Giáo trình Kỹ thuật hàn

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật hàn

1. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - D©y hµn c¬ cÊu cÊp d©y tiÕp ®iÖn Nguån ®iÖn hµn Thuèc b¶o vÖ Hå quang Kim lo¹i c¬ b¶n Kim lo¹i c¬ b¶n a) ®­êng cÊp thuèc hµn §iÖn cùc hµn (d©y hµn) XØ ®Æc XØ láng h­íng hµn thuèc hµn Kim lo¹i mèi hµn vïng hå quang Kim lo¹i c¬ b¶n Kim lo¹i nãng ch¶y (vòng hµn) b) H×nh 2-1. S¬ ®å hµn d­íi líp thuèc b¶o vÖ a) S¬ ®å nguyªn lý; b) C¾t däc theo trôc mèi hµn - ChÊt l­îng liªn kÕt hµn cao do b¶o vÖ tèt kim lo¹i mèi hµn khái t¸c dông cña oxi vµ nit¬ trong kh«ng khÝ xung quanh. Kim lo¹i mèi hµn ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn hãa häc. Líp thuèc vµ xØ hµn lµm liªn kÕt nguéi chËm nªn Ýt bÞ thiªn tÝch. Mèi hµn cã h×nh d¹ng tèt, ®Òu ®Æn, Ýt bÞ c¸c khuyÕt tËt nh­ kh«ng ngÊu, rç khÝ, nøt vµ b¾n tãe. - Gi¶m tiªu hao vËt liÖu (d©y hµn). - Hå quang ®­îc bao bäc kÝn bëi thuèc hµn nªn kh«ng lµm h¹i m¾t vµ da cña thî hµn. L­îng khãi (khÝ ®éc) sinh ra trong qu¸ tr×nh hµn rÊt Ýt so víi hµn hå quang tay. - DÔ c¬ khÝ hãa vµ tù ®éng hãa qu¸ tr×nh hµn. 2.1.1.2. Ph¹m vi øng dông 9
2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hµn hå quang d­íi líp thuèc b¶o vÖ cã øng dông réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc c¬ khÝ chÕ t¹o nh­ trong s¶n xuÊt: - C¸c kÕt cÊu thÐp d¹ng tÊm vá kÝch th­íc lín, c¸c dÇm thÐp cã khÈu ®é vµ chiÒu cao, c¸c èng thÐp cã ®­êng kÝnh lín, c¸c bån, bÓ chøa, b×nh chÞu ¸p lùc vµ trong c«ng nghiÖp ®ãng tµu v.v. Tuy nhiªn, ph­¬ng ph¸p nµy chñ yÕu ®­îc øng dông ®Ó hµn c¸c mèi hµn ë vÞ trÝ hµn b»ng c¸c mèi hµn cã chiÒu dµi lín vµ cã quü ®¹o kh«ng phøc t¹p. Ph­¬ng ph¸p hµn hå quang d­íi líp thuèc b¶o vÖ cã thÓ hµn ®­îc c¸c chi tiÕt cã chiÒu dµy tõ vµi mm cho ®Õn hµng tr¨m mm. B¶ng 2-1 chØ ra c¸c chØ c¸c chiÒu dµy chi tiÕt hµn t­¬ng øng víi hµn mét líp vµ nhiÒu líp, cã v¸t mÐp vµ kh«ng v¸t mÐp b»ng ph­¬ng ph¸p hµn tù ®éng d­íi líp thuèc. B¶ng 2-1 ChiÒu dµy chi tiÕt hµn t­¬ng øng víi c¸c lo¹i mèi hµn ChiÒu dµy mm chi tiÕt 1,3 1,4 1,6 3,2 4,8 6,4 10 12,7 19 25 51 102 203 Lo¹i mèi hµn Hµn mét líp kh«ng v¸t mÐp Hµn mét líp cã v¸t mÐp Hµn nhiÒu líp 2.1.2. VËt liÖu, thiÕt bÞ hµn hå quang tù ®éng vµ b¸n tù ®éng d­íi líp thuèc b¶o vÖ 2.1.2.1. VËt liÖu hµn ChÊt l­îng cña liªn kÕt hµn d­íi líp thuèc ®­îc x¸c ®Þnh b»ng t¸c ®éng tæng hîp cña d©y hµn (®iÖn cùc hµn) vµ thuèc hµn. D©y hµn vµ thuèc hµn ®­îc lùa chän theo lo¹i vËt liÖu c¬ b¶n, c¸c yªu cÇu vÒ c¬ lý tÝnh ®èi víi liªn kÕt hµn, còng nh­ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña nã. 10
