Giáo trình Hàn MIG/MAG nâng cao (Trình độ Cao đẳng)

ngành bắt buộc. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Trình bày chính xác cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MIG, MAG. - Giải thích đầy đủ thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. - Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn MIG, MAG. - Vận hành, sử dụng 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,2G,3G, 2F, 3F đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Giải thích rõ các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: TT Tên các bài trong mô đun Thời gian Hình thức giảng dạy 1 Những kiến thức cơ bản khí hàn MAG. 10 Lý thuyết 2 Dụng cụ, thiết bị hàn MAG 5 Lý thuyết Kiểm tra bài 1 ,2 1 3 Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (2F) 15 Tích hợp 3 4 Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (3F) 20 Tích hợp Kiểm tra bài 3 , 4 4 5 Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (1G) 20 Tích hợp 6 Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (2G) 15 Tích hợp 7 Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (3G) 20 Tích hợp 8 Kiểm tra bài 5,6,7 10 Cộng 120 4 BÀI 1 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MAG Giới thiệu Hàn MAG được viết tắt từ cụm từ: Metal Active Gas welding, Hàn MIG được viết tắt từ cụm từ: Metal Inert Gas welding .Hàn MAG là một trong những phương pháp hàn nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, khí bảo vệ trong hàn là khí CO2 Mục tiêu của bài: - Giải thích đúng nguyên lý, cụng dụng của phương pháp hàn MAG. - Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn. - Liệt kê các loại dụng cụthiết bị dùng trong cụng nghệ hàn MAG. - Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MAG. - Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ cụng nhân hàn. Nội dung 1. Nguyên lý hàn MIG, MAG 1.1. Khái niệm - Hàn MAG được viết tắt từ cụm từ: Metal Active Gas welding là một trong những phương pháp hàn nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, khí bảo vệ trong hàn MAG là khí hoạt tính (CO2 hoặc hỗn hợp CO2 với Ar). - Hàn MIG được viết tắt từ cụm từ: Metal Inert Gas welding là một trong những phương pháp hàn nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, khí bảo vệ trong hàn MIG là khí trơ (Ar hoặc hỗn hợp Ar với He hoặc hỗn hợp Ar với O2 hoặc hỗn hợp Ar với He và CO2) 1.2. Nguyên lý hàn MIG, MAG 5 Hình 1.1. Sơ đồ hàn trong môi trường khí bảo vệ điện cực nóng chảy Dây hàn (điện cực) liên tục được đẩy vào vùng hàn nhờ một động cơ cung cấp dây hàn, trong khi đó dòng điện hàn được truyền từ nguồn điện hàn qua bép hàn qua dây hàn tạo thành hồ quang để làm nóng chảy kim loại cơ bản và dây hàn. Khí bảo vệ được cung cấp xung quanh vùng hàn để bảo vệ, ngăn không cho không khí xâm nhập vào kim loại mối hàn, tránh Ôxy hóa và Nitơ hóa mối hàn. Nguồn điện hàn thường có đặc tuyến thoải và bộ cấp dây hàn có tốc độ cố định. Một số thiết bị có nguồn điện hàn có đặc tuyến dốc kết hợp với bộ cấp dây có tốc độ biến đổi. Trong một số trường hợp (hàn nhôm), có thể dùng nguồn điện hàn có đặc tuyến dốc kết hợp với bộ cấp dây có tốc độ cố định. Khi đó khả năng tự điều chỉnh của hồ quang bị hạn chế, đòi hái thợ hàn (khi hàn bán tự động) có tay nghề cao. Phần điện cực được nung chảy chuyển dịch vào vũng hàn theo một trong các cơ chế chuyển dịch kim loại vào vũng hàn sau: 6 Hình 1.2 Dịch chuyển kim loại - Chuyển dịch ngắn mạch (Short Circuiting Transfer) Cường độ trung bình : 50 đến 150 A. Bề dày chi tiết : 0,5 đến 2 mm. Trong kiểu chuyển dịch này năng lượng hàn có trị số thấp nhất, do dòng hàn và điện áp hồ quang tương