Giáo trình Hàn mig / mag 1f; 2f; 3f

ung 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 theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 17: Hàn MIG/MAG cơ bản 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 dầu có rất 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! Tháng 12 năm 2011 Nhóm biên soạn 3 MỤC LỤC Đề mục Trang I. Lời giới thiệu 2 II. Mục lục 3 Vị trí, ý nghĩa, vai trò của mô đun 4 Mục tiêu của mô đun 4 Nội dung mô đun 4 Yêu cầu đánh giá hoàn thành mô đun 5 III. Nội dung chi tiết mô đun Bài 1: Những kiến thức cơ bản khí hàn MIG/MAG. 6 Bài 2: Vận hành máy hàn MIG/MAG 96 Bài 3: Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 1F 171 Bài 4: Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 2F 187 Bài 5: Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 3F 194 IV. Tài liệu tham khảo 200 V. Phụ lục: Robot hàn MIG/MAG 201 4 MÔ ĐUN: HÀN MIG/MAG 1F;2F;3F Mã số mô đun: MĐ 30 I. VỊ TRÍ, Ý NGHĨA, VAI TRÒ CỦA MÔ ĐUN: Môđun Hàn MIG/MAG cơ bản là mô đun chuyên môn nghề, được bố trí sau khi học xong các môn học kỹ thuật cơ sở và mô đun MĐ13 MĐ16. Là môđun có vai trò quan trọng, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng sử dụng dụng cụ, thiết bị và kỹ năng hàn kim loại bằng phương pháp hàn MIG/MAG . II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN: - Nêu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG. - Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và cách sử dụng các dụng cụ, thiết bị hàn MIG/MAG. - Nêu được cách ký hiệu, thành phần hóa học và ứng dụng của vật liệu hàn MIG/MAG - Giải thích và tính toán được các thông số trong chế độ hàn. - Đấu nối, vận hành thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG. - 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, 3F đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN: Số TT Tên các bài trong mô đun 1 Những kiến thức cơ bản khí hàn MIG/MAG. 2 Vận hành máy hàn MIG/MAG 3 Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 1F 5 Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 2F 6 Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 3F 7 Kiểm tra kết thúc Mô đun 5 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN 1. Kiểm tra đánh giá trước khi thực hiện mô đun: - Kiến thức: Đánh giá qua kết quả của MĐ16, kết hợp với vấn đáp hoặc trắc nghiệm kiến thức đã học có liên quan đến MĐ17. - Kỹ năng: Được đánh giá qua kết quả thực hiện bài tập thực hành của MĐ17. 2. Kiểm tra đánh giá trong khi thực hiện mô đun: Giáo viên hướng dẫn quan sát trong quá trình hướng dẫn thường xuyên về công tác chuẩn bị, thao tác cơ bản, bố trí nơi làm việc... Ghi sổ theo dõi để kết hợp đánh giá kết quả thực hiện môđun về kiến thức, kỹ năng, thái độ. 3. Kiểm tra sau khi kết thúc mô đun: 3.1. Về kiến thức: Căn cứ vào mục tiêu môđun để đánh giá kết quả qua bài kiểm tra viết, kiểm tra vấn đáp, hoặc trắc nghiệm đạt các yêu cầu sau: - Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG. - Nguyên lý hoạt động, trình tự vận hành các thiết bị hàn MIG/MAG - Cách ký hiệu, thành phần hóa học và phạm vi ứng dụng của vật liệu hàn MIG/MAG - Thông số trong chế độ hàn. 3.2. Về kỹ năng: Được đánh giá bằng kiểm tra trực tiếp các thao tác trên máy, qua chất lượng của bài tập thực hành đạt các kỹ năng sau: - Lắp ráp, bảo dưỡng thiết bị. - Tính toán và tra bảng chế độ hàn, chọn chế độ hàn. - Chất lượng các mối hàn trong bài tập cơ bản vị trí hàn 1G, 1F, 2F, 3F. - Kỹ năng kiểm tra ngoại dạng và sửa lỗi mối hàn. 3.3 Về thái độ: Được đánh giá qua quan sát, qua sổ theo dõi đạt các yêu cầu sau: - Chấp hành quy định bảo hộ lao động; - Chấp hành nội quy thực tập; - Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học; - Ý thức tiết kiệm nguyên vật liệu; - Tinh thần hợp tác làm việc theo tổ, nhóm. 6 Bài 1 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG,MAG Giới thiệu: Phương pháp hàn MIG/MAG còn có tên gọi là hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ hoặc tên thông thường là hàn dây, hàn CO2.Tên quốc tế là GMAW (Gas Metal Arc Welding), GMAW sử dụng hồ quang được tạo bởi vật hàn và dây điện cực nóng chảy cấp vào chi tiết hàn. Hồ quang này sẽ được bảo vệ bằng dòng khí trơ hoặc khí có tính khử. Sự cháy của hồ quang được duy trì nhờ các hiệu chỉnh đặc tính của hồ quang. Chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ hàn và góc điện cực được duy trì bởi thợ hàn. Mục tiêu: - Nêu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG/MAG. - Giải thích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại thiết bị hàn MIG/MAG. - Trình bày được cách ký hiệu,thành phần hóa học và ứng dụngcủa vật liệu hàn. - Phân biệt được sự giống, khác nhau giữa hàn MIG và hàn MAG - Nêu được kỹ thuật hàn, chế độ hàn - Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ công nhân hàn. - Nhận biết các dạng khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG/MAG. - Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng Nội dung: 1. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của máy hàn MIG/MAG. 1.1 Nguyên lý hoạt động: - Hàn MIG/MAG là phương pháp hàn nóng chảy bằng phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ. Nguồn nhiệt được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy và vật hàn. Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của không khí ở môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí trơ hoặc khí hoạt tính cacbonic. Hình 17.1 Sơ đồ nguyên lý hàn MIG/MAG 7 Hình 17.2 Thiết bị hàn MIG/MAG Hình 17.3 Hệ thống thiết bị hàn MIG/MAG - Nguồn điện được cung cấp bởi bộ phận biến thế hàn, một đầu được nối với chi tiết, đầu còn lại nối với dây hàn thông qua kẹp tiết điện ở đầu mỏ. Hồ quang cháy giữa dây hàn và vật hàn, bể hàn được bảo vệ bằng nguồn khí đóng chai thông qua hệ thống ống dẫn và van được phun ra ở đầu mỏ. 8 - Dây hàn được đóng thành cuộn lớn đặt trong máy hàn và chuyển ra liên tục nhờ hệ thống đẩy dây vì vậy quá trình hàn được liên tục Hình 17.4 Cấu tạo bộ phận cấp dây MIG/MAG - Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính được gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) có những đặc điểm như sau: + CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp. + Năng suất hàn cao gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay. + Tính công nghệ của hàn MAG cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc vì nó có thể tiến hành ở mọi vị trí trong không gian khác nhau. + Chất lượng mối hàn cao, sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc độ hàn lớn. Nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp. + Điều kiện lao động được cải thiện tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn không phát sinh khí độc. - Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại. Nó không những có thể hàn các loại thép kết cấu thông thường mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim đặc biệt, các hợp kim nhôm, Magiê, Niken, Đồng và các hợp kim có áp lực hoá học mạnh với với Ôxy. Phương pháp hàn này có thể sử dụng hàn được ở mọi vị trí trong không gian. Chiều dày vật hàn từ 0,6 ÷ 4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép. Từ 1,6 ÷ 10 mm thì hàn một lớp có vát mép. Từ 3,2 ÷ 25 mm thì hàn nhiều lớp. - Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng trong hàn hồ quang bán tự động người ta phân thành các loại như sau: + Hàn MIG (Metal Inert Gas) khí sử dụng là khí trơ Acgôn hoặc Hêli. Phương pháp này thông thường dùng để hàn thép không gỉ, hàn nhôm và hợp kim nhôm, hàn đồng và hợp kim đồng. + Hàn MAG (Metal Active Gas) khí sử dụng là khí hoạt tính CO2 phương pháp này thường dùng để hàn thép các bon và thép hợp kim thấp. 9 1.2 Cấu tạo. - Mỏ hàn : gồm có các bộ phận Chụp khí, đầu mỏ, lỗ phóng khí, tay cầm, công tắc, ống đồng, cáp điều khiển, bộ phận cách nhiệt, ống khí Hình 17.5 Cấu tạo bộ phận mỏ hàn MIG/MAG 10 - Cơ cấu cấp dây hàn. 1- Cuộn dây, 2- Bép dẫn hướng, 3- Bánh xe ép 4- Bánh chủ động, 5 - Ống dẫn dây ra mỏ Cơ cấu 1 cặp bánh xe Cơ cấu 2 cặp bánh xe Hình 17.6 Cấu tạo bộ phận cấp dây hàn MIG/MAG 11 - Van giảm áp và bộ phận sấy nóng khí: + Van giảm áp có tác dụng làm giảm áp suất khí trong bình để đưa ra máy hàn và điều hòa áp suất theo một giá trị nhất định do người sử dụng đặt trong suốt quá trình hàn + Lưu lượng kế để biết giá trị lưu lượng khí ra + Do khí từ chai (lỏng) đi ra ngoài bị bốc hơi nên nó thu nhiệt, vì vậy bộ phận sấy khí làm tăng nhiệt độ cho khí trước khi nó tham gia bảo vệ mối hàn. + Cấp khí hoặc ngưng cấp được thực hiện bởi rơ le điện điện bên trong máy theo ý định của người thợ. Hình 17.7 Cấu tạo bộ phận cấp khí hàn MIG/MAG - Bộ phận điều khiển và thiết lập chế độ hàn gồm các thông số sau: + Dòng điện hàn (Current) + Điện thế hàn (Voltage) + Tốc độ đẩy dây (wire feed speed) + Loại dòng điện xoay chiều, một chiều, dòng xung + Chế độ bắt đầu hot start : Phun khí trước khi đóng dòng và chuyển dây, tăng dòng điện lên trong bao nhiêu giây + Chế độ the end: tiếp tục phun khí khi dòng điện đã ngắt + Lập trình chế độ hàn nhiều vị trí bằng = > đứng => ngang... + Lập chế độ công tắc bấm 4 thì, 2 thì ... Với các máy hàn hiện đại có thêm chức năng lập trình, người sử dụng chỉ cần đưa vào 3 điều kiện là kim loại hàn, chiều dày vật hàn, vị trí hàn máy se tự động lập trình tối ưu để tiết kiệm thời gian cho người sử dụng. Người sử dụng có thể điều chỉnh nhỏ, ghi lại, cài mã số để lần sau gọi ra sử dụng 12 Hình 17.8 Bộ phận điều khiển hàn MIG/MAG 13 - Xe di chuyển: Dùng để di chuyển máy Hình 17.9 Cấu tạo bộ phận di chuyển cuẩ máy hàn MIG/MAG 2. Công nghệ và kỹ thuật hàn MIG/MAG. 2.1. Sự chuyển dịch kim loại điện cực: Mật độ dòng điện trong hàn MIG/MAG rất cao, khoảng từ (60 ÷ 200 A/mm 2 ) do vậy nhiệt độ hồ quang làm nóng chảy mặt mút dây hàn thành các giọt kim loại rơi vào vũng hàn. Sự chuyển dịch các giọt kim loại này có khác nhau, bao gồm 4 loại sau: - Dòng điện từ 60 ÷ 180 A: Trong giai đoạn giọt kim loại bắt đầu hình thành và đạt tới giọt lớn nhất, ở giai đoạn đoản mạch với vật hàn, mật độ dòng điện tăng đột ngột giọt kim loại được thắt lại làm cho giọt kim loại tách ra rơi vào vũng hàn. Quá trình tách giọt thô ít gây bắn toé, vũng hàn lỏng quánh mỗi giây xuống khoảng 70 giọt. Hồ quang ngắn với cường độ dòng điện trên được ứng dụng để hàn các chi tiết có bề dày mỏng ở tất cả các vị trí hàn. Hình 17.10 Chuyển dịch dạng giọt 14 - Chuyển dịch