3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - D©y hµn, trong hµn hå quang tù ®éng vµ b¸n tù ®éng d­íi líp thuèc b¶o vÖ, d©y hµn lµ phÇn kim lo¹i bæ sung vµo mèi hµn, ®ång thêi ®ãng vai trß ®iÖn cùc dÉn ®iÖn, g©y hå quang vµ duy tr× sù ch¸y hå quang. D©y hµn th­êng cã hµm l­îng c¸cbon kh«ng qu¸ 0,12%. NÕu hµm l­îng cacbon cao, dÔ lµm gi¶m tÝnh dÎo vµ t¨ng kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn nøt trong mèi hµn. §­êng kÝnh d©y hµn hå quang tù ®éng d­íi líp thuèc tõ 1,6  6mm, cßn ®èi víi hµn hå quang b¸n tù ®éng tõ 0,8  2mm. Thuèc hµn cã t¸c dông b¶o vÖ vòng hµn, æn ®Þnh hå quang, khö «xi, hîp kim hãa kim lo¹i mèi hµn vµ ®¶m b¶o liªn kÕt hµn cã h×nh d¹ng tèt, xØ dÔ bong. 2.1.2.2. ThiÕt bÞ hµn hå quang d­íi líp thuèc b¶o vÖ ThiÕt bÞ hµn hå quang d­íp líp thuèc b¶o vÖ rÊt ®a d¹ng, song hÇu hÕt chóng l¹i rÊt gièng nhau vÒ nguyªn lý cÊu t¹o vµ mét sè c¬ cÊu bé phËn chÝnh, cô thÓ lµ: 1. C¬ cÊu cÊp d©y hµn vµ bé d©y hµn ®iÒu khiÓn ®Ó g©y hå quang thïng thuèc hµn nguån M vµ æn ®Þnh hå quang (®Çu ®iÖn hµn hµn). xe hµn - + 2. C¬ cÊu dÞch chuyÓn ®Çu hµn ray hµn däc theo trôc mèi hµn d©y nèi m¸t 3. Bé phËn cÊp vµ thu thuèc hµn. vËt hµn 4. Nguån ®iÖn hµn vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh hµn. H×nh 2-2. ThiÕt bÞ hµn hå quang tù ®éng d­íi líp thuèc b¶o vÖ Tïy theo tõng lo¹i thiÕt bÞ cô thÓ, c¸c c¬ cÊu nµy cã thÓ bè trÝ thµnh mét khèi hoÆc thµnh c¸c khèi ®éc lËp. VÝ dô trong lo¹i xe hµn h×nh 2-2 th× ®Çu hµn vµ c¶ c¬ cÊu dÞch chuyÓn ®Çu hµn, cuén d©y hµn, c¬ cÊu cung cÊp thuèc hµn vµ c¶ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh hµn ®­îc bè trÝ thµnh mét 11
4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - khèi. Nhê vËy xe hµn cã thÓ chuyÓn ®éng trùc tiÕp theo mÐp rÊt linh ®éng, nã cã thÓ chuyÓn ®éng theo c¸c quü ®¹o kh¸c nhau trªn kÕt cÊu d¹ng tÊm, thËm chÝ cã thÓ thùc hiÖn ®­îc c¸c mèi hµn vßng trªn c¸c mÆt trßn vµ ®­êng èng cã ®­êng kÝnh lín. §èi víi m¸y hµn b¸n tù ®éng d­íi líp thuèc b¶o vÖ th× ®Çu hµn ®­îc thay b»ng má hµn hay sóng hµn nhá gän, dÔ ®iÒu khiÓn b»ng tay. C¬ cÊu cÊp d©y cã thÓ bè trÝ rêi hoÆc cïng khèi trong nguån hµn víi c¸c c¬ cÊu kh¸c. Nguån ®iÖn hµn hå quang d­íi líp thuèc b¶o vÖ ph¶i cã hÖ sè lµm viÖc liªn tôc 100% vµ cã ph¹m vi ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn réng tõ vµi tr¨m ®Õn vµi ngµn Ampe. Trªn h×nh 2-3 lµ h×nh ¶nh cña mét lo¹i ®Çu hµn hå quang tù ®éng d­íi líp thuãc b¶o vÖ. H×nh 2-3. §Çu hµn tù ®éng 2.1.3. C«ng nghÖ hµn hå quang d­íp líp thuèc b¶o vÖ 2.1.3.1. ChuÈn bÞ liªn kÕt tr­íc khi hµn ChuÈn bÞ v¸t mÐp vµ g¸ l¾p vËt hµn cho hµn hå quang d­íp líp thuèc b¶o vÖ yªu cÇu cÈn thËn h¬n nhiÒu so víi hµn hå quang tay. MÐp hµn ph¶i b»ng ph¼ng, khe hë hµn ®Òu ®Ó cho mèi hµn ®Òu ®Æn, kh«ng bÞ cong vªnh, rç. Víi hµn hå quang d­íp líp thuèc b¶o vÖ, nh÷ng liªn kÕt hµn cã chiÒu dµy nhá h¬n 20mm kh«ng ph¶i v¸t mÐp khi hµn hai phÝa. Nh÷ng liªn kÕt hµn cã chiÒu dµy lín cã thÓ v¸t mÐp b»ng má c¾t khÝ, m¸y c¾t plasma hoÆc gia c«ng trªn m¸y c¾t gät. 12
