Giáo trình Hàn TIG nâng cao (Áp dụng cho Trình độ Cao đẳng)

: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 248a/QĐ- CĐNKTCN, ngày 17/9/2019 của Trường Cao đẳng nghề kỹ thuật công nghệ) Hà Nội, năm 2019 2 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. LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, với nhu cầu công nghiệp hoá hiện đại hoá dạy nghề đã có những bước tiến nhằm thay đổi chất lượng dạy và học, để thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề hàn đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 21: Hàn TIG nâng cao là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 03 tháng 03 năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH NGHỀ: HÀN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 3 MỤC LỤC Đề mục Trang 1. Lời giới thiệu 1 2. Mục lục 2 3. Chương trình mô đun hàn ống công nghệ cao 3 4. Vị trí, tính chất của mô đun 3 5. Mục tiêu của mô đun 3 Bài 1: Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn (2G) 5 Bài 2: Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn (3G) 19 Bài 3: Hàn TIG thép ống, thép các bon thấp - Vị trí (1G) 33 Bài 4: Hàn TIG thép ống, thép các bon thấp - Vị trí (2G) 44 Tài liệu tham khảo 54 4 TÊN MÔ ĐUN: HÀN TIG NÂNG CAO Mã mô đun: MĐ HA25 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH HA07 - MH HA12 và MĐ HA13 - MĐ HA24. Tính chất: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là môđun có vai trò rất quan trọng, người học được trang bị những kiến thức, kỹ năng hàn công nghệ cao. Mục tiêu của mô đun: Sau khi học xong mô đun này người học có khả năng: - Kiến thức: + Trình bầy được kỹ thuật hàn 2G, 3G và ống 1G, 2G bằng phương pháp hàn TIG; + Giải thích rõ trình tự hàn vị trí 2G, 3G và ống 1G, 2G bằng phương pháp hàn TIG; + Phân tích được các dạng khuyết tật, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh. - Kỹ năng: + Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn, dây hàn, khí bảo vệ đầy đủ đảm bảo an toàn; + Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; + Chọn chế độ hàn phù hợp với kiểu liên kết hàn, chiều dày và tính chất của vật liệu và vị trí hàn; + Hàn các mối hàn ở vị trí hàn 2G, 3G và ống 1G, 2G bằng phương pháp hàn TIG đảm bảo mối hàn ngấu, không cháy cạnh, chảy xệ và rỗ khí. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc. 5 Nội dung của mô đun: Số TT Tên các bài trong mô đun Thời gian (giờ) Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập Thi/Kiểm tra 1 Bài 1: Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn (2G) 18 02 16 2 Bài 2: Hàn TIG thép tấm các bon thấp - Vị trí hàn (3G) 12 01 10 01 3 Bài 3: Hàn TIG thép ống, thép các bon thấp - Vị trí (1G) 15 01 14 4 Bài 4: Hàn TIG thép ống, thép các bon thấp - Vị trí (2G) 12 01 10 01 5 Thi kết thúc Mô đun 03 03 6 Cộng 60 05 50 05 6 BÀI 1: HÀN TIG THÉP TẤM CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN 2G Mã bài: MĐ HA25.1 Giới thiệu: Kỹ thuật hàn ống ở vị trí 2G (TIG) là tư thế hàn ngang, ống có trục thẳng đứng cố định, không quay khi hàn. Đây là tư thế hàn tương đối khó, mối hàn hình thành trên mặt phẳng đứng. Do trọng lượng giọt kim loại lỏng luôn luôn có xu hướng rơi xuống phía dưới làm cho mối hàn hình thành khó khi hàn bằng phương pháp hàn SMAW. A. Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức: + Trình bầy được kỹ thuật hàn 2G bằng phương pháp hàn TIG; + Giải thích rõ trình tự hàn vị trí 2G bằng phương pháp hàn TIG; + Phân tích được các dạng khuyết tật, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh. - Kỹ năng: + Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn, dây hàn, khí bảo vệ đầy đủ đảm bảo an toàn; + Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; + Chọn chế độ hàn phù hợp với kiểu liên kết hàn, chiều dày và tính chất của vật liệu và vị trí hàn; + Hàn được mối hàn ở vị trí hàn 2G bằng phương pháp hàn TIG đảm bảo mối hàn ngấu, không cháy cạnh, chảy xệ và rỗ khí. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc. B. Nội dung: 1.1. Hàn thép cacbon thấp – vị trí hàn (2G) 1.1.1. Kỹ thuật hàn giáp mối không vát mép ở vị trí hàn 2G a. Góc độ que hàn Mối hàn giáp mối không vát có thể áp dụng cho vật liệu dày dưới 2mm. Khi hàn mối hàn cần ngấu toàn phần thì phải hàn với kim loại đắp. Mối ghép được hàn đính để có khe hở đều và có kích thước xác định. Khi hàn trên kim loại mỏng thường bẻ gờ và thổi chảy chứ không dùng que đắp. trong hàn TIG thường có góc độ mỏ hàn và dây hàn phụ. Góc độ mỏ hàn so với trục đường hàn như hình vẽ (Hình 1.1) khoảng 900, góc độ mỏ hàn so với mặt phẳng tấm dưới bằng 900. Góc độ que hàn phụ so với trục đường hàn như hình vẽ bằng 200 và góc độ que hàn phụ so với mặt phẳng tấm dưới bằng 750. 7 Hình 1.1 Góc nghiêng mỏ hàn và que hàn phụ b. Phương pháp chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ. Dao động mỏ hàn và que hàn phụ thực hiện như hình vẽ (Hình 1.2) mỏ hàn dao động răng cưa, bán nguyệt, que hàn dao động đường thẳng. Thực hiện dao động có thời gian dừng ở cạnh trên nhiều hơn nhằm bổ xung kim loại cho mối hàn, hạn chế hiện tương mối hàn bị lệch không cân đối. 2. Phương pháp dao động: mỏ hàn dao động theo kiểu răng cưa và bán nguyệt và que hàn dao động theo đường thẳng. Hình 1.2 Phương pháp dao động mỏ hàn và que hàn phụ - Việc bổ xung que hàn phụ tương tự như khi thực hiện hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng. - Kỹ thuật khởi đầu, nối liền và kết thúc mối hàn thực hiện tương tự như khi hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng. c. Chế độ hàn Chế độ hàn TIG bao gồm chế độ hàn không xung và hàn chế độ xung và các thông số cơ bản như: - Cường độ dòng điện hàn chọn theo bảng. Thời gian tăng cường độ dòng hàn lớn trị số đó chọn, tùy thuộc vào vị trí hàn, tính chất vật liệu để chọn cho thích hợp. - Thời gian giảm cường độ dòng hàn đến khi tắt hồ quang với mục đích tránh lõm cuối đường hàn. 15÷20 0 Hướng hàn 900 900 Que hàn phụ Mỏ hàn Que hàn phụ Mỏ hàn H.hàn 900 9 0 0 200 750 8 - Tốc độ hàn: Ảnh hưởng nhiều đến độ ngấu mối hàn, tùy theo chiều dầy vật liệu, dạng liên kết hàn và cường độ dòng điện hàn điều chỉnh cho thích hợp. - Đường kính điện cực W, que hàn phụ: tùy theo chiều dầy vật liệu, loại dòng điện hàn để chọn đường kính điện cực và que hàn phụ (chọn theo bảng). - Lưu lượng khí bảo vệ và kích cỡ chụp khí: chọn theo chiều dầy vật liệu, tính chất vật liệu và loại khí bảo vệ. Hình 1.3 Chu trình cơ bản của hàn TIG (1) : Thời gian mở khí bảo vệ trước khi gây hồ quang. (2) : Thời gian tăng dòng điện hàn lên giá trị làm việc. (3) : Thời gian ổn định dòng điện hàn. (4) : Thời gian giảm cường độ dòng điện hàn. (5) : Thời gian duy trì khí bảo vệ sau khi tắt hồ quang. + Hàn TIG bằng dòng không xung Vật liệu Chiều dầy vật liệu (mm) Dòng điện hàn (A) Đường kính điện cực (mm) Đường kình que hàn phụ (mm) Lưu lượng khí bảo vệ lít/phút Cỡ chụp khí Ar (mm) Thép các bon thấp 0,6 20 ÷40 1 ÷ 1,6 0 ÷ 1,6 9 5 1,0 30 ÷ 60 1 ÷ 1,6 0 ÷ 1,6 9 5 1,6 60 ÷ 90 1,6 ÷ 2,4 0 ÷ 1,6 9 5 2,0 80 ÷ 120 1,6 ÷ 2,6 1,6 ÷ 2,6 9 ÷11 5 3,0 110 ÷ 150 2,4 ÷ 3,2 2,4 ÷ 3,2 9 ÷11 5 4,0 130 ÷ 180 2,4 ÷ 3,2 2,6 ÷ 4,0 11÷12 5 5,0 150 ÷ 220 2,6 ÷ 4,0 3,2 ÷ 5,0 11÷12 5 6,0 180 ÷ 250 3,2 ÷ 4,7 3,2 ÷ 5,5 12÷16 5 8,0 220 ÷ 300 3,2 ÷ 4,7 4,0 ÷ 6,3 12÷16 6 Bảng 1.1 Chế độ hàn không xung ih (1) (2) (3) (4) (5) t (s) a d b o e c p 9 + Hàn TIG bằng dòng xung điện Hàn TIG bằng xung điện là phương pháp hàn TIG sử dụng dòng một chiều có chu trình gián đoạn ở dạng xung. giá trị cường độ dòng điện lần lượt thay đổi giữa hai mức cao và thấp theo thời gian nhất định, và lặp đi lặp lại trong suốt quá tránh hàn. Chu kỳ và biên độ (Ih và thời gian) của hai mức dòng điện này có thể thay đổi một cách độc lập để phù hợp với chu trình hàn cụ thể. Sự nóng chảy xảy ra khi dòng điện ở mức cao (đỉnh), vũng hàn kết tinh khi dòng điện ở mức thấp (chân). Điều này tạo ra sự nóng chảy gián đoạn dọc theo đường hàn và dãy các điểm nóng chảy xếp chồng lên nhau. Quy trình này thích hợp khi tự động hóa quá trình hàn TIG ở mọi vị trí cho các mối ghép theo chu vi thực hiện trên các ống thành mỏng. Nó có một số đặc điểm nổi bật là: - Không đòi hỏi chặt chẽ về dung sai gá lắp như khi hàn không có xung. - Cho phép hàn các tấm mỏng dưới 1mm. - Giảm biến dạng do khống chế được công suất nhiệt, dễ hàn ở mọi tư thế. - Không đòi hỏi tay nghề của người thợ hàn thật cao. - Chất lượng mối hàn được cải thiện đáng kể. - Thích hợp cho cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn. - Thích hợp khi hàn các chi tiết quan trọng như đường hàn lót mối hàn nhiều lớp, hàn các chi tiết chiều dầy không đồng nhất, hàn các kim loại khác nhau như (bảng 1.2). * Ưu điểm: - Giảm biến dạng do khống chế được công suất nhiệt (giảm sự tích luỹ nhiệt) - Dễ hàn ở mọi thế. Chất lượng mối hàn được cải thiện đáng kể - Thích hợp cơ khí hoá, tự động hoá quá trình hàn - Thích hợp hàn các chi tiết quan trọng như hàn đường hàn lót mối hàn nhiều lớp, hàn các chi tiết có chiều dày không đồng nhất. - Lực điện từ mạnh của các xung điện cho phép hạn chế rỗ xốp trong các mối hàn và tăng chiều sâu ngấu. Vật liệu Khe hở (m) Chế độ xung Tốc độ hàn (cm/phút) Tốc độ đẩy dây hàn phụ (cm/phút) Dòng xung (A) Dòng cơ bản (A) Tần số xung (Hz) Tỉ lệ xung (%) Thép các bon thấp 0 1,2 1,6 200 150 130 100 70 60 2,5 1,5 1,0 50 45 50 60 30 15 60 60 40 Bảng 1.2 Chế độ hàn xung 10 1.1.2. Trình tự thực hiện hàn 2G Bước 1: Chuẩn bị Thiết bị dụng cụ vật liệu a. Chuẩn bị máy. Hình 1.4 Máy hàn TIG Đấu nguồn cho máy hàn, trước khi đấu phải xem hướng dẫn về nguồn sử dụng hiệu điện thế nào Kiểm tra an toàn điện của máy hàn, máy hàn được đảm bảo hoạt động bình thường, khi đấu nối phải đúng yêu cầu kỹ thuật. Trong hàn hàn TIG, dây và cuộn dây hàn, đầu hàn, vòi cấp, hoặc mỏ hàn bán tự động cũng là các vật dạng điện “nóng”. Phải đảm bảo dây nối mát luôn tiếp xúc tốt với vật hàn và càng gần vùng hàn càng tốt. b. Chuẩn bị dụng cụ Búa nguội, thước