phun, hồ quang dài : Loại dịch chuyển này được thực hiện khi điện áp và dòng điện hàn lớn hồ quang tương đối dài, các hạt kim loại rất nhỏ, đều và nhanh chóng rơi vào vũng hàn. Quá trình tách giọt thô nhanh, không hoàn toàn tách khỏi đoản mạch, vũng hàn chảy loãng mỗi giây xuống khoảng 100 giọt. Phương pháp này ứng dụng khi hàn các vật hàn chiều dầy 2 mm, thông dụng nhất là ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng từ trên xuống. Hình 17.11 Chuyển dich dạng phun - Chuyển dịch giọt lớn: Chuyển dịch này thuộc dạng đoản mạch giữa chuyển dịch đoản mạch và chuyển dịch phun. Đặc điểm của nó là kết hợp đặc tính của hai loại trên. Giọt kim loại hình thành chậm trên mặt mút giây hàn và lưu lại ở đây lâu, nếu kích thước giọt lớn hơn khoảng cách từ đầu dây hàn tới bề mặt vật hàn sẽ chuyển vào vũng hàn ở dạng đoản mạch, nếu kích thước giọt nhỏ hơn, không gây đoản mạch, ứng dụng khi hàn vị trí bằng Hình 17.2 Chuyển dich dạng giọt lớn - Chuyển dịch mạch xung: Các mạch xung được điều chỉnh theo thời gian và tần số tăng tỷ lệ với đường kính dây hàn, tạo ra những giọt kim loại rơi vào vũng hàn. 15 Hình 17.13 Chuyển dich dạng mạch xung Hình 17.14 Sơ đồ chọn dạng dịch chuyển kim loại lỏng 16 2.2. Chế độ hàn MAG - MIG. ( Phương pháp tính toán cụ thể xem phụ lục 5) Chế độ hàn MIG/MAG gồm các thông số: Đường kính dây hàn, điện thế hồ quang, dòng điện hàn, tốc độ hàn, dạng xung, lưu lượng khí bảo vệ, độ nhô của điện cực. a. Đường kính dây hàn: Là yếu tố quyết định để xác định chế độ hàn như: Điện thế hồ quang (Uh), dòng điện hàn (Ih), chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất chất lượng hiệu quả quá trình hàn. Nó phụ thuộc vào chiều dày vật hàn, dạng liên kết, vị trí mối hàn trong không gian. Bảng 17.1 Đường kính dây hàn b. Điện thế hồ quang (điện áp hàn): Hình 17.15 Khoảng cách hồ quang 17 Đây là thông số rất quan trọng trong hàn MAG nó quyết định dạng truyền (chuyển dịch) kim loại lỏng. Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dây của chi tiết hàn, kiểu hàn, kiểu liên kết, kích cỡ và thành phần điện cực, thành phần khí bảo vệ, vị trí hàn Để có giá trị điện áp hàn hợp lý cần phải tính toán hay tra bảng, sau đó tăng hoặc giảm theo quan sát đường hàn để chọn giá trị điện áp thích hợp. c. Khí bảo vệ Hình 17.16 Sự phụ thuộc của chiều sâu nóng chảy vào dạng chuyển dịch d. Dòng điện hàn: Dòng điện hàn được chọn phụ thuộc vào đường kính điện cực (Dây hàn). Dạng truyền kim loại lỏng của liên kết hàn. Khi dòng điện hàn của mối hàn quá thấp sẽ không đảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết dẫn đến giảm độ bền của mối hàn. Khi dòng điện quá cao sẽ làm tăng sự bắn toé kim loại, gây ra rỗ khí, biến dạng, mối hàn không ổn định Hình 17.17 Biểu đồ lựa chọn tốc độ đẩy dây khi hàn thép không gỉ 18 Hình 17.18 Biểu đồ lựa chọn tốc độ đẩy dây khi hàn thép carbon 19 e. Tốc độ hàn : Tốc độ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ tay nghề của thợ hàn, nó quyết định chiều sâu ngấu của mối hàn. Nếu tốc độ hàn thấp kích thước vũng hàn sẽ lớn và ngấu sâu. Khi tăng tốc độ hàn, tốc độ cấp nhiệt của hồ quang sẽ giảm dẫn đến làm giảm độ ngấu và thu hẹp đường hàn. f. Phần nhô của điện cực hàn: Hình 17.19 Phần nhô của điện cực Electrode Extension Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và mép bép tiếp điện. Khi tăng chiều dày phần nhô, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn sẽ tăng lên dẫn đến làm giảm cường độ dòng điện hàn cần thiết để nóng chảy điện cực theo tốc độ cấp dây nhất định. Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không gỉ sự biến thiên nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng điện một cách rõ rệt. Chiều dài phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn , làm giảm độ ngấu và lãng phí kim loại hàn, tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng. Ngược lại nếu giảm chiều dài phần nhô quá nhỏ sẽ gây ra sự bắn tóe kim loại lỏng dính vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ gây ra rỗ khí cho mối hàn g. Lưu lượng khí bảo vệ: Có ảnh hưởng tới kim loại chuyển dịch từ dây vào vùng hàn và chất lượng độ thấu, hình dáng của mối hàn. 20 Bảng 17.2 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp h. Tốc độ đẩy dây Hình 17.20 Biểu đồ thông số chế độ hàn 21 2.3. Kỹ thuật hàn: a. Công tác chuẩn bị: Bảng 17.3 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp Bảng 17.4 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp 22 Bảng 17.5 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp Bảng 17.6Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp 23 Bảng 17.7 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp Bảng 17.8 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp 24 Bảng 17.9 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp Hình 17.21 Quy phạm chuẩn bị mép hàn Các yêu cầu về hình dáng kích thước, bề mặt liên kết trong phương pháp hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ tương tự như ở các phương pháp hàn khác. Tuy nhiên do đường kính của dây hàn nhỏ hơn so với hàn dưới lớp thuốc bảo vệ nên góc vát mép đối với các vật hàn dày sẽ nhỏ hơn thường khoảng từ 45 ÷ 60 0 do dây hàn có khả năng đưa sâu vào rãnh hàn. Công tác chuẩn bị bao gồm việc vát mép, làm sạch, hàn đính và gá lắp vật hàn. Yêu cầu phải được làm sạch dầu mỡ việc gia công mép vát phải theo đúng kích thước thiết kế. b. Mồi hồ quang: 25 Trước khi mồi hồ quang, cần phải làm sạch những hạt kim loại ở chung quanh miệng phun, người thao tác cầm kìm hàn nghiêng một góc 60 0 ÷ 80 0 so với bề mặt hàn, với độ ra dây (phần nhô ra của dây hàn) phụ thuộc vào đường kính dây hàn càng nhỏ thì độ ra dây càng ngắn. Khi hàn dây hàn nhỏ (dd < 1.2mm) thì độ ra dây dưới 8 ÷10mm, ấn cò kìm hàn khí bảo vệ được đưa vào đường dẫn khí và bắt đầu cấp dây, dây hàn đánh lửa trên mặt vật hàn và tạo thành hồ quang. - Mối quan hệ giữa dd với Ih, Uhvà tầm với điện cực theo bảng sau: Hàn trong môi trường CO2 điện một chiều cực tính nghịch. Thông số dd (mm) 0,5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,5 Ih (A) 30 100 50 150 50 180 90 140 100 550 120 550 200 600 250 700 Uh (V) 18 20 18 22 18 24 18 42 18 45 19 46 23 40 24 42 Độ nhô 6 10 8 12 8 14 10 40 10 45 15 50 15 60 17 75 Bảng 17.10 Chế độ hàn - Hàn phải: Độ hàn thấu, tốc độ hàn thấp hơn so với hàn trái vì khó nhìn rõ mối hàn do vòi phun che khuất. Phương pháp này sử dụng khi hàn với chuyển dịch phun hồ quang dài vì nó chỗ tốc độ nung chảy kim loại vật hàn cao. Hình 17.22 Sơ đồ phương pháp hàn phải - Hàn trái: Có đặc điểm là độ ngấu thấp hơn hàn phải, tốc độ hàn cao, toàn bộ mối hàn dễ quan sát khi hàn, thường dùng để hàn kim loại màu và hỗn hợp của chúng. 26 Hình 17.23 Sơ đồ phương pháp hàn trái 2.4. Thao tác kìm hàn: Tuỳ theo chiều dày của vật hàn, số lớp hàn vị trí mối hàn trong không gian, ta chọn dao động ngang của kìm hàn sao cho phù hợp. - Khi hàn tấm mỏng (S = 1 ÷ 2 mm) và hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp không dao động ngang mỏ hàn - Khi hàn các lớp 2, 3 của mối hàn nhiều lớp mỏ hàn dao động kiểu đường tròn - Khi hàn các lớp trên cùng của mối hàn nhiều lớp mỏ hàn dao động kiểu răng cưa - Khi hàn mối hàn góc thì góc nghiêng của mỏ hàn so với tấm đứng là 30 0 ÷ 45 0 và so với trục mối hàn là 65 0 ÷75 0 Hình 17.24 Góc độ mỏ hàn khi hàn MIG/MAG 27 2.5. Ký hiệu điện cực hàn. Sự tương ứng của dây hàn theo tiêu chuẩn khác nhau Bảng 17.11 Ký hiệu dây hàn 28 Bảng 17.12 Thành phần hóa học của day hàn 3- An tòan trong hàn hồ quang - Vấn đề an toàn luôn cần phải quan tâm trong quá trình hàn hồ quang, cả ở ngoài công trường và trong phân xưởng. - Bảo đảm an toàn là trách nhiệm của từng cá nhân, không chỉ cho riêng mình mà cho cả những người khác. - Giám sát hàn có chức năng đặc biệt quan trọng trong việc đảm bảo quá trình hàn điện ra đúng theo các quy định (luật) về an toàn trong phạm vi giám sát. - Người giám sát hàn được phép yêu cầu kiểm tra trang thiết bị trước khi hàn, chấp nhận hay không chấp nhận theo các yêu cầu Ithaca công việc. - Người giám sát hàn có trách nhiệm giám sát quá trình hàn tại từng công đoạn cụ thể trong suốt quá trình hàn. - Các văn bản yêu cầu người giám sát hàn phải tham khảo và tuân thủ: +Luật nhà nướcvề Sức khỏe và An toàn trong sản xuất. +Các quy định về Sức khỏe và An toàn có liên quan. +Các chỉ dẫn liên quan đến công việc tại nơi sản xuất các công việc được phép thực hiện, văn bản cảnh báo nguy cơ có thể gây mất an toàn, +Các quy định riêng tại nơi tiến hành sản xuất. - Năm vấn đề cần phải quan tâm khi thực hiện công việc giám sát quá trình hàn hồ quang: + Điệngiật. + Nguồn nhiệt + Tia hồ quang. + Khói và khí hàn. + Tiếng ồn 29 3.1 Điện giật - Điện giật ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn tính mạng của con người trong quá trình thể bị điện giật ở mức 1 khi tiếp xúc với vỏ máy hay dây nối mát do rò điện hoặc dây nối mát không làm việc. - Điện giật ở mức điện áp thứ cấp xảy ra khi hai phần trên cơ thể tiếp xúc cùng lúc với hai cực điện đầu ra của máy hàn. - Hầu hết các nguồn điện hàn hồ quang có mức điện áp đầu ra không tải nhỏ hơn 100V, đây là mức điện áp vẫn có nguy cơ gây điện giật. - Tiếp xúc với các vật bằng kim loại mang điện gây chết người hoặc để lại thương tật do dòng điện truyền qua cơ thể hoặc rơi ngã vì điện giật. - Hai mức điện áp trong quá trình hàn hồ quang cần phải quan tâm: + Mức1: Điện áp sơ cấp: từ 230V đến 460V. + Mức2: Điện áp thứ cấp: từ 60V đến 100V. - Điện áp sơ cấp có mức độ nguy hiểm lớn hơn rất nhiều so với điện áp thứ cấp và gây điện giật khi tay hay phần nào đó trên cơ thể tiếp xúc với đầu nối hoặc phần dây dẫn điện lưới vào máy hàn. - Cần phải kiểm tra các dây dẫn sau đã đấu nối chính xác chưa: +Cáp hàn: Cáp điện nối từ nguồn điện hàn đến kìm hàn hay mỏ hàn. +Cáp nối mát: Cáp điện nối từ vật hàn đến nguồn điện hàn. + Dây tiếp đất: Dây nối từ vật hàn hay vỏ máy hàn với điểm tiếp đất. Cả 3 loại dây dẫn trên phải đáp ứng được khả năng dẫn dòng điện với cường độ cao. - Người giám cần phải quan tâm đến“ Hệ số làm việc Duty Cycle”của máy hàn khi đánh giá khả năng làm việc của các chi tiết hay bộ phận dẫn điện nằm trong mạch điện hàn. - Các bộ phận dẫn điện sẽ bị nóng lên trong quá trình hàn quan tâm đến thời gian làm việc và được đánh giá dựa trên Hệ số làm việc, trong đó: + Thời gian thực hiện hàn liên tục. + Tổng thời gian hàn. (thường