Giáo trình sơ cấp môn Hàn MIG-MAG - Ngành/nghề: Hàn TIG/MIG-MAG

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

GIÁO TRÌNH SƠ CẤP

MÔN HỌC/MÔ ĐUN: HÀN MIG- MAG

NGÀNH/NGHỀ: HÀN TIG/MIG-MAG

TRÌNH ĐỘ: BẬC 1

Lào Cai, năm 2019

1

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có 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.

2

1

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình mô đun “Hàn MIG- MAG” được biên soạn theo đề cương chương

trình chi tiết đào tạo sơ cấp nghề Hàn TIG- MIG- MAG do hiệu trưởng trường Cao

đẳng Lào Cai ban hành ngày tháng năm 2019.

Trong chương trình đào tạo sơ cấp nghề Hàn TIG- MIG/MAG , mô đun “Hàn

MIG- MAG” là mô đun có vai trò quan trọng giúp cho người học các kiến thức cơ

bản và trọng tâm về kỹ thuật hàn MIG-MAG, 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.

Lào Cai, tháng năm 2019

Tham gia biên soạn

1. Chủ biên: Hoàng Đức Lượng

2

3

NỘI DUNG CHI TIẾT CỦA GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN

HÀN MIG- MAG

BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG, MAG

1. NGUYÊN LÝ HÀN MIG, MAG

1.1. Nguyên lý hàn MIG

M

Bộ đẩy dây

Dây hàn

Chụp khí

Ống tiếp điện

DCEP

Khí bảo vệ

Hồ quang hàn

Kim loại cơ bản

Sơ đồ nguyên lý hàn MIG/ MAG

Hàn MIG là chữ viết tắt của “ Metal Inert Gas Arc” nghĩa là “ Hàn hồ quang trong môi

trường khí trơ với điện cực nóng chảy”. Hàn MIG là phương pháp tạo hồ quang giữa kim

loại hàn và dây hàn trong môi trường khí trơ như khí Argon (Ar) hoặc Hêli (He). Đây là

phương pháp hàn bán tự động, dây hàn được đưa vào vũng hàn liên tục nhờ một bộ phận

đẩy dây (cấp dây), dây hàn là loại dây đặc có chất lượng và thành phần tương tự như kim

loại hàn và không cần thêm chất khử, khí trơ không phản ứng với kim loại nóng chẩy và

bảo vệ vùng hàn khỏi không khí rất tốt. Khi hàn các kim loại dễ bị ôxy hoá như nhôm và

hợp kim nhôm, nên sử dụng khí trơ. Khi hàn thép không gỉ, dùng hỗn hợp khí Argon với

2% ôxy sẽ làm cho hồ quang cháy ổn định và vẫn giữ được hoạt động làm sạch của khí trơ

(nếu sử dụng Ar nguyên chất, hồ quang cháy không ổn định). Khi hàn thép hợp kim thấp có

thể sử dụng hỗn hợp khí CO₂và Ar . Dây hàn nóng chẩy và chuyển dịch dạng tia ở dòng

điện hàn cao, hình dạng mối hàn đẹp với độ ngấu sâu dạng “ngón tay” và bắn toé kim loại

ít. Tuy nhiên ở dòng điện hàn thấp, chuyển dịch kim loại lỏng là chuyển dịch dạng cầu, mức

độ bắn toé nhiều hơn. Do đó, do đó phương pháp hàn MIG xung được phát triển, cho phép

dòng điện hàn tăng định kỳ với hệ thống chuyển dịch tia thậm chí ngay cả khi hàn với dòng

điện thấp.

1.2. Nguyên lý hàn MAG

Tương tự như hàn MIG. Hàn MAG được viết tắt từ cụn từ tiếng Anh Metal Active

Gas welding

4

Metal: Kim loại

Active: Tích cực

Gas: Khí

Trong phương pháp hàn này dây hàn (điện cực) liên tục được đẩy vào vũng hàn nhờ

cơ cấu cấp dây hàn, trong khi đó dòng điện hàn truyền từ nguồn điện hàn qua bép hàn để

làm nóng chảy dây hàn và kim loại cơ bản. Để tránh bị ôxy hoá và Nitơ hoá kim loại mối

hàn, dùng khí CO₂hoặc hỗn hợp khí Argon và CO₂cung cấp xung quanh vùng hàn để bao

bọc và bảo vệ ngăn không cho không khí bên ngoài xâm nhập vào kim loại mối hàn.

