Giáo trình mô đun Thực hành Hàn điện cơ bản
LỜI NÓI ĐẦU
Giáo trình mô đun “Thực hành Hàn điện cơ bản” được biên soạn theo đề cương
chương trình chi tiết đào tạo nghề cắt gọt kim loại do hiệu trưởng trường Cao đẳng
Lào Cai ban hành năm 2017
Trong chương trình đào tạo nghề nông thôn, mô đun “Hàn điện cơ bản ” là mô
đun có vai trò quan trọng giúp cho người học các kiến thức cơ bản và trọng tâm về kỹ
thuật hàn điện hồ quang tay, hình thành nên kỹ năng nghề nghiệp. Đây cũng là mô
đun cơ bản để tiếp thu những kiến thức và kỹ năng của công nghệ hàn tiên tiến và
hiện đại.
Khi biên soạn giáo trình. Chúng tôi luôn bám sát theo đề cương chương trình
chi tiết; nội dung được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu. Các kiến thức trong toàn bộ giáo
trình có mối liên hệ logíc chặt chẽ. Tuy vậy giáo trình cũng chỉ là một phần trong nội
dung của chuyên ngành đào tạo, nên người dạy, người học có thể tham khảo thêm các
tài liệu có liên quan đối với ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn.
Khi biên soạn, chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan
đến mô đun và phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn những nội dung
lý thuyết với thực hành để giáo trình có tính thực tiễn cao.
Trong quá trình biên soạn mặc dù đã cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh
khỏi những thiếu sót do thời gian biên soạn còn ngắn và trình độ còn hạn chế. Rất
mong được sự góp ý của người sử dụng để giáo trình được hoàn thiện hơn.
HƯỚNG DẪN CHƯƠNG TRÌNH
1. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy mô đun.
- Giáo viên trước khi dạy cần căn cứ vào nội dung tổng quát của mô đun và nội
dung của từng bài học chuẩn bị đầy đủ các điều kiện thực hiện bài học để đảm bảo
chất lượng giảng dạy.
- Trong quá trình giảng dạy giáo viên dùng máy chiếu projector hoặc tranh treo
tường thuyết trình về nguyên lý của quá trình hàn hồ quang, các ký hiệu quy ước của
mối hàn, các kiểu liên kết hàn cơ bản, các loại dụng cụ và thiết bị hàn các loại que
hàn thuốc bọc, các khuyết tật của mối hàn.
- Gợi ý, nêu câu hỏi cho người học so sánh hàn với các phương pháp chế tạo
khác thì phương pháp hàn có những ưu nhược điểm gì? Tìm hiểu một số sản phẩm
của nghề hàn, những quy định về bảo hộ lao động và an toàn cho người thợ hàn.
- Dùng mẫu que hàn, mô hình của các kiểu liên kết hàn cơ bản, mô hình của
các loại máy hàn hồ quang tay. Minh hoạ thêm cho người học phân biệt các loại que
hàn các kiểu liên kết hàn, và các loại máy hàn khác nhau.
- Ở từng bài giáo viên thao tác mẫu vận hành máy hàn, thao tác hàn, kỹ thuật
hàn và hướng dẫn học sinh kiểm tra chất lượng mối.
- Tổ chức học tập học sinh thực tập theo nhóm, số lượng người của nhóm phụ
thuộc vào số máy của từng cơ sở đào tạo. Thường xuyên hỗ trợ kỹ năng điều chỉnh
chế độ hàn và thao tác hàn cho đến khi học sinh thực hiện các mối hàn đạt tiêu chuẩn
kỹ thuật. Có thể cho học sinh xem thêm các đoạn băng đĩa hình về kỹ thuật hàn để
học sinh nhanh chóng thực hiện thành thạo các thao tác cơ bản
2. Những trọng tâm chương trình cần chú ý:
- Khái niệm cơ bản về hàn điện hồ quang tay.
- Tính toán chế độ hàn, phôi hàn, vật liệu hàn.
- Thao tác sử dụng các thiết bị, dụng cụ hàn hồ quang thông dụng.
- Gá lắp phôi hàn.
- Công tác an toàn và vệ sinh phân xưởng.
BÀI 1. NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN HỒ QUANG
ĐIỆN
I. MỤC TIÊU THỰC HIỆN.
Sau khi học xong bài này người học sẽ có khả năng:
- Trình bày chi tiết các ký hiệu, quy ước của mối hàn.
- Trình bày thực chất, đặc điểm và công dụng của hàn.
- Phân biệt các loại máy hàn điện hồ quang, đồ gá, kính hàn, kìm hàn và các
dụng cụ cầm tay.
- Phân biệt các loại que hàn thép các bon thấp theo ký hiệu, hình dáng bên
ngoài.
- Phân biệt các loại liên kết hàn cơ bản.
- Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn.
- Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khỏe
công nhân hàn.
- Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh môi trường.
II. NỘI DUNG.
1. SƠ LƯỢC VỀ KÝ HIỆU, QUY ƯỚC CỦA MỐI HÀN.
1.1. Cách biểu diễn mối hàn trên bản vẽ: Khi biểu diễn không phụ thuộc
vào phương pháp hàn.
- Mối hàn nhìn thấy, được biểu diễn bằng "nét liền cơ bản" (H.1-1a)
- Mối hàn khuất được biểu diễn bằng "nét đứt" (H.1-1b)
b)
Hình 1-1. Cách biểu diễn mối hàn trên bản vẽ
a) Mối hàn thấy; b) Mối hàn khuất
a)
1.2. Quy ước ký hiệu mối hàn trên bản vẽ.
- Mối hàn được thực hiện theo đường chu vi kín (hình 1-2a), chu vi hở (hình
1-2b).