tính bằng 10 phút) 3.2 - Nguồn nhiệt - Trong hàn hồ quang, điện năng được chuyển thành nhiệt năng và quang năng, hai loại năng lượng này đều có thể gây nguy hiểm hay ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. - Các hạt lửa bắn tóe từ hồ quang hàn (tia lửa hàn ) có thể gây cháy các vật liệu dễ bắt lửa nằm trong khu vực hàn. Khu vực hàn cần phải làm sạch hay cách ly khỏi các vật liệu dễ cháy nổ. - Tia lửa hàn cũng có thể là nguyên nhân gấy cháy quần áo, trang bị bảo hộ gây bỏng. 30 3.3- Tia hồ quang 3.3.1 -Bức xạ cực tím. Tất cả các quá trình hàn hồ quang đều bức xạ ra tia cực tím (UV). Tia cực tím với cường độ cao và kéo dài sẽ gây cháy da và ảnh hưởng xấu tới mắt. Ảnh hưởng trực tiếp đến người thợ hàn và giám sát hàn. (thường gọi là “đau mắt hàn” ). “Đau mắt hàn ” chính là do tế bào lớp bảo vệ giác mạc bị phá hủy và gây thương tổn lên các tế bào thần kinh nằm ngay dưới giác mạc gây đau mắt (gợn đau trong mắt tương tự như hiện tượng cát bay vào mắt), đặc biệt khi tiếp xúc với các nguồn sáng trắng. “Đau mắt hàn” thường được nhận ra sau khi tiếp xúc với hồ quang vài Giờ và kéo dài từ 12 ~ 24 giờ (hoặc hơn tùy từng trường hợp). - Chữa đau mắt hàn bằng cách nghỉ ngơi trong phòng tối hoặc tra thuốc theo hướng dẫn của bác sĩ mắt. - Ngăn ngừa bằng cách sử dụng đúng các trang bị bảo hộ lao động như quần áo, mặt nạ hàn, mũ hàn (có kính chặn tia cực tím). - Tia cực tím không gây ra hiện tượng đen da như bị cháy nắng mà gây đỏ và rát, nếu quá mức sẽ gây bỏng da. - Tế bào da bị chết và bong ra sau một đến vài ngày. Nếu kéo dài tình trạng tiếp 3.3.2 - Ánh sáng nhìn thấy được Tia sáng nhìn thấy được có bước sóng lớn hơn tia cực tím và có thể đi qua giác mạc vào thủy tinh thể có thể gây lóa mắt. Tia sáng với cường độ cao có thể gây nguy hiểm đến hệ thống thần kinh cảm quang nằm trên võng mạc. Mức độ nguy hiểm phụ thuộc vào cường độ và thời gian tiếp xúc liên tục với ánh sáng của hồ quang gây phảnxạ chớp mắt liên tục khi thấy sáng. Gây lóa mắt. Tuy nhiên cả hai hiện tượng trên đều không kéo dài. 3.3.3 - Bứcxạ hồng ngoại - Bức xạ hồng ngoại có bước sóng lớn hơn ánh sáng thường và mang nhiệt. Bứcxạ hồng ngoại gây nguy hiểm cho mắt nếu tiếp xúc trong một thời gian dài (hơn một năm) gây đục thủy tinh thể một cách từ từ. - Đối với hàn hồ quang, nguy hại do bức xạ hồng ngoại chỉ xảy ra tiếp xúc quá gần với hồ quang. 3.4 - Khí độc 3.4.1- Khói hàn. - Khói hàn được sinh ra 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 trên bề mặt kim loại cơ bản và các thành phần khác có trong không khí. 31 - Nguy hiểm gây ra khói hàn được đánh giá theo các quy định chung về khói công nghiệp đó là xem xét dựa trên tác động của từng thành phần hóa học có trong nó. - Khói hàn có thể gây các tác động tức thời lên mắt và da, gây chóng mặt, buồn nôn và dị ứng. Ví dụ: khói kẽm có thể gây cúm, tiếp xúc với khói hàn trong thời gian dài có thể gây nhiễm sắt (bụi sắt có trong phổi) ảnh hưởng xấu tới chức năng của phổi. 3.4.2- Khí hàn. - Khí hàn sinh ra trong quá trình hàn hồ quang cũng được coi là một yếu tố có hại đến sức khỏe của con người. - Hầu hết các loại khí bảo vệ (Ar, He, CO2) sử dụng trong hàn quang là khí không gây độc. Tuy nhiên, do sự chiếm chỗ trong không khí dẫn đến giảm lượng oxy cần thiết cho quá trình hô hấp có thể dẫn đến chóng mặt, ngất hay chết nếu não không được cung cấp oxy. Một vài hợp chất tẩy nhờn như Trichlorethylene và Percholorethylene có thể phân hủy ra khí độc do nhiệt và bức xạ cực tím. Ozone và OxitNitơ t?o ra do tác động của bức xạ cực tím lên không khí gây đau đầu, tức ngực, chói mắt, ngứa cổ và mũi. Để giảm tác hại gây ra do khói và khí hàn cần: - Hạn chế tiếp xúc trực tiếp của mặt với khói và khí hàn. - Sử dụng các trang bị thông khí trong phân 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 các chi tiết đã qua sử dụng cần quan tâm đến lớp sơn, phủ hay hóa chất bám lại, có gây ra khí độc trong quá trình hàn không. 3.5- Tiếng ồn - Tiếp xúc với tiếng ồn lớn có thể gây nguy hiểm đến khả năng nghe. - Tiếng ồn gây “stress” và tăng huyết áp. - Làm việc trong môi trường ồn trong thời gian dài có thể gây điếc, bồn chồn và cáu kỉnh. - Nếu tiếp xúc với tiếng ồn có cường độ trung bình lớ nhơn 85 dB trong hơn 8 giờ sẽ làm giảm khả năng nghe và cần phải đi kiểm tra thính giác hàng năm. - Các quá trình hàn hồ quang thông thường không tạo ra tiếng ồn vượt quá phạm vi cho phép. Ngoại trừ quá trình hàn Plasma và cắt hồ quang bằng điện cực than. Tóm lại: - Cách tốt nhất để bảo đảm an toàn trong hàn là tuân thủ một cách chặt chẽ các yêu cầu về an toàn. 32 - Tiến hành đào tạo cũng như phổ biến các quy định về an toàn một cách thường xuyên. - Người giám sát hàn phải có trách nhiệm trong việc quản lý bảo đảm an toàn. 4- Xác định các kích thƣớc cơ bản khi hàn tự động và bán tự động Vì khi hàn tự động và bán tự động cho phép sử dụng chế độ hàn cao, nên ảnh hưởng của nó đến hình dạng kích thước cơ bản của mối hàn bao gồm: Chiều sâu của phần kim loại cơ bản nóng chảy (gọi tắt là chiều sâu chảy hay chiều sâu ngấu "h"), chiều rộng mối hàn "b" và chiều cao mối hàn "c*". Các kích thước cơ bản này, đặc biệt là chiều sâu chảy ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng của mối hàn. Do đó, việc xác định các kích thước cơ bản đảm nhận được chất lượng mối hàn thoả mãn yêu cầu kỹ thuật là một điều rất cần thiết. Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các kích thước cơ bản đến chất lượng của mối hàn, trong kỹ thuật hàn người ta thường dùng hai hệ số: hệ số ngấu n và hệ số hình dạng mối hàn m-h, trong đó: n = )48,0( h b (5-1) m-h = )107( c b (5-2) ở đây: b,c và h - chiều rộng, chiều cao và chiều sâu chảy của mối hàn. Trước hết ta liên kết hàn giáp mối không vát mép không có khe hở hàn và được hàn và được hàn cả hai phía (Hình 17.25) * Chúng tôi qui ước gọi tắt chiều cao phần lồi của mối hàn là chiều cao của mối hàn c , còn nhiều chiều cao tính từ điểm xa nhất nằm trên đẳng nhiệt nóng chảy đến đỉnh của mối hàn là chiều cao toàn bộ mối hàn H. Hình 17.25 Điều kiện đảm bảo hàn ngấu toàn bộ chiều dày khi hàn liên kết giáp mối không vát mép. 33 Điều kiện cơ bản để nhận được kim loại cơ bản nóng chảy toàn bộ chiều dày là: h1 h2 = S K (5-3) Trong đó: h1 và h2 - chiều sâu chảy ở phía thứ nhất và phía thứ hai. S - chiều dày của chi tiết hàn. K - phần giao nhau của mối hàn. Để đơn giản việc tính toán (tất nhiên vẫn bảo đảm độ chính xác yêu cầu) chiều sâu chảy của mối hàn có thể tính theo công thức sau: h = A n d q (5-4) ở đây: qđ - năng lượng đường (n: hệ số ngấu A - hằng số Thực nghiệm cho thấy rằng, đối với thép ít cacbon và thép hợp kim thấp, khi hàn dưới lớp thuốc bằng dây hàn theo ít cacbon, hằng số A trong công thức (5-4) có thể lấy bằng 0,0156, do đó: h = 0,0156 n q d (5-5) Đối thép it cacbon và thép hợp kim thấp hàn trong môi trường khí cacbônic (CO2) bằng dây thép ít cacbon hay ít thép hợp kim thấp thì hằng số A = 0,0156, do đó: h = 0,0165 n d q (5-6) A = 0,0156 khi qd = Ửcal/cmỨ và h = ỬmmỨ. Hệ số ngấu (n phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn và đường kính dây hàn, có thể xác định bằng đồ thị hay tính toán. Khi hàn bằng dòng điện xoay chiều trị số n có thể xác định trên hình 17.26 34 a b a b Hình 17.26 Sự phụ thuộc của (n vào cường độ dòng điện hàn (dòng xoay chiều) . a) Đường kính dây hàn d = 2 mm b) Đường kính dây hàn d = 5 mm. Qua nhiều năm nghiên cứu, người ta đã tìm được mối quan hệ giữa hệ số (n và các thông số cơ bản của chế độo hàn như sau: (n = kÒ (19 - 0,01 Ih)Ġ (5-7) Trong đó: kÒ - hệ số, phụ thuộc vào loại dòng điện và cực hàn Ih - cường độ dòng điện hàn (A) Uh - điện áp hàn (V) d - đường kính dây hàn (mm) Khi hàn bằng dòng điện xoay chiều , kÒ = 1 còn khi hàn bằng dòng điện một chiều, khi phụ thuộc vào mật độ dòng diện j và cực hàn. Trường hợp j < 120 A/mm2, hàn bằng cực nghịch: kÒ = 0,367 j0,1925 (5-8) 35 và hàn bằng cực thuận: kÒ =Ġ (5-9) Trường hợp j ( 120 A/mm2 hàn bằng cực nghịch kÒ - ...: Vh = s/cm75,0h/cm27 10.50.8,7 700.15 2 Công suất rộng của mối hàn là: b = 2,9 . 7,3 = 21,1 mm Theo công thức (5-25) chiều cao của mối hàn là: 60 C = mm2,3 1,21.73,0 50 Theo công thức (5-26), chiều cao toàn bộ mối hàn là: H = 7,3 3,2 = 10,5 mm Theo công thức (6-14) chiều cao của mối hàn là: Theo công thức (6-13) chiều sâu chảy của phần không vát mép là: h0 = 10,5 - 7,1 = 3,4 mm Theo công thức (6-15) chiều sâu chảy trên thành đứng là: S0 = (0,8 1)3.,4 = (2,7 3,4) mm Hệ số ngấu của mối hàn góc là: Ví dụ 5: Hãy xác định chế độ hàn bán tự động để đảm bả hàn ngấu hoàn toàn bộ thấm đứng khi hàn liên kết chữ ỎTÕ cho biết chiều dày của thành đứng S = 12 mm, góc vát mép = 500 chiều sâu vát mép f = 4 mm và chiều dày đoạn không vát mép P = 4 mm Giả sử liêt kết có đường kính d = 2 mm, trong bảng 14, lấy mật độ dòng điện j = 150A/mm2. Theo công thức (6-11) cường độ dòng điện bằng Ih = A470150. 4 2.14,3 2 Theo công thức (6-4) tốc độ hàn bằng Vh = h/m2117 40 10.128 3 Lấy Vh = 20m/h = 0,555 cm/s. Theo công thức (6-5) điện áp hàn bằng: Uh = 20 V36470. 2 10.50 5,0 3 Trên hình 21 và hình 22, chúng ta xác định được hệ số ngấu (n = 2,2 và hệ số đắp (đ = 17g/A.h. Theo công thức (4-10) diện tích tiết diện ngang của kim loại đến bằng: Công suất nhiệt hữu ích của hồ quang hàn là: 61 q = 0,24 . 36 . 470 . 0,8 = 3249 cal/s Theo các công thức (5-5) và (5-10), (5-25) và (5-26) chúng ta xác định được các kích thước cơ bản của mối hàn như sau: h = 0,0156 mm1,8cm81,0 2,2.555,0 3249 b = 2,2 . 8,1 = 18 mm C = mm9,3 18.73,0 51 H = 8,1 3,9 = 12 mm Theo công thức (6-14) chiều cao của kim loại đắp là: CÒ =Ġ Theo các công thức (6-16) chúng ta xác định được chiều sâu chảy của phần không vát mép và chiêu sâu chảy thành đứng khi khe hở hàn a = 0 như sau: m = mm3,6 64,0 4 b1 = 2. 6,3 .0,42 = 5,3 mm C1 = 6,3 . 0,91= 5,7 mm F1 = 5,7 2 . 0,47 = 15,3 mm 2 F2 = 51 . 