Giáo trình Thực tập hàn (Trình độ Cao đẳng)

N CƠ KHÍ Email: lethanhvinh@hotec.edu.vn TRƯỞNG KHOA TỔ TRƯỞNG CHỦ NHIỆM BỘ MƠN ĐỀ TÀI HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Tháng 08, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin cĩ thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Hàn điện nĩng chảy dùng nhiệt do dịng điện hàn tạo ra nung nĩng phần kim loại cơ bản ở chỗ cần nối, cùng kim loại phụ (que hàn, dây hàn,...) đến trạng thái nĩng chảy để chúng hịa tan vào nhau trong vũng hàn. Mối hàn sẽ hình thành sau khi kim loại vũng hàn kết tinh. Cơng nghệ hàn ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành cơng nghiệp như chế tạo máy, xây dựng cơng trình cơng nghiệp và dân dụng, ... Từ đĩ, nhu cầu nguồn nhân lực cĩ tay nghề ngày càng phổ biến. Giáo trình thực tập Hàn được biên soạn dựa trên chương trình modu n nghề của ngành cơng nghệ kỹ thuật cơ khí và nền tảng cơ sở vật chất của Nhà trường. Cùng với sự gĩp ý của những thầy cơ trong khoa chuyên ngành nhằm tạo điều kiện cho việc giảng dạy thực hành nghề và giúp học sinh nắm vững các kiến thức cơ bản, kỹ năng thực hành của nghề hàn. Tuy cĩ nhiều cố gắng nhưng cịn hạn chế về kiến thức, thời gian và nguồn tài liệu nên khơng tránh khỏi những thiếu sĩt. Rất mong nhận được sự đĩng gĩp ý kiến của các thầy cơ để giáo trình này được hồn thiện hơn. TP. Hồ Chí Minh, ngàytháng ..... năm 2020 Giáo viên biên soạn MỤC LỤC Lời giới thiệu Bài 1. Nội qui - An tồn lao động - Khái niệm về máy hàn, que hàn và các tư thế hàn 6 1.1. Nội qui xưởng thực hành .................................................................................. 6 1.2. An tồn lao động ............................................................................................. 7 1.3. Thiết bị và vật liệu hàn hồ quang ..................................................................... 9 1.4. Các vị trí mối hàn ............................................................................................ 15 Bài 2. Gây và duy trì hồ quang....................................................................................... 16 2.1. Khái niệm hồ quang hàn ................................................................................... 16 2.2. Gây và duy trì hồ quang ................................................................................... 20 2.3. Các khuyết tật của mối hàn .............................................................................. 21 Bài 3. Hàn điểm .............................................................................................................. 24 3.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................. 25 3.2 Chuẩn bị............................................................................................................. 26 3.3 Trình tự thực hiện .............................................................................................. 27 3.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................. 28 Bài 4. Hàn bằng giáp mí................................................................................................. 26 4.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................. 26 4.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu ................................................................ 26 4.3 Quy trình cơng nghệ .......................................................................................... 27 4.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................. 28 Bài 5. Hàn bằng chồng mí ............................................................................................. 