- Ký hiệu mối hàn hồ quang tay bằng chữ cái in hoa là chữ (T). Mối hàn chính
được ghi ở trên (H. 1-2c) và phía phụ ghi ở dưới (H. 1-2b) nét gạch ngang của đường
dóng chỉ vị trí đường hàn.
- Dùng chữ cái (in thường) và kèm theo các chữ số để chỉ kiểu liên kết hàn.
m - liên kết hàn giáp mối.
t - liên kết hàn chữ T.
g - liên kết hàn góc.
c - liên kết hàn chồng.
đ - liên kết hàn chốt.
T-m10
T-m10
a)
b)
T-m8
2. Các loại máy hàn điện hồ quang tay và dụng cụ thông dụng.
2.1. Yêu cầu chung đối với nguồn điện hàn.
Trong quá trình hàn hồ quang, vì ta thao tác bằng tay, cho nên chiều dài hồ
quang không ổn định mà luôn bị thay đổi, hồ quang dài điện trở lớn, ngược lại khi hồ
quang ngắn thì điện trở nhỏ. Do đó muốn cho hồ quang hơi dài đốt cháy que hàn một
cách ổn định, thì đòi hỏi máy hàn phải có điện thế hơi cao, ngược lại, nếu hồ quang
hơi ngắn thì đòi hỏi điện thế cũng phải hơi thấp.
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:
- Điện áp không tải phải Uh < 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÷45 V, Uh = 16÷35 V
- Có khả năng chịu quá tải khi ngắn mạch.
- Có khả năng điều chỉnh dòng điện hàn trong phạm vi rộng.
- Máy hàn phải có khối lượng nhỏ, hệ số hữu ích lớn, giá thành rẻ, dễ sử dụng
và dễ sửa chữa.
2.2. Các loại máy hàn.
2.2.1. Máy hàn hồ quang điện xoay chiều:
Hình 1-3. Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp hàn xoay chiều
Hình 1-4. Máy hàn xoay chiều (không có ký hiệu (-), (+) tại đầu thứ cấp).
2.2.2. Máy hàn hồ quang điện một chiều:
Hình 1-5. Sơ đồ nguyên lý máy hàn một chiều
Hình 1-6. Máy hàn một chiều (có ký hiệu (-), (+) tại đầu thứ cấp)
2.3. Đồ gá và dụng cụ khác.
2.3.1 Đồ gá hàn.
Hỗ trợ cho công việc gá lắp, định vị chi tiết
trong quá trình lắp ghép các chi tiết để hàn. Đảm
Hình 1-7. Đồ gá hàn
bảo tính định vị và kẹp chặt tốt, dễ tháo, dễ lắp.
Không bị biến dạng khi hàn.
2.3.2. Mặt nạ hàn.
Kính hàn gồm có mặt nạ hàn, kính mầu và kính trắng.Kính hàn có tác dụng bảo
vệ da mặt khỏi tác dụng của ánh sáng hồ quang điện phát ra và kim loại lỏng hay xỉ
lỏng bắn ra từ vùng hàn. ngoài ra kính hàn còn có tác dụng cản quang tức là nhằm
mục đích cản bớt những tia sáng có tần số lớn và quá nhỏ hơn tia sáng bình thường
khỏi tác dụng vào mắt và da mặt người thợ. Đồng thời trên cơ sở đó, giúp người thợ
hàn quan sát đường hàn để điều chỉnh phù hợp vùng hàn theo yêu cầu.
a)
b)
c)
Hình 1-8. Một số mặt nạ hàn
a) Mặt nạ cầm tay; b) Mặt nạ đội đầu; c) Mặt nạ điện tử
que hàn và truyền điện từ cáp hàn vào que hàn. kìm hàn có nhiều loại khác nhau
nhưng thông thường có 2 loại kìm hàn hay được sử dụng:
a)
b)
Hình 1-9. Kìm hàn
a) Kìm hàn cặp bằng lò xo; b) Kìm hàn cặp bằng các má nhíp
2.3.4. Kẹp mát: Kẹp mát có tác dụng cặp vật hàn và truyền điện từ cáp hàn
vào vật hàn. kìm mát có nhiều loại khác nhau sau đây là một số kẹp mát hay được sử
dụng:
Hình 1-10. Kẹp mát
2.3.5. Cáp hàn: Cáp hàn dùng để
truyền điện từ máy hàn ra kìm hàn. Cáp hàn
gồm nhiều sợi dây đồng tết lại với nhau để
dễ uốn khúc và dễ quấn lại để tránh gây trở
ngại cho người thợ trong quá trình thao tác.
Tuỳ thuộc vào dòng điện hàn mà người ta
chọn cáp hàn có tiết diện khác nhau. Thông
thường người ta chọn cáp hàn có đường kính
từ 10 ÷ 16 mm.
- Lõi: Gồm nhiều sợi dây đồng nhỏ
được bó lại với nhau. Kích thước của mỗi
sợi càng nhỏ thì dây cáp càng mềm. Đường
kính của lõi dây cáp hàn phụ thuộc vào
cường độ dòng điện cần hàn.
Hình 1-11. Cáp hàn
- Lớp bố: Lớp này nằm ở giữa lõi dây cáp và lớp vỏ cao su được làm bằng sợi
gai, đay có pha lẫn các sợi vải để làm cho quá trình bảo quản và sử dụng dây cáp
được tốt.