15,3 = 35,7 mm 2 Theo giá trị của các hệ số A,B và D xác định theo công thức (6-18) vào phương trình (6-17) và giải phương trình này với ẩn số C2 chúng ta tìm được: C2 = 3,7 mm Từ đó, chúng ta có chiều cao của kim loại đắp là: C3 = C1 C2 = 5,7 3,7 = 9,4 mm Theo công thức (6-17) và (6-15) chúng ta tìm được chiều sâu chảy của phần không vát mép và chiều sâu chảy trên thành đứng là: h0 = H - C3 = 12 - 9,4 = 2,6 mm S0 = h0 = 2,6 mm Trường hợp liên kết hàn có khe hở a = 1 thì cũng giải phương trình (6-17) nhưng với hệ số D xác định theo công thức (6-19) chúng ta tìm được: C2 = 2,3 mm Từ đó, chúng ta có chiều cao của kim loại đắp là: C3 = C1 C2 = 5,7 2,3 = 8 mm Theo công thức (6-13) và (6-15) chúng ta xác định được chiều sâu chảy của phần không vát mép và chiều sâu chảy trên thành đứng là: h0 = 12 - 8 = 4 mm S0 = h0 = 4 mm 62 6- Xác định thành phần hóa học của mối hàn Như chúng ta đã biết, đại đa số các trường hợp hàn điện nóng chảy, kim loại mối hàn là hợp kim của kim loại đắp và kim loại cơ bản. Do thành phần hoá học của vật liệu hàn khác với kim loại cơ bản, nên thành phần và tính chất của kim loại đắp và kim loại cơ bản không giống nhau mà điều này trong kỹ thuật không mong muốn. Vì vậy, việc xác định thành phần hoá học của mối hàn để sao cho bảo đảm được sự đồng đều về tính chất, đặc biệt là cơ tính của kết cấu hàn là một điều rất cần thiết. Đối với hàn xỉ điện, do nhiệt nung nóng kim loại cơ bản tập trung nhỏ hơn so với hàn hồ quang tay và hàn tự động dưới lớp thuốc, nên phân kim loại cơ bản nóng chảy tham gia vào sự hình thành mối hàm nhỏ hơn, thường chỉ chiếm khoảng 10 ( 20% ; vì vậy mà hạn chế được khối lượng các tạp chất từ kim loại cơ bản chuyển vào mối hàn, còn đối hàn hồ quang tay nên phần kim loại cơ bản trong mối hàn nhiều hơn, do đó lợng các tạp chất từ kim loại cơ bản chuyển vào mối hàn cũng lớn hơn. Vì thế chúng ta chỉ cần tính toán thành phần hoá học của mối hàn trong trường hợp hàn tay và hàn tự động hoặc bán tự động mà thôi. Nếu chúng ta kí hiệu: dX - hàm lượng nguyên tố X nµo ®ã trong kim lo¹i ®¾p (%) tX - hàm lượng nguyên tốX nµo ®ã trong thuèc bäc (%) 1X - hàm lượng nguyên tốX trong lâi que (%) t'X - hàm lượng nguyên tố X trong kim lo¹i ®¾p ®-îc chuyÓn tõ thuèc bọc vào (%) 'X - hàm lượng nguyên tố X trong kim lo¹i ®¾p ®-îc chuyÓn tõ lâi que hàn vào (%) k1 - hệ số chuyển nguyên tố X từ lõi que hàn vào kim loại đắp. kt - hệ số chuyển nguyên tố X từ thuốc bọc vào kim loại đắp, thì dX = t'X + 1'X (8-1) k1 = 1 1 X 'X (8-2) k1 = tbt t kX 'X (8-3) Trong đó: ktb - hệ số thuốc buộc được tính theo công thức ktb = b t G G (8-4) 63 ở đây: Gr: khối lượng thuốc tạo trên que hàn Gb: khối lượng phần lồi que hàn được bọc thuốc thay giá trị củaĠvà t'X tõ c«ng thøc (8-2) vµ (8-3) vµo c«ng thøc (8-1), chóng ta ®-îc: 1lttb1d XkXk.kX (8-5) Trường hợp mức độ hợp kim hoá kim loại đắp của thuốc bọc lớn thì khối lượng kim loại đắp trong mối hàn sẽ tăng lên, để đảm bảo việc tính toán chính xác hơn thì công thức (8-1) có dạng sau: 11tbtd XkXk k/ A 1 X (8-5) Trong đó: A - hệ số đến sự tăng của kim loại đắp, phụ thuộc vào hàm lượng của các thành phần kim loại trong thuốc bọc. Khi tính toán chúng ta có thê lấy A = 1.030 (1.075 Trong quá trình hàn, mặc dù thành phần của kim loại cơ bản nóng chảy có thay đổi, song thực tế cho thấy sự thay đổi đó không đáng kể và có thể xem như nó là không thay đổi. Như vậy, đối với môi hàn một lớp (hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp) có thể coi kim loại mối hàn bao gồm phần kim loại đắpĠ và phần kim loại cơ bảnĠ trong đó: n - thể tích (khối lượng) kim loại đắp và m - thể tích (hay khối lượng) kim loại cơ bản: Khi đó hàm lượng nguyên tố X trong mối hàn được tính như sau: cbd1h.m X nm m X nm n X (8-7) Trong đó:Ġ - hàm lượng nguyên tố X trong kim loại cơ bản (%) Đối với mối hàn được thực hiện bởi hai hay nhiều lớp hàn trước và trong một số trường hợp còn có cả một phần kim loại cơ bản tham gia. Vì vây, trong trường hợp này (ví dụ khảo sát lớp hàn thứ hai) kim loại hàn thứ hai sẽ bao gồm: phần kim loại đắpĠ phần kim loại cơ bản 111 1 cnm m vµ phÇn kim lo¹i thø nhÊt 111 1 cnm c trong ®ã: n1, m1 vµ c1 lµ thÓ tích (hay khối lượng) kim loại đắp, kim loại cơ bản về kim loại lớp hàn thứ nhất. Khi đó hàm lượng nguyên tố X trong đó lớp hàn thứ hai này được tính như sau: 64 cb 111 11 d 111 11 2.h.m X cnmnm mcnmm X cnmnm ncnmn X (8-8) Tương tự như vậy chúng ta có thể xác định được thành phần hóa học của một nguyên tố bất kỳ nào đó trong lớp hàn thứ ba, thứ tư ... thứ n. tuy nhiên việc tính toán này khá phức tạp, do dó tuỳ theo mức độ chính xác yêu cầu, có thể hạn chế bớt một số điều kiện để cho việc tính toán được đơn giản hơn. Qua trên chúng ta thấy, muốn xác định thành phần hóa học của mối hàn cần phải biết thành phần hoá học của kim loại cơ bản và kim loại đắp cũng như khối lượng (hay tỷ lệ) của chúng ở trong mối hàn. Khi tính thành phần hoá học của kim loại đắp cần phải biết số chuyển các nguyên tố từ thuốc bọc và lõi vào mói hàn. Thành phần hoá học của kim loại cơ bản thường biết được qua nhãn hiệu (hay mác) tháp. Các hệ số chuyển nguyên tố (kt và k1 ) phụ thuộc vào tính chất của vật liệu hàn, hàm lượng các nguyên tố trong thuốc bọc và các nhân tố khác. Song, đối với một loại thuốc bọc đã cho, với mức độ chính xác nhất định (tất nhiên là phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật). Khi tính toán chúng ta có thể coi các hệ số đó có trị số loại thuốc có thể xem các hệ số này là một hằng số. Giá trị của các hệ số chuyển nguyên tố của một số loại que hàn giới thiệu trong bảng 17.21 Nguyê n tố Các hệ số chuyển nguyên tố khi hàn bằng que có thuốc bọc 15/45 5 7 kt k1 kt k1 kt k1 Mn Si Ni 0,5-0,60 0,35-0,50 0,95-0,98 0,70- 0,80 - - 0,14-0,20 - - 0,50- 0,60 - - 0,60- 0,08 - - 0,40- 0,50 - - Bảng 17.21 Thực tế cho thấy rằng, đối với thép ít cácbon và thép hợp kim thấp, khi hàn hồ quang tay các liên kết không vát mép bằng điện cực nóng chảy, phân kim loại cơ bản trong mối hàn dao động trong khoảng 0,25 (0,40; còn khi hàn tự động và bán tự đọng (dưới lớp thuốc trong khi bảo vệ) dao động từ 0,60 ( 0,70. Trường hợp hàn hồ quang các liên kết không vát mép, có thể xác định phần kim loại cơ bản trong mối hàn một lớp (hay lớp thứ nhất của mối hàn nhiều 65 lớp) qua diện tích tiết diện ngang của phần kim loại cơ bản nóng chảy Fch theo công thức: Fch = bh 4 3 3 2 (8-9) Trong đóL b - chiều rộng của mối hàn, có thể xác định theo hình dạng của liên kết hàn qua kích thước các phần tử của nó. h - chiều sâu chảy, có thể tính như sau: h = (0,4 + 0,6)r (8-10) r = 0,0112 d q (8-11) Trong công thức (8-10) và (8-11) r - khoảng cách từ nguồn nhiệt hàn (hồ quang) đến đường đẳng nhiệt nóng chảy. qđ - năng lượng đường, có thể tích theo các công thức (4-11); (4-12) hay (4-13). Đối với mối hàn nhiều lớp, để xác định gần đúng phần kim loại cơ bản tron mối hàn khi hàn hồ quang tay có thể dùng đồ thị giới thiệu trên hình 44 Hình 44 Đồ thị để xác định phần kim loại cơ bản trong mối hàn. Khi hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc, mối hàn được hợp kim hóa là do các nguyên tố hợp kim (chủ yếu là Si và Mn) từ dây hàn và thuốc hàn. Thành phần hoá học của mối hàn trong trường hợp này có thể tính theo công thức: XX nm n X nm m X dcbh.m (8-12) Trong đó: X - lượng biến đổi của nguyên X trong quá trình hàn. Với mức độ chính xác cho phép, khi hàn thép ít cacbon và thép hợp kim thấp trị số X có thể lấy gần đúng như sau: 05,017,0 M t ; 03,012,0 S i ; 01,003,0 C ; 0 S : 008,0 P Cũng như hàn hồ quang tay, có thể xác định phần kim loại cơ bản trong mối hàn khi hàn tự động và bán tự động qua điện tích tiết diện ngang của phần kim loại cơ bản nóng chảy theo công thức (8-9), nhưng cần chú ý là trong công 66 thức này, chiều sâu chảy ỎhÕ được tính theo công thức (5-5) hay (5-6) và chiều rộng của mối hàn ỎbÕ được tính theo công thức (5-10). Qua đó chúng ta thấy, khi đã biết diện tích tiết diện điểm ngang của phần kim loại cơ bản nóng chảy, có thể xác định được phần kim loại cơ bản trong mối hàn như sau: dch ch FF F nm m (8-13) Tương tự như vậy, phần kim loại đắp trong mối hàn được xác định theo công thức: dch ch FF F nm n (8-14) Trong công thức (8-10) và (8-14) Fđ - diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp có thể tích theo công thức (5-11) Ví dụ 1: Hãy tính lượng silic và mangan của mối hàn một lớp không vát mép khi hàn hồ quang tay chi tiết có chiều dày S = 6 mm bằng que hàn loại 42 có nhãn hiệu 13/45 cho biết thành phần hoá học của kim loại cơ bản: %2,1Mn%;9,0Si ; thµnh phÇn hãa häc cña que hµn: %5,0Mn%;02,0Si ; thµnh phÇn hãa häc cña thuèc bäc, 3% (fer«silic 45%); 2% (febômangan 80%); chế độ hàn: Ih = 170 A; Uh = 30V; Vh = 0,015 cm/s ; (đ = 10 g/A.h; hệ số thuốc bọc ktb = 0,35. Thành phần của thuốc bọc chứa 3% (ferôsilic 45%) có nghĩa là hàm lượng silicĠ chứa 2% (febômangan 80%) có nghĩa là hàm lượng mangan (Mn) = 0.80 . 2 = 1,80%. Trong bảng 20. Đối với silich: kt = 0,40 Đối với mangan: kt = 0,55; k1 = 0,75 Theo công thức (8-5) %19.,35,1.35,0.40,0Si d . %68,05,0.75,060,1.35,0.55,0Mn d . Theo công thức (4-10) Fđ Ľ cm2 = 40 mm2 Theo công thức (4-13) qđ = 145000 . 0,40 = 5800 cal/cm 67 Theo công thức (8-11) và (8-10) r = 0,0112 85,05800 cm = 8,5 mm h = 0,5 . 8,5 = 4,3 mm Theo công thức (8-9) diện tích tiết diện ngang của phần kim loại cơ bản nóng chảy (lấy chiều rộng của mối hàn b = 6 mm) là: Fch = 3 2 . 6 . 4,3 = 17,2 mm 2 Theo phương trình (8-13) và (8-14) 30,0 2,1740 2,17 nm m 70,0 2,1740 40 nm n Như vậy, theo công thức (8-7) chúng ta xác định được thành phần của silic và mangan của mối hàn như sau: h.mSi = 0,70 . 0,19 + 0,30 . 0,9 = 0,40% h.mMn = 0,70 . 0,68 + 0,30 . 1,2 = 0,48% ví dụ 2: Hãy xác định thành phần hoá học của mối hàn khi hàn tự động dưới lớp thuốc mối hàn không vát mép. Cho biết thành phần của kim loại cơ bản và dây hàn trong bảng 17.22.Phần kim loại cơ bản trong mối hàn 66,0 nm m vµ phÇn kim lo¹i ®¾p trong mèi hµn 34,066,011 nm n Vật liệu Thành phần hoá học (%) C Si Mn P S Kim loại cơ bản 0,14 0,20 0,60 0,03 0,035 Dây hàn 0,11 0,03 0,55 0,02 0,025 Bảng 17.22 Thành hần hóa học Theo công thức (8-12) thành phần hóa học của mối hàn được tính như sau: Cacbon: h.mC 0,66 . 0,14 + 0,34 . 0,11 - 0,03 = 0,10% Silic: h.mSi 0,66 . 0,20 + 0,34 . 0,03 + 0,12 = 0,26% Mangan: h.mMn 0,66 . 0,60 + 0,34 . 0,55 + 0,17 = 0,75% Photpho: h.mP 0,66 . 0,03 + 0,34 . 0,02 + 0,008 = 0,035% Lưu huỳnh:Ġ 0,66 . 0,035 + 0,34 . 