển tải dòng điện cao hơn so với điện cực W tinh khiết. Đây là loại điện cực “đa mục đích” vì chúng có thể sử dụng tốt với cả dòng AC và dòng DC nối thuận. So với điện cực EWP thì loại điện cực này cho ra hồ quang ổn định hơn. Chúng có đặc tính gây hồ quang vượt trội ở dòng hàn nhỏ dùng để hàn các liên kết có quĩ đạo, ống, tấm mỏng và các chi tiết nhỏ. Nếu được sử dụng ở dòng hàn lớn hơn, oxít Cerium có thể tập trung quá mức vào đầu điện cực. Điều kiện làm việc này và sự thay đổi oxit sẽ loại bỏ các lợi ích mà Cerium mang lại. Điện cực EWCe-2 sử dụng tốt với dòng điện có sóng vuông. - EWLa-1 (1% Lanthan, màu đen); EWLa-1,5 (1,5% Lanthan, màu vàng); EWLa-2 (2% Lantan, màu xanh da trời): Là loại điện cực hợp chất với o xít Lantan (đất hiếm)-o xít không phóng xạ, chúng cho khả năng châm hồ quang tốt. Việc thêm vào từ 1-2% lanthan làm tăng khả năng chuyển tải dòng điện lên tới 50% (so với điện cực W tinh khiết) khi sử dụng với dòng AC. So sánh với các điện cực chứa Ce hoặc Th, điện cực chứa La có tuổi thọ cao hơn và có khả năng chống nhiễm bẩn W vào mối hàn tốt hơn. Lantan phân bố đều khắp chiều dài điện cực và duy trì đầu nhọn điện cực tốt, đây là một thuận lợi khi hàn thép thường và thép không rỉ với dòng DC. Điện cực chứa La sử dụng tốt với cả dòng DC và AC với đầu điện cực được mài nhọn hoặc dạng cầu. - EWTh-1 (vàng chanh); EWTh-2 (đỏ) - Volfram hợp chất với oxít Thorium: Là loại điện cực W hợp chất với 1 hoặc 2% oxít Thorium. Đây là 2 loại điện cực được sử dụng phổ biến vì chúng tạo ra hiệu suất hồ quang cao hơn so với loại điện cực W tinh khiết (dòng điện DC). Thorium cũng làm tăng “tuổi thọ” của điện cực dà