- Lớp vỏ cao su: Làm bọc ra bên ngoài lõi dây và làm nhiệm vụ cách điện.
Lớp này phải làm bằng cao su có độ cách điện tốt và độ đàn hồi tốt.
2.3.6. Búa gõ xỉ: Dùng để gõ xỉ bám trên bề mặt mối hàn và làm sạch vũng
hàn sau khi hàn xong. Búa gõ xỉ có hai đầu một đầu nhọn và một đầu như lưỡi đục
bằng. Cả hai đầu đều được tôi cứng (H.1-12a).
a)
b)
c)
d)
e)
Hình 1-12. Một số dụng cụ nghề hàn
a) Búa gõ xỉ; b) Búa nguội; c) Đục nguội; d) Bàn chải sắt; e) Kìm kẹp phôi
2.3.7. Búa nguội: Thường có trọng lượng là 0,4 Kg dùng để nắn sửa những
chi tiết trước khi hàn và dùng để nắn sửa những sản phẩm sau khi hàn xong (H.1-
12b).
2.3.8. Đục nguội: Dùng để vát mép vật hàn hoặc cũng có thể dùng để chặt các
thanh thép có tiết diện nhỏ. Đôi khi người ta có thể dùng đục nguội để tẩy sửa mối
hàn (H.1-12c).
2.3.9. Bàn chải sắt: Dùng để làm vệ sinh những mối hàn sau khi hàn hay vật
hàn trước khi hàn. (H.1-12d)
2.3.10. Kìm kẹp phôi: Dùng để kẹp các phôi hàn nóng khi xoay lật, gõ
xỉ…(H.1-12e)
2.3.11. Những trang thiết bị bảo hộ cá nhân:
Quần áo bảo hộ lao động; kính bảo hộ; giày da; yếm da; ống che tay chân;
găng tay. Tuỳ theo tính chất công việc mà có các loại dụng cụ khác nhau. Ví dụ như
khi hàn leo, hàn trần thì phải đeo gang tay có ống tay dài và mặt nạ có yếm da để
tránh xỉ nóng bám vào cổ và cánh tay người thợ.
a)
b)
c)
d)
e)
Hình 1-13. Trang bị bảo hộ cá nhân.
a) Kính bảo hộ; b) Dày da; c) Yếm da; d) Ống che tay chân; e) Găng tay da
3. Que hàn thép các bon thấp.
3.1. Cấu tạo: gồm 2 phần
Hình 1-14. Kết cấu của que hàn điện
1. lõi que hàn; 2. Lớp thuốc bọc
- Lõi que hàn:
Có đường kính theo lý thuyết dqh = 6÷12 mm. Trong thực tế thường dùng dqh =
1÷6 mm. Chiều dài của que hàn L = 250÷450 mm; chiều dài phần kẹp l1=30±5 mm;
l2 < 15mm; l3 = 1÷2 mm.
- Lớp thuốc bọc:
Được chế tạo từ hỗn hợp gồm nhiều loại vật liệu dùng ở dạng bột, sau đó trộn
đều với chất dính và bọc ngoài lõi có chiều dày từ 1÷2 mm. Lớp thuốc bọc có tác
dụng:
+ Tăng khả năng ion hóa để dễ gây hồ quang và duy trì hồ quang cháy ổn định,
thông thường người ta đưa vào các hợp chất của kim loại kiềm.
+ Bảo vệ mối hàn tránh sự ô xy hóa hoà tan khí từ môi trường.
+ Tạo xỉ lỏng và đều, che phủ kim loại tốt để giảm tốc độ nguội của mối hàn,
tránh nứt.
+ Khử ô xy trong quá trình hàn. Người ta đưa vào trong thành phần thuốc bọc
các loại phe rô hợp kim hoặc kim loại sạch có ái lực mạnh với ô xy có khả năng tạo ô
xít dễ tách khỏi kim loại lỏng.
3.2. Ký hiệu.
3.1.1. Ký hiệu que hàn theo TCVN 3734-89.
Chỉ hệ vỏ bọc của que hàn
Que hàn thép C; Que hàn nối
A(A xít); B(ba zơ); R(Ru tin)..
N
50
-
6
B
Chỉ loại dòng điện và cực tính của
dòng 1 chiều “6”– Que hàn chỉ hàn
bằng dòng 1 chiều nối nghịch (DC+)
Chỉ giới hạn bền kéo tối thiếu
(kG/mm2) và các chỉ tiêu khác về
cơ tính của kim loại mối hàn
Hình 1-15. Sơ đồ cấu trúc ký hiệu que hàn hồ quang tay
theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3734-89.
Ví dụ: N50 – 6B có nghĩa là: Que hàn dùng để hàn thép các bon và hợp
kim thấp, vỏ thuốc thuộc hệ bazơ thích hợp với hàn dòng một chiều nối nghịch.
Kim loiaj mối hàn có giới hạn bền kéo tối thiểu là 50 kG/mm2 (490 MPa), độ
dai va đập không bé hơn 1,3 MJ/m2 ; độ dãn dài tương đối δ ≥ 20%, góc uốn ≥
1500
Bảng 1-1. Cơ tính của kim loại mối hàn theo TCVN 3223 - 89
Độ dãn dài
tương đối δ5
Góc uốn
α
Giới hạn bền kéo бb
Độ dai va đập ak
MJ/m2 kG/cm2
Không nhỏ hơn
Loại que
hàn
N/mm2
kG/mm2
%
Độ
N42
410
450
490
410
450
490
540
590
42
46
50
42
46
50
55
60
0,8
0,8
0,7
1,5
1,4
1,3
1,2
1,0
8
18
18
16
22
22
20
20
18
150
150
120
180
180
150
150
120
N46
8
N50
7
N42 – 6B
N46 – 6B
N50 – 6B
N55 – 6B
N60 – 6B
15
14
13
12
10
3.1.2. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn quốc tế ISO - 2560.
