Giáo trình Thực hành hàn cơ bản (Trình độ Trung cấp)

đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề hàn đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 14: Thực hành hàn 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! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 1. Chủ biên: Phạm Văn Được 2. Thành viên: Trần Thị Hà 2 MỤC LỤC Đề mục Trang Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Vị trí, tính chất của mô đun 3 Mục tiêu của mô đun 3 Nội dung mô đun 3 Bài 1: Hàn điện hồ quang 4 Bài 2: Hàn khí 29 Tài liệu tham khảo 43 3 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô dun: THỰC HÀNH HÀN CƠ BẢN Mã số mô đun: MĐ OTO 14 I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN - Vị trí: mô đun được bố trí giảng dạy sau hoặc song song với các môn học sau: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MĐ 11. - Tính chất: là mô đun cơ sở bắt buộc. II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN + Sử dụng thành thạo các dụng cụ liên quan đến công việc hàn điện, hàn hơi và hàn thiếc. + Vận hành máy hàn, mỏ hàn đúng trình tự, yêu cầu kỹ thuật và an toàn. + Thực hiện được kỹ năng hàn điện, hàn hơi và hàn thiếc. + Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong Thực hành Hàn cơ bản. + Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN Số TT Tên các bài trong môn học Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Kiểm tra 1 Hàn điện hồ quang 20 3 16 1 2 Hàn hơi 9 2 6 1 Thi kết thúc mô đun 1 1 Tổng cộng 30 5 22 3 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực hành được tính bằng giờ thực hành. 4 BÀI 1: HÀN ĐIỆN HỒ QUANG 1. Thực chất, đặc điểm và phân loại các phương pháp hàn 1.1. Thực chất, đặc điểm a) Thực chất: Hàn là quá trình nối hai hay nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) thành một khối bền vững bằng cách dùng nguồn nhiệt nung nóng chỗ cần nối đến trạng thái hàn, sau đó kim loại lỏng tự kết tinh (ứng với trạng thái chảy) hoặc dùng thêm ngoại lực ép chúng lại với nhau (ứng với trạng thái dẻo) để tạo thành mối hàn. Trạng thái hàn: Trạng thái lỏng và trạng thái dẻo. - Trạng thái lỏng: Kim loại chỗ cần nối được nung nóng đến trạng thái lỏng sau đó kim loại kết tinh tạo thành mối hàn. Mối hàn có thể được hình thành là do kim loại cơ bản và kim loại phụ (que hàn) hoặc mối hàn được hình thành chỉ do kim loại cơ bản (vật hàn). Hình 1-1. Sơ đồ nguyên lý của quá trình hàn hồ quang tay - Trạng thái dẻo: kim loại chỗ cần nối được nung nóng đến trạng thái dẻo sau đó dùng ngoại lực ép chúng lại với nhau tạo thành mối hàn. 5 Hình 1-2. Sơ đồ nguyên lý của quá trình hàn hồ quang tay 1 - nguồn điện hàn, 2 - Cáp hàn, 3 - Kìm hàn, 4 - Que hàn, 5 - Vật hàn, 6 - Hồ quang hàn, 7 - Khí bảo vệ, 8 - Vũng hàn Trong quá trình hàn mọi thao tác như: gây hồ quang, dịch chuyển que hàn để duy trì chiều dài hồ quang, dao động để tạo chiều rộng cần thiết cho mối hàn cũng như chuyển động dọc trục mối hàn để hàn hết chiều dài mối hàn đều do người thợ hàn thực hiện bằng tay chính vì vậy nó có tên gọi giản dị là: Hàn hồ quang tay. b) Đặc điểm: - Liên kết hàn được đặc trưng bởi tinh liên tục và nguyên khối đó là liên kết “cứng” và không tháo rời được - Với cùng khả năng làm việc, so với các phương pháp nối ghép khác (bu lông, đinh tán) liên kết hàn cho phép tiết kiệm từ (10-20)% khối lượng kim loại. - So với đúc hàn có thể tiết kiệm được tới 50% khối lượng kim loại. - Hàn cho phép chế tạo các kết cấu phức tạp, siêu trường, siêu trọng, từ những vật liệu cùng loại hoặc từ những