Giáo trình Hàn trong môi trường khí bảo vệ (Trình độ Sơ cấp)

ng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, với nhu cầu cơng nghiệp hố hiện đại hố dạy nghề đã cĩ những bước tiến nhằm thay đổi chất lượng dạy và học, để thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học cơng nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nĩi chung và ngành Hàn ở Việt Nam nĩi riêng đã cĩ 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 mơ đun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật theo các mơđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mơ đun 05: Hàn trong mơi trường khí bảo vệ là mơ đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhĩm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu cơng nghệ hàn trong và ngồi nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mặc dầu đã cĩ nhiều cố gắng, nhưng khơng tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đĩng gĩp ý kiến của độc giả để giáo trình được hồn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 06 năm 2016 BAN BIÊN SOẠN 2 MỤC LỤC Đề mục Trang Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Nội dung mơ đun 4 Bài 01: Những kiến thức cơ bản khi hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) 5 Bài 02: Vận hành thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ 21 Bài 03: Hàn giáp mối vị trí 1G 24 Bài 04: Hàn mối hàn gĩc vị trí 2F 39 Danh mục các chữ viết tắt, ký hiệu và ý nghĩa 47 Tài liệu tham khảo 48 3 MƠ ĐUN 05: HÀN TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ Mã mơ đun: MĐ 05 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun - Vị trí: là mơ đun cuối cùng trong chương trình đào tạo trình độ sơ cấp nghề Hàn. - Tính chất của mơ đun: Là mơ đun chuyên mơn nghề, nhằm luyện tập kỹ năng nghề về phương pháp hàn trong mơi trường khí bảo vệ. - Ý nghĩa, vai trị mơ đun: Là mơ đun cĩ vai trị quan trọng, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn kim loại bằng phương pháp Hàn tự động dưới lớp thuốc để phục vụ sán xuất chế tạo các kết cấu quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: đĩng tàu, xây dựng, cầu đường, sản xuất các chi tiết máy... Mục tiêu của mơ đun Sau khi học xong mơ đun này người học cĩ khả năng: - Kiến thức: + Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ. + Nhận biết đầy đủ các thuốc hàn, que hàn dùng trong hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ. + Chuẩn bị phơi hàn sạch, đúng kích thước. + Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu. - Kỹ năng: + Gá phơi hàn chắc chắn, đúng kích thước. + Vận hành, sử dụng máy hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ thành thạo. + Hàn các mối hàn giáp mối, mối hàn gĩc, đảm bảo độ sâu ngấu, khơng rỗ khí ngậm xỉ, ít biến dạng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn. + Thực hiện tốt cơng tác an tồn và vệ sinh phân xưởng. + Tuân thủ quy định, quy phạm trong quy trình hàn tự động dưới lớp thuốc + Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. 4 III. Nội dung của mơ đun Số TT Tên các bài trong mơ đun Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Thi /Kiểm tra 1 Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) 10 10 2 Bài 2: Vận hành thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ 08 04 04 3 Bài 3: Hàn giáp mối vị trí 1G 18 03 14 01 4 Bài 4: Hàn mối hàn gĩc vị trí 2F 21 03 17 01 5 Thi kết thúc Mơ đun 03 03 6 Cộng 60 20 35 05 5 BÀI 01: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC (SAW) Giới thiệu - Những kiến thức cơ bản khi hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) nhằm trang bị cho người học nắm được cấu tạo chung và nguyên lý làm việc của máy hàn tự động dưới lớp thuốc. - Hàn tự động dưới lớp thuốc là phương pháp hàn tự động mà hồ quang hàn, kim loại nĩng chảy được bảo vệ dưới một lớp thuốc. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học cĩ khả năng: - Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ. - Nhận biết đúng các núm chức năng điều khiển máy như: điều chỉnh dịng hàn, điện áp hàn, tốc độ đẩy dây hàn. - Trình bày được thực chất, đặc điểm và cơng dụng của hàn SAW - Trình bày đầy đủ các loại thuốc hàn SAW, các loại dây hàn SAW - Liệt kê các loại dụng cụ thiết bị dùng trong cơng nghệ hàn SAW - Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn SAW - Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn SAW tới sức khoẻ cơng nhân hàn. - Thực hiện tốt cơng tác an tồn lao động và vệ sinh phân xưởng Tuân thủ quy định, quy phạm của nguyên lý hàn SAW. 1. Thực chất, đặc điểm và cơng dụng của hàn SAW 1.1. Thực chất Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc SAW (Submergede Are Welding) cịn gọi là hồ quang chìm là quá trình hàn nĩng chảy mà hồ quang cháy giữa dây hàn và vật hàn dưới lớp thuốc bảo vệ. Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc hàn sát hồ quang nĩng chảy tạo thành vũng hàn, dây hàn được đẩy vào vũng hàn bằng một cơ cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ chảy của nĩ. Theo độ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang), kim loại bể hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn. Trên mặt vũng hàn và phần mối hàn đã đơng đặc hình thành lớp xỉ cĩ tác cĩ tác dụng tham gia vào quá trình luyện kim khi hàn, bảo vệ kim loại mối hàn khỏi bị tác dụng ơ xy hố mối hàn, giữ nhiệt cho mối hàn và sẽ tách khỏi bề mặt mối hàn sau khi hàn. Phần thuốc hàn chưa bị nĩng chảy cĩ thể được sử dụng lại. 6 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn dưới lớp thuốc SAW (Submerged Arc Welding) Thuốc hàn cĩ tác dụng bảo vệ mối hàn, ổn định hồ quang, hợp kim hố kim loại mối hàn và bảo đảm mối hàn cĩ hình dạng tốt; Hàn hồ quang dưới lớp thuốc cĩ thể được tự động cả hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang và chuyển động hồ quang theo dọc trục mối hàn. Trong trường hợp này được gọi là “Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ”. Nếu chỉ tự động hố khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang, cịn khâu chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn được thực hiện bằng tay được gọi là “Hàn hồ quang bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ”; Hàn tự động và bán tự động dưới thuốc cĩ thể ứng dụng dịng điện xoay chiều hoặc một chiều. Hàn với cực dương (ngược cực) cho độ ngấu lớn nhất, độ ngấu thấp nhất khi hàn với cực âm (thuận cực) và trung bình khi hàn với dịng xoay chiều. Với tốc độ chảy của dây hàn lớn nhất khi hàn dịng một chiều thuận cực và nhỏ nhất khi hàn ngược cực. Chiều rộng của mối hàn khi hàn dịng một chiều thuận cực thay đổi ít hơn khi hàn ngược cực; Nạp trợ dung Bột trợ dung Xỉ Rắn Lỏng Kim loại nền Cơ cấu đưa dây Dây hàn Bép Kim loại mối hàn Vùng hồ quang Kim loại lỏng 7 Khi hàn tự động dưới thuốc dùng dây hàn từ 1,8 ÷ 6, cường độ dịng điện từ 150A ÷ 1500A, điện thế từ 26V ÷ 46V. Khi hàn bán tự động dưới thuốc dùng dây hàn từ 0,8 ÷ 2, cường độ dịng điện từ 100A ÷ 500A, điện thế từ 22V ÷ 38V. 1.2. Đặc điểm Nhiệt lượng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao cho phép hàn với tốc độ lớn. Vì vậy phương pháp hàn này cĩ thể hàn những chi tiết cĩ chiều dày lớn mà khơng cần phải vát mép; Chất lượng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng của Ơxy và Ni tơ trong khơng khí xung quanh. Kim loại đồng nhất về thành phần hố học. Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên ít bị biến dạng. Mối hàn cĩ hình dạng tốt, đều đặn, ít bị các khuyết tật như khơng ngấu, rỗ khí, nứt và bắn toé kim loại lỏng giảm được cơng làm sạch bề mặt vật hàn sau khi hàn; Giảm tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn); Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên khơng làm hại mắt và da của người thợ hàn. Điều kiện lao động tốt hơn, lượng khĩi (khí độc) sinh ra trong quá trình hàn là rất ít so với hàn hồ quang tay; Giảm thời gian đào tạo thợ hàn; Dễ cơ khí hố và tự động hố trong quá trình hàn. 1.3. Cơng dụng Hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cơ khí chế tạo, cũng như trong sản xuất; Hàn các kết cấu thép dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép cĩ khẩu độ và chiều cao, các ống thép cĩ đường kính lớn, các bồn bể, các bình chịu áp lực và trong cơng nghiệp đĩng tàu v.v Do vậy để hàn các kết cấu quan trọng từ thép hợp kim thấp và trung bình cần sử dụng dịng một chiều cực dương. Hàn với cực âm ít được ứng dụng, trừ những trường hợp đặc biệt (như hàn trên đệm đồng hoặc đệm đồng - thuốc); Tuy nhiên phương pháp này chủ yếu được ứng dụng để hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng, các mối hàn cĩ chiều dài lớn và quỹ đạo khơng phức tạp; Phương pháp hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc cĩ thể hàn được các chi tiết cĩ chiều dày từ vài milimet đến hàng trăm milimet. 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy hàn SAW Các bộ phận chính của thiết bị hàn - SAW (Submerged Arc Welding) của máy hàn đa năng DC 400. 8 Máy hàn hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ thường được chế tạo chuyên dùng ít tính năng nhưng ngày nay với sự phát trển của khoa học do yêu cầu sản xuất, máy hàn tự động dưới lớp thuốc cịn được chế tạo đặc biệt. Sau đây giới thiệu máy hàn SAW (Submerged Arc Welding) DC 400 là máy hàn đa năng cĩ thể sử dụng các phương pháp hàn điều chỉnh chế độ hàn cho: - Hàn tự động dưới lớp thuốc (SAW) - Hàn hồ quang tay (SMAW). - Hàn dây lõi thuốc (FCAW) - Hàn trong mơi trường khí trơ bảo vệ điện cực khơng chảy (TIG) H. a Hình 1.2. Thiết bị máy hàn DC 400 - H. a - Máy hàn SAW – DC 400 - H . b - Đầu hàn LT 7 - SAW – DC 400 - H. c - Đầu hàn LN 25 – điện cưc chảy với dây lõi thuốc . Hình 1.3. Mối hàn tự động dưới lớp thuốc (Submerged Arc Welding) Trong thiết bị hàn tự động tốc độ nạp dây và chiều dài hồ quang, hành trình hồ quang, được điều khiển tự động. H.b H.c 9 TAY GẠT CHUYỂN ĐỔI PHƯƠNG PHÁP HÀN NÚM ĐIỀU CHỈNH CHẾ ĐỘ HÀN: SMAW/TIG BIỂU TƯỢNG – CHẾ ĐỘ HÀN: GTAW/ FCAW TAY GẠT - CHẾ ĐỘ HÀN SÂU NGẤU NÚM ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP/ DỊNG HÀN CÁP ĐIỀU KHIỂN CONTRON - LT7 ĐỒNG HỒ: V/A BIỂU TƯỢNG – CHẾ ĐỘ HÀN: SMAW/TIG BIỂU TƯỢNG – CHẾ ĐỘ HÀN: SAW - Chi tiết cố định đầu hàn di chuyển dọc theo mối ghép. - Đầu hàn cố định chi tiết hàn dịch chuyển qua điểm hồ quang. Trong thiết bị bán tự động tốc độ nạp dây và chiều dài hồ quang được điều khiển tự động. điện cực được nạp qua ống mền đến mỏ hàn, sự điều chỉnh mỏ hàn theo hướng hàn do thợ hàn điều khiển bằng tay. Nguồn điện Hình 1.4. Nguồn điện hàn Bộ chỉnh lưu điện áp DC khơng đổi, 600A dùng cho hàn bán tự động, cũng cĩ thể được dùng cho hàn tự động. Nếu cần dùng dịng điện cao hơn 600A cĩ thể mắc song song 2 bộ chỉnh lưu nêu trên, nhưng thường sử dụng bộ chỉnh lưu DC 1200A, với chu kỳ tải 60% khi hàn dịng 1200A và 1000A ở chu kỳ tải 100%, tương tự bộ DC 600A cĩ điện áp hồ quang khơng đổi dịng điện được xác định bằng tốc độ nạp dây, dịng điện ngắn mạch cao cho