Phương pháp này được gọi là phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ và là

phương pháp hàn bán tự động. Tuỳ theo từng loại klhí bảo vệ như 100 % CO₂, hỗn hợp khí

Ar + CO₂> 5% được dùng (thông thường dùng 80% Ar + 20% CO₂). Khi dùng 100% CO₂

thi gọi là phương pháp hàn hồ quang CO₂, nếu dùng Ar + CO₂thì được gọi là phương pháp

hàn hồ quang khí bảo vệ hỗn hợp, có tác động tăng chất lượng mối hàn và giảm sự bắn toé

kim loại lỏng. Khi tốc độ gió ≥ 2m/ sec sẽ gây ra sự sâm nhập của không khí vào vũng hàn.

1.3 Phạm vi ứng dụng

Hàn MIG, MAG được sử dụng với phạm vi rất rộng để hàn các lọai vật liệu như

thép cácbon thấp, thép có độ bền cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ. Phương pháp hàn

trong môi trường khí bảo vệ không chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô mà còn

được áp dụng trong sản xuất kết cấu thép xây dụng, chế tạo máy công nghiệp, đóng tầu và

các ngành công nghiệp khác…

2. VẬT LIỆU HÀN MIG, MAG

2.1. Khí bảo vệ

Các khí bảo vệ dùng cho hàn bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn hợp của chúng.

2.1.1. Khí trơ

Khí trơ là khí “không tác động đối với các phản ứng hoá học và hầu như không

hoà tan trong kim loại”. Đó là khí đơn nguyên tử mà các nguyên tử của chúng được bao

bọc bởi các màng điện tử, nhờ vậy tính trơ hoá của chúng càng được đảm bảo. Argon (Ar),

Heli (He) và hỗn hợp của chúng là những khí trơ dùng cho hàn.

- Argon

Argon là khí không cháy và không gây nổ. Nhờ nặng hơn không khí Argon bảo tốt bể

hàn. Theo tiêu chuẩn của các nước SNG (GOST 10157-62) Argon tinh khiết có 3 loại: A, B

và C ( bảng 1-1). Độ ẩm đối với Argon dạng khí của 3 loại không được quá 0.03 g/m³.

Argon loại A: dùng cho hàn và nấu luyện các kim loại hoạt tính và hiếm ( Titan,

Zirconi, Noibi) và các hợp kim của chúng, và cho hàn các sản phẩm đặc biệt quan trọng

trong giai đoạn kết thúc của sự chế tạo.

Argon loại B: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim cơ sở nhôm và mage, và các

hợp kim khác nhạy với các tạp chất của các khí hoà tan trong kim loại, bằng điên cực nóng

chảy và điện cực Wonfram không nóng chảy .

Argon loại C: dùng cho hàn và nấu luyện các hợp kim crom, niken chống gỉ và bền

nhiệt, các thép hợp kim và nhôm sạch .

Bảng 1-1 Thành phần khí Argon (GOS 10157) % khối lượng

Lượng khí

A

B

C

5

Argon

Oxy

99,99

0,003

99,96

0,005

99,90

0,005

Nitơ

0,01

0,04

0,01

Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình liền khối. Trong bình dưới áp suất

150 at chứa khoảng 6m³Argon dạng khí. Bình chứa Argon được sơn đen ở phần dưới và

sơn trắng ở phần trên. Ở phần trên có in chữ “Argon sạch”.

- Heli

Cũng như Argon, Heli là khí trơ, nhưng khác Argon ở chỗ Heli nhẹ hơn nhiều và nhẹ

hơn cả không khí. Vì vậy việc bảo vệ vùng hàn bằng Heli khó khăn hơn và đỏi hỏi lượng

khí tiêu thụ lớn. So với Argon, Heli đảm báo sự đốt nóng vùng hàn mạnh hơn nhờ građien

sụt áp trong hồ quang. Theo tiêu chuẩn MPTY51 -77 - 66 Heli được bảo quản và vận

chuyển trong các bình liền khối dưới áp suất 150 at. Các bình Heli được sơn màu nâu và in

chữ trắng “Heli”. Heli có trong không khí nhưng với lượng nhỏ. Heli có nhiều trong các

khí thiên nhiên.

Heli được chia làm hai loại: Hêli độ sạch cao và Heli kỹ thuật.