29 5.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................ 29 5.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu ................................................................ 29 5.3 Quy trình cơng nghệ ......................................................................................... 30 5.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................ 31 Bài 6. Hàn bằng gĩc ...................................................................................................... 32 6.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................ 32 6.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu ................................................................ 32 6.3 Quy trình cơng nghệ ......................................................................................... 33 6.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................ 34 Bài 7. Hàn bằng chấm ngắt ........................................................................................... 35 7.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................. 35 7.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu ................................................................ 35 7.3 Quy trình cơng nghệ .......................................................................................... 36 7.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................. 37 Bài 8. Hàn gĩc đứng ...................................................................................................... 38 8.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................ 38 8.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu ................................................................ 38 8.3 Quy trình cơng nghệ ......................................................................................... 39 8.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................ 40 Bài 9. Hàn đứng ............................................................................................................. 41 9.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ ................................................................................ 41 9.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu ................................................................ 42 9.3 Quy trình cơng nghệ ......................................................................................... 42 9.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục ............................................................ 43 Bài 10. Hàn ngang ......................................................................................................... 44 10.1 Đọc và nghiên cứu bản vẽ .............................................................................. 44 10.2 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, phơi liệu .............................................................. 44 10.3 Quy trình cơng nghệ ....................................................................................... 45 10.4 Các khuyết tật và biện pháp khắc phục .......................