0,025 = 0,032% 68 7- Xác đinh cơ tính mối hàn Cơ tính của liên kết hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố công nghệ: Phần kim loại cơ bản tham gia vào sự hình thành mối hàn, thành phần hoá học của kim loại cơ bản và của vật liệu hàn, phương pháp hàn, chế độ hàn, kiểu liên kết hàn v.v ... Trên cơ sở nghiên cứu tất cả các yếu tố đó, người ta đã tìm ra phương pháp xác định một số chi tiêu chủ yếu về cơ tính của mối hàn đối với thép cácbon thấp và thép hợp kim thấp có hàm lượng cácbon nhỏ, đồng thời cũng tìm được phương pháp xác định một số thông số cơ bản của chế độ hàn, bảo đảm nhận được cơ tính của vùng ảnh hưởng nhiệt tốt nhất đối với các loại thép. Khi hàn thép cácbon thấp, do thành phần hoá học (được đặc trưng bằng hàm lượng cacbon tương đương) của mối hàn và kim loại cơ bản khác nhau rất ít, nên cơ tính của mối hàn hầu như không phụ thuộc vào thành phần hoá học mà chỉ phụ thuộc vào tốc độ nguội của nó sau khi hàn mà thôi các chỉ tiêu chủ yếu về cơ tính của mối hàn trong trường hợp này được xác định như sau: b.h = f ( b) b.0 ; S.h = f ( S) S.0; HBh = f (HF) HB0 ; h = f( ) 0 ; h = 0,43 h ở đây: (b.h ; (S.h ; (h và (h - giới hạn bền, giới hạn chảy, độ cứng, độ thắt tương đối và độ giãn dài tương đối của mối hàn. (b.0 ; (S.0 ; HB0 ; (0 - giới hạn bền, giới hạn chảy độ cứng, độ thắt tương đối của kim loại cơ bản. f((b) ;f ((S) ; f(HB) ; f(() - các hệ số không thứ nguyên có thể xác định trên hình 17.38 f( 0,6 0 0,8 1,2 1,0 1,4 f( 20 40 60 f(HB)b f( ; f(HB); f( ; f( 1,6 1,8 f( b s s v c80 ng o Hình 17.38 69 Sự phụ thuộc cơ tính của mối hàn vào tốc độ nguội. Khi hàn các thép hợp kim có tổng hàm lượng các nguyên tố hợp kim nhỏ hơn 5% và hàm lượng cácbon thấp, tốc độ nguội của kim loại sau khi hàn Vng< 20C/s, các chỉ tiêu chủ yếu về cơ tính của mối hàn được tính nhu sau: b.h = 4,8 + 500 + 25,2 Mn + 17,5 Si + 23,9 Cr + 7,7 Ni + 8 W + 70 Ti + 17,6 Cu + 29 A1 + 16,8 Mo b.h = 0,73 b.h ; HBh = 3,16 b.h .h = (21,8C + 15 Mn + 4,9 Si +2,4 Ni +5,8 Cr + 6,2 Cu + 2,2 W +6,6 Ti) + 17,1 A1 + 2,7 Mo h = 2,32 h k.h = ( 23,3 +( 27,70 + 6,4 Mn + 4,8 Si + 2,4 Cr + 1,6 Ni + 4 Cu + 0,5 W +1,4 Mo + 15,4 Ti) + 18 A1) .10 (9-3) Trong các công thức (9-1), (9-2) và (9-3) C, Mn, Si, Cr ... là hàm lượng các nguyên tố kim trong mối hàn (%) ak.h - độ dai va chạm (jm/cm2) Trường hợp hàn các thép hợp kim trêm mà tốc độ nguội của kim loại sau khi hàn Vng > 20C/s, các chỉ tiêu trên được xác định như sau: (Òb.h = (1 (b.h ; (Òh = (3 (h ; aÒk.h = (2aK.h (Òb.h = 0,73 (b.h ; HBÒh = 3,16 (Òb.h ;(= 2,32 (Ò (9-4) ở đây: (1, (2 và (3, - các hệ số điều chỉnh không thứ nguyên hình này, C là hàm lượng Ỏcacbon tương đương giới hạnÕ để xác định (1, (2 và (3, chúng ta cần phải tính toán hàm lượng các bon tương đương của mối hàn và tốc độ nguội của kim loại sau khi hàn, rồi dùng phương pháp nội suy sẽ tìm được các hệ số trên. Hàm lượng cacbon tương đương của mối hàn C(.h được tính theo công thức sau: C .h = C + 2 P 13 Cu 15 Ni 4 Mo 5 V 5 Cr 6 Mn (9-50 Trong đó: C, Mn, Cr, V, Mo ... là hàm lượng các nguyên tố hợp kim trong mối hàn (%). Cần chú ý là trong công thức này, đồng và phot pho chỉ cần tính khi hàm lượng Cu > 0,50% và P > 0,05% Lý thuyết về truyền nhiệt hàn, cho phép chúng ta tính tốc đọ nguội của kim loại sau khi hàn như sau: 70 = 0,26 C 0,8 8 0,2 0 4 0,4 0,6 = 0,57 2012 16 C 24 3228 C 0,3 1,0 1,2 1,6 1,4 1 2 C = 0,57 C 3 = 0,26 v c36 ong Hình 17.39 Các hệ số tính đến sự ảnh hưởng của tốc độ nguội đến cơ tính của mối hàn thép hợp kim thấp. Khi hàn trên vật thể lớn, tốc độ nguội ở nhiệt độ ôstenit kém ổn định nhất Tm được tính theo công thức: Vng = d 2 0m q TT 2 (9-6) Khi hàn một lớp ngấu cả chiều dày chi tiết S. Vng = 2 d 2 0m S q TT 2 (9-7) Khi hàn tấm có chiều dày S Vng = d 2 0m q TT2 (9-8) Trong các công thức (9-6) , (9-7) và (9-8) Vng - tốc độ nguội của kim loại ở nhiệt độ Tm (0C/s) ( - hệ số dẫn nhiệt (cal/cm.s.0C) C( - nhiệt dung thể tích (Cal/cm3 0C) T0 - nhiệt độ ban đầu của chi tiết S0 - chiều dày chi tiết hàn (cm) qđ - năng lượng đường (Cal/cm) 71 ( - chuẩn số không thứ nguyên, phụ thuộc vào chuẩn số không thứ nguyên khác Ġ 0m 2 d TTSC q2 Q 1 (9-9) Trị số ( = Ŧ được xác định trên hình 17.40 Khi hàn mối hàn giáp mối hay mối hàn góc nhiều lớp tốc độ nguội của kim loại sau khi hàn lớp thứ nhất cũng có 0,5 1 0,2 0,4 0,6 1,0 1,5 3 1 2 y/s = 1 32 0,8 54 1 Hình 17.40 Đồ thị để xác định chuẩn số không thứ nguyên. = f Q 1 1. Vật thể bán vô hạn 2. Lớp thẳng 3. Tấm j/s - đặc trưng chiều dày tương đối của lớp kim loại đắp khi hàn nhiều lớp. Thể tích theo công thức (9-8), song để cho sơ đồ tính toán gần đúng với điều kiện truyền nhiệt thực tế vào chi tiết hàn, cần phải đưa vào hệ số điều chỉnh K1 đối với năng lượng đường và hệ số K2 đối với chiều dày của chi tiết hàn các hệ số này có thể lấy theo bảng 17.23 72 Các hệ số Liên kết hàn Giáp mối ( = 60 0 Chữ T Chữ thập K1 K1 3/2 3/2 2/3 1 1/2 1 Bảng 17.23 Khi hàn lớp thứ nhất mối hàn giáp mối nhiều lớp có góc vát mép ( ( 600 các hệ số k1 và k2 được tính như sau: k1 = k2 = 00 0 180 180 (9-10) Để tính tốc độ nguội hàn lớp thứ nhất của mối hàn nhiều lớp theo công thức (9-8) và (9-9) , chúng ta thay qđ bằng qđ và S bằng SÒ: qÒđ = k1 qđ SÒ = k2S (9-11) Nhiều kết quả nghiên cứu đã xác định được phạm vi tốc độ nguội cho phép của kim loại sau khi hàn bảo đảm vùng ảnh hưởng nhiệt không có hiện tượng nứt đối với một số thép giới thiệu trong bảng 17.24 Nhãn hiệu thép Tốc độ nguội Vng ở nhiệt độ T = 500 0 C Nhãn hiệu thép Tốc độ nguội Vng ở nhiệt độ T = 500 0 C Nhãn hiệu thép Tốc độ nguội Vng ở nhiệt độ T = 500 0 C 45 40 30 20 2,0-3,8 2,5-3,7 3-7 2-3,7 25XH2 25H3 45XMA 35X CA 2,0-3,7 0,8-11 0,7 2,5-6,0 35XB A 10XCH A 30XM 15 X12BM 1-5 3-50 8 20 Bảng 17.24 Khi hàn các thép hợp kim thấp, để tránh sự tạo thành tổ chức tôi ở vùng ảnh hưởng nhiệt, trong một số trường hợp cần phải tính toán thời gian lưu (giữ) kim loại mối hàn và một số khu vực của vùng ảnh hưởng nhiệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ T nào đó. Khi hàn đắp trên vật thể lớn: t1 = f3 0max 2 S/d TT q (9-12) 73 Khi hàn một ngấu của chiều dày chi tiết S: t1 = f2 0max 2 S/d TTC q (9-13) ở đây: Tmax - nhiệt độ nung nóng lớn nhất ở điểm khảo sát được tính như sau: Khi hàn đắp trên vật thể lớn: Tmax = 2 d 2 d Ckr q 234,0 Cr q . e 2 (9-14) Khi hàn mỗi hàn giáp mỗi một lớp: Tmax = 0,484 a2 y.b 1 SC q 2 d (9-15) ở đây: r và y: khoảng cách từ điểm khảo sát đến trục mối hàn (cm) a - hệ số dẫn nhiệt độ (cm2/s) b = 2p/c(S - hệ số (1/s), trong đó ( - hệ số tản nhiệt (cal/cm2.s.0C) f2 và f3 trong công thức (9-13) và (9-12) là các hệ số tỉ lệ không thứ nguyên, được xác định trên hình 48, phụ thuộc vào nhiệt độ không thứ nguyên Q Q = 0max 0 TT TT (9-16) Như vậy, để xác định thời gian lưu (giữ) kim loại mối hàn và một số khu vực của vùng ảnh hưởng nhiệt ở những độ cao hơn nhiệt độ T nào đó, đầu tiên chúng ta tính như độ lớn nhất Tmax, sau đó tính nhiệt độ không thứ nguyên theo công thức (9-16) và dựa vào biểu đồ (hình 46) để tính f2 và f3. Tiếp theo xác định năng lượng tương ứng với chế độ hàn đã chọn, rồi theo công thức (9-12) và (9-13) chúng ta tính được thời gian lưu t1. Ví dụ 1: Hãy tính toán chế độ hàn tự động để hàn liên kết giáp mối các chi tiết có chiều dày S = 30 mm bằng thép 10 XCHA. Xuất phát từ điều kiện bảo đảm hình dạng kích thước của mối hàn, theo phương pháp tính toán ở mục Đ 6. Các thông số cơ bản của chế độ hàn là: Ih = 1100 A ;Uh= 42V ; Vh = 18 m/h = 0,5 cm/s d = 6 mm Với chế độ hàn trên, để có năng suất hàn cao nhất liên kết hàn được vát mép chữ ỎXÕ với chiều sâu vát mép là 11 mm và tiến hành một lớp ở mỗi phía. 74 Năng lượng đường của chế độ hàn trên bằng: qd = 5,0 75,0.1100.42.24,0 V .I.U24,0 h hh = 16600 cal/cm Theo công thức (9-9) chuẩn số không thứ nguyênĠ bằng: 87,1 500.3.25,1.14,3 16600.2 Q 1 2 Biểu đồ để xác định hệ số f2 và f3 khi tính thời gian lưu kim loại mối hàn ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ T nào đó. Trên hình 47, chúng ta tìm được ( = 0,35 Theo công thức (9-8), tốc độ nguội của vùng ảnh hưởng nhiệt khi Tm - T0 = 500 0 C. Vng = 0,35 C64,2 16600 500.08,0.14,3.2 0 2 Vì tốc độ nguội cho phép Vì tốc độ nguội cho phép của thép 10 XHC ( là (3 (50)0C/s, nên với kết quả tính toán trên sẽ làm giảm tính dẻo của vùng ảnh hưởng nhiệt do sự lớn lên của hạt ôstnit. Do đó để tăng tốc độ nguội lên, cần phải giảm bớt năng lượng đường xuống. Chúng ta chọn lại cách chuẩn bị liên kết hàn và chọn lại chế độ hàn như sau: vát mép chữ ỎXÕ với chiều sâu vát là 12 mm, góc vát ( = 600 và tiến hành hai lớp ở mỗi phía (hình 49) với chế độ hàn như sau: ở phía thứ nhất: Hàn lớp thứ nhất: Ih = 900A ; Uh = 42 V ; Vh = 28m/h ; d= 5mm Hàn lớp thứ hai: Ih = 850A ; Uh = 40 V ; Vh = 32m/h = 0,78cm d= 6mm ở phía thứ hai Hàn lớp thứ nhất: Ih = 1000A ; Uh = 42 V ; Vh = 28m/h = 0,89cm ; d= 5mm Hàn lớp thứ hai: Ih = 850A ; Uh = 42 V ; Vh = 32m/h = 0,89 cm ; d= 6mm Năng lượng đường khi hàn lớp thứ nhất ở phía thứ nhất qđ =Ġ cal/cm Vì góc ( = 500, theo công thức (9-10) 75 k1 = k2 = 38,1 50180 180 00 0 Theo công thức (9-11) năng lượng đường và chiều dày qui đổi là: qÒđ = 1,38 . 9400 = 12800 cal/cm S = 1,38 . 3 = 4,14 cm Theo công thức (9-9), chuẩn số không thứ nguyênĠ bằng 77,0 500.14,4.25,1.14,3 800.12.2 Q 1 2 Trên hình 47 ( = 0,91 Theo công thức (9-8) tốc đọ nguội bằng: Vng = 0,91 s/C85,8 12800 500.08,0.14,3.2 0 2 Như vậy tốc độ nguội nằm trong giới hạn cho phép Năng lượng đường khi hàn lớp thứ hai ở phía thứ nhất bằng: qđ =Ġ cal/cm Chuẩn số không thứ nguyên: 78,0 500.3.25,1.14,3 6880.2 Q 1 2 Hình 17.41 Liên kết hàn giáp mối có chiều dày S = 30 mm Sau khi hàn lớp thứ hai, tốc độ nguội của vùng ảnh hưởng nhiệt là: Vng = 0,90 s/C4,16 6880 500.08,0.14,3.2 0 2 Kết quả tính toán trên cho thấy với tốc độ nguội đó, bảo đảm nhận được vùng ảnh hưởng nhiệt có cơ tính tốt nhất. Ở phía thứ hai, khi hàn lớp thứ nhất và lớp thứ hai với chế độ hàn đã chọn, kết quả tính toán cũng như ở phía thứ nhất. 76 Khi hàn thép hợp kim thấp có hàm lượng cacbon trung bình và cao, cũng như thép hợp kim trung bình, dưới các tác dụng của chu trình nhiệt hàn, ở vùng ảnh hưởng nhiệt dễ trở thành tổ chức tôt. Do đó, đối với các loại thép này, ngoài việc tính toán chế độ hàn để nhận được hình dạng và kích thước của mối hàn yêu cầu ra, còn cần phải tinh toán tốc độ nguội của vùng ảnh hưởng nhiệt nữa. Nếu tốc độ nguội này vượt qúa tốc độ nguội cho phép lớn nhất thì phải xác định nhiệt nung nóng sơ bộ chi tiết trước khi hàn hoặc phải dùng các biện pháp kỹ thuật khác để đảm bảo không có tổ chức tôi ở vùng này. Để đánh giá định tính nồng độ một cách gần đúng ảnh hưởng cho chu trình nhiệt hàn đến tính tôi của vùng ảnh hưởng nhiệt và xác định sơ bộ xem có cần phải nung nóng chi tiết khi hàn không, người ta thường dựa vào hàm lượng cacbon tương đương của mối hàn được tính theo công