Bảng 1-2 Thành phần khí heli (MPTY51 77 - 66) % khối lượng

Lượng khí

Heli độ sạch cao

Heli kỹ thuật

Heli (không nhỏ hơn)

99,985

0,0025

0,005

0,002

0,003

0,002

-50⁰C

99,8

Hiđro (không lớn hơn)

Nitơ (không nhỏ hơn)

0,06

0,12

Ôxi (không nhỏ hơn)

0,005

-50⁰C

Hiđrocacbonat(không nhỏ hơn)

Neon (không nhỏ hơn)

Điểm sương (không cao hơn)

2.1.2. Khí hoạt tính: Các khí hoạt tính là các khí có khả năng bào vệ vùng hàn khỏi sự sâm

nhập của không khí và tác dụng hoá học với kim loại hàn hoặc hoà tan lý học trong nó.

Cacbonic (đioxit cacbon - CO₂)

Là khí không mầu, độc, nặng hơn không khí. Dưới áp suất 760mm Hg và ở nhiệt độ

0⁰C tỷ trọng của khí cacbonic bằng 1,97686 G/l, lớn hơn tỷ trọng không khí 1,5 lần. Khí

cacbonic hoà tan tốt trong nước. Khí cacbonic có tỷ trọng thay đổi mạnh khi nhiệt độ thay

đổi. Do vậy nó được tính theo khối lượng chứ không phải theo thể tích. Khi hoá hơi 1 kg

cacbonic lỏng trong các điều bình thường (760 mmHg, 0⁰C), tạo được 509 lít khí cacbonic.

Khí cacbonic được bảo quản và vận chuyển ở trạng thái lỏng trong các bình thép hoặc

thùng chứa cách nhiệt. Trong các bình thép khí cacboníc ở áp lực tới 150 at. Bình cacbonic

được sơn màu đen và in chữ “CO₂” màu vàng. Mỗi bình tiêu chuẩn với dung tích 40 lít

chứa được 25 kg khí cacbonic lỏng; khi bay hơi lượng cacbonic lỏng này tạo 12600 lít.

Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại đầu tiên khi sử dụng khí cacbonic làm môi trường

bảo vệ. Rỗ xuất hiện bởi sự sôi của kim loại bể hàn khi đông đặc do sự thoát oxit cacbon

(CO). Nhược điểm này được khắc phục khi sử dụng dây hàn chứa lượng lớn Silic, nhờ vậy

khí cacbonic được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn.

6

Lưu ý:

Khí cacbonic không được chứa dầu khoáng, glixerin, hyđrrosunfua, các axit

clohyđric, sunfuaric và nitric ancol, ete, các axit hữu cơ và amoniac. Ngoài ra, trong các

bình khí cacbonic hàn không được chứa hơi nước. Hơi khí có trong khí cacbonic có thể gây

rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn.

Độ ẩn của khí tăng ở các giai đoạn đầu và cuối của quá trình sử dụng khí trong bình,

có thể gây các khuyết tật của mối hàn. Để giảm độ ẩm trong khí, trên đường đi tới vùng hàn

khí cacbonic cần được sấy. Để gom khí ẩm thiết bị sấy được chứa đầy clorua canxi,

silicagen hoặc các chất hút ẩm khác.

Khi xả khí từ bình, do sự tiết lưu và hấp thụ nhiệt của khí cacbonic lỏng, khí bị nguội

và có thể đóng băng làm tắc van giảm áp

CO₂dùng để hàn phải đạt yêu cầu sau:

Lượng khí không dưới 99,5%

Trạng thái tự do không chứa hơi nước

Lượng hơi nước không vượt quá 0,18 g/1m³khí

2.1.2. Hỗn hợp khí: Hỗn hợp khí ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn vì chúng có những

ưu điển nhất định.

- Hỗn hợp khí cacbonic và oxy có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép

xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp.

- Các hỗn hợp khí trơ bao gồm các khí Argon và Hêli. Nhờ có tỷ trọng lớn hơn heli

các hỗn hợp này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli. Đặc biệt hỗn hợp chứa 70% Ar và 30% He có

các tính chất bảo vệ rất tốt. Tỉ trọng của nó gần bằng tỉ trọng không khí . Để hàn các kim

loại hoạt tính người ta sử dụng hỗn hợp chứa 60-65% He còn lại là Ar. Mặc dù các hỗn hộp

khí trơ đắt hơn nhiều so với khí argon nhưng vẫn được sử dụng nhiều bởi cường độ toả

nhiệt lớn của hồ quang trong vùng hàn.