Cơ tính kim loại mối hàn
Giới
hạn bền
kéo бk
(Mpa)
430 ÷
510
430 ÷
510
430 ÷
510
430 ÷
510
430 ÷
510
430 ÷
510
510 ÷
610
Độ
dãn
dài
δ%
Nhiệt độ
Que
hàn
0C khi
KCV =
28J/cm2
chỉ
số
Vị trí mối hàn
E43
0
E43
1
E43
2
E43
3
E43
4
E43
5
E51
0
Hàm
lượng
hyđrô
-
-
1
2
Mọi vị trí
trừ hàn đứng từ
trên xuống
Phẳng, ngang,
leo (dưới lên)
Phẳng (giáp mối
và góc)
20
22
24
24
24
-
+20
0
trong
3
4
5
kim loại
đắp thấp
hơn 15
cm3/100g
-20
-30
-40
-
Như “3” và
đứng trên xuống
E51
510 ÷
18
18
20
+20
1
610
E
51
5
B
120
2
6
H
E51
2
510 ÷
610
0
E51
3
E51
4
510 ÷
610
510
61
510
61
Cực tính
nguồn 1
chiều
Điện áp
không
tải
-20
Chỉ
số
Ký
hiệu
A
Hiệu suất đắp
của que hàn
Chỉ
Kc, %
số
Hệ vỏ thuốc
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Nghịch (+)
Bất kỳ (+/-)
Thuận (-)
-
50
50
50
70
70
70
90
E51
A xít (oxit sắt)
5
Que hàn
AR A xít (rutin)
thép C và
thép hợp
kim thấp
B
C
O
R
Kiềm (bazơ)
Xenlulô
ô xi hóa
+
+/-
-
+
+/-
-
110
120
...
105÷115
115÷125
...
Rutin (vỏ TB)
RR Rutin (vỏ dày)
S
Các hệ vỏ
thuốc khác
90
90
200
195÷205
+
Hình 1-16. Sơ đồ cấu trúc ký hiệu que hàn hồ quang tay theo tiêu chuẩn ISO-2560
Ví dụ: Que hàn E 51 5 B 120 2 6 H được trình bày trên hình 1-15.
Theo ISO-2560 ký hiệu E 51 5 B 120 2 6 H có nghĩa là que hàn hồ quang tay
cho thép C hay thép hợp kim thấp đảm bảo giới hạn bền kéo kim loại mối hàn trong
khoảng 510 ÷ 610 Mpa, độ dãn dài tương đối tối thiểu = 20%; độ dai va đập KCV =
28J/cm2 đạt được ở nhiệt độ T = -400C. Que hàn có vở thuốc bọc hệ bazơ, hiệu suất
hàn đắp Kc = 115 ÷ 125%, thích hợp đển các liên kết ở mọi vị trí trong không gian ,
trừ vị trí hàn đứng từ trên xuống. Khi hàn , dùng nguồn một chiều nối nghịch hoặc
nguồn xoay chiều có điện áp không tải tối thiểu 70 vôn.
3.1.3. Ký hiệu que hàn theo tiêu chuẩn của hiệp hội hàn Mỹ AWS.
Hình 1-16. Sơ đồ cấu trúc ký hiệu que hàn hồ quang tay
theo tiêu chuẩn của hiệp hội hàn Mỹ AWS
4. NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG.
4.1. Thực chất.
- Hàn là quá trình công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử (chi tiết, bộ phận) thành
một khối thống nhất bằng cách dùng nguồn nhiệt nung nóng chỗ cần nối đến trạng thái
lỏng (hoặc dẻo), sau đó kim loại tự kết tinh (hoặc dùng lực ép) tạo thành mối hàn.
- Hàn hồ quang tay là một quá trình nối hai hoặc nhiều chi tiết lại với nhau
bằng cách nung nóng que hàn, vật hàn (mép hàn) đến trạng thái chảy. Sau đó đông
đặc tạo thành mối hàn.
4.2. Đặc điểm và ứng dụng hàn hồ quang tay.
- Liên kết hàn là một liên kết “cứng” không tháo rời được.
- So với đinh tán tiết kiệm (10 ÷ 20)% khối lượng kim loại, so với đúc tiết
kiệm khoảng 50%.
- Hàn chế tạo được các chi tiết có hình dáng phức tạp, liên kết các kim loại có
cùng tính chất hoặc khác tính chất với nhau.
- Mối hàn có độ bền và độ kín cao, đáp ứng yêu cầu làm việc quan trọng của
các kết cấu quan trọng (vỏ tàu, bồn chứa, nồi hơi,..v.v).
- Có thể cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn.
- Giá thành chế tạo kết cấu rẻ.
Tuy vậy, hàn còn có một số nhược điểm : sau khi hàn tồn tại ứng suất và biến
dạng dư, xuất hiện vùng ảnh hưởng nhiệt làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu.
1. Nguồn điện hàn.
2. Cáp hàn.
3. Kìm hàn.
4. Que hàn
5. Vật liệu cơ bản (Chi tiết hàn)
6. Hồ quang hàn.
7. Môi trường khí.
8.Vũng hàn.