5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Tr­íc khi hµn ph¶i lµm s¹ch mÐp trªn mét chiÒu réng 50  60mm vÒ c¶ hai phÝa cña mèi hµn, sau ®ã hµn ®Ýnh b»ng que hµn chÊt l­îng cao. 2.1.3.2. ChÕ ®é hµn 1. Dßng ®iÖn hµn: ChiÒu s©u ngÊu cña liªn kÕt hµn tû lÖ thuËn víi dßng ®iÖn hµn. Tuy nhiªn khi t¨ng dßng ®iÖn hµn, l­îng d©y hµn nãng ch¶y t¨ng theo, hå quang ch×m s©u vµo kim lo¹i c¬ b¶n nªn chiÒu réng cña mèi hµn kh«ng t¨ng râ rÖt mµ chØ t¨ng chiÒu cao phÇn nh« cña mèi hµn, t¹o ra sù tËp trung øng suÊt, gi¶m chÊt l­îng bÒ mÆt mèi hµn, xØ khã t¸ch. NÕu dßng ®iÖn qu¸ nhá th× chiÒu s©u ngÊu sÏ gi¶m, kh«ng ®¸p øng yªu cÇu. (H.2-4). e b e b e b Dßng ®iÖn qu¸ nhá Dßng ®iÖn hîp lý Dßng ®iÖn qu¸ lín kh«ng ®ñ ngÊu chiÒu cao mèi hµn t¨ng H×nh 2-4. ¶nh h­ëng cña dßng ®iÖn hµn tíi h×nh d¸ng mèi hµn 2. §iÖn ¸p hå quang. Hå quang dµi th× ®iÖn ¸p hå quang cao, ¸p lùc cña nã lªn kim lo¹i láng gi¶m, do ®ã chiÒu s©u ngÊu gi¶m vµ t¨ng chiÒu réng mèi hµn. §iÒu chØnh tèc ®é cÊp d©y cã thÓ lµm thay ®æi ®iÖn ¸p cña cét hå quang: t¨ng tèc ®é cÊp d©y th× ®iÖn ¸p cét hå quang sÏ thÊp vµ ng­îc l¹i. 3. Tèc ®é hµn. Tèc ®é hµn t¨ng, nhiÖt l­îng hå quang mét ®¬n vÞ chiÒu dµi cña mèi hµn sÏ gi¶m, do ®ã ®é s©u ngÊu gi¶m, ®ång thêi chiÒu réng cña mèi hµn còng gi¶m. 4. §­êng kÝnh d©y hµn. Khi ®­êng kÝnh d©y hµn t¨ng mµ dßng ®iÖn kh«ng ®æi th× chiÒu s©u ngÊu gi¶m t­¬ng øng. §­êng kÝnh d©y hµn gi¶m th× hå quang ¨n s©u h¬n vµo kim lo¹i c¬ b¶n, do ®ã mèi hµn sÏ hÑp vµ chiÒu s©u ngÊu lín. 13
6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 5. C¸c yÕu tè c«ng nghÖ kh¸c (®é dµi phÇn nh« cña d©y hµn, lo¹i vµ cùc tÝnh dßng ®iÖn hµn v.v.) §é dµi phÇn nh« cña d©y hµn t¨ng lªn th× t¸c dông nung nãng cña kim lo¹i ®iÖn cùc tr­íc khi vµo vïng hå quang t¨ng lªn. D©y hµn ch¸y nhanh, ®ång thêi ®iÖn trë ë phÇn nh« t¨ng lªn, dßng ®iÖn hµn gi¶m xuèng, ®Æc biÖt lµ khi hµn b»ng d©y hµn cã ®­êng kÝnh bÐ hiÖn t­îng nµy cµng râ rÖt h¬n. Khi hµn hå quang tù ®éng vµ b¸n tù ®éng d­íp líp thuèc b¶o vÖ cã thÓ dïng dßng ®iÖn mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu. Th«ng th­êng khi hµn nh÷ng tÊm thÐp dµy th× dïng ®iÖn xoay chiÒu, cßn khi hµn nh÷ng tÊm thÐp máng th× dïng ®iÖn mét chiÒu ®Ó gi÷ ®­îc hå quang æn ®Þnh h¬n. Víi c¸c lo¹i thuèc hµn ®ang dïng hiÖn nay, khi ®æi tõ nèi thuËn sang nèi nghÞch chiÒu s©u ngÊu sÏ t¨ng lªn. Hµn b»ng dßng xoay chiÒu cã chiÒu s©u ngÊu ë møc trung b×nh so víi khi hµn b»ng dßng mét chiÒu nèi thuËn vµ nèi nghÞch. Cì cña h¹t thuèc hµn cã ¶nh h­ëng nhÊt ®Þnh ®Õn ®é ngÊu cña mèi hµn. Thuèc hµn cã cì h¹t nhá sÏ lµm gi¶m bít tÝnh linh ho¹t cña hå quang vµ lµm t¨ng chiÒu s©u ngÊu. 2.1.3.3. Kü thuËt hµn Khi hµn gi¸p mèi mét líp, ®Ó tr¸nh ch¸y thñng, ®Ó cã ®é ngÊu hoµn toµn vµ sù t¹o