vật liệu có tính chất khác nhau phù hợp điều kiện làm việc môi trường khác nhau. - Hàn tạo ra các liên kết cấu có độ bền, độ cứng cao đáp ứng với các yêu cầu làm việc của kết cấu. Ví dụ: Vỏ tầu, nồi hơi, bồn bể. - Hàn có tính năng động và năng suất cao, so với các công nghệ khác dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất. - Mức độ đầu tư cho sản xuất hàn không cao. Tuy nhiên trong quá trình hàn vật liệu chịu tác động của nguồn nhiệt có công suất lớn, tập trung và trong một thời gian ngắn cho nên kết cấu hàn có những nhược điểm sau: - Tổ chức và tính chất của kim loại vùng lân cận mối hàn thay đổi theo chiều hướng xấu đi (đặc biệt là những vật liệu có tính hàn xấu), làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu, đặc biệt là khi làm việc dưới tác dụng của chịu tải trọng động, tải trọng biến đổi theo chu kỳ. - Trong kết cấu hàn thường tồn tại trạng thái ứng suất và biến dạng dư ảnh hưởng đáng kể đến hình dáng, kích thước và tính thẩm mỹ và khả năng làm việc của sản phẩm. Mặc dù vậy nhưng với tính kinh tế, kỹ thuật cao, công nghệ hàn ngày càng được quan tâm, phát triển cho nên hàn vẫn ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. 6 H à n k h í H à n l a ze H à n h ồ q u a n g H à n đ iệ n x ỉ H à n đ iệ n t iế p x ú c H à n s iê u â m H à n n ổ H à n n g u ộ i H à n r èn H à n c a o t ầ n H à n k h u y ếc h t á n H à n m a s á t H à n p la sm a H à n c h ù m t ia đ ện t ử H à n h o á n h iệ t H à n k h í ép Hàn kim loại Hàn nóng chảy Hàn áp lực H àn t ay b ằn g đ iệ n cự c n ó n g ch ảy c ó v ỏ t h u ố c H àn b ằn g đ iệ n c ự c n ó n g c ảy tr o n g k h í h o ạt t ín h H àn b ằn g d ây h àn c ó l õ i th u ố c H àn b ằn g đ iệ n c ự c n ó g ch ảy t ro n g k h í tt rơ H àn d ư ớ i lớ p t h u ố c H àn b ằn g đ iệ n c ự c k h ô n g n ó n g c h ảy t r o n g k h í tr ơ H àn t iế p x ú c g ip á m ố i H àn t iế p x ú c đ iể m H àn t iế p x ú c đ ư ờ n g 1.2 Phân loại các phương pháp hàn Hình 1-1 Phân loại các phương pháp hàn theo trạng thái hàn 2. Tính hàn của kim loại và hợp kim 1.1 Khái niệm về tính hàn của kim loại và hợp kim a) Khái niệm: Tính hàn của kim loại hay hợp kim là tổ hợp các tính chất của kim loại hay hợp kim cho phép nhận được liên kết hàn thoả mãn các yêu cầu và chất lượng cần thiết. b) Phân loại tính hàn. 7 Theo truyền thống tính hàn của vật liệu được quy ước chia thành bốn nhóm sau: 1) Vật liệu có tính hàn tốt; Bao gồm các loại vật liệu cho phép hàn được bằng nhiều phương háp hàn khác nhau, chế độ hàn có thể điều chỉnh được trong một phạm vi rộng, không cần sử dung các biện pháp công nghệ phức tạp (như nung nóng sơ bộ, nung nóng kèm theo, nhiệt luyện sau khi hàn ) mà vẫn đảm bảo nhận được liên kết hàn có chất lượng mong muốn. Đó là các thép sau: Thép Cacbon thấp và phần lớn thép hợp kim thấp đều tuộc nhóm này. 2) Vật liệu có tính hàn thoả mãn (hay còn gọi là có tính hàn trung bình). Bao gồm các loại vật kiệu chỉ thích hợp với một số phương pháp hàn nhất định, các thông số của chế độ hàn chỉ dao đông trong một phạm vi hẹp, yêu cầu về vật liêu chặt chẽ hơn. Trong quá trình hàn phải xử lý một số biện pháp công nghệ như; nung nóng sơ bộ, xử lý nhiệt sau khi hàn mới đạt được chất lượng mối hàn mong muốn. Ví dụ: Thép hợp kim thấp, thép cácbon và thép hợp kim trung bình. 3) Vật liệu có tính hàn hạn chế. Bao gồm các loại vật liệu khi hàn đạt chất lượng bình thường. Trong quá trình hàn đã áp dụng các biện pháp công nghệ, chế độ hàn nằm trong một phạm vi hẹp. Tuy vậy liên kết hàn vẫn có khuynh hướng