Các hỗn hợp khí với thành phần yêu cầu thông thường được sản xuất bằng cách trộn

các khí từ trong các bình chứa riêng nhờ các máy trộn đặc biệt

- Các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong sự hàn

với điện cực nóng chẩy các thép bởi tính ưu việt của chúng: tốc độ phản ứng hoá học đối

với kim loại bể hàn nhỏ hơn so với các khí hoạt tính; tính ổn định của hổ quang cao hơn; sự

di chuyển kim loại điện cực qua hồ quang thuận lợi hơn. So với khí Ar sạch, các hỗn hợp

khí trơ và khí hoạt tính có ưu điểm hơn khi hàn các thép xây dựng. Khi hàn thép xây dựng

trong khí Argon vị trí vết catôt trên mặt chi tiết không ổn định , kết quả mối hàn hình thành

xấu.

- Trộn vào argon một lượng không lớn ôxy hoặc khí ôxy hoá khác cải thiện rõ rệt tính

ổn định của hồ quang và chất lượng tạo hình của mối hàn. Sự có mặt của oxy trong môi

trường hồ quang tạo sự di chuyển giọt nhỏ hơn của kim loại điện cực. Điều này có được là

nhờ sự tác dụng bề mặt linh hoạt của oxy đối với sắt và hợp kim của nó. Oxy chủ yếu chỉ

hoà tan trên bề mặt và làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của nó. Kết quả các giọt kim loại

riêng lẻ được tạo thành dễ dàng hơn và kích thước của chúng giảm. Vì vậy khi hàn thép

người ta không sử dụng argon mà sử dụng các hỗn hợp của argon với oxy và khí cacbonic:

Ar - O₂, Ar - CO₂, Ar - CO₂- O₂.

Hỗn hợp argon-hyđrô (tới 20 % H₂) được sử dụng khi hàn microplasma. Sự có mặt

của hyđro trong hỗn hợp đảm bảo sự nén của hồ quang plasma, làm cho nó nhọn hơn, tập

trung hơn. Ngoài ra trong một số trường hợp hiđrro tạo trong vùng hàn môi trường hoàn

7

nguyên cần thiết.

Bảng 1-3 Một số loại khí thường dùng để hàn MIG và hàn MAG (Theo tiêu chuẩn

DIN)

Thành phần khí bảo vệ

Kí hiệu (DIN 32 526)

Vật liệu hàn

100% Ar

I1

I3

Kim loại phi sắt thép

50% Ar + 50% He

97% Ar + 3% CO₂

97% Ar + 3% O₂

M1.1

M1.2

Thép hợp kim cao, thép

không rỉ

82% Ar + 18% CO₂

M2.1

M2.2

M2.3

Thép không hợp kim và hợp

kim thấp

87% Ar + 10% CO₂+ 3% O₂

92% Ar + 8% O₂

100% CO₂

C

Bảng 1-4 Ảnh hưởng của khí trộn đến sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn

Ảnh hường tới

Loại khí bảo vệ

Ar + 18% CO₂

Ar + 8% O₂

CO₂

Chiều sâu ngấu

Chiều rộng độ ngấu

Độ nhấp nhô bể mặt

Tạo xỉ

Vẩy mịn

Vẩy rất mịn

Trung bình

Rất ít

Vẩy thô

Nhiều

Ít

Bắn toé

Gia tăng

Rất ít

Tạo bọt khí

Trung bình

Hồ quang ngắn

Hồ quang dài

Hồ quang TB

Hồ quang xung

Hồ quang ngắn

Hồ quang dài

Hồ quang TB

Hồ quang xung

Hồ quang ngắn

Hồ quang dài

Các loại hồ quang có

thể

2.2. Dây hàn.

Trong hàn bán tự động dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn đồng thời đóng

vai trò điện cực để gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang.

Theo tiêu chuẩn của GOST 2246- 60 (của Liên bang Nga), các dây hàn kéo nguội

dùng để hàn có đường kính (0,3-12) mm. Chúng được quấn thành cuộn có đường kính

trong (100 - 200) mm tương ứng với khối lượng (5 - 80) kg. Trong đó dây dùng để hàn bán

tự động có đường kính (0,3 - 2,0) mm với khối lượng (5 - 25) kg.

Các cuộn dây hàn được bảo quản, bao gói để chống gỉ và được tráng một lớp đồng .

Dây hàn gồm hai nhóm: Dây hàn bột (dây hàn lõi thuốc) và dây hàn đặc.

2.2.1. Dây hàn để hàn trong khí bảo vệ

Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hoá kim loại mối hàn cũng như các

8

tính chất yêu cầu của mối hàn thực hiện chỉ thông qua dây hàn. Do vậy những những đặc

tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc vào rất nhiều vào tình trạng và chất lượng của

dây hàn. Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ CO₂thường sử dụng dây hàn có đường kính

0,3 - 2,0 mm.

Sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộc nhiều

vào tình trạng bề mặt dây hàn. Để đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật cho công việc hàn,

người ta chú ý nhiều đến phương pháp làm sạch dây hàn. Một trong những cách để giải

quyết là sử dụng dây hàn có mạ đồng.

Dây hàn có mạ đồng sẽ nâng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ, đồng thời

nâng cao tính ổn định trong quá trình hàn.

Theo GOST 2246 - 70 được phân thành các dây hàn thép cacbon thấp, hơp kim thấp,

hợp kim cao với 77 chủng loại đường kímh 0,3 - 12 mm.

Dây hàn thép cacbon thấp khác nhau chủ yếu về thành phần mangan, lưu huỳnh và

photpho.

Dây hàn hợp kim có thể chứa tới 6 nguyên tố hợp kim và tổng thành phần của chúng

có thể lên tới 6%. Dây hàn này để hàn thép cacbon và thép hợp kim. Dây hợp kim mangan-

silic (HS- 08G2S, HS- 08GS) dùng cho hàn thép xây dựng trong khí CO₂. Khi hàn thép hợp

kim thấp độ bên cao dùng dây HS- 08CMN,HS- 08CN2M, HS- 08MFA, HS- 08CGSMFA.

Các loại dây khác dùng cho hàn thép có thành phần tương đương.Dây với lượng các

nguyên tố hợp kim hoá trên 6% thuộc dây hàn hợp kim cao. Các dây ferit và austenit hợp

kim cao dùng để hàn thép không gỉ, thép bền nhiệt và các thép đặc biệt khác.Sự hàn hồ

quang trong khí bảo vệ CO₂với dây đặc HS - 08 G2S cho năng xuất cao, rẻ, đơn giản, có

thể thực hiện được ở mọi vị trí trong không gian với tính chất cơ học tốt của mối hàn, song

có nhiều nhược điểm như bắn toé, bảo vệ kém khi sử dụng dòng hàn lớn, độ dẻo của kim

loại mối hàn không cao.

2.2.2. Dây hàn bột.

a, Khái niệm chung:

Dây hàn bột (dây hàn lõi thuốc) là dây điện cực liên tục gồm vỏ bọc kim loại và ruột

thuốc. Vỏ đóng vai trò dẫn điện và bổ xung kim loại cho mối hàn, còn ruột hợp kim hoá

mối hàn và bảo vệ kim loại lỏng (trường hợp dây tự bảo vệ) khỏi tác động xấu từ môi

trường. Dây hàn bột cho phép dùng mật độ dòng điện cao do vậy năng suất nóng chẩy cao.

b, Các kiểu cấu tạo của dây hàn:

Theo GOST 9467- 75 (của Liên bang Nga), dây hàn bột chia tương ứng như các loại

dây hàn E42; E42A; E46: E50A.

Căn cứ theo tính chất công việc hàn, dây hàn bột được dùng dưới hai hình thức sau:

- Với chức năng tự bảo vệ (dùng trong hàn hồ quang hở).

- Với chức năng được bảo vệ bằng môi trường bổ sung khác (hàn trong môi trường

khí CO₂)

Theo thành phần của hỗn hợp bột trong dây, dây hàn bột được chia làm 4 nhóm: rutil-

hữu cơ; rutil; cacbonat florui; rutil- fluori.

9

Cấu tạo một số kiểu dây hàn lõi thuốc

Ruột dây hàn là hỗn hợp các quặng, muối kim loại và fero hợp kim và bột kim loại

khác. Dây hàn bột có vai trò giông như que hàn vỏ bọc, tức làm ổn định hồ quang, bảo vệ

kim loại mối hàn khỏi tác dụng của không khí, khử oxy và hợp kim hoá kim loại mối hàn,

chuyển kim loại nỏng chẩy của điện cực vào vũng hàn.

Thành phần ruột theo chức năng được phân thành một số nhóm. Sự phân chia này

cũng chỉ là tương đối, bởi phần lớn vật liệu thực hiện nhiều chức năng trong quá trình hàn.

Các vật liệu tạo khí dùng để tạo môi trường khí bảo vệ tại vùng nóng chảy. Chúng

gồm các chất hữu cơ (tinh bột, xenlulô), muối - phần lớn là đất hiếm và kim loại hiếm

(macmo, magezit...), florua với nhiệt độ khuếch tán thấp (floruasilicat natri, floruaziconat

kali). Các vật liệu gốc khoáng cũng là chất tạo xỉ.