h×nh tèt ë mÆt tr¸i cña mèi hµn ta cã thÓ ¸p dông c¸c biÖn ph¸p nh­: hµn lãt phÝa d­íi, dïng ®Öm thÐp, ®Öm thuèc, ®Öm ®ång, ®Öm gåm hoÆc dïng khãa ch©n. NÕu chiÒu dµy vËt hµn t­¬ng ®èi lín, cã thÓ hµn lãt b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p, råi sau ®ã míi hµn chÝnh thøc (H.2-5a). Trong tr­êng hîp kh«ng thÓ hµn líp lãt ®­îc, cã thÓ dïng ®Öm thÐp cè ®Þnh ®Ó cã thÓ hµn ngÊu hoµn toµn (H.2-5b). Khãa ch©n (H.2-5c) t­¬ng tù nh­ hµn víi ®Öm thÐp. Khãa ch©n hay dïng cho mèi hµn cña c¸c vËt h×nh trô nh­ èng, bån chøa v.v. 14
7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Cã thÓ dïng tÊm ®Öm rêi b»ng ®ång, hoÆc ®Öm ®ång kÕt hîp víi thuèc nh­ ë h×nh 2-5d. 2 1 n   3 b n 4 a) b) n    5 c) d) H×nh 2-5 BiÖn ph¸p chèng kim lo¹i ch¶y khái que hµn n = (0,3 - 0,5)bn = 4   Chi tiÕt hµn; 2) Mèi hµn; 3) Mèi hµn lãt; 4) §Öm thÐp(®ång) 5) §Öm ®ång + thuèc hµn; Khi hµn hå quang tù ®éng hoÆc b¸n tù ®éng d­íi líp thuèc b¶o vÖ, tèt nhÊt nªn dïng ®Öm thuèc ®Ó ng¨n kim lo¹i láng ch¶y khái khe hë hµn. H×nh 2-6 chØ ra mét sè ph­¬ng ph¸p ®Öm thuèc th«ng dông. 4 3 A-A 2 1 b ) a ) C h iÒ u q u a y A th u è c A H×nh 2-6 Ph­¬ng ph¸p ®Öm líp thuèc hµn 1) èng ®µn håi; 2) C¬ cÊu Ðp; 3) Thuèc hµn; 4) VËt hµn Khi hµn c¸c liªn kÕt ch÷ T vµ liªn kÕt hµn gãc cã thÓ øng dông ®Öm thuèc hoÆc hµn lãt phÝa bªn kia (H.2-7). C¸c biÖn ph¸p nµy ¸p dông cho vÞ trÝ hµn "lßng thuyÒn" khi mµ kim lo¹i láng cã kh¶ n¨ng ch¶y khái khe hµn. BiÖn ph¸p ®Æt vµo khe hë hµn mét tiÕng ¸tbÐt (ami¨ng) (H.2-7c) chØ ¸p 15
8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - dông cho hµn kim lo¹i dµy, v× sù tiÕp xóc trùc tiÕp cña ¸tbÐt víi kim lo¹i láng th­êng sinh ra rç khÝ. 1 1 Ðp 2 2 3 a) b) 1 1 1 5 6 4 c) d) e) H×nh 2.7 BiÖn ph¸p chèng kim lo¹i ch¶y khái khe hë khi hµn gãc ë vÞ trÝ lßng thuyÒn a) Mèi hµn gãc trªn ®Öm thuèc; b) Hµn trªn ®Öm thuèc ®­îc Ðp vµo mèi nèi ch÷ T c) Hµn mèi hµn gãc víi miÕng ¸tbÐt; d) Hµn mèi hµn gãc sau khi ®· hµn lãt; e) Hµn mét phÝa trªn ®Öm ®ång víi thuèc.1. D©y hµn; 2. Thuèc hµn; 3. èng Ðp gi÷ thuèc; 4. Mèi hµn lãt; 5. TÊm ®Öm ®ång; 6. MiÕng ¸tbÐt 2.2. Hµn hå quang b»ng ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ 2.2.1. Thùc chÊt, ®Æc ®iÓm vµ ph¹m vi øng dông 2.2.1.1. Thùc chÊt vµ ®Æc ®iÓm Hµn hå quang b»ng ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ lµ qu¸ tr×nh hµn nãng ch¶y trong ®ã nguån nhiÖt hµn ®­îc cung cÊp bëi hå quang t¹o ra gi÷a ®iÖn cùc nãng ch¶y (d©y hµn) vµ vËt hµn: hå quang vµ kim lo¹i nãng ch¶y ®­îc b¶o vÖ khái t¸c dông cña oxi vµ nit¬ trong m«i tr­êng xung quanh bëi mét lo¹i khÝ hoÆc mét hçn hîp khÝ. TiÕng Anh ph­¬ng ph¸p nµy gäi lµ GMAW (Gas Metal Arc Welding). 16