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 47 GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: Thực tập Hàn Mã mơ đun: 3103561 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun: - Vị trí: Thực tập Hàn là mơ đun chuyên ngành, được học trong học kỳ II, năm thứ nhất. - Tính chất: Là mơ đun bắt buộc thuộc mơ đun thực hành nghề. - Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Là mơ đun cĩ vai trị quan trọng , bổ trợ tay nghề cho phần thực hành chế tạo, lắp ráp cơ khí; vì trong quá trình thực hiện nghề cần sử dụng phương pháp hàn để nối các chi tiết, gá lắp cố định thiết bị, ... mới hồn thành cơng việc. Mục tiêu của mơ đun: - Về kiến thức: + Trình bày được nguyên lý hoạt động của máy hàn. + Trình bày được nguyên lý, cơ chế nĩng chảy của que hàn để tạo nên mối hàn. + Lập được quy trình hàn. + Nhận dạng được các khuyết tật hàn. - Về kỹ năng: + Hàn được các mối hàn ở các vị trí hàn bằng (hàn giáp mí, hàn chồng mí, hàn gĩc), hàn đứng, hàn ngang. + Chọn phương pháp di chuyển que hàn phù hợp với từng tư thế hàn. + Điều chỉnh cường độ dịng điện hàn phù hợp với từng loại que hàn, tư thế hàn. + Chọn que hàn phù hợp với chiều dày chi tiết. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Cẩn thận, nghiêm túc, tự giác trong học tập + Khả năng làm việc độc lập và làm việc nhĩm. + Tuân thủ các nội qui của xưởng , quy định của Nhà trường. BÀI 1: NỘI QUI - AN TỒN LAO ĐỘNG - KHÁI NIỆM VỀ MÁY HÀN, QUE HÀN, CÁC TƯ THẾ HÀN Mục tiêu: - Trình bày được nội qui an tồn xưởng thực hành. - Trình bày được nguyên lý hoạt động máy hàn, cấu trúc que hàn. - Thực hiện được kỹ thuật an tồn nhằm p hịng tránh: ánh sánh hồ quang, bỏng do xỉ hàn, điện giật, phịng chống cháy nổ. - Thực hiện nghiêm túc an tồn lao động và vệ sinh lao động. Nội dung chính: 1.1. Nội qui xưởng thực hành QUY ĐỊNH VỀ AN TỒN VỆ SINH LAO ĐỘNG Điều 1. Giáo viên, HS-SV phải sử dụng đồ bảo hộ lao động theo đúng quy định của xưởng. Điều 2. Giáo viên dạy thực hành phải kiểm tra các điều kiện làm việc như : 2.1 Tình trạng vệ sinh, an tồn nơi làm việc. 2.2 Ánh sáng nơi làm việc. 2.3 Tình trạng hoạt động của máy mĩc. 2.4 Thực hiện giao nhận ca đúng quy định 2.5 Báo cáo phụ trách xưởng các hiện tượng khơng đảm bảo an tồn vệ sinh lao động, tình trang của máy mĩc, thiết bị, dụng cụ sẽ sử dụng. Điều 3. HS-SV phải chấp hành nội quy an tồn trong thực hành như : kiểm tra điện nguồn trước khi vận hành, chỉ sử dụng thiết bị thực hành khi được phép của giáo viên hướng dẫn. QUY ĐỊNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC TẬP Điều 4. HS-SV khơng được tự ý đĩng, ngắt điện, điều khiển tháo lắp các cơ cấu của máy, thiết bị trong xưởng. Điều 5. HS-SV khơng được tự ý thay đổi vị trí hoặc dỡ bỏ các biển báo, biển cấm, các phương tiện phịng cháy chữa cháy trong xưởng. Điều 6. HS-SV khơng được đùa giỡn, gây mất trật tự trong xưởng thực hành. Điều 7. HS-SV khơng được sử dụng lửa, chất dễ gây cháy nổ, hàn điện vào các việc khác. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 6 Điều 8. HS-SV khơng được hút thuốc, ăn trong giờ học, khơng sử dụng rượu bia trước và trong giờ học. Điều 9. Khi thấy cĩ sự cố về điện HS-SV phải báo ngay cho giáo viên. Điều 10. HS-SV phải luơn giữ gìn mặt bằng Xưởng gọn gàng, sạch sẽ, khơ ráo. Kết thúc giờ thực tập HS-SV phải sắp xếp trang thiết bị, dụng cụ gọn gàng và vệ sinh xưởng. 1.2. An Tồn Lao Động 1.2.1. Kỹ thuật an toàn phòng tránh những ánh sáng do hồ quang phát ra và những kim loại nóng chảy bắn ra. Trong quá trình hàn điện hồ quang sinh ra tia tử ngoại, tia hồng ngoại và những tia sáng thông thường rất mạnh tất cả những tia sáng đó tuy mức độ ảnh hưởng khác nhau nhưng đều có hại cho sức khoẻ con người. Đồng thời những giọt kim loại bắn ra những vật hàn nóng bỏng đều có thể làm cho thợ hàn bị bỏng hoặc xảy ra những vụ cháy lớn do đó khi hàn cần có những biện pháp an toàn sau: - Lúc làm việc cần trang bị đầy đủ dụng cụ bảo hộ lao động: mặt nạ hàn cùng với kính hàn, găng tay, quần áo, - Xung quanh nơi làm việc không được để chất dễ cháy và nổ lúc làm việc trên cao thì phải để những tấm chắn ở dưới vật hàn để tránh khi hàn những giọt kim loại lỏng rơi xuống làm những người ở dưới bị bỏng hoặc gây nên hoả hoạn. - Xung quanh nơi làm việc phải để tấm che trước khi mồi hồ quang phải quan sát bên cạnh để tránh những tia sáng hồ quang ảnh hưởng tới sức khoẻ những người làm việc xung quanh. 