phép mồi hồ quang dễ dàng. Xe hàn (Hình 1.5) Hình 1.5. Xe hàn 10 Xe cĩ 3 hoặc 4 bánh với động cơ dc và hộp giảm tốc, truyền động các bánh sau bằng ly hợp. Tốc độ xe hàn được điều khiển tự động, chiều hành trình được điều khiển bằng cơng tắc đảo chiều. Bộ đầu hàn (Hình 1.6) Bộ phận này gồm thiết bị làm thẳng dây và nạp dây, được thiết kế để làm thẳng dây khi được tháo ra từ cuộn dây đưa vầo đầu hàn qua ống dẫn. Dây hàn được cung cấp thơng qua động cơ DC với bộ truyền động con lăn, hộp giảm tốc, con lăn nạp dây. Tốc độ của con lăn nạp dây được điều khiển bằng trên bộ điều khiển (0.1 – 7.5m/min). Phần dưới của đầu hàn (ống dẫn hướng dây, ngàm kẹp giữ, ngàm kẹp tiếp điểm) cĩ thể xoay 900. Chất trợ dung được đưa vào phễu chứa qua ống mềm đến bộ phận phân phối. H- a H-b - Hình – a. đầu hàn LT 7 - SAW – DC 400 - Hình – b. đầu hàn LN 25 – điện cưc chảy với dây lõi thuốc. Hình 1.6. Bộ đầu hàn Thanh dẫn hướng (Hình 1.6) Xe trượt chuyển động trên thanh này để hàn các đường thẳng. Bộ điều khiển. (Hình 1.7) Bao gồm các bộ phận. đồng hồ kỹ thuật để đo tốc độ xe hàn (m/min), vơlt, ampe kế, chiết áp kế để điều chỉnh tốc độ nạp dây và tốc độ xe, bộ điều chỉnh dây lên xuống, các cơng tắc điều khiển chế độ hàn. Bộ điều khiển Thanh dẫn hướng 11 Hình 1.7. Bộ điều khiển Đèn chiếu và kim dẫn hướng (Hình 1.8) Trong hàn SAW, thợ hàn khơng thể quan sát một cách chính xác vị trí hồ quang dọc theo đường hàn, kim dẫn hướng được dùng để kiểm tra vị trí đầu hàn tương ứng với đường hàn, tuy nhiên kim dẫn hướng khơng hồn tồn chính xác do đĩ cĩ thể dùng đèn chiếu để quan sát dọc theo đường hàn. Bộ phụ tùng này được lắp vào ổ cắm đặc biệt trên hộp biến áp. Hình 1.8. Đèn chiếu và kim dẫn hướng TAY GẠT CHẠY TỰ ĐỘNG/ TAY TAY GẠT CHẠY (OF ) NÚM ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ RA DÂY INCHES/MIN ĐỒNG HỒ (A/DC); V/DC NÚM ĐIỀU CHỈNH ĐỒNG HỒ A / DC NÚM ĐIỀU CHỈNH V/DC DÂY ĐI LÊN DÂY ĐI XUỐNG STOP NÚM START (KHỞI ĐỘNG) ON/ OFF PHỄU THUỐC HÀN KIM DẪN HƯỚNG BÁNH XE RULƠ DÂY HÀN 12 Bộ thu hồi chất trợ dung (Hình 1.9) Trong SAW chỉ một phần nhỏ chất trợ dung cung cấp cho đầu hàn bị nĩng chảy do nhiệt hồ quang, phàn cịn lại cũng cĩ thể giữ nguyên trạng thái, phần chất trợ dung dư được lấy ra bằng tay hoặc bằng thiết bị đặc biệt để tái sử dụng. chất trợ dung cĩ lẫn xỉ được hút bằng chân khơng vào thiét bị tách sơ cấp, xỉ được tách ra khỏi chất trợ dung bằng sàng sau đĩ chất trợ dung được đưa vào bộ lọc kiểu vải để lọc lại chất trợ dung. Hình 1.9. Chất trợ dung đĩng gĩi và bộ thu hồi chất trợ dung 3. Vật liệu hàn SAW 3.1. Thuốc hàn Cĩ tác dụng bảo vệ vũng hàn, ổn định hồ quang, khử Ơxy, hợp kim hố kim loại mối hàn và đảm bảo liên kết hàn cĩ hình dạng tốt, xỉ dễ bong. F X X X (1) (2) (3) (4) (1) - F (FLUX): thuốc hàn. (2) - Độ bền kéo tối thiểu. (3) - Chỉ ra điều kiện nhiệt luyện. A - AsWelding: Như sau khi hàn. P - PWHT (Post Weld Heat Treatment): yêu cầu nhiệt luyện sau khi hàn. (4): Số chỉ thị minium khi thử impact test (thử va đập). Z : Khơng yêu cầu. 0 : 00F (- 180c) 2 : - 200F (- 290c) 4 : - 400F (- 180c) 5 : - 500F (- 180c) 6 : - 600F (- 180c) 13 8 : - 800F (- 180c) Hình 1.10. Thuốc hàn đĩng gĩi Khi hàn thép các bon thấp, thuốc hàn được sử dụng là loại thuốc hàn nung chảyAH-348A cĩ đặc tính axít (chứa 41÷44% SiO2, 34÷38%MnO, 6,5%CaO, 5÷7,5%MgO, 4,5%Al2O3, 4÷5,5%CaF2, 2%Fe2O3, 0,15%S, 0,12%P), kết hợp với dây hàn CB-08 cĩ hàm lượng các bon thấp. Theo tiêu chuẩn AWS A5.17-1980 thuốc hàn được ký hiệu kết hợp với dây hàn tương ứng sao cho đạt được cơ tính cần thiết của kim loại mối hàn. Thuốc hàn được ký hiệu kết hợp với dây hàn như sau: FXXX – EXXX, trong