9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - D©y hµn c¬ cÊu cÊp d©y BÐp tiÕp ®iÖn Nguån ®iÖn hµn KhÝ b¶o vÖ Hå quang Kim lo¹i c¬ b¶n Kim lo¹i c¬ b¶n H×nh 2-8. S¬ ®å nguyªn lý hµn hå quang nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ. KhÝ b¶o vÖ cã thÓ lµ khÝ tr¬ (Ar, He hoÆc hçn hîp Ar + He) kh«ng t¸c dông víi kim lo¹i láng trong khi hµn hoÆc lµ c¸c lo¹i khÝ ho¹t tÝnh (CO2; CO2 + O2; CO2 + Ar, ) cã t¸c dông chiÕm chç vµ ®Èy kh«ng khÝ ra khái vïng hµn ®Ó h¹n chÕ t¸c dông xÊu cña nã. Khi ®iÖn cùc hµn hay d©y hµn ®­îc cÊp tù ®éng vµo vïng hå quang th«ng qua c¬ cÊu cÊp d©y, cßn sù dÞch chuyÓn hå quang däc theo mèi hµn ®­îc thao t¸c b»ng tay th× gäi lµ hå quang b¸n tù ®éng trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ. Hµn hå quang b»ng ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ tr¬ (Ar, He) tiÕng Anh gäi lµ ph­¬ng ph¸p hµn MIG (Metal Inert Gas). V× c¸c lo¹i khÝ tr¬ cã gi¸ thµnh cao nªn kh«ng ®­îc øng dông réng r·i, chØ dïng ®Ó hµn kim lo¹i mÇu vµ thÐp hîp kim. Hµn hå quang b»ng ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ ho¹t tÝnh (CO2, CO2 + O2, ) tiÕng Anh gäi lµ ph­¬ng ph¸p hµn MAG (Metal Active Gas). Ph­¬ng ph¸p hµn MAG sö dông khÝ b¶o vÖ CO2 ®­îc øng dông réng r·i do cã rÊt nhiÒu ­u ®iÓm: - CO2 lµ lo¹i khÝ dÔ kiÕm, dÔ s¶n xuÊt vµ gi¸ thµnh thÊp; 17
10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - N¨ng suÊt hµn trong CO2 cao, gÊp h¬n 2,5 lÇn so víi hµn hå quang tay; - TÝnh c«ng nghÖ cña hµn trong CO2 cao h¬n so víi hµn hå quang d­íi líp thuèc v× cã thÓ tiÕn hµnh ë mäi vÞ trÝ kh«ng gian kh¸c nhau; - ChÊt l­îng hµn cao. S¶n phÈm hµn Ýt bÞ cong vªnh do tèc ®é hµn cao, nguån nhiÖt tËp trung, hiÖu suÊt sö dông nhiÖt lín, vïng ¶nh h­ëng nhiÖt hÑp; - §iÒu kiÖn lao ®éng tèt h¬n so víi hµn hå quang tay vµ trong qu¸ tr×nh hµn kh«ng ph¸t sinh khÝ ®éc. 2.2.1.2. Ph¹m vi øng dông Trong nÒn c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i, hµn hå quang nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ chiÕm mét vÞ trÝ rÊt quan träng. Nã kh«ng nh÷ng cã thÓ hµn c¸c lo¹i thÐp kÕt cÊu th«ng th­êng, mµ cßn cã thÓ hµn c¸c lo¹i thÐp kh«ng gØ, thÐp chÞu nhiÖt, thÐp bÒn nãng, c¸c hîp kim ®Æc biÖt, c¸c hîp kim nh«m, magiª, niken, ®ång, c¸c hîp kim cã ¸i lùc hãa häc m¹nh víi «xi. Ph­¬ng ph¸p hµn nµy cã thÓ sö dông ®­îc ë mäi vÞ trÝ trong kh«ng gian. ChiÒu dµy vËt hµn tõ 0,4  4,8 mm th× chØ cÇn hµn mét líp mµ kh«ng ph¶i v¸t mÐp, tõ 1,6  10mm th× hµn mét líp cã v¸t mÐp, cßn tõ 3,2  25mm th× hµn nhiÒu líp. 2.2.2. VËt liÖu vµ thiÕt bÞ hµn hå quang ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ 2.2.2.1. VËt liÖu hµn 1. D©y hµn Khi hµn trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ, sù hîp kim hãa kim lo¹i mèi hµn nh»m ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt yªu cÇu cña mèi hµn ®­îc thùc hiÖn chñ yÕu th«ng qua d©y hµn. Do vËy, nh÷ng ®Æc tÝnh cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ hµn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo t×nh tr¹ng vµ chÊt l­îng d©y hµn. Khi hµn MAG, th­êng sö dông d©y hµn cã ®­êng kÝnh tõ 0,8 ®Õn 2,4mm. Sù æn ®Þnh cña qu¸ tr×nh hµn còng nh­ chÊt l­îng cña liªn kÕt hµn phô thuéc nhiÒu vµo t×nh tr¹ng bÒ mÆt d©y hµn. CÇn chó ý ®Õn ph­¬ng ph¸p b¶o qu¶n, cÊt gi÷ vµ biÖn ph¸p lµm s¹ch d©y hµn nÕu d©y bÞ gØ hoÆc 18