bị nứt và dễ xuất hiện các khuyết tật khác làm giảm chất lượng sử dụng của kết cấu hàn. Ví dụ: Thép cacbon, thép hợp kim cao. 4) Vật liệu có tính hàn xấu. Thường phải hàn bằng các công nghệ đặc biệt, phức tạp và tốn kém. Tổ chức kim loại mối hàn xấu dễ bị nứt nóng và nứt nguội. Cơ tính và khả năng làm việc của liên kết hàn thường thấp hơn so với vật liệu cơ bản. Ví dụ :Gang, một số hợp kim đặc biệt. 3. Hồ quang hàn và tính chất của nó 3.1 Hồ quang và các phương pháp gây hồ quang. a) Hồ quang: là hiện tượng phóng điện mạnh và liên tục qua môi trường khí đã bị ion hoá giữa các điện cực. - Hồ quang hàn phát ra một nguồn ánh sáng và cung cấp một nguồn nhiệt rất lớn. - Nguồn nhiệt có độ tập trung cao dùng để làm nóng chảy vật liệu hàn và kim loại cơ bản. - Ánh sáng mạnh của hồ quang rễ gây viêm mắt và bỏng da. Vì vậy khi hàn người thợ hàn phải có đầy đủ bảo hộ lao động, mặt khác phải che chắn hoặc cảnh báo đối với những người xung quanh. 8 b) Các phương pháp gây hồ quang. Để gây hồ quang người thợ hàn có thể thực hiện bằng 2 cách: * Phương pháp mổ thẳng. Cho que hàn tiếp xúc với vật hàn theo phương vuônggóc (đầu que hàn và vật hàn đụng nhẹ vào nhau) rồi đưa nhanh đầu que hàn lên (3-5)mm khi đó sẽ phát sinh hồ quang ta nhanh tróng bảo đảm một khoảng cách từ đầu que hàn đến vật hàn từ (2-4)mm, lúc đó hồ quang sẽ cháy đều và ổn định. (hình a). * Phương pháp ma sát. Đặt nghiêng que hàn so với bề mặt vật hàn một góc, cho đầu que hàn quẹt nhẹ lên bề mặt vật hàn sau đó đưa que hàn vuông góc với bề mặt vật hàn và giữ cho khoảng cách giữa đầu que hàn và vật hàn từ (2- 4)mm, hồ quang sẽ cháy ổn định, phương pháp này có động tác tương tự như ta đánh diêm, (hình b). Hình 2-2. Các phương pháp gây hồ quang Hai phương pháp trên đối với phương pháp gây hồ quang kiểu ma sát thích hợp đối với người mới học nghề vì dễ điều khiển hơn nhưng nếu không nắm vững thì sẽ làm hỏng bề mặt vật hàn, đặc biệt những bề mặt công tác hẹp thì phương pháp này khó hoặc không thực hiện được. Đối với phương pháp mổ thẳng tương đối khó điều khiển, thường dễ sinh ra hiện tượng chập mạch, hồ quang bị tắt. Nếu thấy hiện tượng que hàn bị dính vào bề mặt vật hàn (chập mạch) chỉ cần lắc que hàn sang bên phải hoặc bên trái thì có thể tách que hàn ra khỏi vật hàn. Nếu que hàn vẫn không tách, lập tức phải nhả miệng kìm hàn ra, để que hàn rời khỏi kìm hàn, sau đó lấy que hàn ra. 4. Vật liệu hàn Trong hàn hồ quang tay, vật liệu chủ yếu là que hàn.Chức năng que hàn là vừa dẫn điện, gây hồ quang và duy trì hồ quang cháy (như điện cực nóng chảy), bổ sung kim loại cho mối hàn (như que hàn), vừa tham gia vào quá trình lý hoá và luyện kim khi hàn để hình thành mối hàn đạt chất lượng mong muốn. a) Cấu tạo que hàn gồm hai phần chính. 2-4 2-4 h×nh a h×nh b 9 * Lõi que là những đoạn dây kim loại có chiều dài từ (250 – 450)mm, tương ứng với đường kính từ (1,6 – 6,0)mm. Theo TCVN 3734-89 qui ước đường kính que hàn được gọi theo tiêu chuẩn phân lõi que (d). * Phần vỏ thuốc bao gồm hỗn hợp các hoá chất, khoáng chất ferô hợp kim và chất dính kết. b) Yêu cầu. Vỏ thuốc, que hàn phải thoả mãn các yêu cầu sau đây: - Tạo ra môi trường ion hoá tốt để đảm bảo dễ gây hồ quang và duy trì sự cháy ổn định. - Tạo ra môi trường khí bảo vệ để bảo vệ tốt vũng hàn không cho nó tiếp xúc với oxi và nitơ của môi trường xung quanh. - Tạo lớp xỉ lỏng phủ đều lên bề mặt kim loại mối hàn không cho không khí xâm nhập trực tiếp vàp vũng hàn và tạo kiều kiện cho mối hàn nguội chậm, lớp xỉ này phải dễ bong sau khi mối hàn