9. Giọt kim loại lỏng.
Hình 1-18. Sơ đồ nguyên lý quá trình hàn hồ quang tay
4.3. Hồ quang hàn và tính chất của nó.
4.3.1. Hồ quang hàn và các phương
pháp gây hồ quang.
a. Khái niệm hồ quang hàn.
Hiện tượng hồ quang điện được phát minh
từ năm 1802, nhưng mãi tới năm 1882 mới được
đưa vào ứng dụng để nung chảy kim loại. Nguồn
nhiệt của hồ quang điện này được ứng dụng để
hàn kim loại và phương pháp nối ghép này được
gọi là hàn hồ quang.
Hình 1-19. Cấu tạo hồ quang hàn
1. Vùng cận a nốt; 2. Vùng cận Ka tốt;
3. Cột hồ quang;
Hồ quang là sự phóng điện giữa 2 điện cực có điện áp ở trong môi trường khí hoặc
hơi. Hồ quang điện được ứng dụng để hàn gọi là hồ quang hàn.
Khoảng hồ quang nằm giữa 2 điện cực gọi là cột hồ quang và chiều dài của nó
được gọi là chiều dài cột hồ quang (Lhq). Cấu tạo của hồ quang điện (hình 1-18)
b. Đặc điểm của hồ quang hàn.
- Mật độ dòng điện lớn (J - A/mm2);
- Nhiệt độ cao khoảng trên 30000C và tập trung.
- Hồ quang của dòng điện một chiều cháy ổn định.
- Hồ quang của dòng xoay chiều không ổn định nên chất lượng mối hàn kém hơn.
- Nhiệt độ ở Catôt khoảng 2100oC. Nguồn nhiệt toả ra chiếm khoảng36%
A nôt
2300o
5000o-7000oC
--/--
--/--
43%
21%
Cột hồ quang
- Sự cháy của hồ quang phụ thuộc: Điện áp nguồn, Cường độ dòng điện;
Vật liệu làm điện cực,...
c. Điều kiện để xuất hiện hồ quang hàn.
Thực chất của hồ quang là dòng chuyển động có hướng của các phần tử mang
điện (ion âm, ion dương, điện tử) trong môi trường khí; trong dó điện tử có vai trò rất
quan trọng.
Trong điều kiện bình thường, không khí giữa hai điện cực ở trạng thái trung hoà
nên không dẫn điện. Khi giữa chúng xuất hiện các phần tử mang điện thì sẽ có dòng điện
đi qua. Vì vậy để tạo ra hồ quang ta cần tạo ra môi trường có các phần tử mang điện.
Quá trình đó gọi là quá trình ion hoá. Môi trường có chứa các phần tử ion hoá gọi là môi
trường ion hoá. Quá trình các điện tử thoát ra từ bề mặt điện cực để đi vào môi trường
khí gọi là quá trình phát xạ điện tử hay phát xạ electron. Năng lượng để làm thoát điện tử
ra khỏi bề mặt các chất rắn gọi là công thoát electron.
Khi có điện áp, dưới tác dụng của điện trường, các điện tử trong môi trường sẽ
chuyển động từ ca tốt (-) đến anôt (+) và phát triển với vận tốc lớn. Với sự chuyển động
đó các điện tử sẽ va chạm và các phân tử, nguyên tử trung hoà truyền năng lượng cho
chúng và kết quả làm tách các điện tử khỏi nguyên tử phân tử và tạo nên các ion. Như
vậy thực chất của quá trình ion hoá không khí giữa 2 điện cực là do sự va chạm giữa các
điện tử được tách ra từ điện cực với các phân tử trung hoà không khí.
Kết quả quá trình ion hoá là sự xuất hiện các phần tử mang điện giữa 2 điện cực
và hồ quang xuất hiện (nói cách khác là có sự phóng điện giữa 2 điện cực qua môi
trường không khí).
Như vậy muốn có hồ quang phải tạo ra một năng lượng cần thiết để làm thoát các
điện tử. Nguồn năng lượng này có thể thực hiện bằng các biện pháp:
1. Tăng điện áp giữa 2 điện cực nhờ bộ khuyếch đại.
2. Tăng cường độ dòng điện để tăng nguồn nhiệt bằng cách cho ngắn mạch.
d. Các giai đoạn của quá trình gây hồ quang khi hàn.
- Giai đoạn ngắn mạch:
Cho hai điện cực chạm vào nhau, do diện tích tiết diện ngang của mạch điện bé và
điện trở vùng tiếp xúc giữa các điện cực lớn vì vậy trong mạch xuất hiện một dòng điện
cường độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh.
Hình 1-20. Quá trình gây hồ quang khi hàn
- Giai đoạn ion hoá:
Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực thứ hai một khoảng từ 2÷5 mm. Các điện
tử bứt ra khỏi quỹ đạo của mình và chuyển động nhanh về phía anôt (cực dương), trên
đường chuyển động chúng va chạm vào các phân tử khí trung hoà làm chúng bị ion hóa.
Sự ion hoá các phân tử khí kèm theo sự phát nhiệt lớn và phát sáng mạnh.
- Giai đoạn hồ quang cháy ổn định:
Khi mức độ ion hoá đạt tới mức bão hòa, cột hồ quang ngừng phát triển, nếu giữ
cho khoảng cách giữa hai điện cực không đổi, cột hồ quang được duy trì ở mức ổn định.
Khi hàn, điện áp cần thiết để gây hồ quang khoảng từ 35÷55 V đối với dòng
điện một chiều, từ 55÷80 V đối với dòng điện xoay chiều. Điện áp để duy trì hồ
quang cháy ổn định khoảng 16÷35 V khi dùng dòng điện một chiều và từ 25÷45 V
khi dùng dòng điện xoay chiều.
e. Các phương pháp gây và duy trì hồ quang.