đối thấp. Sự chuyển dịch diễn ra nhờ các chu kỳ ngắn mạch liên tục giữa điện cực và vũng chảy. Đặc tính volt – ampe của nguồn điện hàn đóng vai trò quan trọng cho kiểu chuyển dịch này. Vì năng lượng hàn thấp, nên độ ngấu nông cần chú ý đặc biệt khi hàn các chi tiết dày. Đặc điểm này của chuyển dịch ngắn mạch giúp cho việc hàn ở tư thế ngược dễ dàng hơn, đặc biệt là với ứng dụng trên kim loại mỏng. Tóm lại chuyển dịch ngắn mạch thích hợp cho các ứng dụng sau : + Áp dụng khi hàn lớp lót + Áp dụng khi hàn trên tôn mỏng . Cần bảo đảm : + Đầu ống kẹp điện cực (contact tube) được nhô ra khỏi miệng mỏ phun từ 5 đến 10 mm khi hàn lớp lót. 7 + Độ nhú điện cực (ESO) 5 mm. + Góc nghiêng mỏ hàn từ 65° đến 70°. - Chuyển dịch giọt lớn: (Chuyển dịch cầu - Globular Transfer): Cường độ dòng hàn trung bình : 150 đến 300 A. Bề dày chi tiết : 2 đến 6 mm. Trong kiểu chuyển dịch này, kim loại chuyển dịch từ điện cực sang vũng hàn dưới dạng các giọt cầu có kích cỡ không đều và định hướng ngẫu nhiên, kết quả là lượng văng tóe tăng lên đáng kể. Khi hàn với khí CO2 thì có thể giảm sự văng tóe bằng cách hiệu chỉnh thông số hàn sao cho đầu dây hàn nhúng chìm vào trong vũng chảy và hồ quang cháy trong lỗ hổng nằm trong vũng chảy. Hồ quang CO2thường không ổn định và khi hàn phát ra âm thanh như tiếng cành cây gãy. Đặc trưng của hồ quang này là đường hàn mấp mô hơn so với các chuyển dịch khác. Bởi vì hồ quang bị nhúng chìm vào vũng chảy, nên đường hàn có độ ngấu rất sâu, hiệu quả làm sạch biên mối hàn kém hơn. Chuyển dịch cầu được ứng dụng trong các trường hợp sau: + Dùng để hàn lớp phủ. + Hàn tôn có bề dày lớn. + Hàn ở tư thế phẳng . - Chuyển dịch phun (Axial Spray Transfer): Cường độ dòng hàn trung bình > 300 A. Bề dày chi tiết > 6 mm. Xảy ra khi khí bảo vệ có hơn 80% argon. Trong kiểu chuyển dịch này các giọt kim loại có kích cỡ bằng hoặc nhỏ hơn đường kính dây điện cực. Các giọt kim loại được định hướng dọc theo trục hồ quang. Hồ quang cháy êm và ổn định, kết quả là hàn ít văng tóe hơn, mặt đường hàn phẳng phiu hơn. Năng lượng hồ quang (dạng plasma) trải đều trong vùng không gian hình côn giúp cho biên đường hàn trở nên sạch sẽ song cũng dễ gây ra các khuyết tật do thiếu chảy cho biên đường hàn. Độ ngấu trong kiểu chuyển dịch này sâu hơn khi hàn bằng que hàn song lại thấp hơn chuyển dịch cầu có năng lượng hàn cao hơn. Được ứng dụng khi hàn phủ hoặc lớp hoàn tất 8 + Hàn trên tôn dày + Sử dụng khi hàn phẳng Để bảo đảm có được chuyển dịch phun: + Đầu ống tiếp điện (contact tube) phải nằm trong mỏ phun. + Độ nhú ESO (tầm với điện cực) khoảng 20 mm. + Góc nghiêng mỏ hàn 75° đến 85°. - Chuyển dịch tia dạng xung (Pulsed Current Transfer (GMAW-P)) năng lượng hàn cao hơn khi chuyển dịch ngắn mạch, có thể áp dụng trong mọi vị trí hàn. Trong biến thể này nguồn điện hàn sẽ cung cấp hai mức giá trị. Giá trị nền (background) có cường độ thấp đến mức không gây ra bất kỳ sự chuyển dịch kim loại nào. Trong khi xung đỉnh (Pulse pead) có giá trị cao hơn đạt giá trị cần thiết để có chuyển dịch phun. Sự kết hợp hai giá trị dòng điện hàn cũng như tần số xung sẽ tạo ra các hiệu quả chuyển dịch mong muốn. Nguy cơ tạo ra khuyết tật thiếu chảy là nhược điểm của kiểu lai tạo này khi hàn trên tôn dày. Song nó cũng ít nghiêm trọng hơn khi hàn với chế độ chuyển dịch ngắn mạch. 2. Vật liệu hàn MIG, MAG 2.1. Khí bảo vệ Nói chung, khí bảo vệ có chức năng ngăn không cho không xung quanh tiếp xúc với vùng hàn và tác động đến: các đặc trưng của hồ quang, dạng dịch chuyển kim loại điện cực vào vũng hàn, các thông số hình học, tốc độ hàn, xu hướng cháy lõm mép hàn và hiệu ứng bắn phá lớp oxit