nguội. - Có khả năng khử oxi, hợp kim hoá kim loại mối hàn... nhằm nâng cao hoặc hoàn thiện thành phần hoá học và cơ tính của kim loại mối hàn - Đảm bảo độ bám chắc của vỏ thuốc lên lõi que, bảo vệ lõi que không bị oxi hoá. - Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp vỏ thuốc phải lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của lõi que hàn nóng chảy đi vào vũng hàn thuận lợi. Vỏ thuốc phải cháy đều và không rơi thành cục 5. Thiết bị và dụng cụ hàn hood quang tay 5.1. Nguồn điện và máy hàn a) Yêu cầu chung đối với nguồn điện và máy hàn Nguồn điện hàn trong hàn hồ quang tay có thể là nguồn điện xoay chiều hoặc một chiều. Nhìn chung nguồn điện hàn và máy hàn phải đảm bảo các yêu cầu chung sau: 1 2 1 - 2 D d 25±5 L 10 - Điện áp không tải phải Hh < U0 < 80 v. Đối với máy hàn xoay chiều: U0 = 5580 V, Uh = 3055 V. Đối với máy hàn một chiều: U0 = 2545V, Uh =1635V. - Đường đặc tính động V-A của máy hàn phải là đường dốc liên tục. - Chịu được quá tải khi ngắn mạch Iđ = (1,31,4)Ih - Có khả năng điều chỉnh dòng điện hàn trong phạm vi rộng - Máy hàn phải có khối l−ợng nhỏ, hệ số hữu ích lớn, giá thành rẻ, dễ sử dụng và dễ sửa chữa. 1 2 I (A) U(V) B A H.5.1- đường đặc tính tĩnh của hồ quang; 2- đường đặc tính động của máy hàn 11 b) Máy hàn hồ quang điện xoay chiều Máy hàn hồ quang dùng dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong hàn hồ quang tay vì chúng có kết cấu đơn giản, giá thành chế tạo thấp, dễ vận hành và sửa chữa. Tuy nhiên chất lượng mối hàn không cao vì hồ quang cháy không ổn định so với hồ quang dùng dòng điện một chiều. Máy hàn một chiều có nhiều loại, mỗi loại có tính năng và những đặc điểm riêng, sau đây giới thiệu một số máy hàn xoay chiều được sử dụng nhiều nhất trong thực tế công nghiệp. Máy hàn tổ hợp là loại máy thông dụng nhất hiện nay vì có thể điều chỉnh Ih bằng tổ hợp vừa thô vừa tinh được trình bày như hình vẽ sau: Đây là loại máy hàn xoay chiều có từ thông tán cao. Giữa khoảng hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đặt một lõi di động A để tạo ra sự phân nhánh từ thông Ø0 sinh ra trong lõi của máy. Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý của máy hàn xoay chiều có lõi di động . - Cấu tạo: Gồm khung từ B, trên khung từ được quấn 2 cuộn dây sơ cấp W1 và cuộn dây thứ cấp W2. Cuộn dây thứ cấp được chia thành 2 phần, đồng thời điều chỉnh được số vòng của cuộn dây trên máy có máy lắp tấm nối dây, dùng để điều chỉnh sơ dòng điện, ở giữa hai cuộn dây đặt lõi di động để điều chỉnh kỹ dòng điện. - Nguyên lý làm việc: Lõi sắt di động trong khung dây tạo ra phân nhánh của từ thông Фo. Nếu lõi sắt (4) nằm trong mặt phẳng của khung từ (3) thì trị số từ thông Фo sẽ chia làm hai phần, một phần là từ thông Ф đi qua lõi sắt (4), một phần Ф2 đi qua cuộn dây thứ cấp W2 giảm đi, sức điện động cảm ứng sinh ra trong cuộn dây thứ cấp nhỏ và dòng điện sinh ra trong mạch hàn nhỏ. Ngược lại điều chỉnh lõi sắt (4) chạy ra tạo nên khoảng trống không khí lớn thì từ thông sẽ lớn lúc này sức điện động cảm ứng lớn tạo cho dòng điện trong mạch hàn lớn. - Việc điều chỉnh dòng điện: 12 *Điều chỉnh sơ: Thông qua cách đấu dây của cuộn thứ cấp W2 nhằm thay đổi số vòng của cuộn dây W2. - Trên tấm đấu dây của cuộn dây thứ cấp có hai cách đấu: + Cách đấu 1 dây hàn nhỏ điện thế không tải cao. + Cách đấu dây hình 2 dòng điện hàn lớn, điện thế không tải thấp. * Điều chỉnh kỹ: Nếu vặn tay quay cùng chiều kim đồng hồ dòng điện hàn giảm. Ngược lại nếu vặn ngược chiều kim đồng hồ dòng điện tăng. c) Máy hàn