Các chất tạo xỉ dùng để tạo xỉ hàn. Chúng vừa đóng vai trò luyện kim vừa đóng vai

trò đảm bảo tính công nghệ vì xỉ có chức năng tạo dáng mối hàn. Các chất tạo xỉ gồm muối

đơn và phức của kim loại, các oxit kim loại, florua cacbonat và hỗn hợp của chúng (rutin,

oxit nhôm, oxit silic, fenspat, florit, macmo, magezit). Các florit (huỳnh thạch) và oxit kim

loại hiếm làm các chất chảy.

Các chất oxy hoá khử là những chất có ái lực mạnh với oxy được đưa vào ruột, gồm

các fero hợp kim và bột kim loại (FeMn, FeSi, FeTi, nhôm , magie) .

Các chất hợp kim đưa vào ruột để đảm bảo các tính chất cần thiết của kim loại mối

hàn. Vai trò hợp kim hoá có thể thực hiện nhờ các chất oxy hoá khử và các kim loại và hợp

kim khác (FeCr, FeMo, Ni, FeW).

Các chất ổn định hồ quang dùng để duy trì tính ổn định hồ quang với phạm vi rông

của chế độ hàn. Các muối của các nguyên tố với thế ion hoá thấp được dùng vào mục đích

này thường không được đưa vào dưới dạng tinh mà là những chất tạo xỉ và khí chứa khá

cao nguyên tố này (fenspat, disilicat natri, nephelin).

Bột sắt chiếm phần lớn trong đa số các dây hàn bột góp phần tạo mối hàn và tăng hiệu suất

của điện cực.

Chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản để phân biệt các loại dây hàn bột là ứng dụng của chúng. Ứng

dụng của dây hàn bột được quyết định bởi loại sản phẩm cần hàn. Dây hàn bột để hàn thép

cacbon và thép hợp kim thấp ngày càng được sử dụng rộng rãi. Còn dây hàn bột để hàn thép

hợp kim, gang, kim loại mầu tới nay mới được sử dụng ít.

Phần lớn các dây hàn bột được dùng cho hàn tự động và bán tự động. Trong thực tế tỉ

lệ dây bột dùng cho hàn bán tự động vượt hàn tự động nhưng có một số loại dây bột chỉ

dùng cho hàn tự động mà thôi.

Dây hàn bột được dùng cho cả hàn hồ quang không bảo vệ và hồ quang bảo vệ khí và

bảo vệ thuốc. Dây không cần bảo vệ thêm gọi là dây tự bảo vệ. Khi sử dụng dây tự bảo vệ

thì khí và xỉ bảo vệ kim loại được thực hiện nhờ kết quả của sự khuếch tán vật liệu dây tạo

khí và làm nõng chảy các chất tạo xỉ. Dây dùng thêm khí bảo vệ gọi là dây bảo vệ khí. Khí

thường dùng là khí CO₂, được cung cấp vào vùng hồ quang qua chụp khí tương tự như hàn

hồ quang khí với dây đặc. Nói chung, ruột của tất cả các loại dây hàn bột đều chứa bột sắt.

Tỉ lệ ruột và dây là đại lượng đặc trưng cho sự điền đầy của dây

G_b

G

_d

G_b

Kđ =

=

G

_d

+

G

_v

10

Ở đây: Kđ - hệ số điền đầy, %;Gb - khối lượng bột điền đầy; Gd - tổng khối lượng dây; Gv -

khối lượng vỏ. Giá trị Kđ thường không vượt quá 40%

*Ký hiệu dây hàn Thép Cacbon, thành phần và cơ tính theo tiêu chuẩn AWS (American-

Welding- Sytems)

- Theo hệ thống tiêu chuẩn AWS, ký hiệu cho thép cacbon như sau :

ER

70

S-

X

Ký hiệu điện cực hàn

hoặc que hàn phụ

Thành phần hoá

học và khí bảo vệ

Độ bền kéo nhỏ nhất

S = dây hàn đặc

(ksi)

Giới thiệu một số loại dây hàn thông dụng theo AWS

Bảng 1-5 Cơ tính của một số dây hàn

Điều kiện hàn

Cơ tính

Ký hiệu

theo

AWS

Độ bèn kéo của Giới hạn chảy

liên kết hàn (min của mối hàn(min

- psi)

Khí bảo

Độ dãn dài %

(min)

Cực tính

vệ

- psi)