bề mặt. Sau đây là đặc điểm của các loại khí bảo vệ thông dụng (khi hàn thép): - Khí cacbonic (CO2) là khí hoạt tính, dùng cho hàn thép các bon và thép hợp kim thấp với dạng dịch chuyển ngắn mạch của kim loại điện cực. Các đặc điểm chủ yếu là: + Chiều sâu chảy lớn nhất. + Chi phí thấp.. + Hồ quang không êm, bắn toé ngiuề. + Không thuận lợi cho dạng chuyển dịch tia. 9 + Có thể hàn ở nhiều tư thế khác nhau. - Khí Argon (Ar) là khí trơ và thường không được sử dụng riêng rẽ khi hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp. Thay vào đó người ta bổ sung một lượng nhất định O2 hoặc CO2 để gây ổn định hồ quang (nếu không hồ quang sẽ kém ổn định). Ar + CO2 với 20 ữ 50 %, hỗn hợp khí bảo vệ được dùng để hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp với dạng dịch chuyển ngắn mạch của kim loại điện cực. Các đặc điểm cơ bản: + Hình dạng mối hàn tốt + Chiều sâu chảy nhá hơn so với khi hàn bằng CO2 + Vũng hàn có tính chảy loãng thấp hơn so với khi hàn bằng CO2 + Có thể xảy ra hiện tượng không ngấu bề mặt của rãnh hàn. + Để có dạng chuyển dịch tia của kim loại điện cực, cần sử dụng tối thiểu 80% Ar. + Có thể hàn ở các tư thế khác nhau. - Hỗn hợp Ar + (3 ữ 10%) CO2 hoặc Ar + (1 ữ 5%) O2 thường được dùng cho hàn với dạng chuyển dịch tia của kim loại điện cực. Tỷ lệ Ar trong hỗn hợp này càng thấp thì càng cần phải có điện áp hồ quang cao hơn cần cho việc thiết lập chiều dài cần thiết của hồ quang thích hợp cho dạng dịch chuyển tia. Các đực điểm cơ bản: + Hình dạng mối hàn tốt. + Bắn toé tổi thiểu hoặc bằng 0. + Là hỗn hợp tốt nhất để ngăn ngừa hàn không ngấu bề mặt của rãnh hàn. + Chỉ hàn được ở tư thế hàn sấp. + Tốt nhất cho hàn tấm dày. 2.2. Dây hàn (điện cực nóng chảy) Dây hàn được sử dụng để bổ sung kim loại vào vũng hàn, nhằm tạo nên mối hàn có cơ tính và các tính chất khác gần với kim loại cơ bản, cũng như để tạo nên mối hàn không có khuyết tật. Dây hàn phải đáp ứng yêu cầu tương thích với kim loại cơ bản về một hoặc nhiều mặt sau đây: 10 - Thành phần hoá học: dây hàn thường chứa các nguyên tố khử ôxi như: Si, Mn, Ti. - Độ bền ; - Tính dẻo ; - Độ dai va đập. Ngoài ra, có thể có thêm một số yêu cầu đặc biệt khác như khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn, màu sắc,.... Dây hàn thép cacbon là dây rắn có hàm lượng hợp kim thấp, được kéo với độ chính xác cao có đường kính từ ỉ 0,6 mm đến ỉ 2,4 mm. Dây hàn được quấn thành cuộn 15 đến 20 kg Hoặc chứa sẳn trong thùng (trường hợp hàn tự động. Dây hàn được mạ một lớp đồng để dẫn điện tốt và chống oxi hóa. Thành phần dây hàn như sau: carbon (C : 0,06 đến 0,08 %), mangan (Mn : 1,0 đến 1,5 %), silic (Si : 0,6 đến 0,9 %), lưu hùynh (S : 0,025 %) và phospho (P : 0,025 %). Mật độ dòng điện : Mật độ dòng điện là cường độ đi qua 1 mm2 tiết diện dây hàn. Ví dụ : Cường độ 150 A sử dụng với dây đường kính ỉ 0,8 mm so với ỉ 1,6 mm Dây  0,8 mm Dây 1,6 mm Tiết diện: 0,4 x 0,4 x 3,14 = 0,5 mm2 Tiết diện: 0,8 x 0,8 x 3,14 = 2,0mm2 Mật độ: 150 A : 0,5 mm2 = 300 A/mm2 Mật độ: 150 A : 2,0 mm2 = 75 A/mm2 Như vậy dây 0,8 mm. Cung cấp nhiều nhiệt hơn cho chi tiết và dây hàn quá nóng. Nên chọn cỡ dây hàn thích hợp với cường độ hàn. Tiêu chuẩn dây hàn theo AWS A5.18 gồm các loại phổ biến sau: ER70S-2 : loại có chứa các chất khử đặc biệt. Cho mối hàn chất lượng cao, tương thích hầu hết các loại mác thép carbon. ER70S-3 : Dây hàn đa dụng. Silicon và mangan là hai thành phần khử oxit chủ yếu thích hợp cho công việc hàn ở vị trí nghịch với kiểu chuyển dịch 11 ngắn mạch dùng khí bảo vệ là Ar - CO2 Hàn tốt trên thép cán và thép bị rỉ sét với khí CO2. ER70S-6 : Hàm lượng các chất khử oxit