1.2.2. Kỹ thuật an toàn phịng tránh điện giật Khi công nhân hàn đang làm việc phải hết sức tránh không bị điện giật do đó trong quá trình thao tác phải có các biện pháp sau: - Đeo găng tay khi hàn. - Kìm hàn phải khơ ráo, cách nhiệt, cách điện tốt. - Vỏ ngoài của máy hàn và cầu giao cần phải tiếp đất tốt tránh tình trạng để hở điện gây nên tai nạn. - Tất cả dây dẫn dùng để hàn phải được bảo vệ cách điện tốt tránh tình trạng bị đè hoặc bị cháy. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 7 - Khi ngắt hoặc đóng cầu giao phải đeo găng tay da khô và phải nghiêng đầu về bên để tránh tình trạng bị bỏng do tia lửa điện gây nên lúc mở và đóng cầu dao. - Khi làm việc ở nơi ẩm ướt phải đi giày cao su hoặc dùng tấm gỗ khô để kê dưới chân. - Khi làm việc ở nơi thiếu ánh sáng hoặc ban đêm phải trang bị đầy đủ bóng đèn. - Nếu có người bị điện giật thì phải kịp thời cúp điệ,n tách người bị điện giật ra khỏi nguồn điện tuyệt đối không dùng tay để kéo người bị điện giật. 1.2.3 Ảnh hưởng của khĩi hàn - Khơng khí “trong lành” nếu như 1 m3 khơng khí sạch chứa ít hơn 5mg khĩi hàn nhưng thực tế trong các xưởng hàn thì lượng khĩi hàn lớn hơn rất nhiều. - Khi hàn thép khơng gỉ, hợp kim, một số que hàn thành phần thuốc bọc cĩ chứa flo, que hàn gang.. nên sử dụng loại mũ hàn cấp khí thở. 1.2.4 Cẩn thận trước sự bắn tĩe của kim loại nĩng chảy và xỉ hàn - Khi hàn cĩ rất nhiều tia lửa bắn tĩe, nhất là đối với người mới học hàn. Khơng nên ở gần mối hàn nĩng chảy. Người thợ nên mặc đồ bảo hộ chuyên dùng - Xung quanh vị trí hàn cần sạch sẽ và khơng cĩ các tác nhân dễ bắt lửa. Nên bố trí 1 bình cứu hỏa để gần khu vực hàn, phịng khi cháy nổ. 1.2.3 Kỹ thuật an toàn phòng chống cháy nổ trúng độc và nguy hại khác - Khi hàn những thùng chứa chất dễ gây cháy thì phải cọ rửa và để khô sau đó mới hàn. - Khi làm việc trong nồi hơi hoặc trong thùng lớn thì cần có hệ thống quạt thông gió. - Khi làm sạch xỉ hàn cần phải đeo kính trắng đề phòng xỉ bắn vào mắt. - Cần lưu ý khi gõ xỉ hàn vì xỉ hàn vẫn cịn nĩng và cĩ thể gây hại cho những vùng da. - Khi làm việc trên cao cần đeo dây an toàn và buộc trên giá cố định. - Chỗ làm việc phải thơng thống, cĩ hệ thống hút khĩi trong xưởng hàn. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 8 1.3. Thiết bị và vật liệu hàn hồ quang 1.3.1. Thiết bị hàn hồ quang a. Kìm hàn: Hình 1.1. Kìm hàn - Tác dụng của kìm hàn: Dẫn điện và cặp chặt que hàn, cấu tạo của kì m hàn tốt xấu sẽ ảnh hưởng rất lớn tới việc hàn. - Phân loại: Kìm hàn được chia làm 2 loại 300A và 500A - Yêu cầu của kìm hàn: Tính năng dẫn điện tốt, trọng lượng nhẹ, thay đổi que hàn dễ dàng. Bộ phận dẫn đ iện của kìm hàn làm bằng đồng, tiết d iện của nĩ to hay nhỏ do dịng điện hàn quyết định. - Tay cầm làm bằng chất cách điện, dựa vào lị xo cặp chặt các loại que hàn cĩ đường kính khác nhau theo các chiều khác nhau. b. Mặt nạ hàn- Kính hàn. - Dùng để theo dõi quá trình hàn. Người ta phải theo dõi vũng hàn qua kính cản quang, ngồi ra cịn cĩ tác dụng bảo hiểm mắt khu vực mặt của người thợ hàn. kính hàn cĩ ba số: Tối, sáng và trung bình. + Mặt nạ: Là một loại dụng cụ dùng để bảo hộ đầu,Đằng trước cĩ khung kính để lắp kính bảo hộ mắt, bên trong cĩ lẫy lị xo để giữ miếng kính bảo hộ mắt. + Miếng kính màu: Cĩ tác dụng giảm bớt cường độ ánh sáng hồ quang mặt khác cịn cĩ tác dụng lọc tia hồng ngoại, tia tử ngoại. Thợ hàn thơng qua miếng kính bảo hộ mà quan sát vùng nĩng chảy nắm vững quá trình hàn. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 9 - Chọn kính bảo hộ tham khảo bảng sau: Số hiệu ghi trên miếng Màu xẫm hay nhạt Phạm vi dịng điện hàn kính bảo hộ thích hợp (Ampe) 9 Hơi nhạt 100(A) 10 Trung bình 100 ÷ 350 (A) 11 Hơi xẫm 350 (A) - Để tránh những hạt kim loại nĩng chảy bắn vào miếng kính bảo hộ lao động mắt làm hỏng kính. Ta lồng những miếng kính trắng lên trên miếng kính màu. c. Cáp hàn: - Là loại dây điện được bọc cách điện bằng vỏ cao su tuỳ thuộc vào dịng điện hàn mà người ta ứng dụng kích hước của cáp hàn khác nhau. d. Búa nguội, Búa gõ xỉ, Bàn chải sắt. - Búa nguội dùng trong quá trình gá lắp chi tiết hàn. Búa gõ xỉ và bàn chải sắt dùng để vệ sinh mối hàn sau khi hàn. e. Máy hàn điện * Yêu cầu: - Điện áp không tải của máy U0 phải đủ để gây hồ quang, nhưng không gây hiểm cho người sử dụng (Tối đa 90V). - Khi hàn hồ quang tay, hiện tượng ngắn mạch xảy ra thường xuyên, lúc này cường độ dòng điện hàn rất lớn có thể làm hỏng máy. Do đó máy hàn phải có dòng điện ngắn mạch I0 không quá lớn. - Máy hàn hồ quang tay phải điều chỉnh được với nhiều loại chế độ hàn khác nhau. - Đối với máy dùng dòng điện xoay chiều, để cho quá trình hàn ổn định thì giữa điện áp và dòng điện hàn phải có sự lệch pha nhau, tức là chúng không có cùng trị số 0 tại cùng một thời điểm. - Máy hàn hồ quang tay phải có kích thước càng nhỏ càng tốt, hệ số công suất hữu ích cao, giá thành thấp, dễ dàng sử dụng, bảo hành và sửa chữa. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 10 * Máy hàn điện xoay chiều : Chủ yếu là các loại biến áp hàn dùng dòng điện 1 pha hoặc 3 pha. Máy hàn dùng dòng điện 3 pha có nhiều ưu điểm hơn do hồ quang cháy ổn định hơn, mạng điện cung cấp cho máy chịu tải đồng đều, năng suất cao hơn 20 – 40%, tiết kiệm điện 10 – 20%. Máy biến áp hàn hồ quang tay chủ yếu là loại giảm áp, chuyển từ dòng điện có điện áp cao của lưới điện công nghiệp 1 pha (220V) hoặc 3 pha (360V) thành điện áp thấp phù hợp với quá trình hàn, nên số vòng dây ở cuộn sơ cấp thường lớn hơn số vòng dây ở cuộn thứ cấp. Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo máy hàn điện xoay chiều 1- Mạch từ ; 2-Cuộn dây sơ cấp; 3- Cuộn dây thứ cấp Cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp được đặc trưng bằng số vịng dây của nĩ là W1 và W2 mạch từ chính của máy hay cịn gọi là lõi thép được cấu tạo bằng các lá thép kỹ thuật điện cĩ độ dày từ 0,35  0,55 mm. Được ghép lại với nhau và được tẩm sơn cách điện. 1.3.2. Vật liệu hàn hồ quang Vật liệu chủ yếu là que hàn. Que hàn có chức năng dẫn điện, gây và duy trì hồ quang cháy, bổ sung kim loại, vừa tham gia vào các quá trình hoá lý và luyện kim khi hàn để hình thành mối hàn đạt chất lượng mong muốn. + Cấu tạo: lõi kim loại và vỏ thuốc. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 11 Hình 1.3. Que hàn hồ quang 1- Lõi que hàn ; 2- Thuốc hàn - Lớp thuốc bọc que hàn điện cĩ khối lượng chiếm 1 - 5%, khối lượng lõi kim loại (d q : đường kính lõi que hàn) ; đường kính ngồi qua hàn d n ≤ 1,2 dq . - Cĩ 2 loại :  Lớp thuốc bọc mỏng : cĩ tác dung làm tăng tính ổn định của hồ quang, loại thuốc bọc này thường dùng hàn các kết cấu khơng quan trọng, vì mối hàn bằng que hàn này cĩ cơ tính kém. Thành phần gồm: đá vơi, fenbat, bột tan, ...(chiếm 80  85 %) và thủy tinh lỏng (chiếm 10  15 %).  