hồ quang điện một chiều Theo cấu tạo và nguyên lý tác dụng, máy hàn một chiều được chia thành 4 kiểu chính: - Máy hàn một chiều có cuộn kích thích độc lập. - Máy hàn một chiều có cuộn kích thích mắc song song và khử từ nối tiếp. - Máy hàn một chiều có các cực từ lắp rời. - Máy hàn một chiều với từ trường ngang. Hiện nay ở Liên Xô, Trung Quốc dùng loại máy hàn một chiều có các cực từ lắp rời phổ biến hơn cả với các kiểu: CM, C.300 và C.300M (Liên Xô); AT.320 (Trung Quốc). - Cấu tạo: 13 Hình 5.3. Hình dạng bên ngoài của máy hàn một chiều có các cực tù lắp rời 1. Thân máy phát điện 4. Chổi điện. 7. Má nam châm 2. Bộ biến trở . 5. Cổ góp. 8. Mạch điện ngoài. 3. Phần ứng rôto. 6. Tay quay. 9. Tay nắm Máy phát điện một chiều kiểu các cực từ lắp rời dùng để hàn gồm 4 cực từ, hai cực cùng tên được nối song song với nhau. Trên cực từ có 3 tổ chổi than, hai tổ chổi điện than chính A và B cung cấp điện cho hồ quang, ở giữa lắp tổ chổi điện than phụ C, chổi điện than A và C cung cấp điện cho cuộn kích từ của máy phát điện, ta có thể điều chỉnh dòng điện của cuộn dây kích từ bằng bộ biến trở lắp trên máy hàn, có thể dùng tay nắm để di chuyển vị trí của chổi điện than. - Nguyên lý làm việc: 14 Hình 15.1.5 Máy hàn một chiều với các cực từ lắp rời a. Hình cấu tạo b. Hình nguyên lý 1. Bộ biến trở. 2. Cuộn dây kích từ. 3. Tay nắm. 4. Chổi điện than 5. Cực từ 6. Rô to Theo nguyên lý điện từ khi có dòng điện thông qua rôto của máy phát điện sẽ sinh ra từ thông, từ thông do rôto sinh ra tác dụng làm yếu từ trường sẵn có hiện tượng này gọi là phản ứng rôto. Lúc không tải, trong rôto của máy phát điện không có dòng điện hàn thông qua, không sinh ra phản ứng rôto do đó điện thế không tải của máy phát điện hơi cao, rất dễ mồi hồ quang. Lúc hàn trong rôto của máy phát điện có dòng điện hàn thông qua sinh ra phản ứng rôto làm giảm từ thông của máy phát điện cuối cùng điện thế của máy phát điện sẽ giảm xuống tới mức tương đương. Với điện thế dùng để đốt cháy hồ quang một cách ổn định tùy thuộc vào sự thay đổi chiều dài hồ quang, phản ứng rôto cũng thay đổi làm ảnh hưởng tới điện thế công tác của máy phát điện. Do đó lúc chiều dài của hồ quang tăng thì điện thế công tác của máy phát điện cũng sẽ tăng theo như vậy đáp ứng được nhu cầu khi hàn. Lúc chập mạch phản ứng rôto rất lớn khiến cho điện thế của máy phát điện giảm xuống tới mức xấp xỉ số 0, như vậy hạn chế được dòng điện chập mạch. - Điều chỉnh dòng điện hàn: Có hai phương pháp diều chỉnh dòng điện, điều chỉnh sơ và điều chỉnh kỹ. + Điều chỉnh sơ: Thì dòng điện hàn thay đổi rất lớn, nó thông qua việc di chuyển vị trí chổi điện than để thực hiện việc điều chỉnh, lúc di chuyển chổi điện than theo chiều quay của rô-to thì phản ứng rô-to sẽ tăng cường, điện thế của máy hàn điện giảm xuống, dòng điện hàn cũng sẽ giảm xuống ngược lại nếu di chuyển chổi than ngược với chiều xoay của rô-to thì dòng điện sẽ tăng lên. 15 + Điều chỉnh kỹ: Thì dòng điện thay đổi ít nhiệm vụ chính của nó là làm cho dòng điện hàn sau khi điều chỉnh sơ được điều chỉnh lại một cách đều đặn, ta dùng bộ biến trở để thay đổi dòng điện của cuộn dây kích từ để tăng hoặc giảm từ thông của máy phát điện nhằm thay đổi điện thế của máy hàn điện như vậy là đạt được mục đích điều chỉnh kỹ dòng điện hàn. Cạnh máy hàn một chiều có các cọc nối dây. Căn cứ theo nhu cầu ta có thể thay đổi cách đấu dây để thay đổi cực tính hàn. Ngoài ra còn một số loại máy hàn một chiều: máy phát hàn một chiều Diezen, máy phát hàn một chiều động cơ điện v.v... 5.2 Các loại dụng cụ cầm tay a) Dụng cụ. (Tài liệu chuyên môn) - Búa gõ xỉ: Thường được chế tạo bằng thép các bon dụng cụ - Bàn chái sắt: Dùng để vệ sinh mối hàn sau khi đã gõ xỉ xong để kiểm tra hay hàn lớp tiếp theo được làm từ những dây thép cứng nhỏ. b) Bảo hộ: * Mặt nạ hàn. - Có cấu tạo như hình vê, thường được làm bằng nhựa tổng hợp hay gấy ép cứng. - Mặt nạ hàn có 2 loại kính: một miếng kính đen dùng để hạn chế cường độ ánh sáng từ bể hàn vào mắt người thợ và miếng kính trắng dùng để bảo vệ kính den. - Khi hàn bắt buộc phải dùng mặt nạ hàn - Mặt nạ hàn có 2 loại thông dung: loại cầm tay và loại đeo. 16 - Sử dụng mặt nạ hàn phải chú ý: không để vỡ kính, làm nứt, đảo bảo khoảng cách giữa bể hàn và kính hàn để không làm mờ kính do kim loại nóng chảy bắn vào. * Găng tay. - Dùng để cách nguồn điện hàn với tay thợ hàn. - Găng tay làm từ vải thô hoặc làm bằng da. Có 2 loại một loại ngắn và loại dài: Loại ngắn dùng để hàn ở vị trí thông thường như hàn bằng bà loại dài dùng để hàn ở các vị trí phức tạp như hàn leo, ngang và ngửa. - Khi hàn bắt buộc phải đeo gang tay. * Yếm hàn. - Dùng để bảo vệ người công nhân không bị ảnh hưởng của hồ quang hàn. - Yếm hàn thường được làm bằng da. * Giầy, ủng, xà cạp. - Khi hàn cần phải đeo một trong 3 loại trên. 6. Các chuyển động cơ bản khi hàn hồ quang tay Trong quá tình hàn người thợ hàn cung một lúc phải thực hiện ba chuyển động cơ bản của que hàn: chuyển động theo hướng trục que hàn, chuyển động dọc theo trục mối hàn và dao động ngang. - Chuyển động theo trục que hàn (1), để điều chỉnh chiều dài hồ quang. Chuyển động này phải có tốc độ bằng tốc độ chảy của que hàn thì mới có thể duy trì được hồ quang cháy ổn định. - Chuyển động dọc theo trục mối hàn (2). Để hàn hết chiều dài mối hàn, có ảnh hưởng khá lớn đến chất lượng mối hàn và năng suất lao động. - Dao động ngang (3) Để đảm bảo chiều rộng mối hàn. Phối hợp ba kiểu chuyển động trên ta lại có các kiểu chuyển động cơ bản của que hàn 1 2 3 17 7. Các liên kết hàn cơ bản Khi thiết kế và chế tạo các kết cấu hàn người ta thường dùng các loại liên kết hàn cơ bản sau. 1. Liên kết hàn giáp mối. Tùy thuộc vào chiều dày của chi tiết hàn Có thể gấp mép( S 3mmm) hoặc có thể không vát mép hoặc vát mép (S3mmm). Loại liên kết này đơn giản rễ chế tạo, tiết kiệm kim loại ..v..v.. do đó được dùng phổ biến trong thực tế. 2. Liên kết hàn chồng. Tùy theo yêu cầu độ bền của kết cấu có thể không cần dùng tấm đệm hay có dùng tấm đệm ở một phía hoặc cả hai phía. Vì nói chung loại liên kết này có độ bền thấp và tốn nhiều kim loại nên thực tế ít sử dụng khi thiết kế kết cấu mới nó thường chỉ sử dụng khi sửa chữa các kết cấu cũ 3. Liên kết hàn góc. Loại liên kết này được sử dụng rộng rãi khi thiết kế các kết cấu mới, tùy theo chiều dày của chi tiết hàn, có thể vát mép hay không vát mép 4. Liên kết hàn chữ T.. Do có độ bền cao nhất là đối với các kết cấu chịu tải trọng tĩnh nên loại liên kết này được dùng khá phổ tiến trong thực tế, 18 tùy thuộc vào chiều dày của chi tiếtcó thể vát mép hay không vát mép. 8. Các khuyết tật của mối hàn. Hàn hồ quang tay là phương pháp thủ công do vậy chất lượng mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào kỹ năng của người thợ hàn. Người thợ hàn phải đủ năng lực đồng thời quy trình hàn phải được lập chính xác. Với liên kết hàn mối hàn có thể có nhiều khuyết tật với các hình dáng kích thước khác nhau tuy nhiên ở một mức độ nhất định nó không ảnh hưởng tới chất lượng mối hàn và theo từng loại tiêu chuẩn hay yêu cầu kỹ thuật của công trình nó