1
2
3
1
2
3
2 ÷ 3 mm
2 ÷ 3 mm
Hình 1-21. Các phương pháp gây hồ quang
a)Phương phương mổ thẳng; b) Phương pháp ma sát
Cho que hàn tịnh tiến nhanh xuống bề mặt vật hàn theo một góc 900 sau đó
nhắc nhanh lên 1 đoạn sấp xỉ bằng đường kímh que hàn lúc đó hồ quang sẽ phát sinh.
Phương pháp này khó khăn cho những người mới luyện tập vì dễ xảy ra hiện tượng
dính que.
- Phương pháp mồi hồ quang ma sát (quẹt diêm ).
Đặt que hàn nghiêng so với mặt vật hàn một góc nào đó. Cho mặt đầu que hàn
trượt lên trên bề mặt vật hàn một đoạn ngắn sau đó đưa que hàn về vị trí thẳng đứng và
nhấc nhanh lên 1 đoạn bằng đường kính que hàn lúc đó hồ quang sẽ phát sinh.
Phương pháp này dễ thao tác đối với những người mới thực tập nhưng làm cho bề
mặt vật hàn bẩn.
- Duy trì hồ quang.
Để cho hồ quang cháy ổn định chúng ta phải thực hiện chuyển động V1 (hình 1-
23) và luôn giữ sao cho lhq= 2 ÷ 3 (mm).
- Để tạo điều kiện cho kim loại lỏng chuyển vào bể hàn và tăng khả năng bảo
vệ mối hàn tốt hơn khỏi sự xâm nhập của không khí ở môi trường xung quanh. Chiều
dài hồ quang: Lhq dqh..
≤
+ Khi chiều dài hồ quang tăng điện thế của cột hồ quang tăng.
+ Khi chiều dài hồ quang giảm thì điện thế cột hồ quang giảm.
- Chiều dài hồ quang lớn sẽ gây hiện tượng
không tốt sau:
+ Hồ quang cháy không ổn định, dễ bị lệch
hồ quang, sức nóng của hồ quang bị phân tán,
kim loại nóng chảy bị bắn ra xung quanh nhiều
gây lãng phí kim loại và điện.
+ Độ sâu nóng chảy nhỏ, dễ sinh ra khuyết
cạnh và những khuyết tật khác.
Hình 1-22. Xử lý que hàn bị
dính khi gây hồ quang
+ Thể khí có hại như ni tơ, oxy trong không khí dễ thấm vào mối hàn gây lỗ
hơi.
+ Tạo áp lực lớn gây thủng vật hàn.
Lưu ý khi gây hồ quang: Đối với những người mới thực tập thì khi gây hồ quang,
que hàn hay bị dính. Cách khắc phục là phải bẻ ngang que hàn, nếu không được thì phải
tháo que hàn ra khỏi kìm hàn (hình 1-22).
o
o
4.3.2. Các chuyển động của que hàn.
a. C ác chuyển động cơ bản.
÷
75 85°
V1
V2
- Chuyển động đi xuống (V1) là chuyển
động theo hướng trục que hàn. Để điều chỉnh
chiều dài hồ quang, chuyển động này phải có tốc
độ bằng tốc độ nóng chảy của que hàn mới có
thể duy trì hồ quang cháy ổn định.
V3
Hình 1-23. Các chuyển động
cơ bản của que hàn
- Chuyển động của que hàn dọc theo trục đường hàn (V2): chuyển động V2 nhằm
tạo thành một đường hàn theo chiều dài theo yêu cầu.
- Chuyển động dao động ngang (V3): Để đảm bảo bề rộng của mối hàn theo yêu
cầu.
b. Các phương pháp chuyển động.
Khi hàn sấp, nếu mối hàn có bề rộng bé, que hàn được dịch chuyển dọc đường
hàn, không có chuyển động ngang. Khi mối hàn có bề rộng lớn, chuyển dịch que hàn có
thể thực hiện theo nhiều cách để đảm bảo chiều rộng mối hàn B = (3÷5).dqh. Thông
thường chuyển động que hàn theo đường dích dắc (1, 2, 3). Khi hàn các mối hàn góc,
chữ T nếu cần nung nóng phần giữa nhiều thì dịch chuyển que hàn theo sơ đồ (4) và khi
cần nung nóng nhiều hai bên mép hàn như theo sơ đồ (5).
4.3.3. Tác dụng của điện trường đối với hồ quang hàn.
Cột hồ quang có thể xem như là một dây dẫn mềm và dưới tác dụng của điện
trường cột hồ quang cũng bị chuyển dịch, hình dáng bị thay đổi.
Khi hàn, lực điện trường tác dụng lên hồ quang gồm có lực điện trường tĩnh của
mạch hàn và lực điện trường sinh ra bởi sắt từ làm hồ quang bị lệch đi rất nhiều do đó
làm ảnh hưởng xấu đến quá trình hàn.
Đối với dòng xoay chiều do cực thay đổi, do đó chiều của điện trường cũng
thay đổi theo và hiện tượng lệch hồ quang không đáng kể. Chúng ta chỉ quan tâm đến
ảnh hưởng của dòng một chiều đến hồ quang hàn.
a. Ảnh hưởng của điện trường tĩnh.