mangan và silicon cao nhất, cho phép hàn trong CO2 với dòng điện cao nhất. Đồng thời cũng có thể hàn với hỗn hợp Ar - CO2. Khả năng hàn bám tốt, thích hợp khi hàn các mối hàn ở vị trí ngược với kiểu chuyển dịch ngắn mạch. 3. Thiết bị dụng cụ hàn MIG, MAG 3.1. Thiết bị hàn MIG, MAG - Thiết bị hàn cơ bản bao gồm: + Súng hàn ; + Bộ cấp dây hàn ; + Bộ phận điều khiển chế độ hàn ; + Biến thế hàn ; + Bộ cấp khí bảo vệ có bộ phận sấy khí ; + Cáp hàn và ống dẫn khí bảo vệ ; - Thiết bị phụ trợ: Máy mài tay, máy hút khói... Thiết bị hàn MIG về cơ bản giống như MAG, chỉ có điều khi hàn MIG sử dụng khí bảo vệ là khí trơ và thường được sử dụng để hàn thép không gỉ và kim loại màu vì vậy khi hàn MIG phải thay khí bảo vệ và các phụ kiện đi kèm như: ống dẫn hướng dây hàn, các con lăn dẫn dây hàn. 3.2. Dụng cụ hàn MIG, MAG - Mặt nạ hàn, kính hàn ; - Kìm cắt dây, kìm cặp phôi.; - Thước lá, dưỡng kiểm tra ; - Bàn chải sắt ; - Các loại búa nguội, búa gõ xỉ ; - Dụng cụ mở chai khí, mỏ lết. 4. Đặc điểm công dụng của hàn MIG, MAG 4.1. Đặc điểm 12 - Là phương pháp hàn bán tự động sử dụng mật độ dòng điện hàn lớn như vậy làm tăng năng suất hàn, tăng chiều sâu nóng chảy và giảm bề rộng vùng ảnh hưởng nhiệt. - Có thể điều chỉnh thành phần hóa học của mối hàn thông qua việc thay đổi thành phần hóa học của dây hàn và khí bảo vệ. - Khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao. - Khi sử dụng khí bảo vệ CO2 làm giảm chi phí quá trình hàn. - Khi sử dụng khí bảo vệ Ar hoặc hỗn hợp Ar + CO2 cho chất lượng mối hàn cao, bề mặt mối hàn đẹp, giảm hầu hết kim loại bắn toé. - Có thể hàn được ở ngiuề tư thế khác nhau. - Hồ quang cháy không êm so với hàn TIG, kim loại bắn tóe nhiều khi hàn bằng dây hàn đặc (khi hàn bằng khí CO2), tuy vậy có thể khắc phôc bằng cách sử dụng dây hàn có lõi thuốc (dây hàn tổng hợp) hoặc hàn với hỗn hợp khí bảo vệ. 4.2. Phạm vi ứng dụng: - Dùng hàn các loại vật liệu: Thép cacbon thấp và một số thép hợp kim thấp (hàn MAG) và hàn kim loại, hợp kim màu (khi hàn MIG). - Cho phép hàn các chiều dày khác nhau đảm bảo chất lượng mối hàn tốt. - Được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô, công nghiệp đóng tàu, sản xuất kết cấu thép, xây dựng cầu, chế tạo máy công nghiệp. 5. Các khuyết tật của mối hàn Khuyết tật mối hàn, nguyên nhân và cách phòng tránh Dạng khuyết tật Nguyên nhân Cách phòng tránh Khó mồi hồ quang Chưa mở gas Hết gas Sai cực tính Nối điện hoặc mass không tốt Mạch điều khiển bị hỏng Kiểm tra van khí Thay bình khí Cực tính là DCEP (Dây hàn +, vật hàn -) Kiểm tra dây mass Kiểm tra mạch điều khiển 13 (thợ điện tử) Hồ quang cháy không êm Con lăn đẩy dây không đúng cỡ Lực ép của dẫn dây không đủ Bánh xe ép dây quá căng Tốc độ cấp dây quá chậm Đầu ống tiếp điện bị mòn, dính gây phóng hồ quang trong ống tiếp điện Súng hàn bị nóng Kiểm tra cỡ rãnh của con lăn Điều chỉnh áp lực ép Điều chỉnh tốc độ cấp dây Làm sạch ống tiếp điện Thay súng có công suất lớn hơn. Rỗ khí Khí bị lẫn do dòng điện cao hoặc khí bị rối Dây hàn bị dính dầu hoặc bị bẩn, bị ôxy hoá. Khí bảo vệ bị ẩm Lưu lượng khí không đủ hoặc bị gió Kim loại bị bắn tóe từ vũng hàn nhiều Điều chỉnh lưu lượng khí cho phù hợp với cỡ mỏ phun Bảo quản dây hàn nơi khô ráo không nhiễm bẩn, dầu, chi mở bao bì khi sử dụng, khi bị ôxy hoá phải loại bỏ Che chắn gió khi bị ảnh hưởng Mối hàn bị bẩn Không đủ khí bảo vệ Dây hàn bị bẩn Chi tiết hàn bị bẩn Điều chỉnh lưu lượng khí phù hợp Làm sạch chi tiết trước khi hàn Mối hàn bị nứt Dây hàn không đúng loại Thiết kế mối hàn không đúng Tốc độ hàn quá chậm Kiểm tra, thay dây hàn cho phù hợp Kiểm tra kích thước thiết kế Tăng tốc độ hàn cho phù hợp Không đủ ngấu Chuẩn bị mép hàn chưa đúng Tốc độ hàn quá lớn Dòng điện hàn nhỏ Kiểm tra các thông số: khe hở, độ dư mép, góc vát. Giảm tốc độ hàn phù hợp 14 Hồ quang hàn dài Góc nghiêng mỏ hàn nhỏ Tăng dàng điện hàn Giảm chiều dài hồ quang, cho tầm với điện cực nhỏ hơn. Điều chỉnh góc nghiêng Dây cấp nguồn hàn quá nóng Đường kính dây dẫn nhỏ Các chỗ nối bị lỏng Dây cấp quá dài Thay dây dẫn có đường kính lõi dây lớn hơn Kiểm tra các chỗ nối Bài Tập Câu 1: Trình bày thực chất , đặc điểm và phạm vi ứng dụng của hàn MAG? Câu 2: Thế nào là hàn MIG, hàn MAG ? phân biệt 2 phương pháp hàn trên? Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập Tiêu chí đánh giá Nội dung Hệ số Kiến thức Đánh giá theo mục tiêu về kiến thức của bài đề ra 0.3 Kỹ năng Đánh giá theo mục tiêu về kỹ năng của bài đề ra 0.5 Thái độ Tác phong công nghiệp ,Thời gian thực hiện bài tập , an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng 0.2 Cộng 15 BÀI 2 THIẾT BỊ HÀN MAG Giới thiệu Thiết bị hàn MAG rất đa dạng và dễ thay thế, hiện nay có rất nhiều loại máy hàn MAG khác nhau nhưng nguyên lý hoạt động thì như nhau Mục tiêu - Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MAG. - Vận hành, sử dụng thành thạo các loại máy hàn, dụng cụhàn MAG. - Chọn chế độ hàn: Đường kính dây hàn, cường độ dòng điện, điện thế hồ quang, tốc độ hàn, lưu lượng khí bảo vệ phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu. - Thao tác tháo lắp dây, mỏ hàn, van giảm áp, ống dẫn khí, chai chứa khí, chuẩn bị đầu dây hàn thành thạo. - Tư thế thao tác hàn: Cầm mỏ hàn, ngồi hàn đúng quy định thoải mái tránh gây mệt mỏi. - Gây hồ quang và duy trì sự cháy của cột hồ quang ổn định. Nội dung của bài: 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy hàn MIG, MAG. 1.1. Sơ đồ cấu tạo chung Hình 2.1: Sơ đồ thiết bị hàn MIG, MAG 16 1. Súng hàn ; 2. Bộ cấp dây hàn ; 3. Hộp điều khiển ; 3. Bộ cấp khí bảo vệ ; 4. Nguồn điện hàn ; 5. Cáp hàn và ống dẫn khí bảo vệ 1.2. Cấu tạo nguyên lý làm việc của các bộ phận 2.2.1. Súng hàn và phụ kiện Có nhiều loại và cỡ, loại súng hàn khác nhau nhằm tạo hiệu suất làm việc tối đa, súng hàn có thể được làm mát bằng nước hoặc bằng khí. - Ống kẹp điện cực nằm bên trong chụp khí bảo vệ, thường được chế tạo bằng đồng hoặc hợp kim đồng, dùng để dẫn dòng điện hàn vào dây hàn. ống kẹp điện cực nối với nguồn điện hàn thông qua cáp hàn. Có các cỡ ống kẹp khác nhau, tùy thuộc vào kích thước và kim loại dây hàn. - Chụp khí bảo vệ có nhiệm vụ hướng cột khí bảo vệ vào vùng hàn. Tùy theo loại ứng dụng và cường độ dòng điện hàn, cần chọn đúng cỡ chụp khí. Hình 2.2: Súng hàn và phụ kiện 1. Tay cầm ; 2. Cổ súng hàn ; 3.Công tắc điều khiển ; 4. ống dẫn ; 5. Chụp khí bảo vệ ; 6.ống tiếp điện ; 7. Gá ống tiếp điện ; 8. Miếng cách điện ; 17 9.Lò xo dẫn hướng dây hàn ; 10.Ống dẫn hướng cho lò xo ; 11. Dây hàn ; 12. Dẫn khí bảo vệ ; 13. Dẫn điện hàn - Ống dẫn dây hàn được nối với bộ cấp dây hàn có tác dụng đỡ và dẫn hướng dây hàn vào tới ống kẹp điện cực. Chi tiết này quan trọng vì nó quyết định việc cấp dây hàn không gián đoạn (không tắc). Bề mặt trong của ống dẫn điện cực được làm bằng các loại vật liệu khác nhau tùy theo kim loại cơ bản cần hàn (thép cho hàn thép, nylon cho hàn nhôm). Ống dẫn điện cực có kích thước phù hợp với kích thước dây hàn sử dụng. - Ống dẫn khí bảo vệ: Là loại ống cao su hoặc nhựa mềm, có lớp nilon ở giữa để tăng khả năng chịu áp suất cao của khí bảo vệ, hai đầu được nối với bộ phận cung cấp khí và bộ phận điều khiển, đảm bảo độ kín nhờ các coliê. - Ống dẫn nước làm mát (nếu có). Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ CO2, nếu dòng điện hàn lớn hơn 500 A (hoặc 400A nhưng chu kỳ tải là 100%) phải dùng nước để làm mát mỏ hàn, nếu dòng điện hàn nhỏ hơn dùng phương pháp làm mát bằng khí. - So với làm mát bằng nước, làm mát bằng khí giúp cho thao tác được dễ dàng, súng hàn dễ bảo trì, thích hợp cho không gian chật hẹp và hàn được ở mọi tư thế khác nhau - Cáp hàn được lồng phía trong của ống cáp mềm chung, bao gồm: cáp dẫn dây hàn, cáp dẫn điện hàn, ống dẫn khí, cáp điện điều khiển. - Công tắc điều khiển: Được lắp ở súng hàn, khi đóng mở công tắc điều khiển dòng điều khiển được nhận biết tại bộ phận điều khiển, kịp thời đóng ngắt dòng điện hàn, dòng khí bảo vệ, bộ phận chuyển dây hàn, bộ phận làm mát (nếu có). Bộ cấp dây hàn - Bộ cấp dây hàn có tốc độ ổn định được điều khiển bằng điện tử và đảm bảo cho sự ổn định cần thiết cho các thông số của chế độ hàn. Các bộ phận này thường được bố trí bên trong hộp cấp dây hàn để bảo vệ các chi tiết chuyển động không bị tác động xấu của bụi và thời tiết. - Tốc độ cấp dây thường nằm trong khoảng 1,9 ữ 30,5 m/min 18 - Bộ phận cấp có thể được trang bị thêm chức năng chống cháy ngược, cho phép dừng ngay động cơ cấp dây khi nhả công tắc súng hàn nhằm ngăn ngừa khả năng đầu dây hàn bị dính vào bể hàn hoặc cháy ngược vào ống kẹp điện cực. Bộ phận điều khiển - Chức năng của bộ phận điều khiển là khống chế tốc độ cấp dây hàn, khống chế việc bắt đầu và ngưng cấp dây hàn thông qua tín hiệu nhận được từ công tắc súng hàn, khí bảo vệ, nước làm mát và dòng điện hàn được đưa vào súng hàn cũng thông qua bộ phận điều khiển. - Bộ phận điều khiển ngày nay được sử dụng các kỹ thuật tiên tiến còn có tác dụng giảm hiện tượng bắn tóe kim loại khi hàn. - Bộ phận điều khiển thường đi liền với nguồn điện hàn có đặc tính thoải sẽ tạo nên sự thay đổi cần thiết của dòng điện hàn. - Để điều chỉnh dòng điện hàn và điện áp hàn, bộ phận điều khiển còn được nối thêm một hộp điều khiển (remote controller) giúp cho quá trình điều chỉnh thuận tiện. Van giảm áp cho khí bảo vệ: - Van giảm áp có nhiệm vụ cung cấp liên tục khí bảo vệ đã được giảm áp suất co súng hàn ở áp suất làm việc ổn định. - Van giảm áp thường đi kèm lưu lượng kế, ngoài ra còn có bộ phận sấy khí hàn chống đóng băng khí. 19 Hình 2.3: Van giảm áp Nguồn điện hàn - Nguồn điện hàn thường là loại một chiều nối cực dương vào súng hàn và cực âm vào vật hàn. - Nguồn điện hàn trong hàn MAG có đặc tính thoải có khả năng tự điều chỉnh hồ quang tạo ra điều kiện hàn ổn định - Nếu sử dụng nguồn một chiều đấu thuận sẽ cho hồ quang không ổn định và bắn tóe kim loại nhiều. Cũng có thể sử dụng nguồn xoay chiều sử dụng chế độ xung cho hồ quang ổn định, ít bắn tóe kim loại. 2. Vận hành, sử dụng và bảo quản máy hàn MIG, MAG. 2.1. Mô tả vận hành mỗi bộ phận 2.1.1. Nguồn hàn 20 Hình 2.4: Bảng điều khiển nguồn điện hàn (Máy hàn MAG -OTC 350) 1- Am pe kế 6- Công tắc điều khiển 2- Vôn kế 7- Công tắc khí 3- Cầu chì 8- Công tắc lấp rãnh hồ quang 4- Đèn báo 9- Núm điều chỉnh dòng điện và 5- Đèn công suất chính điện áp lấp rãnh hồ quang 2.1.2. Hộp điều khiển Hình 2.5: Hộp điều khiển 1. Núm điều chỉnh dòng điện hàn ; 2. Núm điều chỉnh điện áp hàn ; 3. Công tắc "inching" (dùng để đẩy dây hàn khi lắp dây) 2.1.3. Cơ cấu lắp dây hàn Hình 2.6: Cơ cấu lắp dây hàn 1. Bộ phận nắn dây ; 2. Tay nắm cơ cấu ép ; 3. Cửa bộ phận dẫn hướng ; Tấm kẹp 4. Bản lề ; 5. ; 6. Đai ốc cánh ; 7. Ống đỡ cuộn dây ; 8. Chốt hãm ; 9.Dây hàn Trình tự lắp dây hàn 21 1- Kiểm tra rãnh của đầu con lăn dẫn dây thích hợp với cỡ dây. Lắp con lăn vào cơ cấu đẩy dây, mặt ghi giá trị con số tương ứng với đường kính dây quay ra ngoài. 