được đánh giá là đạt. Mối hàn có rất nhiều khuyết tật, thường là: nứt, lỗ hơi, lẫn xỉ, hàn không thấu, thành cục, khuyết cạch và mối hàn không phù hợp với yêu cầu,..v..v 8.1. Nứt. Nứt là một trong những khuyết tật nghiêm trọng nhất của mối hàn. Trong quá trình sử dụng kết cấu hàn, nếu mối hàn có vết nứt thì vết nứt đó sẽ rộng dần ra khiến cho cấu kiện bị hỏng. Căn cứ vào vị trí sinh ra nứt có thể chia ra làm hai loại nứt: nứt trong và nứt ngoài. Vừt nứt có thể sinh ra ngay trong khu vực chịu ảnh hưởng nhiệt của đầu nối 1. Nứt ngoài; 2. Nứt trong; 3. Nứt ở khu vực vùng ảnh hưởng nhiệt 12 3 Nứt ngang Nứt dọc Nứt thể hiện trên ảnh chụp RT điện cực đặt không đúng 19 Vùng nứt thường do các nguyên nhân sau đây gây nên: + Hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh trong kim loại vật hàn hoặc trong que hàn quá nhiều. + Độ cứng của vật hàn lớn, cộng thêm ứng suất trong sinh ra khi hàn quá lớn kết quả làm nứt mối hàn. + Khi dóng hàn quá lớn, rãnh hồ quang của đầu mối hàn không đắp đầy, sau khi để nguội co ngót trong rãnh hồ quang xuất hiện đường nứt. + Tính chất cơ lý hoá của kim loại cơ bản là loại khó hàn mà chế độ xử lý nhiệt trước, trong và sau khi hàn không hợp lý. + Chủng loại que hàn lựa chọn không phù hợp với kim loại cơ bản hoặc chất lượng của que hàn không đảm bảo như ẩm, vỡ lớp bọc + Thiết kế liên kết hàn không hợp lý ví dụ: chiều dầy mối hàn lớn nhưng chiều rộng hẹp làm cho quá trình đông đặc của mối hàn không đồng đều gây co ngót và sinh nứt. + Liên kết giữa hai vật thể có khối lượng, độ cứng vững chênh lệch nhau quá lớn. * Để hạn chế hiện tượng này cần phải xác lập quy trình hàn chính xác, đối với vật liệu cơ bản có tính chất lý hoá đặc biệt cần tính toán chế độ xử lý nhiệt hợp lý. Cần thiết kế đồ gá đảm bảo chống và ngăn ứng xuất dư. + Chọn vật liệu thép có hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho thấp đồng thời chọn que hàn có tính chống nứt tương đối tốt. + Giảm tốc độ làm nguội vật hàn. Khi cần thiết phải áp dụng biện pháp nung và làm nguội chậm. + Chọn chế độ hàn thích hợp có thể dùng cách hàn nhiều lớp và chú ý đắp đầy rãnh hồ quang. Nếu trong quá trình hàn phát hiện vết nứt cần phải xử lý loại bỏ ngay trước khi tiếp tục hàn. 8.2. Rỗ mối hàn. 20 Vì có nhiều thể hơi hòa trong kim loại nóng chảy, những thể hơi đó không thể thoát ra trước lúc vùng nóng chảy nguội, do đó tạo thành lỗ hơi. Lỗ hơi có thể có mấy nguyên nhân sau đây: 1. Lỗ hơi tập trung; 2. Lỗ hơi trên bề mặt; 3. Lỗ hơi đơn + Hàm lượng các bon trong kim loại trong vật hàn hoặc trong lõi que hàn quá cao, năng lực tẩy oxy của que hàn kém. + Dùng que hàn bị ẩm, trên bề mặt của đầu nối có nước, dầu bẩn,gỉ sắt.v.v.. + Dùng hồ quang dài để hàn và tốc độ hàn quá nhanh. Lỗ hơi có thể sinh ra ở bên trong hoặc bề mặt mối hàn có thể là một hoặc nhiều lỗ tập trung tại một chỗ. 1 3 2 Rỗ khí tập trung xuất hiện trên bề mặt Rỗ khí đơn Rỗ mối hàn 21 Do sự tồn tại của lỗ hơi, làm giảm bớt mặt cắt công tác của mối hàn. Để đề phòng sự phát sing ra lỗ hơi cần chú ý mấy điểm dưới đây. + Dùng loại que hàn có hàm lượng cacbon tương đối thấp và khả năng tẩy Oxy khỏe. + Trước khi hàn que hàn phải sấy khô và bề mặt đầu nối phải lau khô và đánh sạch gỉ và dầu mỡ. + Giữ chiều dài hồ quang ngắn và ổn đinh trong suốt quá trinh hàn. + Sau khi hàn xong không vội gõ xỉ hàn ngay, phải kéo dài thời gian giữ nhiệt cho kim loại mối hàn. 8.3. Lẫn xỉ hàn. Lẫn xỉ hàn là lẫn các tạp chất kẹt trong mối hàn, tạp chất này có thể tồn tại trong mối hàn, cũng có thể nằm trên mặt