Điện trường tĩnh phát sinh khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, que hàn và cột
hồ quang. Chúng làm cho hồ quang bị thổi lệch đi phá hoại quá trình hàn bình
thường. Có 3 trường hợp có thể xảy ra khi nối mạch hàn:
a)
b)
c)
Hình 1-25. Ảnh hưởng của điện trường tĩnh đến hồ quang hàn.
- Hồ quang bị lệch do tác dụng của điện trường không đối xứng (a): từ phía
dòng điện đi vào mật độ đường sức dày hơn, thế điện trường mạnh hơn. Do đó hồ
quang bị xô đẩy về phía điện trường yếu hơn.
- Điện trường đối xứng xung quanh hồ quang (b): hồ quang cân bằng không
bị thổi lệch.
- Độ nghiêng của que hàn (c): Chọn góc nghiêng que hàn thích hợp có thể
thay đổi tính chất phân bố đường sức và có thể tạo ra điện trường đồng đều khắc
phục được hiện tượng thổi lệch hồ quang.
b. Ảnh hưởng của sắt từ.
Vật liệu sắt từ đặt gần hồ quang thì tăng độ
từ thẩm lên hàng ngàn lần so với không khí. Từ
thông đi qua sắt từ có độ trở kháng nhỏ sẽ làm
cho hồ quang bị thổi lệch về hướng đó.
Vì vậy khi hàn góc, hàn đến đoạn cuối cần
chú ý đến vị trí của que hàn cho phù hợp.
Hình 1-26. Ảnh hưởng
của sắt từ đến hồ qang
4.3.4. Phân loại hàn hồ quang tay.
a. Phân loại theo dòng điện.
- Hàn bằng dòng điện xoay chiều AC.
+ Ưu điểm: thiết bị đơn giản, dễ chế tạo, dễ bảo quản sửa chữa, giá thành thấp,
thuận tiện ở nơi gần lưới điện và hồ quang ít bị thổi lệch.
+ Nhược điểm: Khó gây hồ quang và hồ quang cháy không ổn định, do đó chất
lượng mối hàn không đạt được yêu cầu cao, không dùng được với tất cả các loại que
hàn.
- Hàn bằng dòng điện một chiều DC.
+ Ưu điểm: dễ gây hồ quang và hồ quang cháy ổn định, tiện lợi ở nơi xa lưới
điện, chất lượng mối hàn đạt được cao.
+ Nhược điểm: tổn hao nhiều năng lượng (do dùng máy phát, chỉnh lưu), hồ
quang hay bị thổi lệch.
Do có những ưu nhược điểm trên mà hiện nay cả hai phương pháp này cùng
tồn tại và bổ trợ cho nhau.
b. Phân loại theo cách nối dây.
- Nối trực tiếp: Nối trực tiếp là nối một cực của nguồn điện hàn với que hàn, còn
cực kia nối với vật hàn. Khi hàn bằng dòng một chiều, nối trực tiếp được phân ra : nối
thuận và nối nghịch.
- Nối thuận: Là nối cực dương của nguồn với vật hàn, cực âm với que hàn.
- Nối nghịch: Là nối cực dương của nguồn với que hàn, cực âm với vật hàn.
Khi hàn vật mỏng dùng phương pháp nối nghịch và hàn vật dầy nối thuận.
- Nối gián tiếp: Là nối hai cực của nguồn điện với que hàn còn vật hàn không
nối cực. Hồ quang cháy giữa hai que hàn, do vậy có thể điều chỉnh được lượng nhiệt
của vũng hàn khi hàn bằng cách thay đổi chiều dài cột hồ quang. Cách nối dây này
dùng khi hàn các vật mỏng, hàn thép có nhiệt độ nóng chảy thấp bằng điện cực
không nóng chảy.
Hình 1-27. Các phương pháp nối các điện cực với nguồn điện hàn
a) Đấu dây trực tiếp; b) Đấu dây gián tiếp; c) Đấu dây 3 pha
- Nối hỗn hợp: Dùng khi hàn hồ quang tay bằng dòng ba pha. Hai cực của
nguồn điện nối với que hàn còn cực kia nối với vật hàn. Ưu điểm là nhiệt tập trung
cao, năng suất hàn cao. Thường áp dụng khi hàn vật dầy, các kim loại và hợp kim
nóng chảy cao.
5. CÁC LIÊN KẾT HÀN CƠ BẢN.
5.1. Vị trí mối hàn trong không gian.
Công nghệ hàn hồ quang tay phụ thuộc rất lớn vào vị trí mối hàn trong không
gian và kết cấu mối hàn. Theo vị trí mối hàn trong không gian, người ta phân ra các
dạng hàn sau: Hàn sấp, hàn ngang, hàn đứng và hàn ngửa.
- Hàn sấp (bằng) theo tiêu chuẩn ANSI/AWS 3.0-94 của Mỹ: Góc nghiêng
mối hàn ≤ 100 và góc quay mối hàn ≤ 100
+ Góc nghiêng mối hàn là góc giữa đường đáy mối hàn và mặt phẳng nằm
ngang
+ Góc quay mối hàn là góc giữa phần trên của mặt phẳng tham chiếu thẳng
đứng đi qua đường đáy mối hàn và đường thẳng đi qua đáy đó cắt bề mặt mối hàn
cách đều hai mép mối hàn.
- Hàn sấp (bằng) theo tiêu chuẩn GOST: Là các mối hàn được phân bố trên
các mặt phẳng nằm trong góc từ 0 ÷ 600. Hàn sấp được dùng rộng rãi trong sản xuất
vì có rất nhiều ưu điểm:
+ Kim loại nóng chảy từ đầu que hàn dễ dàng được vận chuyển vào bể hàn.