thức (9-5). Nếu C(h < 0,45% thì đối với thép đã chọn không cần phải C(hnóng sơ bộ trước khi hàn; còn nếu C(h 0,45% thì phải nung nóng sơ bộ trước và khi C(h càng lớn thì nhiệt độ nung nóng càng cao. Khi hàn các chi tiết có chiều dày tương đối nhỏ (6 ( 8 mm) thì chỉ cần nung nóng sơ bộ chi tiết trước đối với trường hợp hàm lượng cacbon C(h ( 0. Tuy nhiên chúng ta cũng cần chú ý rằng, việc đánh giá tính tôi của thép trong điều kiện hàn theo cácbon tương đương của mối hàn chỉ là rất gần đúng, bởi ở đây khôn tính đến những yếu tố quan trọng khác, ví dụ như: Chiều dày của chi tiết hàn, kiểu liên kết hàn, chế độ hàn, trạng thái tổ chức ban đầu của kim loại v.v ... Trong những trường hợp cần phải nung nóng sơ bộ chi tiết trước khi hàn, chúng ta có thể xác định nhiệt độ đó như sau: Tn = 350 25,0C (9-17) PX CCC (9-18) ở đây: Tn- nhiệt độ nung nóng sơ bộ (0C) C - ®-¬ng l-îng ho¸ toµn phÇn cña cacbon X C - ®-¬ng l-îng ho¸ häc cña cacbon P C - ®-¬ng l-îng cã thø nguyªn cña cacbon 360 Mo28Ni20Cr40Mn40C360C X XP CS005,0C (9-19) 77 ở đây: C,Mn,Cr, Ni .. là hàm lượng các nguyên tố hợp kim trong kim loại cơ bản (%) S - chiều dày của chi tiết hàn (mm) Thay giá trị củaĠtừ công thức (9-19) vào (9-18) chúng ta có: S005,01CC X Ví dụ 2: Xác định chế độ hàn quang tay để hàn liên kết giáp mối bằng thép 20x C0 có chiều dày S = 10 mm, vát mép chữ ỎVÕ với góc vát ( = 600 đoạn không vát mép P = 2 mm. Theo phương pháp tính toán ở mục 4, để đảm bảo hình dạng và kích thước của mối hàn yêu cầu, chúng ta chọn các thông số cơ bản của chế độ hàn như sau: Đối với lớp hàn thứ nhấtL: Uh = 25v ; d = 4 mm ; Ih = 40 . 4 = 160 A F1 = (6 8)4 = 24 32 mm 2 Đối với các lớp hàn tiếp theo: Uh = 25v; d = 5 mm ; Ih = 45 . 5 = 225 A; Fn = (8 10)5 = 40 50 mm 2 Diện tích tiết diện ngang của phần vát mép tính được là: Fv = 80 mm 2 Để điền đầy vát mép, chúng ta chọn hai lớp hàn mỗi lớp hàn có diện tích tiết diện ngang như sau: Lớp thứ nhất: F1 = 30 mm2 = 0,3 cm2 Lớp thứ hai: F2 = 50 mm2 = 0,5 cm2 Từ đó chúng ta tính toán tốc độ hàn: Khi hàn lớp thứ nhất: Vh = 15,0 3,0.8,7.3600 160.8 F3600 I d hd cm/s và khi hàn lớp thứ hai: Vh = 13,0 5,0.8,7.3600 225.8 cm/s Năng lượng đường khi hàn lớp thứ nhất qđ =Ġ cal/cm Năng lượng đường khi hàn lớp thứ hai: qđ =Ġ cal/cm Theo bảng 22 k1 = k2 = 3/2 78 Theo công thức (9-11) năng lượng đường và chiều dày qui đổi là: qÒđ = 3/2 . 4480 = 6720 cal/cm SÒ = 3/2 . 10 - 15 mm = 5 cm Thoe côn thức (9-9) chuẩn số không thứ nguyên. 94,2 500.5,1.3,1.14,3 6720.2 Q 1 2 Trên hình 47; ( = 0,2 Theo công thức (9-8), tốc độ nguội của vùng ảnh hưởng nhiệt khi Tm - T0 = 5000C là: Vng = 2,4 6720 500.09,0.14,3.2 2,0 0 C/s Vì chúng ta lấy T0 = 200C, tức là không nung nóng sơ bộ trước khi nên tốc độ lớn nhất cho phép. do đó cần phải nung nóng sơ bộ chi tiết trước khi hàn, Chọn nhiệt độ nung nóng sơ bộ Tn = T0 = 1200C thì Tm, - T0 = 520 - 120 = 400 0 C Với nhiệt độ nung nóng trên, chuẩn số không thứ nguyên: 7,3 400.5,1.3,1.14,3 6720.2 Q 1 2 Trên hình 47, ( = 0,17. Từ đó, tốc độ nguội Vng = 3,2 6720 400.09,0.14,3.2 17,0 2 0 C/s Với kết quả tốc độ nguội trên nằm trong phạm vi cho phép, do đó bảo đảma vùng ảnh hưởng nhiệt có cơ tính tốt. Chuẩn số không thứ nguyên khi hàn lớp thứ hai: 1,7 500.1.3,1.14,3 6720.2 Q 1 2 Trên hình 47, ( = 0,12. Tốc độ nguội khi hàn lớp thú hai là: Vng = 33,2 6720 500.09,0.14,3.2 12,0 2 0 C/s Kết quả tính toán chứng tỏ khi hàn lớp hàn thứ hai, không cần phải nung nóng sơ bộ trước. Khi hàn các thép có tính tôi mạnh, nếu có nung nóng sơ bộ chi tiết trước khi hàn mà ở vùng ảnh hưởng nhiệt vẫn bị nứt thì sự gi công nhiệt tiếp theo sau khi hàn, cũng không khôi phục lại được các tính chất cần thiết của liên kết hàn, 79 bởi vì nó không khử được các vết nứt. Đối với nhưng thép này, thường khi hàn người ta không nung nóng bộ trước nữa mà dùng biện các pháp kỹ thuật đặc biệt, bảo nó ảnh hưởng nhiệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chuyển biến thành mactenxit để nó Ỏtự động gia công nhiệtÕ các khu vực đã bị tôi, ví dụ như: hàn kiểu leo dốc phân thành các đoạn ngắn để hàn v.v ... Thực tế chứng tỏ rằng, hàn bằng các phân thành các đoạn ngắn là một biện pháp kỹ thuật có hiệu quả khá tốt để ngăn ngừa hiện tượng nứt xảy ra ở vùng ảnh hưởng nhiệt, bởi vì, nếu tính toán chế độ hàn, kích thước các đoạn hàn và sự phân bố chúng hợp lí thì sẽ bảo đảm khi hàn lớp thứ hai và các lớp tiếp theo sẽ giữ cho lớp hàn trước không hạ xuống thấp hơn nhiệt độ chuyển biến thành mactenxit. Nói một cách khác nó bảo đảm cụ thể ram hoàn toàn các vùng đa bị tôi. Điều này được minh hoạ trên hình 17.42. Hình 17.42 Chu trình nhiệt của vùng nhiệt khí hàn mối hàn nhiều lớp bằng các đoạn ngắn. a) điểm 1 ở chân mối hàn; b) điểm 2 ở gần bề mặt mối hàn. Trên hình 50a, khi hàn lớp hàn thứ nhất, nhiệt độ ở điểm Ỏ1Õ tăng lên rất nhanh, vượt qúa nhiệt độ Ac3, sau đó bắt đầu giảm mạnh, thời gian lưu kim loại ở nhiệt độ trên nhiệt Ac3 là t1. ở thời điểm khi nhiệt độ của điểm Ỏ1Õ giảm đến nhiệt độ cho phép TB (TB > T M), sóng nhiệt từ lớp hàn thứ II lại nung nóng vùng ảnh hưởng nhiệt của lớp thứ I. Khi hàn lớp thứ III, kim loại ở điểm Ỏ1Õ lại được nung nóng,nhưng vì ở xa hơn, nên sự nung nóng, nhưng vì ở xa dẫn đến ttrạng thái cân bằng. Cuối cùng, lúc kết thúc hàn tất cả các lớp kim loại 80 được nung nóng (vùng ảnh hưởng nhiệt) sẽ nguội chậm và sau thời gian tB chưa hạ xuống thấp hơn nhiệt độ TM. Trên hình 50b, chỉ rõ sự thay đổi ở điểm Ỏ2Õ nằm gần bề mặt trên của chi tiết hàn. Khi hàn các lớp hàn sau nhiệt độ của điểm Ỏ2Õ tăng lên dần và đạt được nhiệt độ lớn nhất lúc hàn lớp sau cùng. Sau đó nhiệt độ lại... mà không có quy ước ban đầu. + SW6 được chọn – khả năng của đầu ra của cùng chế độ hàn crater như quy ước ban đầu. Điều kiện cần: Công tắc lựa chọn CRATER “ON/OFF” phải được đặt ở “ON”. Thao tác Crater tự duy trì với chức năng quy ước ban đầu (SW6 được chọn) 160 Cũng giống như “thao tác crater tự duy trì thông thường” được mô tả ở phần trước, trong đó nó là một sự phối hợp điều khiển hàn mà công nhận hai lần thao tác on/off của công tắc mỏ là một chu kỳ. Điều khác “thao tác crater tự duy trì thông thường” là một thời kỳ tự duy trì mà phạm vi đầu ra của quá trình hàn từ thao tác On đầu tiên của công tắc đến thao tác OFF đầu tiên của nó là một quy ước (quy ước ban đầu) được đặt bởi bộ điều chỉnh đồng nhất với bộ được dùng để điều chỉnh chế độ hàn crater. Tpf = thởi gian khí thổi trước khi hàn = thởi gian hỗ quang bắt đầu = thởi gian hỗ quang tắt Chú ý: • Chu kỳ hàn quy ước ban đầu có liên quan tới thời kỳ giữa hồ quang sinh ra nhờ nhấn công tắc mỏ và lần tắt công tắc mỏ đầu tiên. • Chu kỳ hàn thông thường liên quan đến thời kỳ giữa lần tắt công tắc mỏ đầu tiên và lần bật công tắc mỏ kế tiếp. • Chu kỳ hàn crater liên quan đến chu kỳ giữa lần bật công tắc mỏ lần thứ hai và lần tắt công tắc mỏ kế tiếp. Công tắc lựa chọn 10 (SIMPLE UNIFIED/INDIVIDUAL) - đặt ở INDIVIDUAL khi đóng kiện. • INDIVIDUAL – chế độ này đặt cả dòng hàn và điện áp ở INDIVIDUAL. • SIMPLE UNIFIED – khi dòng hàn được chọn bằng điều chỉnh đầu ra trên bộ 161 điều khiển từ xa, chế độ SIMPLE UNIFIED thực hiện, tại đó điện áp hàn tương ứng hầu như được đặt tự động. Khi điện áp tối ưu hoặc mong muốn không được đặt, điều chỉnh bằng “chiết áp điều khiển điện áp VR”. Chú ý: • Để điều chỉnh đầu ra individual/simple unified, ở mặt trước và sau của thước chia độ trên bộ điều khiển từ xa đều dùng được. Đối với simple unification, đảo chiều của thước. • Khi dây đặc biệt hoặc dây lõi thuốc được dùng, chế độ hàn ổn định không giống với chế độ simple unification phụ thuộc vào loại dây và có thể không được điều chỉnh trong phạm vi điều chỉnh điện áp hàn. Trong trường hợp này, chuyển mạch sang “INDIVIDUAL” cho phép điều chỉnh điện áp hàn ở phạm vi rộng hơn. Công tắc lựa chọn 11 (FPT Control Enable/Disable) - - - đặt ở “DISABLE” khi đóng kiện. • DISABLE ............. không được cung cấp điều khiển FTT. • ENABLE .............. được cung cấp điều khiển FTT. Enable: ON Disable: OFF Công tắc lựa chọn 12 (60Hz/50Hz) • 60Hz ..................... lựa chọn 60Hz khi dùng ở vùng 60Hz • 50Hz ..................... lựa chọn 50Hz khi dùng ở vùng 50Hz Công tắc 9 (CN9): đầu tiếp xúc tách dòng • Phần chia giữa hai chân hoặc công tắc 9 (CN9) được nối với một công tắc thường mở của rơle trên bảng mạch in. Khi nó đ?ợc xác nhận dòng hàn đã thông, công tắc đóng trong khi dòng hàn thông. • Khi cung cấp điều khiển ngoài với công tắc tách dòng này, cắt một vòng dây vinyl trên đầu nối và dùng hai dây này như dây ra. • Công suất của rơle là 30VDC. 2A hoặc 125VAC. 0.5A, phụ thuộc vào trở kháng tải. Định dạng mạch sao cho không vượt quá giá trị dòng cho phép khi sử dụng. Điều chỉnh các phím điều khiển trên mạch in Chức năng điều khiển sau đây đều được tổ hợp trong máy này để cải tiến khả năng hàn. Chúng sẽ làm việc mà không chú ý tới các công tắc điều chỉnh/thao 162 tác khác nhau trên bảng vận hành của bộ nguồn. Các chức năng điều khiển đó có thể đ?