đĩ chữ X đầu tiênlà chữ số cho biết độ bền kéo tối thiểu của kim loại mối hàn ki dùng với loại thuốc hàn tương ứng, bảng 3-1, chữ X thứ 2 cho biết điều kiện nhiệt luyện khi thử mẫu, chữ X thứ 3 cĩ thể là chữ Z hoặc số cho biết nhiệt độ thấp nhất ứng với giá trị thử độ dai va đập tối thiểu. Bảng 1.1. Yêu cầu về cơ tính kim loại mối hàn – AWS A5.17-1980 Thuốc hàn-dây hàn Độ bền kéo, (Mpa) Giới hạn chảy tối thiểu, (Mpa) Độ dãn dài tương đối, (%) F6XX-EXXX 415÷550 330 22 F7XX-EXXX 480÷650 400 22 3.2. Dây hàn AWS Trong hàn hồ quang tự động và bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ, dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn, đồng thời đĩng vai trị điện cực dẫn điện, gây hồ quang và duy trì sự cháy của hồ quang. Dây hàn thường cĩ hàm lượng Các bon khơng quá 0,12. Nếu hàm lượng Các bon cao dễ làm giảm tính dẻo và tăng khả năng xuất hiện nứt trong mối hàn. 14 Đường kính dây hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc bảo vệ từ 1,6 ÷ 6 (mm), cịn đối với hàn hồ quang bán tự động dưới lớp thuốc bảo vệ từ 0,8 ÷ 2 (mm). Dây hàn được quấn thành các cuộn cĩ khối lượng từ 5 ÷ 80 kg E X X X K (1) (2) (3) (4) (1):– E (Electrode): Điện cực hàn (2): - Chữ cái chỉ hàm lượng Mangan L : Low Mn (Mangan thấp) M : Medium Mn (Mangan trung bình) H : High Mn ((Mangan cao) (3) : - Số chỉ hàm lượng Carbon (phần vạn) (4) : - K (killed): nếu cĩ, chỉ thị rằng thép dây hàn được khử silicon Khi hàn tự động dưới lớp thuốc thường sử dụng dây hàn cĩ đường kính 3÷5mm, trong khi hàn bán tự động sử dụng dây hàn cĩ đường kính từ 1,2 ÷ 2 mm. Với các kết cấu quan trọng cĩ thể sử dụng dây hàn CB-08ΓA hoặc dây hàn CB-10ΓA kết hợp với thuốc hàn nung chảy OCЦ-45 (chứa 38÷44%SiO2, 38÷44%MnO, 6,5% CaO, 2,5%MgO, 5,0% Al2O3, 6÷9%CaF2, 2%Fe2O3, 0,15%S, 0,15%P) Khi hàn thép các bon thấp thường sử dụng dây hàn chứa ít tạp chất và chứa lượng nguyên tố khử ơxy cao hơn như dây CB-10ΓA, CB-10Γ2A. Hình 1.11. Dây hàn Bảng 1.2. Quy định loại dây hàn theo tiêu chuẩn AWS A5.17-1980 Ký hiệu %C %Mn %Si %S %P %Cu Dây hàn cĩ hàm lượng mangan thấp EL8 0,1 0,25÷0,6 0,07 0,035 0,035 0,035 EL8K 0,1 0,25÷0,6 0,05÷0,15 0,035 0,035 0,035 EL12 0,05÷0,15 0,25÷0,6 0,07 0,035 0,035 0,035 Dây hàn cĩ hàm lượng mangan trung bình 15 EM12 0,05÷0,15 0,8÷1,25 0,1 0,035 0,035 0,035 EM12K 0,05÷0,15 0,8÷1,25 0,1÷0,35 0,035 0,035 0,035 EM13K 0,05÷0,15 0,9÷1,4 0,35÷0,75 0,035 0,035 0,035 EM15K 0,05÷0,15 0,8÷1,25 0,1÷0,35 0,035 0,035 0,035 Dây hàn cĩ hàm lượng mangan cao EH14 0,05÷0,15 0,05÷0,15 0,1 0,035 0,035 0,35 4. Chế độ hàn SAW Hàn SAW chất lượng mối hàn được xác định bởi loại trợ dung và loại điện cực và các thơng số: cường độ dịng hàn, điện áp hồ quang, tốc độ hành trình, kích cỡ điện cực, tốc độ cấp nhiệt Dịng điện hàn Dịng điện kiểm sốt tốc độ nĩng chảy của điện cực, và tốc độ kết tinh mối hàn, độ ngấu sâu và độ hịa tan kim loại hàn với kim loại nền. Khi dịng điện hàn tăng nhiệt lượng hồ quang phát sinh tăng, nhiệt lượng chuyển đến vật hàn tăng, làm tăng độ sâu nĩng chảy. Đồng thời dịng điện hàn tăng nên lượng nĩng chảy của dây hàn tăng, nhưng hồ quang chìm sâu vào trong kim loại vật hàn nên chiều rộng của mối hàn khơng tăng rõ rệt mà chỉ tăng chiều cao của mối hàn. Dịng điện hàn quá cao cĩ thể gây cháy thủng kim loại mỏng, bề mặt mối hàn khơng đều. Nếu dịng điện hàn quá thấp, độ sâu nĩng chảy nhỏ làm cho hồ quang cháy khơng ổn định độ ngấu khơng đủ. Do đĩ dịng điện phải lựa chọn phù hợp (thiết bị thường cĩ am pe kế để điều chỉnh dịng hàn một cách chính xác). Hình 1.12. Ảnh hưởng của cường độ dịng điện hàn. Điện áp hàn Điện áp hồ quang hay cịn gọi điện áp hàn là hiệu