11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - bÈn. Mét trong nh÷ng c¸ch ®Ó gi¶i quyÕt lµ sö dông ®©y cã líp m¹ ®«ng. D©y m¹ ®ång sÏ n©ng cao chÊt l­îng bÒ mÆt vµ kh¶ n¨ng chèng gØ, ®ång thêi n©ng cao tÝnh æn ®Þnh cña qu¸ tr×nh hµn. Theo hÖ thèng tiªu chuÈn AWS, ký hiÖu d©y hµn thÐp cacbon th«ng dông nh­ sau: ER 70 S- X Ký hiÖu ®iÖn cùc hµn hoÆc que hµn phô Thµnh phÇn hãa häc vµ khÝ b¶o vÖ §é bÒn kÐo nhá nhÊt ( ksi) S = D©y hµn ®Æc B¶ng 2-2 giíi thiÖu mét sè lo¹i d©y hµn th«ng dông theo AWS Mét sè lo¹i d©y hµn thÐp cacbon th«ng dông B¶ng 2-2 §iÒu kiÖn hµn C¬ tÝnh Giíi h¹n Giíi h¹n Ký hiÖu bÒn kÐo ch¶y cña §é d·n theo AWS Cùc tÝnh KhÝ b¶o vÖ cña liªn kim lo¹i dµi kÕt mèi hµn % (min) min (psi) min (psi) E70S - 2 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 3 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 4 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 5 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 6 DCEP CO2 72000 60000 22 E70S - 7 DCEP CO2 72000 60000 22 Thµnh phÇn hãa häc (%) AWS C Mn Si C¸c nguyªn tè kh¸c 19
12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - E70S - 2 0,6 0,40  0,70 Ti - 0,05  0,15; Zi - 0.02  0,12; Al - 0,05  0,15 E70S - 3 0,06  0,15 0,90  1,40 0,45  0,70 E70S - 4 0,07  0,15 0,65  0,70 E70S - 5 0,07  0,19 0,30  0,60 Al - 0,50  0,90 E70S - 6 0,07  0,15 1,40  1,85 0,80  1,15 E70S - 7 0,07  0,15 1,50  2,00 0,50 0,80 §èi víi thÐp hîp kim thÊp th­êng sö dông d©y hµn cã ký hiÖu ER - 80S - 02 víi khÝ b¶o vÖ lµ CO2, OCEP. 2. KhÝ b¶o vÖ KhÝ Ar tinh khiÕt (~ 100%) th­êng ®­îc dïng ®Ó hµn kim lo¹i mÇu. KhÝ He tinh khiÕt (~ 100%) th­êng ®­îc dïng ®Ó hµn c¸c liªn kÕt cã kÝch th­íc lín víi c¸c vËt liÖu cã tÝnh dÉn nhiÖt cao A1, Mg, Cu, Khi dïng khÝ He tinh khiÕt bÒ réng mèi hµn sÏ lín so víi dïng lo¹i khÝ kh¸c, v× vËy cã thÓ dïng hçn hîp Ar + (50  80%) He. Do khÝ He cã träng l­îng riªng nhá h¬n khÝ Ar nªn l­u l­îng khÝ He cÇn dïng cao h¬n 2 ®Õn 3 lÇn so víi khÝ Ar. Khi hµn c¸c hîp kim chøa Fe cã thÓ bæ sung thªm O2 hoÆc CO2 vµo Ar ®Ó kh¾c phôc c¸c khuyÕt tËt nh­ lâm khuyÕt, b¾n tãe vµ h×nh d¹ng mèi hµn kh«ng ®ång ®Òu. CO2 ®­îc dïng réng r·i ®Ó hµn thÐp cacbon vµ thÐp hîp kim thÊp, do gi¸ thµnh thÊp, mèi hµn æn ®Þnh, c¬ tÝnh cña liªn kÕt hµn ®¹t yªu cÇu, tèc ®é hµn cao vµ ®é ngÊu s©u. Nh­îc ®iÓm cña hµn trong khÝ b¶o vÖ CO2 lµ g©y b¾n tãe kim lo¹i láng. B¶ng 8-3 giíi thiÖu øng dông mét sè lo¹i khÝ vµ hçn hîp khÝ b¶o vÖ Mét sè lo¹i khÝ b¶o vÖ t­¬ng øng víi kim lo¹i c¬ b¶n B¶ng 2-3 20