2- Nâng chốt hãm và xoay về vị trí nằm ngang. 3- Lắp cuộn dây vào ống đỡ cuộn dây. 4- Đưa chốt hãm về vị trí ban đầu. 5- Hạ tay nắm cơ cấu ép. 6- Nâng tấm kẹp. 7- Kéo dây đi qua cơ cấu nắn dây qua con lăn đẩy dây và luồn dây vào bộ phận dẫn hướng. 8- Hạ tấm kẹp và nâng tay nắm cơ câu ép để giữ tấm kẹp. 9- Quay tay nắm cơ cấu ép đến giá trị lực phù hợp với cỡ dây 10 - Nới lỏng đai ốc cánh, quay bản lề đến trị số phù hợp cỡ dây rồi vặn chặt lại. 2.1.4. Mỏ hàn (súng hàn) Hình 2.7: Lắp các chi tiết đầu mỏ hàn 1. Ống tiếp điện (bép hàn) ; 2. Vòi phun ; 3. Miệng phun (chụp khí bảo vệ) ; 4. Miếng cách điện ; 5. Thân mỏ hàn ; 6. Công tắc 2.1.5. Bộ phận giảm áp và điều chỉnh lưu lượng khí 22 Hình 2.8: Lắp van giảm áp 1- Đồng hồ lưu lượng khí 4- Van điều chỉnh áp suất khí 2- Đồng hồ áp suất 5- Ống dẫn khí 3- Van điều chỉnh lưu lượng khí 6- Chai khí CO2 Các bước lắp van giảm áp Bước 1: Lắp đai ốc của van giảm áp với chai khí, dùng cờ lê xiết chặt cẩn thận. Bước 2: Lắp đai ốc của đầu nối ống dẫn khí với đầu ra trên đồng hồ lưu lượng, dùng cờ lê xiết chặt cẩn thận. Bước 3: Cắm phích của bộ sấy vào nguồn điện 220 V 2.2 Các bước vận hành máy hàn Bước 1: Đóng cầu dao máy hàn Bước 2: Kiểm tra đèn báo công suất chính khi điện áp 380V vào máy Bước 3: Bật công tắc điều khiển Bước 4: Mở van chai khí CO2 *Chú ý: Khi mở van chai khí CO2 không được đứng đối diện với cửa ra khí, khi áp suất khí ra lớn có thể gây chấn thương cho người. Bước 5: Kiểm tra lưu lượng khí bằng cách đặt công tắc khí ở vị trí [CHECK] Bước 6: Điều chỉnh lưu lượng khí phù hợp với điều kiện, tâm của viên bị trùng với vạch tương ứng. 23 Bước 7: Sau khi điều chỉnh lưu lượng khí, bật công tắc khí trở lại vị trí [WELD]. Bước 8: Chọn chế độ lấp rãnh hồ quang [OFF] hoặc [ON]. Bước 9: Chọn cường độ dòng diện hàn, chọn điện áp hàn phù hợp. 3. Tư thế thao tác hàn Có thể chọn tư thế đứng hoặc ngồi để hàn, trước khi hàn cần kiểm tra các chuyển động sau đây: Hình 2.9 : Ví dụ về tư thế hàn - Kiểm tra chuyển động cánh tay, khuỷu tay, sự thoải mái của cổ tay bằng cách cầm mỏ hàn và duy trì tầm với điện cực (không mồi hồ quang) di chuyển từ đầu đường hàn đến cuối đường hàn. Nếu có chuyển động nào bị cản trở bởi thân thể thì có thể điều chỉnh vật hàn hoặc điều chỉnh vị trí thao tác cho phù hợp. - Kiểm tra tư thế để có thể quan sát được phía trước đường hàn, hồ quang hàn. - Kiểm tra vị trí tương đối giữa thân người với bàn lam việc, vật hàn. Cổ tay luôn thả lỏng tạo độ mềm dẻo. - Lựa chọn hướng hàn: Có thể hàn theo hướng hàn trái hoặc hàn phải khi hàn MAG, thông thường khi hàn các lớp lót hoặc mối hàn một lớp nên hàn theo hướng hàn trái 4. Chọn chế độ hàn Các thông số cơ bản của chế độ hàn MAG 4.1. Đường kính dây hàn (ký hiệu d) Việc lựa chọn đường kính dây hàn khi hàn MAG cũng tương tự như khi hàn bằng phương pháp hàn hồ quang tay, nó phụ thuộc vào các yếu tố sau: 24 - Chiều dày vật liệu hàn: Khi hàn vật liệu hàn có chiều dày lớn ta nên chọn đường kính dây hàn lớn như vậy sẽ giảm số lớp hàn, giảm thời gian hàn. Các dây hàn thường được sử dụng có đường kính: 0,8; 0,9; 1,0; 1,2 mm. - Tư thế hàn (vị trí mối hàn trong không gian): ở tư thế hàn sấp (hàn bằng) có thể sử dụng đường kính dây hàn lớn để tăng năng suất, nhưng khi hàn ở các vị trí khác trong không gian nên chọn đường kính dây hàn nhỏ để tránh khuyết tật chảy xệ, đóng cục. - Thứ tự của các lớp hàn: Khi hàn lớp lót chọn đường kính dây hàn nhỏ để hàn như vậy mối hàn dễ hình thành, đảm bảo độ ngấu, giảm các khuyết tật như: cháy thủng, chảy xệ. Khi hàn các lớp đắp nên chọn đờng kính dây hàn lớn để tăng năng suất (vì dây hàn đường kính lớn có tốc độ đắp cao