điện thế giữa đầu điện cực hàn và bề mặt vùng kim loại nĩng chảy, được đo bằng vơn kế trên máy hàn hay bộ phận xe hàn, điện áp hồ quang cĩ ảnh hưởng nhất định đến hình dạng mối hàn. 16 Hồ quang dài, điện thế hồ quang cao sức thổi của nĩ đến kim loại lỏng sẽ giảm bớt, do đĩ khi hàn điện thế hồ quang tương đối cao thì độ sâu nĩng chảy cĩ hơi giảm bớt do hồ quang dài làm cho tính hoạt động của hồ quang tăng lên, như vậy chiều rộng vùng nĩng chảy sẽ tăng lên một cách rõ rệt, mà chiếu cao của mối hàn thì lại giảm xuống tương ứng. Điều chỉnh tốc độ đưa dây hàn cĩ thể làm thay đổi được điện thế hồ quang, tăng tốc độ cấp dây hàn thì điện thế hồ quang sẽ thấp, ngược lại giảm tốc độ cấp dây hàn thì điện thế hồ quang sẽ cao. Hình 1.13. Ảnh hưởng của điện áp khi hàn Điện áp tăng cao thì sẽ: Tạo ra đường hàn rộng và phẳng; Tăng tiêu thụ chất trợ dung (thuốc hàn); Mối hàn dễ bị rỗ khí; Tăng sự hấp thụ các nguyên tố hợp kim từ chất trợ dung; Gây rạn nứt mối hàn; Ngược lại điện áp hồ quang quá thấp thì tạo ra đường hàn nhơ cao và hẹp khĩ loại bỏ xỉ. Đường kính dây hàn Đường kính dây hàn chọn theo chiều dày tấm kim loại nền và kích cỡ mối hàn mong muốn. Khi đường kính dây hàn tăng thì mặt cắt cột hồ quang tăng (đường kính cột hồ quang tăng) cịn chiều sâu nĩng chảy thì giảm tương ứng. Đường kình dây hàn giảm thì hồ quang ăn sâu vào kim loại nền do đĩ mối hàn sẽ hẹp nhưng sâu. Tốc độ hàn Đối với dịng điện hàn và hồ quang cho trước, tăng tốc độ hồ quang hoặc tốc độ hành trình hồ quang sẽ làm giảm độ ngấu sâu, giảm độ bền mối hàn, giảm lượng nhiệt cung cấp cho một đơn vị chiều dài mối hàn. Tốc độ hàn quá cao xẽ làm giảm sự nĩng chảy giữa kim loại hàn và kim loại nền. Khi giảm tốc độ hàn, độ ngấu sâu 17 và độ bền mối hàn sẽ tăng lên, nhưng nếu tốc độ quá thấp độ ngấu sâu sẽ giảm, chất lượng mối hàn và bề mặt mối hàn sẽ giảm rõ rệt. Hình 1.14. Ảnh hưởng của tốc độ hành trình khi hàn Tầm với điện cực Khoảng cách giữa mối hàn và đầu điện cực, tạo thành nhiệt trở. Khoảng đầu điện cực tới vật hàn càng lớn, lượng nhiệt càng cao, do đĩ tốc độ hàn càng cao. Khoảng cách đầu điện cực tới vật hàn thường là 10 -15 (mm) cho các đường kính điện cực 2,0; 2,4; 3,2 mm và 15 - 20 (mm) cho các đường kính điện cực 4,0; 4,8; 5,6 mm. Tốc độ hàn cĩ thể tăng khoảng 25 – 50% bằng cách tăng khoảng đầu điện cực, nhưng điều này ít được áp dụng trong cơng nghiệp. Tốc độ cấp nhiệt Tốc độ cấp nhiệt được tính tốn theo cơng thức. Trong đĩ : HIR – Tốc độ cấp nhiệt KJ/mm. V – Điện áp hồ quang A – Dịng điện hàn S – Tốc độ hành trình hồ quang mm/min Tốc độ cấp nhiệt cĩ ảnh hưởng đối với cấu trúc vĩ mơ của mối hàn và cấu trúc vi mơ của vùng bị ảnh hưởng nhiệt xung quanh mối hàn. 5. Các khuyết tật mối hàn SAW nguyên nhân và đề phịng Tuy nhiên các khuyết tật mối hàn cĩ thể do phát sinh ở các quy trình và các thơng số (chế độ hàn) khơng chuẩn, ở đây chỉ trình bày một số khuyết tật từ những nguyên nhân khác: 5.1. Rỗ xốp (hình 1.15) a) Nguyên nhân Gỉ sắt, dầu mỡ, hơi ẩm trên bề mặt kẽ hàn. 1000* 60** S AV HIR  18 Hình 1.15. Mối hàn rỗ xốp Lớp trợ dung quá mỏng khi hàn cĩ thể nhìn thấy hồ quang. Các tạp chất tồn tại trong chất trợ dung (do tái tạo) bị nhiễm bẩn Chất trợ dung bị giữ lại ở phía dưới đường hàn đáy và mặt dưới của mối ghép. Hơi ẩm trong chất trợ dung. b) Biện pháp đề phịng Triệt để làm sạch mối ghép trước khi hàn; Điều chỉnh áp lực chất trợ dung phù hợp. Hệ thống thu hồi chất trợ dung phải cĩ trang bị lọc, để tách khỏi các tạp chất cĩ hại. Tẩy bỏ những chất trợ dung ở đường hàn trước. Bảo quản và sấy khơ chất trợ dung trước khi hàn ở nhiệt độ 300 -350 0c trong một đến hai giờ. 