13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - KhÝ b¶o vÖ Kim lo¹i c¬ b¶n Ar (He) Kim lo¹i vµ hîp kim kh«ng cã s¾t Ar + 1% O2 ThÐp austenit Ar + 2% O2 ThÐp ferit (hµn ®øng tõ trªn xuèng) Ar + 5% O2 ThÐp ferit (hµn tÊm máng, hµn ®øng tõ trªn Ar + 20% CO2 xuèng) Ar + 15% CO2 + 5% ThÐp ferit vµ austenit (hµn ë mäi vÞ trÝ) O2 ThÐp ferit vµ austenit (hµn ë mäi vÞ trÝ) CO2 ThÐp ferit (hµn ë mäi vÞ trÝ) 2.2.2.2. ThiÕt bÞ hµn HÖ thèng thiÕt bÞ cÇn thiÕt dïng cho hµn hå quang ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ bao gåm nguån ®iÖn hµn, c¬ cÊu cÊp d©y hµn tù ®éng, má hµn hay sóng hµn ®i cïng c¸c ®­êng èng dÉn khÝ, dÉn d©y hµn vµ c¸p ®iÖn, chai chøa khÝ b¶o vÖ kÌm theo bé ®ång hå, l­u l­îng kÕ vµ van khÝ. Nguån ®iÖn hµn th«ng th­êng lµ nguån ®iÖn mét chiÒu DC. Nguån ®iÖn xoay chiÒu AC kh«ng thÝch hîp do hå quang bÞ t¾t ë tõng nöa chu kú vµ sù chØnh l­u chu kú ph©n cùc nghÞch lµm cho hå quang kh«ng æn ®Þnh. §Æc tÝnh ngoµi cña nguån ®iÖn hµn th«ng th­êng lµ ®Æc tÝnh cøng (®iÖn ¸p kh«ng ®æi). §iÒu nµy ®­îc dïng víi tèc ®é cÊp d©y hµn kh«ng ®æi, cho phÐp ®iÒu chØnh tù ®éng chiÒu dµi hå quang. Má hµn (sóng hµn) bao gåm pÐp tiÕp ®iÖn ®Ó dÉn dßng ®iÖn hµn ®Õn d©y hµn, ®­êng dÉn khÝ vµ chôp khÝ ®Ó h­íng dßng khÝ b¶o vÖ bao quanh vïng hå quang, bé phËn lµm nguéi cã thÓ b»ng khÝ hoÆc n­íc tuÇn hoµn, c«ng t¾c ®ãng ng¾t ®ång bé dßng ®iÖn hµn, d©y hµn vµ dßng khÝ b¶o vÖ . 2.2.3. C«ng nghÖ hµn hå quang ®iÖn cùc nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ. 2.2.3.1. ChuÈn bÞ liªn kÕt tr­íc khi hµn 21
14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - C¸c yªu cÇu vÒ h×nh d¸ng, kÝch th­íc, bÒ mÆt liªn kÕt trong ph­¬ng ph¸p hµn hå quang nãng ch¶y trong m«i tr­êng khÝ b¶o vÖ t­¬ng tù nh­ ë c¸c ph­¬ng ph¸p hµn kh¸c. Tuy nhiªn, do ®­êng kÝnh cña d©y hµn nhá h¬n so víi hµn d­íi líp thuèc b¶o vÖ nªn gãc v¸t mÐp sÏ nhá h¬n (th­êng kho¶ng 45  600), do d©y hµn cã kh¶ n¨ng ®­a s©u vµo trong r·nh hµn. 2.2.3.2. C¸c d¹ng truyÒn kim lo¹i láng vµo vòng hµn 1. TruyÒn kim lo¹i d¹ng cÇu. Giät kim lo¹i h×nh thµnh chËm trªn ®iÖn cùc vµ l­u l¹i ë ®©y l©u. NÕu kÝch th­íc giät kim lo¹i láng ®ñ lín, nã sÏ chuyÓn vµo vïng hµn theo c¸c h­íng kh¸c nhau (®ång trôc hoÆc lÖch trôc d©y hµn) do träng lùc hoÆc do sù ®o¶n m¹ch. KÝch th­íc giät kim lo¹i láng d¹ng cÇu phô thuéc vµo lo¹i khÝ sö dông vµo vËt liÖu vµ kÝch th­íc ®iÖn cùc, ®iÖn ¸p hå quang, c­êng ®é dßng ®iÖn vµ cùc tÝnh. Khi ®iÖn ¸p hå quang vµ kÝch th­íc ®iÖn cùc t¨ng th× ®­êng kÝnh giät t¨ng, cßn khi c­êng ®é dßng ®iÖn t¨ng sÏ lµm gi¶m ®­êng kÝnh giät. Qu¸ tr×nh hµn víi sù truyÒn kim lo¹i d¹ng cÇu ®­îc øng dông chñ yÕu cho c¸c liªn kÕt ë vÞ trÝ hµn b»ng. 2. TruyÒn kim lo¹i d¹ng phun. ë d¹ng nµy kim lo¹i ®i qua hå quang ë d¹ng c¸c giät rÊt nhá ®­îc ®Þnh h­íng ®ång trôc. §­êng kÝnh giät kim lo¹i b»ng hoÆc nhá h¬n ®­êng kÝnh ®iÖn cùc. Hµn hå quang kiÓu phun rÊt thÝch hîp ®Ó hµn c¸c chi tiÕt t­¬ng ®èi dµy víi dßng ®iÖn cao vµ hµn ë vÞ trÝ hµn ®øng tõ trªn xuèng. 