Lớp thuốc bọc dày dn ≥ 1,2 dq : cĩ tính ổn định hồ quang và tạo xung quanh hồ quang một lớp khí và xỉ bảo vệ kim loại khơng bị tác dung của oxy và ni -tơ ở mơi trường, mối hàn bằng que hàn này cĩ cơ tính tốt hơn.. Thành phần : các chất ion hĩa, chất tạo xỉ (cao lanh), chất tạo khí, chất khử oxy (nhơm, fero mangan, ..), các chất hợp kim và chất dinh kết. + Yêu cầu: - Đảm bảo yêu cầu về cơ tính của kim loại mối hàn. - Đảm bảo thành phần hoá học cần thiết cho kim loại mối hàn. + Có tính công nghệ tốt, thể hiện ở các chỉ tiêu: - Dễ gây hồ quang, hồ quang cháy ổn định khi hàn với dòng điện và chế độ hàn quy định trên nhãn mác. - Nóng chảy đều. - Có khả năng hàn được mối hàn ở nhiều vị trí trong không gian. - Kim loại mối hàn ít bị khuyết tật: nứt, rỗ, đóng xỉ - Xỉ hàn dễ nổi, phủ đều, dễ tách khỏi mối hàn khi nguội. - Trong quá trình hàn kim loại lỏng ít bị bắn toé ra xung quanh. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 12 - Có khả năng hàn cao (có hệ số đắp cao). - Không tạo ra các loại khí độc ảnh hưởng đến sức khoẻ. - Giá thành sản phẩm thấp. + Phân loại: - Theo công dụng. - Theo chiều dày lớp vỏ bọc. - Theo tính chất của lớp vỏ thuốc. + Cách chọn que hàn: - Que hàn phải cho phép tạo ra được kim loại mối hàn có các đặc tính bền và thành phần hoá học tương ứng với kim loại cơ bản. - Que hàn có thể ứng dụng để hàn các vị trí trong không gian cho trước của mối hàn. - Que hàn phải thích hợp với nguồn điện của máy hàn. - Phụ thuộc vào kiểu liên kết và các yêu cầu về mối nối. - Phù hợp với điều kiện làm việc của kết cấu. - Phải phù hợp với qui trình công nghệ hàn hoặc các yêu cầu kỹ thuật cho trước. - Có năng suất cao nhất. + Chọn đường kính que hàn: s D  1mm 2 với Dh : đường kính que hàn (mm) s : chiều dày vật hàn (mm) - Ngồi ra, cĩ thể tra bảng để chọn đường kính theo chiều dày vật hàn: s (mm) 1,5 2 3 4-5 6-8 9-12 13-15 16-20 Dh (mm) 1 2 3 3-4 4 4-5 5 5-6 + Cường độ dịng điện hàn : - Cường độ dịng điện hàn cĩ ảnh hưởng lớn đến hình dạng, kích thước mối hàn cũng như chất lượng của liên kết và năng suất hàn. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 13 - Ứng với mỗi đường kính của loại que hàn cụ thể cĩ các khoảng dịng điện phù hợp. Trên nhãn mác của que hàn thường ghi rõ cường độ dịng điện yêu cầu. Ngồi ra cịn cĩ thể tính theo cơng thức: + Các chuyển động cơ bản khi hàn : Hình 1.3. Các vị trí hàn trong khơng gian - Chuyển động theo trục que hàn (1) để điều chỉnh chiều dài hồ quang, chuyển động này phải cĩ tốc độ bằng tốc độ chảy của que hàn thì mới cĩ thể duy trì được hồ quang cháy ổn định. - Chuyển động dọc theo trục mối hàn (2) để hàn hết chiều dài mối hàn. - Chuyển động ngang (3) để bảo đảm chiều rộng của mối hàn. Phối hợp ba chuyển động trên, cĩ các kiểu chuyển động cơ bản của qu e hàn sau: Hình 1.4. Các vị trí hàn trong khơng gian KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 14 1.4. Các vị trí mĩi hàn Các mối hàn phân bố trong một kết cấu hàn theo vị trí khơng gian khác nhau. Chia thành 3 vị trí hàn : sấp (hàn bằng); đứng (hàn đứng, hàn ngang); hàn trần Hình 1.5. Các vị trí hàn trong khơng gian - Xét trong mặt phẳng ngang các mối hàn phân bố từ 0 -600 thuộc vị trí hàn bằng. - Những vị trí trong khoảng 60-1200 thuộc vị trí hàn đứng, hàn ngang. - Những vị trí trong khoảng 1200 - 1800 thuộc vị trí hàn trần. Trong các vị trí trên, vị trí hàn bằng là thuận tiện nhất. CÂU HỎI ƠN TẬP 1. Trang bị bảo hộ lao động nào cần thiết trong khi hàn ? 