+ Dễ dàng quan sát bể hàn.
+ Người thợ làm việc ít bị mệt mỏi.
+ Có thể sử dụng que hàn có đường kính lớn và dòng điện tương đối lớn.
Hình 1-28. Sơ đồ phân loại mối hàn giáp mối theo liên kết tấm theo ANSI/AWS
- Hàn ngang: phương hàn song song
với mặt phẳng ngang và nằm trong mặt phẳng
hàn tạo với mặt phẳng ngang một góc từ
60÷120o.
- Hàn đứng: mặt phẳng hàn tạo với
mặt phẳng ngang một góc từ 60÷120o trừ
Hình 1-29. Phân loại mối hàn
phương song song với mặt phẳng ngang.
theo vị trí trong không gian
I. Vị trí hàn sấp; II. Vị trí hàn leo;
- Hàn trần: mặt phẳng hàn tạo với
mặt phẳng ngang một góc từ 120÷180o.
III. Vị trí hàn ngửa
5.2. Các loại mối hàn.
- Mối hàn giáp mối (a): Có thể không cần vát khi S ≤ 6, vát mép khi S ≥ 6.
- Mối hàn gấp mép (b): Dùng khi S≤ 2
- Nối hàn chồng (c): Dùng khi sửa chữa các kết cấu hàn.
- Mối hàn có tấm đệm (d): Dùng khi
sửa chữa các kết cấu hàn.
- Mối hàn góc (đ): Có thể vát mép
hoặc không vát mép.
- Mối hàn chữ T (e): Dùng trong các
kết cấu chịu uốn.
- Mối hàn mặt đầu (g): Dùng khi
lắp ghép hai tấm có bề mặt tiếp xúc nhau.
- Mối hàn viền mép (h): Dùng trong
trường hợp chi tiết hàn không cho phép
tăng kích thước.
- Mối hàn kiểu chốt (i): Khoan lỗ
trên hai chi tiết chồng lên nhau sau đó hàn
từng lỗ một.
Hình 1-30. Các loại mối hàn trong
không gian
6. NHỮNG KHUYẾT TẬT CỦA M
6.1. Nứt:
Hình 1-31. Các kiểu nứt
1. Nứt ở vùng gây và kết thúc hồ quang hàn; 2. Nứt bề mặt; 3. Nứt ở vùng ảnh
hưởng nhiệt; 4. Nứt trong kim loại cơ bản; 5. Nứt dọc mối hàn; 6. Nứt chân mối
hàn; 7. Nứt bề mặt chân mối hàn; 8. Nứt cạnh mối hàn; 9. Nứt mép mối hàn; 10.
Nứt ngang mối hàn; 11. Nứt dọc biên mối hàn; 12. Nứt giữa kim loại mối hàn và
kim loại cơ bản; 13. Nứt ở phần kim loại mối hàn.
trình sử dụng, nó phát triển mạnh làm cho những kết cấu hàn bị hỏng. Có hai loại:
Nứt trong và nứt ngoài (có thể có ở vùng ảnh hưởng nhiệt).
Vết nứt có các kích thước khác nhau, có thể là nứt tế vi hay nứt thô dại. Các
vết nứt thô có thể gây phá huỷ kết cấu ngay khi làm việc. Các vết nứt tế vi, trong quá
trình làm việc của kết cấu sẽ phát triển rộng dần ra tạo thành các vết nứt thô đại.
Có thể phát hiện các vết nứt bằng mắt thường hoặc với kính lúp đối với các vết
nứt thô dại và nằm ở bề mặt của liên kết hàn. Đối với các vết nứt tế vi và nằm bên
trong mối hàn chỉ có thể phát hiện được khi dùng các phương pháp kiểm tra như siêu
âm, kiểm tra từ tính, chụp X quang, v.v ...
6.2. Rỗ khí:
Là loại lỗ hổng có tính không liên tục được tạo nên bởi khí còn nằm lại trong
kim loại mối hàn sau khi quá trình đông đặc kết thúc.
Hình 1-32. Mối hàn có rỗ khí.
1. Lỗ khí tập trung; 2. Lỗ khí trên bề mặt; 3. lỗ khí đơn.
- Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại mối hàn không kịp thoát ra
ngoài khi kim loại mối hàn đông đặc.
- Rỗ khí có thể sinh ra ở bên trong hoặc trên bề mặt mối hàn, có thể tập trung
hoặc nằm rời rạc trong mối hàn.
- Sự tồn tại của rỗ khí trong mối hàn sẽ làm giảm tiết diện làm việc, giảm
cường độ chịu lực và độ kín của liên kết hàn.
6.3. Lẫn xỉ (Rỗ xỉ):
Là vật liệu đặc phi kim loại nằm lại trong kim loại mối hàn hoặc giữa kim loại
mối hàn và vật liệu cơ bản.
Hình 1-33. Mối hàn ngậm xỉ.
- Là loại khuyết tật rất rễ xuất hiện trong mối hàn, xỉ hàn và tạp chất phi kim loại
có thể tồn tại trong mối hàn, cũng có thể trên bề mặt mối hàn hoặc ở chân mối hàn...
- Mối hàn bị lẫn xỉ hàn sẽ có ảnh hưởng lớn đến độ dai va đập và tính dẻo của
kim loại mối hàn, làm giảm khả năng làm việc của liên kết hàn dưới tác dụng của tải
trọng động.
Tải về để xem bản đầy đủ
69 trang
15/04/2022
2560
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Thực hành Hàn điện cơ bản", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_thuc_hanh_han_dien_co_ban.pdf