E70S - 2 DCEP

E70S - 3 DCEP

E70S - 4 DCEP

E70S - 5 DCEP

E70S - 6 DCEP

E70S - 7 DCEP

CO₂

72000

60000

22

DCEP là dây hàn nối với cực dương của nguồn điện (đấu nghịch)

Bảng 1-5 Thành phần hóa học của một số dây hàn

Thành phần hoá học %

Ký

hiệu

theo AWS

C

Mn

Si

Các nguyên tố khác

11

E70S – 2

E70S – 3

E70S – 4

E70S – 5

E70S – 6

E70S – 7

0,06

0,40  0,70 Ti - 0,05  0,15; Zi - 0,02

0,45  0,70  0,12, Al - 0,05  0,15

0,65  0,85

0,06  0,15 0,90  1,40

0,07  0,15

0,07  0,19

0,07  0,15

A₁- 0,50  0,90

0,30  0,60

0,80  1,15

0,50  0,80

1,40  1,85

1,10  2,00

3.THIẾT BỊ HÀN, DỤNG CỤ HÀN MIG, MAG

3.1. Thiết bị hàn MIG, MAG

Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi

trường khí bảo vệ gồm nguồn điện hàn, cơ cấu cấp dây tự động, mỏ hàn (súng hàn) đi cùng

các đường ống dẫn khí, dây hàn và cáp điện, chai chứa khí bảo vệ kèm theo bộ đồng hồ, lưu

lượng khí và van khí.

Nguồn hàn thông thường là nguồn điện một chiều (DC). Nguồn điện xoay chiều AC

không thích hợp do hồ quang bị tắt ở từng nửa chu kỳ và sự chỉnh lưu chu kỳ phân cực

ngược làm cho hồ quang khồng ổn định.

Đặc tính ngoài của nguồn điện hàn thông thường là đặc tính cứng (điện áp không đổi).

Điều này được dùng với tốc độ cấp dây hàn không đổi, cho phép điều chỉnh tự động chiều

dài hồ quang.

12

Mỏ hàn (súng hàn) bao gồm bép tiếp điện dể chuyển dòng điện hàn dến dây hàn,

đường dẫn khí và chụp khí dể hướng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ quang, bộ phận

làm nguội có thể bằng khí hoặc nước tần hoàn, công tắc ngắt đồng bộ dòng điện hàn, dây

hàn và dòng khí bảo vệ.

3.2. Dụng cụ dùng trong hàn MIG, MAG

Trong hàn MIG/MAG thường dùng một số dụng cụ sau: Kìm bấm dây hàn, bàn trải

sắt, Clê, mỏ lết, kính hàn, kính bảo hộ, tạp dề da, ủng da, găng tay da, đe, búa nguội, dũa

4. ĐẶC ĐIỂM CÔNG DỤNG CỦA HÀN MIG/ MAG

4.1. Đặc điểm

13

Các đặc điểm của hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ là mức độ tập trung cao

của nguồn nhiệt hàn đảm bảo vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn nhỏ, biến dạng thấp, năng

suất hàn cao, đặc biệt khi sử dụng khí trơ, không cần sử dụng thuốc hoặc vỏ bọc như que

hàn, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.

* Ưu điểm:

- Hàn mọi kim loại thông dụng

- Năng suất hàn cao (dây hàn liên tục, mật độ dòng hàn cao, tốc độ hàn cao).

- Cho phép hàn ngấu sâu; độ bền mối hàn tốt với các mối hàn góc cỡ nhỏ.

- Khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao, làm sạch tối thiểu sau khí hàn.

*Nhược điểm

- Thiết bị đắt tiền, phức tạp (so với hàn hồ quang tay)

- Khó tiếp cận mối hàn góc trong hơn so với hàn hồ quang tay (do kích thước chụp khí

của mỏ hàn).

- Phải bảo vệ vùng hàn chống gió lùa.

- Bức xạ nhiệt cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người thợ hàn.

- Với hàn MIG giá thành khí khá cao.

4.2. Ứng dụng

Nó được sử dụng với phạm vi rất rộng hàn các lọai vật liệu như thép cácbon thấp,

thép có độ bền cao, thép hợp kim thấp, thép không gỉ. Phương pháp hàn trong môi trường

khí bảo vệ không chỉ áp dụng trong công nghiệp sản xuất ô tô mà còn được áp dụng trong

sản xuất kết cấu thép xây dụng, chế tạo máy công nghiệp, đóng tầu và các ngành công

nghiệp khác…

5. CÁC KHUYẾT TẬT CỦA MỐI HÀN

Những sai lệch về hình dáng, kích thước và tổ chức kim loại của kết cấu hàn so với

tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu kỹ thuật, làm giảm độ bền và khả năng làm việc của nó, được

gọi là khuyết tật.