5.2. Các rạn nứt mối hàn (Hình 1.16) Các rạn nứt ít xẩy ra khi hàn thép C trung bình với chiều dày khơng quá 10 mmm, khi chiều dày lớn hơn cĩ thể gây rạn nứt mối hàn. a) Nguyên nhân - Làm nguội nhanh mối hàn. - Biến dạng dư trong mối hàn lớn. - Sự hịa tan kim loại nền và kim loại mối hàn khơng tốt. - Hàm lượng H2 trong hồ quang cao. - Độ ngấu sâu mối hàn quá mức. b) Biện pháp đề phịng - Khơng làm nguội nhanh mối hàn. - Đổi cực tính của điện cực từ dương sang âm. - Tăng đường kính điện cực. Hình 1.16. Mối hàn nứt 19 - Chuyển phương pháp một điện cực sang hai điện cực. - Hành trình thứ nhất bằng phương pháp hàn tay thay cho hàn SAW. 6. Những ảnh hưởng tới sức khoẻ của người cơng nhân khi hàn SAW Khĩi hàn được sinh ra trong quá trình hàn và mang trong nĩ các thành phần cĩ từ điện cực hàn, thuốc hàn, kim loại cơ bản, các chất bám trên bề mặt kim loại cơ bản và các thành phần khác cĩ trong khơng khí. Nguy hiểm gây ra khĩi hàn được đánh giá theo các quy định chung về khĩi cơng nghiệp đĩ là xem xét dựa trên tác động của từng thành phần hĩa học cĩ trong nĩ. Khĩi hàn cĩ thể gây các tác động tức thời lên mắt và da, gây chĩng mặt, buồn nơn và dị ứng. Ví dụ: khĩi kẽm cĩ thể gây cúm, tiếp xúc với khĩi hàn trong thời gian dài cĩ thể gây nhiễm sắt (bụi sắt cĩ trong phổi) ảnh hưởng xấu tới chức năng của phổi. 7. An tồn và vệ sinh phân xưởng Chỉ kiểm tra, sửa chữa khi chắc chắn rằng nguồn điện đã được ngắt khỏi máy hàn. Điều chỉnh dịng điện hàn và cực tính chỉ tiến hành khi khơng hàn. Sau mỗi ca làm việc cần vệ sinh lau chùi sạch sẽ máy hàn, các thiết bị hàn và vệ sinh phân xưởng. 8. Kiểm tra Bảng 1.3. Các nội dung kiểm tra TT Nội dung đánh giá Cách thức thực hiện 1 Kiến thức - Cấu tạo, vận hành và nguyên lý làm việc của máy hàn tự động dưới thuốc - Các khuyết tật mối hàn SAW nguyên nhân và đề phịng. Vấn đáp hoặc tự luận 2 Kỹ năng: - Điều chỉnh chế độ hàn - Vận hành máy hàn Thơng qua quan sát, theo dõi ghi sổ, kiểm tra kích thước và chất lượng mối hàn. 3 Thái độ: An tồn lao động, vệ sinh cơng nghiệp, tính cẩn thận và chính xác. Thơng qua quan sát, theo dõi. 20 Câu hỏi và Bài tập Câu 1: Trình bày thực chất, đặc điểm, cơng dụng của hàn SAW? Câu 2: Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy hàn SAW? Câu 3: Trình bày tính năng tác dụng của thuốc hàn, dây hàn SAW? Câu 4: Trình bày các thơng số chế độ hàn khi hàn SAW? Hướng dẫn trả lời các câu hỏi Câu 1: Trình bày nội dung: - Thực chất; - Đặc điểm; - Cơng dụng của hàn SAW. Câu 2: Trình bày: 1. Vẽ hình cấu tạo, giải thích đầy đủ các ký hiệu mày hàn tự động dưới thuốc; 2. Trình bày được nguyên lý làm việc của máy hàn SAW. Câu 3: Trình bày: - Tính năng tác dụng của thuốc hàn; dây hàn SAW. Câu 4: Các thơng số chế độ hàn khi hàn SAW. - Dịng điện hàn. - Điện áp hàn. - Đường kính dây hàn. - Tốc độ hàn. - Tầm với điện cực. - Tốc độ cấp nhiệt. 21 BÀI 02: VẬN HÀNH MÁY HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI THUỐC (SAW) Giới thiệu Bài này nhằm trang bị cho người học các kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc, vận hành và cách sử dụng, bảo quản của máy hàn hồ quang tự động dưới thuốc. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học cĩ khả năng: - Nhận biết đúng các núm chức năng điều khiển máy như: điều chỉnh dịng hàn, điện áp hàn, tốc độ đẩy dây hàn, quá trình hàn liên tục khơng liên tục. - Kết nối thiết bị hàn SAW đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. - Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu. - Vận hành, sử dụng thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc thành thạo đúng quy trình quy phạm kỹ thuật. - Xử lý an tồn một số sai hỏng thơng thường khi vận hành máy. - Thực hiện tốt cơng tác an tồn lao động và vệ sinh phân xưởng - Tuân thủ quy định, quy phạm trong quá trình vận hành thiết bị. Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong cơng việc. 1. Kết nối thiết bị hàn tự động Nguyên tắc đấu nối. (Hình 2.1) Hình 2.1. Sơ đồ kết nối thiết bị hàn SAW SỰ KẾT NỐI GIỮA MÁY HÀN VÀ ĐẦU HÀN – KHI THỰC HIỆN QUY TRÌNH HÀN TỰ ĐỘNG CÁP - CONTROL + _ VẬT HÀN LT-7 vị trí tay gạt 22 2. Chọn chế độ hàn tự động Các thơng số của chế độ hàn: Dịng điện hàn; Điện áp hàn; Đường kính dây hàn; Tốc độ hàn; Tầm với điện cực; Tốc độ cấp nhiệt; 3. Vận hành, sử dụng máy hàn tự động dưới thuốc Nguyên tắc vận hành Khởi động máy được tiến hành khi các yêu cầu an tồn đã được kiểm tra mới được đĩng cầu dao điện cho máy hàn; Việc chuyển đổi phương pháp hàn như hàn SAW, GMAW.chỉ được phép thực hiện khi máy khơng cĩ tải (khi khơng hàn); Khơng thực hiện đồng thời các phương pháp hàn một lúc, căn cứ vào dịng hàn khi chọn chế độ hàn để lựa chọn thời gian % của chu kỳ hàn (100%; 50%; 60%) 4. Các sự cố thường gặp, cơng tác an tồn lao động và vệ sinh phân xưởng khi hàn tự động dưới thuốc 4.1. Các sự cố Bảng 2.1. Xử lý các sự cố máy hàn Sự cố Nguyên nhân Giải pháp Cầu chì nguồn cháy và bị đứt mạch. Đấu nối sai. Kiểm tra và đấu nối lại theo hướng dẫn sử dụng. Ngắn mạch động cơ quạt. Sửa chữa hoặc thay động cơ. Ngắn mạch biến thế Kiểm tra và thay biến thế nếu cần thiết. Cầu chì nguồn cháy khi nhấn cơng tắc hàn. Đấu nối ổ cắm chuyển đổi điện áp bị sai. Kiểm tra và thực hiện đấu nối lại theo hướng dẫn sử dụng. Ngắn mạch Biến thế Thay biến thế mới. Cầu chì nguồn cháy sau một thời gian làm việc. Mạch bị hỏng. Thay bảng mạch Cầu chì khơng đủ cơng suất. Sử dụng cầu chì đúng cơng suất (xem bảng) Máy hàn khơng cĩ dịng. Đấu nối sai. Kiểm tra và đấu nối lại theo hướng dẫn. 23 cầu chì nguồn bị cháy. Tìm nguyên nhân và thay thế. Cáp hàn chưa nối nguồn. Kiểm tra cáp hàn. Dịng hàn khơng ổn định. Điện áp nguồn khơng ổn định. Kiểm tra điện áp nguồn bằng Vơn kế Tiết diện cáp quá nhỏ. Thay cáp cĩ tiết diện thích hợp. Các chỗ nối bị lỏng. Kiểm tra các chỗ nối của cáp nguồn và mạch điện, vặn chặt các chỗ nối nếu cần thiết. 4.2. Cơng tác an tồn lao động và vệ sinh phân xưởng khi hàn tự động dưới thuốc Chỉ kiểm tra, sửa chữa thiết bị khi chắc chắn rằng nguồn điện đã được ngắt khỏi máy hàn; Điều chỉnh dịng điện hàn và cực tính chỉ tiến hành khi khơng hàn; Sau mỗi ca làm việc cần vệ sinh lau chùi sạch sẽ máy hàn, các thiết bị hàn và vệ sinh phân xưởng. Bài tập 1: Kết nối các thiết bị hàn SAW đúng yêu cầu kỹ thuật? 2: Vận hành máy hàn SAW đảm bảo an tồn? Hướng dẫn Bài tập 1: Trình bày đúng kết nối các thiết bị hàn SAW. 2: Vận hành máy hàn SAW đúng quy trình đảm bảo an tồn. 24 BÀI 03: HÀN SAW GIÁP MỐI VỊ TRÍ 1G Giới thiệu Hàn giáp mối 1G là vị trí hàn tương đối dễ, khi hàn cho năng suất cao, tốc độ hàn nhanh. Tuy nhiên khi hàn tự động dưới thuốc yêu cầu người thợ hàn cần phải chuẩn bị thật kỹ càng về các thơng số như: mép hàn phải thật bằng phẳng, khe hở lắp giáp phải đều. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học cĩ khả năng: - Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn đầy đủ an tồn. - Nhận biết chính xác các loại dây hàn, thuốc hàn. - Chuẩn bị phơi hàn đúng kích thước, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. - Chọn chế độ hàn phù hợp chiều dày, tính chất vật liệu và kiểu liên kết hàn - Gá phơi hàn chắc chắn, đúng kích thước. - Thực hiện hàn mối hàn giáp mối đảm bảo độ sâu ngấu khơng rỗ khí ngậm xỉ, khơng cháy cạnh ít biến dạng kim loại cơ bản. - Kiểm tra đánh