3. TruyÒn kim lo¹i d¹ng ng¾n m¹ch hoÆc nhá giät. Kü thuËt hµn hå quang ng¾n m¹ch hoÆc nhá giät thÝch hîp khi hµn c¸c tÊm máng ë c¸c vÞ trÝ hµn kh¸c nhau. Kü thuËt hµn truyÒn kim lo¹i d¹ng nhá giät sö dông d©y hµn ®­êng kÝnh nhá (0,8  1,6mm), ®iÖn ¸p hå quang thÊp (16  22V), dßng ®iÖn thÊp (60 180A). Kü thuËt hµn nµy Ýt g©y b¾n tãe giät kim lo¹i láng. 2.2.3.3. ChÕ ®é hµn 22
15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1. Dßng ®iÖn hµn. Dßng ®iÖn hµn ®­îc chän phô thuéc vµo kÝch th­íc ®iÖn cùc (d©y hµn) d¹ng truyÒn kim lo¹i láng vµ chiÒu dµy cña liªn kÕt hµn. Khi dßng ®iÖn qu¸ thÊp sÏ kh«ng ®¶m b¶o ngÊu hÕt chiÒu dµy liªn kÕt, gi¶m ®é bÒn cña mèi hµn. Khi dßng ®iÖn qu¸ cao, sÏ lµm t¨ng sù b¾n tãe kim lo¹i, g©y ra rç xèp, biÕn d¹ng, mèi hµn kh«ng ®ång ®Òu. Víi lo¹i nguån ®iÖn cã ®Æc tÝnh ngoµi cøng (®iÖn ¸p kh«ng ®æi) dßng ®iÖn hµn t¨ng sÏ lµm t¨ng tèc ®é cÊp d©y, vµ ng­îc l¹i. 2. §iÖn ¸p hµn. §©y lµ th«ng sè rÊt quan träng trong hµn GMAW, quyÕt ®Þnh d¹ng truyÒn kim lo¹i láng. §iÖn ¸p hµn sö dông phô thuéc vµo chiÒu dµy chi tiÕt hµn, kiÓu liªn kÕt, kÝch cì vµ thµnh phÇn ®iÖn cùc, thµnh phÇn khÝ b¶o vÖ, vÞ trÝ hµn v.v §Ó cã ®­îc gi¸ trÞ ®iÖn ¸p hµn hîp lý, cã thÓ ph¶i hµn thö vµi lÇn, b¾t ®Çu b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p hå quang theo tÝnh to¸n hay tra b¶ng, sau ®ã t¨ng hoÆc gi¶m theo quan s¸t ®­êng hµn ®Ó chän gi¸ trÞ ®iÖn ¸p thÝch hîp. 3. Tèc ®é hµn. Tèc ®é hµn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo tr×nh ®é tay nghÒ cña thî hµn. Tèc ®é hµn quyÕt ®Þnh chiÒu s©u ngÊu cña mèi hµn. NÕu tèc ®é hµn thÊp, kÝch th­íc vòng hµn sÏ lín vµ ngÊu s©u. Khi t¨ng tèc ®é hµn, tèc ®é cÊp nhiÖt cña hå quang sÏ gi¶m, lµm gi¶m ®é ngÊu vµ thu hÑp ®­êng hµn. 4. PhÇn nh« cña ®iÖn cùc hµn. §ã lµ kho¶ng c¸ch gi÷a ®Çu ®iÖn cùc vµ mÐp pÐp tiÕp ®iÖn. Khi t¨ng chiÒu dµi phÇn nh«, nhiÖt nung nãng ®o¹n d©y hµn nµy sÏ t¨ng, dÉn tíi lµm gi¶m c­êng ®é dßng diÖn hµn cÇn thiÕt ®Ó nãng ch¶y ®iÖn cùc theo tèc ®é cÊp d©y nhÊt ®Þnh. Kho¶ng c¸ch nµy rÊt quan träng khi hµn thÐp kh«ng gØ, sù biÕn thiªn nhá còng cã thÓ lµm t¨ng sù biÕn thiªn dßng ®iÖn mét c¸ch râ rÖt. ChiÒu dµi phÇn nh« qu¸ lín sÏ lµm d­ kim lo¹i nãng ch¶y ë mèi hµn, lµm gi¶m ®é ngÊu vµ l·ng phÝ kim lo¹i hµn. TÝnh æn ®Þnh cña hå quang còng bÞ ¶nh h­ëng. NÕu chiÒu dµi phÇn nh« qu¸ nhá, sÏ g©y ra sù b¾n tãe, kim lo¹i láng dÝnh vµo má hµn, chôp khÝ, lµm c¶n trë dßng khÝ b¶o vÖ, g©y ra rç xèp trong mèi hµn. 23