5.1.Không ngấu

Hàn không ngấu là loại khuyết tật nghiêm trọng nhất trong liên kết hàn. Ngoài ảnh

hưởng không tốt như rố khí và lẫn xỉ gây ra, nó còn nguy hiểm hơn nữa là dẫn đến nứt, làm

hỏng liên kết. Phần lớn liên kết bị phá huỷ đều do hàn không ngấu.

* Nguyên nhân:

14

5.2. Chảy tràn

Chảy tràn là hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt liên kết hàn (bể kim

loại cơ bản - vùng hàn không nóng chảy).

Chảy tràn tạo ra sự tập trung ứng suất, làm sai lệch hình dạng và kích thước của liên

kết hàn.

15

5.3. Rỗ khí

Rỗ khí sinh ra do hiện tượng khí trong kim loại lỏng của mối hàn không kịp thoát ra

ngoài khi kim loại vùng hàn đông đặc hoặc xâm nhập từ bên ngoài vào.

Rỗ khí có thể sinh ra ở bên trong hoặc ở bề mặt mối hàn. Rố khí có thể nằm ở phần

danh giới giữa kim loại cơ bản và kim loại đắp.

Rỗ khí có thể phân bố tập trung hoặc nằm rời rạc trong mối hàn.

Sự tồn tại của rỗ khí trong liên hàn sẽ làm giảm tiết diện làm việc, làm giảm cường độ

chịu lực và độ kín của liên kết.

* Nguyên nhân

16

17

54. Nứt

Nứt là sự phá hủy cục bộ liên kết hàn dưới dạng đường, được xem là một trong những

khuyết tật nghiêm trong nhất của liên kết hàn. Chúng xuất hiện trong kim loại mối hàn và

kim loại cơ bản do sự phát triển của ứng suất riêng.

Vết nứt có thể xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau

Theo nhiệt độ xuất hiện nứt khi hàn thép có thể chia ra:

- Nứt nóng được tạo nên trong quá trình đông đặc kim loại ở nhiệt độ khá cao 1100 ⁰C

-1300 ⁰C, vì tính dẻo của kim loại giảm mạnh và phát triển biến dạng kéo.

- Nứt nguội được tạo nên do chuyển biến pha, dẫn đến giảm độ bền của kim loại, mặt

khác do ảnh hưởng của ứng suất hàn. Nứt nguội xuất hiện cả trong giai đoạn nguội hoàn

toàn cũng như trong thời gian ủ nhiệt sau hàn.

Tùy thuộc vào sự phân bố tương đối theo tâm đường hàn có nứt dọc, nứt ngang, nứt

sao; theo phân bố ở liên kết hàn có nứt tại kim loại mối hàn, nứt tại kim loại cơ bản, nứt

dưới đường hàn hoặc nứt tại vùng ảnh hưởng nhiệt. Tùy thuộc vào đặc trưng của ứng suất

(kéo hay nén) xuất hiện trong các phần tử của kết cấu hàn, nứt có thể là kín- khó quan sát

(trong các phần tử chịu nén) hoặc là hở- dễ thấy (trong các phần tử chịu kéo).

Vết nứt có các kích thước khác nhau, có thể là nứt tế vi hay nứt thô đại. Các vết nứt

thô đại 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 phá huỷ rộng dần ra tạo thành các vết nứt thô đại.

Có thể phát hiện bằng mắt thường hoặc với kính lúp đối với vết nứt thô đại và nằm ở

bề mặt liên kết hàn. Đôi với vết nứt tế vi nằm bên trong mối hàn có thể dùng phương pháp

kiểm tra như siêu âm, từ tính, chụp X quang, vv... để xác định chúng.

Nguyên nhân:

- Nhiệt độ phân bố không đều khi nung nóng và làm nguội vật hàn.

- Co ngót và sự biến đổi tổ chức hay thay đổi thể tích khi kim loại chuyển từ trạng thái

lỏng sang trạng thái đặc.

- Hàn chi tiết từ thép hợp kim kết cấu có biên dạng phức tạp.

- Tốc độ nguội nhanh khi hàn các lọai thép được tôi ngoài không khí.

- Tiến hành hàn ở nhiệt độ thấp, giảm tính dẻo của kim loại.

18