ợc điều chỉnh trên bảng mạch in. [Các nút điều khiển trên bản mạch in] Chức năng điều khiển được tích hợp Tên gọi Điều chỉnh Phạm vi điều chỉnh liên tục Điều chỉnh khi đóng kiện Thời gian thổi ngược (BBK) Điều chỉnh thời gian cho đến khi hồ quang cháy và tắt sau khi tắt công tắc để kết thúc quá trình hàn. VR5 Cháy Giảm – Tăng Vị trí tâm Điều chỉnh điện áp đơn giản Điều chỉnh giá trị điện áp chuẩn khi SIMPLE UNIFIED được chọn. VR8 Giá trị điện áp chuẩn Giảm- +Tăng Điều chỉnh vị trí Đã được điều chỉnh. Không được thay đổi VR3 VR4 VR6 VR7 VR9 - Điều chỉnh vị trí Chuyển mạch bộ điện kháng DC Bộ điện kháng DC (DCL) của máy này(350KR2/500KR2) có một khoá trung gian. Loại máy Khoá trung gian Khoá khi đóng kiện YD – 200KR2 - 22 vòng YD – 350KR2 22 vòn g 26 vòng YD – 500KR2 27 vòn g 32 vòng Bộ điện kháng DC cải tiến đặc tuyến động (đặc tuyến ngắn mạch tạm thời) của nguồn hàn, giảm bắn toé và tạo hình mối hàn. Khi số vòng là lớn, hồ quang êm và bắn toé giảm. Khi số vòng nhỏ, đặc tính của hồ quang sẽ được cải tiến với dao động của tay hoặc cấp nhanh của mỏ. Chuyển mạch tới khoá trung gian để giảm số vòng như yêu cầu. 163 Kiểm tra hàng ngày Cảnh báo về an toàn: Khi tiến hành bảo dưỡng/kiểm tra, phải tắt công tắc của hộp cầu dao, ngoại trừ khi bạn cần kiểm tra trong lúc bật nguồn. Nếu không, nó có thể gây nguy hiểm cho người như điện giật, cháy. Nguồn hàn: Khối Môc đích kiểm tra Ghi chú Bảng vận hành Ó Hoạt động của công tắc, chỗ gắn lỏng. Bảo đảm đèn POWER hoạt động đúng. Quạt làm mát Ó Quay êm và sinh gió làm mát Kiểm tra bên trong khi không quay hoặc có tiếng kêu bất thường. Bộ nguồn trong điều kiện thường Ó Rung động bất thường hoặc có tiếng kêu loạn khi bật nguồn. Ó Mùi khác thường khi bật nguồn. Bên ngoài như bạc màu. Xung quanh Rò khí hoặc lỏng hỗ nối Các bộ phận kẹp của vỏ bị lỏng và các bộ phận khác. Cáp Cụm Mục đích kiểm tra Ghi chú Cáp mỏ - Gây ra cấp dây sai - Hồ quang nhấp nháy do cấp dây hoặc hồ quang không ổn định. - Kéo cáp mỏ càng thẳng càng tốt khi sử dụng. Cáp đầu ra Mòn hoặc hỏng lớp cách điện của cáp Lỏng kết nối hoặc lỏng kẹp - Để đảm bảo an toàn cho 164 Cáp đầu vào - Kiểm tra đầu vào và ra của thiết bị bảo vệ công suất của hộp cầu dao xem có chặt không - Kiểm tra kẹp cầu chì - Kiểm tra đầu vào của nguồn hàn - Kiểm tra lớp cách điện của cáp đầu vào người công nhân và hồ quang ổn định, tiến hành - kiểm tra bằng phương pháp gần đúng phù hợp với công trường làm việc của bạn. - Kiểm tra thô và đơn giản khi tiến hành Cực mát • Kiểm tra nguồn hàn xem đã được nối mát đúng hay chưa. • Kiểm tra xem kim loại cơ bản đã được nối mát đúng hay chưa. Nên kiểm tra hàng ngày để bảo đảm an toàn khi những rò rỉ xảy ra mà không biết trước. Kiểm tra chu kỳ Chỉ thực hiện đầy đủ công việc kiểm tra hàng ngày không đủ để duy trì hoạt động của máy trong nhiều năm. Trong kiểm tra định kỳ, bạn được yêu cầu kiểm tra tỉ mỉ từng chi tiết, bao gồm kiểm tra bên trong và làm sạch nguồn hàn. Tiến hành kiểm tra định kỳ 6 tháng một lần nếu xưởng của bạn có nhiều bụi và dầu còn nêu ít hơn thì 3 tháng 1 lần. Sau là đây là những danh mục kiểm tra chuẩn. Thêm vào những mục kiểm tra riêng tuỳ thuộc vào tình hình sử dụng máy của bạn. Hạn chế bụi bẩn bên trong nguồn hàn. Tháo tấm trên và cả hai tấm ở hai bên của nguồn hàn. Dùng khí nén không hơi nước (khí khô), thổi sạch bụi tích tụ bên trong nguồn hàn. Tháo tấm trên và các tấm bên xem hình ở trang sau. Kiểm tra tổng quan nguồn hàn và xung quanh nó Tập trung kiểm tra về mùi, màu và dấu hiệu phát nhiệt. Nới lỏng các kết nối bên trong và vặt chặt lại, kiểm tra các danh mục mà kiểm tra hàng ngày không thể thực hiện được Cáp Kiểm tra cáp đầu vào, cáp đầu ra và cực mát tỉ mỉ như trong danh sách. Mục đích kiểm tra đã được chú ý trong phần kiểm tra hàng ngày. 165 Bảo dƣỡng/ Kiểm tra các bộ phận tiêu hao. Công tắc điện từ được dùng trong mạch công suất nguồn và rơle trên bảng mạch in dùng các công tắc tương ứng để đóng/ngắt mạch. Chúng đều có tuổi thọ và cơ xác định. Tuổi thọ này phụ thuộc vào điều kiện làm việc của máy ở xưởng và không thể được định mức tuỳ tiện. Trong kiểm tra định kỳ, chúng đều là một dạng phụ tùng tiêu hao. Để thay thế chúng, chỉ nên dùng những bộ phận được thiết kế hoàn toàn cho máy hàn PANASONIC để duy trì hoạt động và chức năng của chúng. + Tháo tấm trên và các tấm bên cạnh Tháo tấm trên (4bulông) + Tháo tấm chắn bên (9 bu lông mỗi tấm chắn bên phải và trái) Chú ý: Thử độ bền chất điện môi và thử trở kháng cách điện bởi vì máy này dùng nhiều chấn bán dẫn, bao gồm cả thyristor, thử độ bền chất điện môi hoặc đo trở kháng cách điện không cẩn thận có thể dẫn đến hỏng thiết bị. Khi bạn tiến hành những quá trình thử này phải phù hợp với các quy tắc của nhà máy của bạn, đọc kỹ những điều sau: Tháo 3 cáp từ hộp cầu dao và nối với ba đầu vào. Buộc chặt ba đầu này bằng một dây dẫn để ngắn mạch chúng. - Buộc 3 đầu vào của công tắc từ bằng một dây dẫn để ngắn mạch chúng. - Tháo 2 cáp đầu ra được nối với 2 cực ra. Buộc hai cực ra bằng một dây dẫn để ngắn mạch chúng. - Dùng dây dẫn, nối giữa anốt và katốt của thyristor (SCR1 – SCR6) để ngắn mạch chúng. Dây dẫn được dùng 1,2,3 nên có tiết diện khoảng 1.25mm2. - Tháo vỏ cực mát (dây số 9). (200KR2/350KR2 có vỏ được nối mát, dùng các đầu gắn trên hai miếng đệm của khung thanh răng. 500KR2 có vỏ được nối mát, dùng một đầu gắn trên tấm nam châm ở bên sơ cấp và một đầu kia trên khung thanh răng (tấm đáy) đối với bên thứ cấp). - Tháo toàn bộ như bộ cấp dây,... và để bộ nguồn hàn như một cụm riêng lẻ. - Tháo tất cả các đầu nối với bảng mạch in 166 Bây giờ bạn đã hoàn thành các bước chuẩn bị, bạn có thể tiến hành quá trình thử đã được chú ý ở trên mà không phải lo lắng về sự cố cũng như hỏng hóc đối với thiết bị. Chuẩn đoán sự cố ban đầu Dù là bạn bị những sự cố như không thể hàn, hồ quang không ổn định, chất lượng mối hàn kém, muốn kết thúc hàn nhưng máy hàn không tuân lệnh. Dù là máy hàn không bị hỏng nhưng những sự cố ở trên có thể xảy ra do cầu chì lỏng hoặc cháy, không điều chỉnh được các công tắc, cáp hầu như đứt, ống khí bị vỡ. Bởi vậy, khi bạn nghi thiết bị gặp sự cố, bạn nên kiểm tra nó trước khi yêu cầu sửa chữa. Nó không chỉ giải quyết một vài vấn đề. Danh mục chẩn đoán ban đầu sau đây là để dành cho những sự cố hàn thông thường. Tìm một hiện tượng có liên quan trong số những mục sự cố ở phía trên bên phải của danh sách và kiểm tra tất cả các mục được đánh dấu O ở ô trống bên dưới hiện tượng đó. Về cầu chì, bảng vận hành có một cầu chì nguồn, bảng mạch in có một cầu chì động cơ và cầu chì van khí tương ứng. (Danh mục chẩn đoán ban đầu về sự cố hàn] Sự cố Mục kiểm tra K h ô n g g ây h ồ q u an g K h ô n g cấp k h í D ây k h ô n g ra H ồ q u an g g ây k h ô n g đ ú n g lú c H ồ q u an g k h ô n g ổ n đ ịn h M ố i h àn b ẩn D ây ch ọ c v ào k im lo ại cơ b ản D ây ch áy đ ến b ép R ỗ Hộp cầu dao • Bật công tắc • Cầu chì cháy • Chỗ nối lỏng O O O O O O Cáp đầu vào • Cáp hầu như bị đứt • Chỗ nối lỏng • Dấu hiệu quá nhiệt O O O O O O Cầu chì bên trong nguồn hàn • Các cầu chì nguồn, động cơ và van khí bị cháy O O O O 167 Bơm khí và van điều áp • Hở ổ cắm nguồn • Giữ nguyên lượng khí • Điều chỉnh áp suất • Lỏng chỗ nối O O O Bộ cấp dây • Khả năng lắp của bộ cấp dây O O O O O • Con lăn và dây SUS • Nứt, rãnh thắt hoặc bịt con lăn cấp dây • Thanh áp suất quá/thiếu lực kẹp • Tích tụ nhiều bột dây xung quanh đuờng vào ống SUS. Mỏ hàn và cáp mỏ • Cáp mỏ cuộn chồng lên nhau, cong ở góc nhọn • Đường kính dây được lắp, mòn, tắc và biến dạng của bép và ống dẫn O O O O Các sự cố khác Khi bạn gặp phải các sự cố khác những sự cố ở trên, xác định xem yếu tố nào trong các yếu tố sau đây mà nó liên quan. Khi đèn WARN. sáng • Khi đèn Warn. sáng do hệ số làm việc hoặc dòng ra vượt quá giá trị danh định, tắt công tắc mỏ, bật công tắc nguồn (POWER) (quạt làm mát quay), sau đó chờ. (Máy sẽ không tự khởi động lại trừ khi tắt công tắc mỏ) • Dù đèn Warn. tự động tắt, không khởi động lại máy hàn ngay lập tức. Thay vì, để quạt làm mát chạy khoảng 20 phút để làm nguội hoàn toàn bên trong nguồn hàn. • Khi khởi động hàn lại, đảm bảo chế độ hàn thấp hơn (thời gian hàn ngắn 168 hơn hoặc dòng ra thấp hơn). • Khi đèn Warn. lại sáng, ngưng sử dụng máy. Nó sẽ hạ thấp mức cách điện của các bộ phận bên trong hoặc giảm tuổi thọ của chúng, gây ra sự cố hoặc làm cháy thiết bị. Khi bật công tắc nguồn của máy hàn, đèn nguồn không sáng Đèn nguồn sáng nhƣng quá trình hàn không đƣợc thực hiện 169 Khi đầu ra ngừng đột ngột trong quá trình hàn Khi dây bị mắc ở bép hoặc kim loại cơ bản Xử lý sự cố Cảnh báo về an toàn: Trước khi xử lý sự cố tắt hộp cầu dao và máy hàn để đảm bảo an toàn. Nếu không có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng đối với ng?ời do điện giật hoặc cháy. Chú ý: Không bật hộp cầu dao khi tấm trên, các tấm cạnh hoặc tấm trước đã được tháo ra khỏi nguồn hàn. Từ trường có thể làm biến dạng thiết bị hoặc dịch chuyển/chạm các bộ phận bên trong. Hậu quả của nó làm giảm hoặc hỏng chức năng/hoạt động của máy. • Khi cầu chì bị hỏng Sau khi đã loại trừ nguyên nhân (quá tải hoặc ngắn mạch), thay cầu chì bằng một cái mới, tham khảo danh mục phụ tùng. Nếu cầu chì vẫn bị cháy sau khi bật nguồn thì tắt nguồn và liên hệ với nhà sản xuất để kiểm tra và sửa chữa. • Khi mạch in bị hỏng: hỏi ý kiến của nhà sản xuất. • Khi những bộ phận khác những bộ phận nêu trên bị hỏng thì tham khảo danh mục các phụ tùng và thay thế chúng. 170 6 Công tác an toàn: - Không dùng máy nén khí để thổi vào bộ phận diện tử của máy - Chỉ kiểm tra, sửa chữa khi chắc chắn rằng nguồn điện đã được rút ra khỏi máy. - Điều chỉnh dòng điện và cực tính chỉ tiến hành khi không hàn - Chỉ có những nguời có trách nhiệm mới được đóng mở cầu dao hệ thông điện máy hàn. - Sử dụng đúng điện áp đầu vào của máy - Cảnh báo an toàn theo thông lệ quốc tế Bài tập và sản phẩm thực hành Câu 1: Cho biết các bước thực hiện lắp ghép thiết bị hàn MIG/MAG Câu2: Lắp ghép, vận hành máy hàn (MIG/MAG NBC - 350)* và đặt chế độ hàn giáp mối tấm nhôm dày 6mm. (*Có thể sử dụng máy khác hiện có tùy diều kiện tại xưởng) 171 Bài 3: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP VỊ TRÍ HÀN 1F Mã bài: 17.3 Giới thiệu: Mối hàn góc thép các bon thấp được sử dụng nhiều trong chế tạo kết cấu, đặc biệt là trong chế tạo dầm, xà nhà công nghiệp. Để tăng năng suất, chất lượng mối hàn và hạn chế biến dạng nhiệt kết cấu người ta thường sử dụng phương pháp MAG. Mục tiêu: - Trình bày các thông số cơ bản của mối hàn góc, và ứng dụng của chúng. - Nêu được ký thuật hàn góc vị trí 1F - Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ. - Chọn chế độ hàn, lưu lượng khí bảo vệ phù hợp với chiều dày vật liệu và kiểu liên kết hàn góc. - Chọn cách dao động mỏ hàn thích hợp cho mối hàn góc. - Hàn mối hàn góc 1F đảm bảo độ sâu ngấu, ít rỗ khí, không khuyết cạnh, ít biến dạng, đúng kích thước bản vẽ. - Làm sạch, kiểm tra đánh giá được ngoại dạng mối hàn. - Sửa chữa các khuyết tật mối hàn không xẩy ra phế phẩm vật hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. Nội dung: 1- Công tác chuẩn bị. 2 -3 4 -6 7 -9 10 -12 14 -18 18 -22 23 -30 K( nhỏ nhất ) 2 3 4 5 6 8 10 2- Gá đính phôi Sau khi chuẩn bị phôi ta tiến hành chọn thông số hàn đính. Tiến hành hàn đính khoảng cách từ mép vật hàn đến mối hàn đính là 10mm, chiều dài của mối đính là 15mm, khoảng cách giữa các mối đính không lớn hơn 300mm 172 3 - Kỹ thuật hàn - Điều chỉnh đúng góc độ que hàn + Góc nghiêng của mỏ hàn so với trục đường hàn ngược với hướng hàn: 70 0 80 0 + Góc nghiêng của mỏ hàn so với tấm thành và tấm cánh là 45 0 - Chọn chế độ hàn hợp lý Chế độ hàn được tra theo bản sau Chiều dày vật liệu Ih (A) Uh (V) Tốc độ cấp dây ( m/phút) Phần nhô điện cực (mm) Lƣu lƣợng khí (lít/phút) δ = 6mm 100 20 3 12 8 ÷ 10 4 -Trình tự thực hiện TT Nội dung công việc Dụng cụ thiết bị Hình vẽ minh họa Yêu cầu đạt đƣợc 1 Đọc bản vẽ 200 6 100 5 06 6 GMAW YCKT: Mối hàn đúng kích thước, không khuyết tật - Nắm được các kích thước cơ bản - Hiểu được yêu cầu kỹ thuật 173 2 Kiểm tra phôi, chuẩn bị mép hàn - Chọn chế độ hàn, gá đính Thước lá, búa tay, dũa, bàn trải thép, máy hàn MAG. - Phôi phẳng, thẳng không bị pavia, đúng kích thước - Đánh sạch mặt phôi bằng bàn chải sắt hoặc máy mài tay + Dây hàn d= 1.6 - Máy hàn kempi - Làm sạch phôi bằng Acetone - Chọn dòng DC- - Dòng điện hàn Ih = 100A - Điện áp 20V - Khí BV 15 l/p - Dao động răng cưa - Kiểu bấm 2T 3 Tiến hành hàn Thiết bị hàn MAG. - Đúng góc độ mỏ - Dao động răng cưa - Kết thúc đúng kỹ thuật, sau 5s kể từ khi hồ quang tắt mới rút mỏ ra khỏi mối hàn 4 Kiểm tra - Phát hiện được các khuyết tật của mối hàn - Kiểm tra bằng mắt và thước đo 5. An toàn và vệ sinh công nghiệp - Trong công tác bảo quản bình chứa khí và van điều áp. - Khói hàn - Đề phòng điện giật, ánh sáng hồ quang - An toàn khi sử dụng thiết bị. 174 Bài tập và sản phẩm thực hành Câu 1: Cho kỹ thuật hàn góc vị trí 1F bằng phương pháp hàn MAG Câu2: Thực hiện mối hàn ở vị trí 1F kích thước như theo bản vẽ sau: Yêu cầu kỹ thuật: - Kim loại mối hàn bám đều hai cạnh - Mối hàn đúng kích thước, không bị khuyết tật 175 Đánh giá kết quả học tập TT Tiêu chí đánh giá Cách thức và phƣơng pháp đánh giá Điểm tối đa Kết quả thực hiện của ngƣời học I Kiến thức 1 Các loại dụng cụ, thiết bị dùng trong hàn MIG, MAG Vấn đáp, đối chiếu với nội dung bài học 2 1.1 Liệt kê đầy đủ các loại dụng cụ dùng trong hàn MIG, MAG 1 1.2 Liệt kê đầy đủ các loại thiết bị dùng trong hàn MIG, MAG 1 2 Trình bày công tác chuẩn bị và gá đính phôi hàn đúng Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5 3 Chọn chế độ hàn của mối hàn góc 1F Làm bài tự luận và trắc nghiệm, đối chiếu với nội dung bài học 1.5 3.1 Trình bày cách chọn đường kính dây hàn phù hợp 0,5 3.2 Trình bày cách chọn cường độ dòng điện, điện thế hàn đúng 0,5 3.3 Trình bày cách chọn lưu lượng khí phù hợp 0,5 4 Trình bày kỹ thuật hàn mối hàn góc 1F của phương pháp hàn MAG, MIG đúng Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 2 5 Trình tự thực hiện mối hàn góc 1F của phương pháp hàn MAG, MIG Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5 5.1 Nêu đầy đủ công tác chuẩn bị: Đọc bản vẽ; Chuẩn bị phôi hàn 0,5 5.2 Trình bày đúng góc độ mỏ hàn, cách giao động mỏ hàn, hướng hàn. 0,5 5.3 Nêu chính xác cách kiểm tra mối hàn 0,5 6 Trình bày đầy đủ công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 1,5 Cộng: 10 đ 176 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 MIG, MAG 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 khi hàn góc ở vị trí 1F của phương pháp hàn MAG, MIG Kiểm tra các yêu cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn. 1,5 5 Sự thành thạo và chuẩn xác các thao tác khi hàn góc ở vị trí 1F của phương pháp hàn MAG, MIG Quan sát các thao tác đối chiếu với quy tr×nh thao t¸c. 2,5 6 Kiểm tra chất lượng mối hàn Theo dõi việc thực hiện, đối chiếu với quy trình kiểm tra 2,5 6.1 Mối hàn đảm bảo độ sâu ngấu 0,5 6.2 Mối hàn đúng kích thước (cạnh K của mối hàn ). 0,5 6.3 Mối hàn kh«ng bị khuyết tật (lẫn xỉ, cháy cạnh, mối hàn bị lồi cao ) 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 1 177 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 qủa học tập Kiến thức 0,3 Kỹ năng 0,5 Thái độ 0,2 Cộng: 178 Bài 6: HÀN LIÊN KẾT GÓC THÉP CÁC BON THẤP VỊ TRÍ HÀN 3F Mã bài: 17.6 Giới thiệu Mối hàn góc thép các bon thấp được sử dụng nhiều trong chế tạo kết cấu, đặc biệt là trong chế tạo dầm, xà nhà công nghiệp, hàn khung tàu. Để tăng năng suất, chất lượng mối hàn và hạn chế biến dạng nhiệt kết cấu người ta thường sử dụng phương pháp MAG. Do phương pháp hàn MAG có hệ số đắp cao nên kim nên việc khống chế kim loại lỏng ở vị trí đứng gặp hó khăn nên hạn chế sử dụng, nếu các kết cấu có thể xoay được người ta thường xoay về vị trí khác Mục tiêu: - Trình bày các thông số cơ bản của mối hàn góc, và ứng dụng của chúng. - Nêu được kỹ thuật hàn góc ở vị trí đứng bằng phương pháp hàn MAG - Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ. - Chọn chế độ hàn, lưu lượng khí bảo vệ phù hợp với chiều dày vật liệu và kiểu liên kết hàn góc. - Chọn cách dao động mỏ hàn thích hợp cho mối hàn góc. - Hàn mối hàn góc 3F đảm bảo độ sâu ngấu, ít rỗ khí, không khuyết cạnh, ít biến dạng, đúng kích thước bản vẽ. - Làm sạch, kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. - Sửa chữa các khuyết tật mối hàn không xẩy ra phế phẩm vật hàn. - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng. Nội dung: 1. Công tác chuẩn bị Chuẩn bị đúng kích thước chi tiết hàn theo đúng bản vẽ Cạnh K của mối hàn phụ thuộc vào chiều dầy của vật liệu và được tra theo bảng sau: 2 -3 4 -6 7 -9 10 -12 14 -18 18 -22 23 -30 K( nhỏ nhất ) 2 3 4 5 6 8 10 179 2. Kỹ thuật hàn Chiều dầy vật liệu Ih (A) Uh (V) Tốc độ cấp dây ( m/phút) Phần nhô điện cực (mm) Lƣu lƣợng khí (lít/phút) δ = 6mm 100 20 3 12 8 ÷ 10 3. Trình tự thực hiện TT Nội dung công việc Dụng cụ thiết bị Hình vẽ minh họa Yêu cầu đạt đƣợc 1 Đọc bản vẽ YCKT: Mối hàn đúng kích thước không khuyết tật - Nắm được kích thước cơ bản - Hiểu được yêu cầu kỹ thuật 2 - Kiểm tra phôi, chuẩn bị mép hàn - Chọn chế độ hàn gá đính Thước lá, búa tay, dũa, bàn chải thép, máy hàn MAG. - Phôi thẳng phẳng không pavia - Đánh sạch vật hàn bằng bàn chải sắt hoặc máy mài cầm tay - Mối hàn đính chắc chắn 180 3 Tiến hành hàn Thiết bị hàn MAG. - Đúng góc độ mỏ hàn - Kết thúc đúng kỹ thuật, sau 5s kể từ khi hồ quang tắt mới rút mỏ ra khỏi bể hàn 4 Kiểm tra - Phát hiện các khuyết tật của mối hàn - Kiểm tra bằng mắt và thước đo 4.Khuyết tật thƣờng gặp và biện pháp khắc phục TT Tên Hình vẽ minh họa Nguyên nhân Cách khắc phục 1 1) Mối hàn cháy cạnh. - Dòng điện hàn lớn - Do dao động mỏ hàn không có điểm dưng tại các biên độ dao động. - Dừng hồ quang tại hai mép hàn 2 Mối hàn bị rỗ khí - Thiếu khí bảo vệ. - Tăng lưu lượng khí bảo vệ 3 Mối hàn không thấu - Do cường độ dòng điện hàn quá nhỏ - Góc độ mỏ hàn không hợp lý - Tăng cường độ dòng điện hàn - Chọn góc độ mỏ hàn hợp lý 5. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp - Trang bị đầy đủ bảo hộ lao động - An toàn khi sử dụng thiết bị và bình khí. 181 Bài tập và sản phẩm thực hành Câu 1: Cho biết kỹ thuật hàn góc vị trí 3F bằng phương pháp hàn MAG Câu2: Thực hiện mối hàn ở vị trí 3F kích thước như theo bản vẽ sau: Yêu cầu kỹ thuật: - Kim loại mối hàn bám đều hai cạnh - Mối hàn đúng kích thước, không bị khuyết tật 182 Đánh giá kết quả học tập TT Tiêu chí đánh giá Cách thức và phƣơng pháp đánh giá Điểm tối đa Kết quả thực hiện của ngƣời học I Kiến thức 1 Chọn chế độ hàn của mối hàn góc thép các bon thấp 3F của phương pháp hàn MAG, MIG Làm bài tự luận và trắc nghiệm, đối chiếu với nội dung bài học 3,5 1.1 Trình bày cách chọn đường kính dây hàn phù hợp 1 1.2 Trình bày cách chọn cường độ dòng điện, điện thế hàn đúng 1,5 1.3 Trình bày cách chọn lưu lượng khí chính xác 1 2 Trình bày kỹ thuật hàn mối hàn góc thép các bon thấp 3F của phương pháp hàn MAG, MIG đúng Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 4 2.1 Nêu đầy đủ kỹ thuật bắt đầu, nối liền, kết thúc 1,5 2.2 Nêu đúng góc độ mỏ hàn 1,5 2.3 Nêu cách dao động mỏ hàn phù hợp 1 3 Trình bày cách khắc phục các khuyết tật thường gặp của mối hàn phù hợp Làm bài tự luận, đối chiếu với nội dung bài học 2,5 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 MIG, MAG 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 khi hàn góc thép các bon thấp 3F của phương pháp hàn MAG, MIG Kiểm tra các yêu cầu, đối chiếu với tiêu chuẩn. 1,5 5 Sự thành thạo và chuẩn xác các thao tác khi hàn góc thép các bon thấp 3F của phương pháp hàn MAG, MIG Quan sát các thao tác đối chiếu với quy tr×nh thao t¸c. 2 183 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 (cạnh K của mối hàn ). 1 6.2 Mối hàn kh«ng bị khuyết tật (cháy cạnh, rỗ khí, chảy xệ ) 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 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: 184 Tài liệu tham khảo [1]. TS. Nguyễn Đức Thắng, “Đảm bảo chất lượng hàn”, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, 2009. [2]. Trương Công Đạt- Kỹ thuật hàn-NXBKHKT-1977. [3]. Nguyễn Văn Thông- Công nghệ hàn thép và hợp kim khó hàn –KHKT- 2005. [4]. Ngô Lê Thông- Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1 cơ sở lý thuyết) - NXBGD-2004. [5]. Trung tâm đào tạo và chuyển giao công nghệ Việt – Đức, “Chương trình đào tạo Chuyên gia hàn quốc tế”, 2006. [6]. Metal and How to weld them - the James F.Lincoln Arc Welding Foundation (USA) – 1990. [7]. The Procedure Handbook of Arc Welding – the Lincoln Electric Company (USA) by Richart S.Sabo – 1995. [8]. Welding science & Technology – Volume 1 – American Welding Society (AWS) by 2006. [9]. ASME Section IX, “Welding and Brazing Qualifications”, American Societyt mechanical Engineer”, 2007. [10]. AWS D1.1, “Welding Structure Steel”, American Welding Society, 2008. [11] Tìm kiếm tài liệu, hình ảnh internet với từ khóa DT, NDT, AWS D1.1 [12] Tìm kiếm video tren youtube.com từ khóa DT, NDT, Chappy, haness testing, VT, UT, MT, X-ray, ET, MIG, MAG, GMAW 185 PHỤ LỤC Cùng với sư phát triển của khoa học và công nghệ, thiết bị ngành hàn cũng có sự thay đổi mạnh mẽ góp phần làm tăng năng suất, chất lượng mối hàn và cải thiện điều kiện lao động cho người công nhân. Một trong những thành tựu đó là robot hàn. Về nguyên lý cơ bản và thực chất của phương pháp hàn là không có gì thay đổi; thay đổi ở đây là toàn bộ thao tác tính toán chế độ hàn, thao tác hàn thực tế được cơ cấu máy điều khiển thay thế cho người công nhân. Robot hàn MIG/MAG hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp vì các thao tác hàn không quá phức tạp và phương pháp hàn MIG/MAG được ứng dụng nhiều. Nhóm biên soạn xin trân trọn giới thiệu phần hướng dẫn sử dụng và vận hành robot hàn công nghiệp MIG/MAG với bộ điều khiển chuẩn YA-1NA, kiểu máy hàn YA-1PA, Seri VR2. Đây là loại máy sử dụng đầu hàn và phần mềm điều khiển phổ biến hiện nay, mục đích giúp người học có những khái niệm cơ bản như: - Hệ điều hành - Hệ tọa độ, quy ước hệ tọa độ - Các chuyển động, các khớp - Các lệnh lập trình, lệnh di chuyển - Thông số đặc trưng khi điều khiển đầu hàn MIG/MAG