mối hàn. Lẫn xỉ hàn thường sinh ra trong mối hàn góc hoặc đầu nối có khe hở nhỏ. Nguyên nhân sinh ra lẫn xỉ hàn: + Dòng điện hàn quá nhỏ. + Mép hàn của đầu nối có vết bẩn hoặc khi hàn đính hoặc khi hàn nhiều lớp chưa làm sạch triệt để chỗ hàn. + Khi hàn góc độ và sự chuyển động của que hàn không thích hợp với tình hình vùng nóng chảy, làm cho kim loại chảy ra trộn lẫn với xỉ hàn. + Làm nguội mối hàn quá nhanh, xỉ hàn chưa thoát hết ra được. Ngậm xỉ giữa Ngậm xỉ tại chân Không ngấu các đường hàn mối hàn do ngậm xỉ 22 Không thấu chân mối hàn Lẫn xỉ hàn có ảnh hưởng đến chất lượng của mối hàn giống như lỗ hơi, nó cũng làm giảm bớt cường độ của mối hàn và tính chặt chẽ của mối hàn. Để tránh sinh ra lẫn xỉ hàn cần chú ý mấy điểm sau. + Tăng dòng điện hàn cho thích hợp, khi cần thiết cho rút ngắn hồ quang và cho tăng thời gian dừng lại của hồ quang, làm cho kim loại nóng chảy xỉ hàn chảy hút được sức nóng đầy đủ. + Triệt để chấp hành công tác làm sạch mép hàn. + Kịp thời nắm vững tình hình vùng nóng chảy để điều chỉnh góc độ que hàn và phương pháp đưa que hàn, tránh để xỉ trộn lẫn vào kim loại nóng chảy hoặc chảy trước vùng nóng chảy. 8.4. Hàn chưa thấu. Hàn chưa thấu là một trong khuyết tật nghiêm trọng nhất trong mối hàn nó còn nguy hiểm hơn nữa là dẫn đến bị nứt, làm hỏng cấu kiện thực tế đã chứng minh phần lớn các cấu kiện bị hư hỏng đều do hàn chưa thấu gây nên. Hàn chưa thấu có khả năng sinh ra ở góc mối hàn hoặc ở mép đầu nối. Nguyên nhân sinh ra hàn chưa thấu: + Khe hở đầu nối và góc độ vát cạnh nhỏ quá mép cùn quá lớn, không phù hợp với yêu cầu của chất lượng lắp ráp. + Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh. + Góc độ que hàn và cách đưa que hàn không phù hợp. + Chiều dài hồ quang quá dài. 23 Không thấu chân do Không thấu chân do khe hở mối hàn nhỏ do đặt điện cực hàn không đúng Không thấu chân thể hiện trên ảnh chụp RT điện cực đặt không đúng 8.5. Khuyết cạnh. Ở chỗ giao nhau giữa kim loại vật hàn với mối hàn có hình rãnh dọc rãnh đó gọi là khuyết cạch. 24 Hiện tượng này sảy ra khi cường độ dòng điện cao, chiều dài hồ quang lớn, vị trí que hàn không đúng góc độ, tốc độ hàn không hợp lý, thời gian ngừng trong quá trình dao động que hàn không hợp lý. Tuy nhiên với một số loại que hàn dù người thợ hàn có kỹ năng tốt cũng không thể tránh khỏi hiện tượng này nhất là thực hiện trong không gian hẹp. Ngoài những điều chỉnh các nguyên nhân trên, để khắc phục hiện tượng này cần phải mài phần khuyết cạnh sao cho sự chuyển tiếp giữa kim loại cơ bản với kim loại môi hàn tốt nếu quá xâu phải hàn một lớp bù lên trên. Một số nguyên nhân chủ yếu gây ra khuyết cạnh: + Dòng điện hàn quá lớn, hồ quang quá dài. + Góc độ que hàn và cách đưa que hàn không chính xác. Khuyết cạnh cũng ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến mối hàn nó làm giảm bớt bề dày của kim loại vật hàn nếu Khi cấu kiện chịu tải động thì sẽ sinh ra vết nứt 8.6. Cháy thủng Nguyên nhân chủ yếu do cường độ dòng điện quá cao, khe hở chân mối ghép rộng, chiều dày chân mối ghép nhỏ, tốc độ hàn chậm Cháy cạnh tại Cháy cạnh tại chân mối hàn mặt mối hàn 25 8.7. Đóng cục. Trên mép hàn có những kim loại thừa ra nhưng không trộn lẫn với kim loại vật hàn thì gọi là đóng cục. Hiện tượng này thường xảy ra trong khi hàn ngửa hàn đứng và hàn ngang. Nguyên nhân chủ yếu sinh ra đóng cục là que hàn nóng chảy quá nhanh, hồ quang quá dài cách đưa que hàn không được chính xác, đặc biệt là cường độ dòng hàn ngoài ra cần chú ý đến chiều dài hồ quang. 8.8. Chảy tràn. Nguyên