hơn). Khi hàn các lớp phủ nên giảm đường kính dây hàn (so với lớp đắp) tạo cho mối hàn có hình dáng đẹp. 4.2. Cường độ dòng điện hàn (ký hiệu Ih) Trong phương pháp hàn MAG cường độ dòng điện hàn liên quan trực tiếp đến tốc độ cấp dây, khi tăng cường độ dòng điện hàn tốc độ nóng chảy tăng các máy hàn có khả năng tự điều chỉnh tốc độ cấp dây tăng lên cho phù hợp và ngược lại. Cường độ dòng điện hàn quá nhỏ sẽ dẫn đến mối hàn không ngấu, cường độ dòng điện hàn quá lớn sẽ gây nên bắn tóe, rỗ khí, hình dạng mối hàn không đẹp. Cường độ dòng điện hàn phụ thộc vào các yếu tố sau: - Chiều dày vật liệu cơ bản - Đường kính dây hàn - Thứ tự lớp hàn - Vị trí mối hàn trong không gian 4.3. Điện áp hồ quang (ký hiệu U) Cũng giống như khi hàn hồ quang tay, điện áp hàn thay đổi khi chiều dài cột hồ quang thay đổi. Điện áp hồ quang không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ chảy nhưng ảnh hưởng chủ yếu đến chiều rộng mối hàn. Chiều sâu nóng chảy 25 cũng tỷ lệ thuận với sự thay đổi điện áp hàn nhưng không mạnh bằng sự thay đổi chiều rộng mối hàn Trong thực tế, khi chọn giá trị điện áp cần chọn theo chỉ dẫn của nhà chế tạo thiết bị hàn, sau đó điều chỉnh thêm cho chính xác. Việc chọn điện áp quá lớn sẽ làm tăng khả năng cháy các nguyên tố hợp kim, tăng khả năng rỗ khí và bắn tóe, ngoài ra còn làm tăng kích thước vũng hàn gây khó khăn khi hàn ở các tư thế khác hàn sấp. Nếu chọn điện áp quá thấp lại làm cho hồ quang kém ổn định, mối hàn hẹp và lồi cao, dẫn đến hàn không ngấu các cạnh hàn. Có thể chọn điện áp hàn theo công thức sau: U = 15 + 0,04.I Với chế độ chuyển dịch ngắn mạch (d = 0,6ữ1,2mm) U = 20 + 0,03.I Với chế độ chuyển dịch tia (d ≥ 1,2mm) Để xác định giá trị điện áp chính xác khi hàn cần hàn thử, sau khi chọn dòng điện hàn tiến hành chọn điện áp hàn tương ứng rồi hàn thử và điều chỉnh thêm dòng điện và điện áp khi nào thấy hồ quang cháy êm, ít kim loại bắn tóe là được. 4.4. Tốc độ hàn (ký hiệu V) Tốc độ hàn là tốc độ di chuyển về phía trước của điện cực. Khi tốc độ tăng lên, nhiệt lượng hồ quang trên một đơn vị chiều dài giảm xuống do đó độ sâu nóng chảy cũng giảm, lượng kim loại nóng chảy trên một đơn vị chiều dài mối hàn giảm nên chiều rộng của mối hàn cũng giảm theo. Nếu tốc độ hàn chậm thì kích thước tiết diện mối hàn cũng tăng lên. Tốc độ hàn cần cân đối với tốc độ đắp, sự cân đối đó phụ thuộc vào: - Kích thước mối hàn - Loại liên kết hàn - Số lượng đường hàn 4.5. Lưu lượng khí bảo vệ Lưu lượng khí bảo vệ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bảo vệ mối hàn và vùng kim loại nóng chảy. Lưu lượng khí phụ thuộc vào chiều dày vật hàn và đường kính dây hàn Với dây hàn có đường kính từ 0,5 ữ 1,2mm chọn khí bảo vệ từ 5ữ10 l/ph 26 Với dây hàn có đường kính từ 1,4 ữ 2mm chọn khí bảo vệ từ 12ữ18 l/ph Điều chỉnh chế độ hàn: Trong hàn MAG 2 thông số cường độ dòng điện hàn và điện áp hàn là 2 thông số rất quan trọng, luôn luôn có quan hệ chặt chẽ với nhau, khi tăng cường độ cũng phải tăng điện áp và ngược lại. Đầu tiên chọn dòng điện hàn, sau đó chọn điện áp hàn, thử hàn như dưới đây sau đó điều chỉnh lại nếu thấy cần thiết. Hình 2.10 : Thử chế độ hàn * Bài tập: Luyện tập điều chỉnh chế độ hàn: Cho trước các giá trị dòng điện hàn, chọn điện áp cho phù hợp, hàn thử sao cho khi hàn thử đúng tầm với điện cực nghe tiếng hồ quang cháy êm, nhìn qua kính hàn thấy đầu dây hàn gọn không vón cục, không bị đẩy mạnh vào vũng hàn, kim loại bắn tóe ít. 27 Hình 2.11: Luyện tập điều chỉnh chế độ hàn * Ghi chép lại các giá trị dòng điện và điện áp phù hợp đã chọn 5. Góc nghiêng mỏ hàn, tầm với dây hàn 5.1. Góc nghiêng mỏ hàn Góc nghiêng m