2. Trình bày kỹ thuật phịng tránh ánh sáng hồ quang phát ra và sự bắn tĩe của kim loại nĩng chảy khi hàn ? KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 15 BÀI 2: GÂY VÀ DUY TRÌ HỒ QUANG Mục tiêu: - Thực hiện gây được hồ quang hàn theo hai phương pháp là mổ thẳng và ma sát. - Gây được hồ quang hàn đúng vị trí. - Duy trì được hồ quang hàn cháy ổn định và điều chỉnh được chiều dài hồ quang. - Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị. Nội dung chính: 2.1 Khái niệm hồ quang hàn 2.1.1 Hồ quang hàn Điều kiện phát sinh hồ quang : - Để tạo ra hồ quang phải cĩ hai điều kiện: + Phải cĩ hiệu điện thế đủ lớn + Khoảng khơng khí giữa hai điện cực phải bị ion hố - Trong cấu tạo nguyên tử của các kim lo ại và hợp kim các điện tử chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử theo qũi đạo khác nhau. Điện tử mang một năng lượng nhất định gọi là động năng của điện tử . - Các điện tử cĩ động năng nhỏ chuyển động ở quỹ đạo sát hạt nhân hơn, các điện tử cĩ động năng lớn chuyển động ở qũi đạo xa hạt nhân hơn. - Nếu như các điện tử nhận thêm một năng lượng nhất định thì nĩ cĩ khả năng chuyển động từ quỹ đạo trong ra quỹ đạo ngồi. - Nếu như các điện tử mà nhận được một năng lượng đủ lớn thì nĩ cĩ khả năng bứt ra khỏi sức hút hạt nhân nguyên tử. Năng lượng giúp cho điện tử bứt ra khỏi sức hút hạt nhân goi là điện thế ion hố. Để cho các điện tử sau khi bứt phá ra khỏi sức hút hạt nhân khơng trở lại vị trí ban đầu của mình thì phải cĩ một hiệu điện thế đủ lớn. Để tạo nên sự chuyển động về phía dương cực của các điện tử, trong khi chuyển động về phía dương cực và va chạm với các phần tử khác, sự va chạm đĩ tạo nên các ion âm hoặc các ion dương tức là làm cho khoảng khơng khí giữa hai điện cực bị ion hố, như vậy hồ quang đã được hình thành. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 16 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang tay 1. Nguồn điện hàn; 2. Cáp hàn; 3. Kìm hàn; 4. Que hàn; 5. Chi tiết hàn; 6. Hồ quang hàn; 7. Mơi trường khí; 8. Vũng hàn; 9. Giọt kim loại lỏng Cho đến nay hàn hồ quang tay vẫn được sử dụng rất phổ biến ở tất cả các nước kể cả những nước cĩ nền cơng nghiệp phát triển bởi tính linh động, tiện lợ i và đa năng của nĩ. Phương pháp này cho phép thực hiện các mối hàn ở mọi vị trí trong khơng gian.thiết bị hàn hồ quang tay dễ vận hành, sữa chữa, bảo dưỡng và mức độ đầu tư thấp. Tuy nhiên, do mọi chuyển động cơ bản đều thực hiện bằng tay, nên chất lượng và năng suất hàn hồn tồn phụ thuộc vào trình độ tay nghề và kinh nghiệm của người thợ hàn. Nếu trong quá trình thao tác người thợ thực hiện các chuyển động khơng hợp lý, gĩc nghiêng que hàn và chiều dài hồ quang thay đổi thì thành phần hố hoạc, kíc h thước và hình dạng mối hàn sẽ khơng đồng đều, khả năng xuất hiện các khuyết tật hàn tăng lên làm giảm chất lượng của sản phẩm. Bên cạnh đĩ, năng suất hàn hồ quang tay tương đối thấp (do phải sử dụng dịng hàn hạn chế) và điều kiện làm việc của thợ hàn khơng tốt (chịu tác động) 2.1.2 Sự tạo thành bể hàn a. Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn - Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn khơng những ảnh hưởng đến sự tạo thành mối hàn, mà cịn ảnh hưởng đến thành phần và chất lượng mối hàn. Khi hàn hồ quang tay, dù hàn bằng phương pháp nào và hàn ở bất kỳ vị trí nào thì kim loại lỏng cũng đều chuyển dịch từ que hàn vào bể hàn dưới dạng những giọt kim loại cĩ kích thước khác nhau. b. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ que hàn vào bể hàn. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 17 - Trọng lực của giọt kim loại lỏng: Những giọt kim loại được hình thành ở mặt đầu que hàn, dưới tác dụng của trọng lực sẽ dịch chuyển từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng vào bể hàn. c. Sức căng bề mặt: - Sức căng bề mặt sinh ra do tác dụng của lực phân tử. Lực phân tửluơn cĩ khuynh hướng tạo cho bể mặt kim loại lỏng một năng lượng nhỏ nhất, tức là làm cho bề mặt kim loại lỏng thu nhỏ lại. Muốn vậy thì những giọt kim loại lỏng phải cĩ dạng hình cầu. Những giọt kim loại lỏng hình cầu chỉ mất đi khi chúng rơi vào bể hàn và bị sức căng bề mặt của bể hàn kéo vào thành dạng chung của nĩ. d. Lực từ trường: - Dịng điện khi đi qua điện cực sẽ sinh ra một từ trường. Lực của từ trường này ép lên que hàn làm cho chỗ ranh giới giữa phần rắn và phần lỏng của que hàn bị thắt lại. Do bị thắt lại nên diện tích tiết diện ngang tại chỗ đĩ giảm, làm mật độ và cường độ của lực từ trường mạnh lên. Mặt khác, tại chỗ thắt do cĩ điện trở cao nên nhiệt sinh ra lớn, làm kim loại nhanh chĩng đạt đến trạng thái sơi và tạo ra áp lực đẩy các giọt kim loại lỏng và bể hàn - Lực từ trường cĩ khả năng làm dịch chuyển các giọt kim loại lỏng từ đầu que hàn và bể hàn ở mọi vị trí e. Áp lực khí: - Khi hàn, kim loại loại lỏng ở đầu que hàn bị quá nhiệt mạnh và sinh ra khí. Ở nhiệt độ cao, thể tích của khí tang và tạo ra áp lực đủ lớn để đẩy các giọt kim loại lỏng tách khỏi đầu que hàn để đi vào bể hàn. f. Tổ chức kim loại của mối hàn - Sau khi hàn, kim loại lỏng trong bể hàn kết tinh để tạo thành mối hàn. Vùng kim loại xung quanh mối hàn do bị ảnh hưởng của nhiệt nên cĩ sự thay đổi về tổ chức và tính chất. Vùng này gọi là vùng ảnh hưởng nhiệt. - Nghiên cứu tổ chức mối hàn của thép cacbon thấp thấy chúng cĩ các phần riêng với tổ chức khác nhau. g. Vùng mối hàn: - Trong vùng mối hàn kim loại nĩng chảy hồn tồn, khi kết tinh cĩ tổ chức tương tự như tổ chức thỏi đúc. Thành phần và tổ chức kim loại mối hàn khác với kim loại cơ bản và kim loại điện cực. KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 18 Hình 2.2. Sơ đồ kết tinh của kim loại mối hàn + Vùng ngồi cùng. - Ở vùng này do tản nhiệt nhanh nên kim loại lỏng trong vũng hàn kết tinh với tốc độ nguội lớn. Do vậy, sau kết tinh nhận được tổ chức kim loại với các hạt tinh thể nhỏ mịn. + Vùng trung gian. - Kim loại lỏng ở vùng trung gian khơng thể kết tinh với tốc độ nguội lớn như vùng ngồi cùng. Các tinh thể kết tinh theo phương tản nhiệt nhưng cĩ chiều ngược lại. Do tốc độ nguội tương đối chậm nên sau khi kết tinh nhận được các hạt tinh thể dài cĩ trục vuơng gĩc với mặt tản nhiệt. + Vùng trung tâm. - Kim loại lỏng ở vùng trung tâm kết tinh với tốc độ nguội chậm và trong vùng này kim loại lỏng cĩ nhiệt độ hầu như giống nhau, do vậy chúng kết tinh gần như đồng thời và hướng tỏa nhiệt theo các phương đều như nhau. Sau khi kết tinh nhận được tổ chức kim loại gồm các hạt đều trục. Trong vùng trung tâm cĩ thể cịn cĩ các tạp chất phi kim loại - xỉ. Tùy thuộc vào tốc độ nguội mà trong tổ chức của kim loại mối hàn cĩ thể cĩ hoặc khơng cĩ vùng trung gian hoặc vùng trung tâm. + Nếu tốc độ nguội lớn thì các tinh thể hạt dài cĩ thể phát triển sau vào trung tâm bể hàn, khi đĩ kim loại mối hàn chỉ cĩ 2 vùng: vùng ngồi cùng với các hạt tinh thể nhỏ mịn và vùng trung gian với các hạt tinh thể dài. + Nếu tốc độ nguội rất chậm thì vùng tinh thể hạt dài cĩ thể khơng cĩ. 2.2 Gây và duy trì trì hồ quang 2.2.1 Phương pháp mồi hồ quang ma sát Là một phương pháp giống như kiểu đánh diêm nghĩa là que hàn+ vạch lên bề mặt vật hàn phát sinh ra hồ quang và duy trì cho hồ quang cháy. Khi phát ra hồ quang người KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ 19 thợ phải duy trì khoảng cách từ đầu que hàn tới bề mặt vật hàn từ 2  4 mm làm như vậy mới đảm bảo cho hồ quang cháy. Hình 2.3. Mồi hồ quang kiểu ma sát 2.2.1 Phương pháp mồi hồ qua