góc, mặt nạ hàn (loại chụp đầu), bàn chải sắt, dưỡng kiểm tra mối hàn, kìm cặp phôi, dụng cụ mở chai khí v à các phụ kiện đi kèm đúng chủng loại, kích cỡ... Hình 1.5 Dụng cụ hàn 11 Phải chuẩn bị đầy đủ dụng cụ và bảo hộ lao động Trước, trong và sau khi hàn để đảm bảo an toàn và tăng năng xuất khi hàn. c. Chuẩn bị vật liệu hàn + Que hàn phụ: Phương pháp hàn TIG có thể hàn không dùng que hàn phụ, tùy thuộc vào dạng liên kết hàn và kim loại hàn. Đồng thời khi hàn trên vật liệu mỏng có thể dùng kiểu mối hàn bẻ mí và hàn không que. Cũng có thể áp dụng cách hàn này cho các mối hàn kiểu gấp mép hoặc các mối hàn góc ngoài. Que hàn phụ có các kích thước theo tiêu chuẩn ISO – R564 như sau: Chiều dài từ 500 – 1000mm, đường kính 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 3,2mm. Các loại que hàn phụ gồm có: que hàn đồng và hợp kim đồng, que hàn thép không gỉ Cr cao và Cr-Ni, que hàn nhôm và hợp kim nhôm, thép các bon thấp, thép hợp kim thấp v.v + Khí bảo vệ: khí Ar được điều chế từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí và tinh chế đến độ tinh khiết 99,99%, có tỷ trọng so với không khí là 1,33. Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ -184oc trong các bồn chứa. Khí này được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở trạng thái lỏng với nhiệt độ dưới – 1840c. + Điện cực hàn TIG: Vonfram được dùng làm điện cực hàn do có tính chịu nhiệt cao (nhiệt độ nóng chảy là 34100c), phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang và duy trì tính ổn định hồ quang. Các điện cực vonfram có đường kính từ 0,5 – 6,4 mm, với chiều dài từ 75 – 175mm thường chọn theo bảng. - Thép tấm CT3 phôi hàn có chiều dày vật liệu S = 3 mm, L = 200 mm, b = 100 mm Hình 1.6 Phôi hàn - Khí bảo vệ: Ar, He, - Khí dùng cho cắt kim loại tấm: C2H2, O2 và dây hàn có d = 2.4 mm. 200 3 1 ÷2 1 00 12 Bước 2: Gá và hàn đính a. Gá phôi hàn Hình 1.7 Gá phôi hàn không vát mép b. Hàn đính Hình1.8 Đính phôi hàn không vát mép ° Yêu cầu kỹ thuật: - Hàn đính hai mối, mối hàn đính ngấu chắc, kiểm tra phôi sau khi hàn - Làm sạch mối hàn đính, kiểm tra. Bước 3: Hàn hoàn thiện a. Hàn phía không có mối đính 200 Hình 1.9 Góc độ mỏ hàn khi hàn hoàn thiện b. Phương pháp thao tác - Hướng hàn từ phải qua trái, 20÷30 Vïng lµm s¹ch 3δ÷4δ 15÷20 13 - Duy trì góc độ mỏ hàn  = 900,  = 900 và góc độ que hàn phụ so với trục đường hàn như hình vẽ bằng 200; - Mỏ hàn chuyển động răng cưa, que hàn dao động đường thẳng ° Yêu cầu kỹ thuật: - Mối hàn ngấu đều hai cạnh, vẩy hàn đều, Không có khuyết tật - Che, chắn hồ quang và đeo găng tay khi hàn. Bước 4: Làm sạch và kiểm tra a. Mối hàn hoàn thiện Hình 1.10 Mối hàn hoàn thiện b. Phương pháp thao tác - Kìm kẹp phôi bàn trải sắt, kiểm tra bằng thước dưỡng - Làm sạch mối hàn và bài tập, - Áp thước dưỡng để kiểm tra mối hàn. ° Yêu cầu kỹ thuật: - vẩy hàn đều, Không có khuyết tật, đúng kích thước yêu cầu kỹ thuật - Đeo kính và găng tay khi làm sạch mối hàn và bài tập. 1.1.3. Các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh a. Mối hàn không thấu, ngấu Hình 1.11 Mối hàn không thấu, ngấu 10÷12 2÷3 14 + Nguyên nhân: - Dòng điện hàn nhỏ, tốc độ hàn nhanh, dao động mỏ hàn chưa hợp lý. + Biện pháp phòng tránh: - Tăng dòng điện hàn cho phù hợp, giảm tốc độ hàn, điều chỉnh dao động mỏ hàn hợp lý. b. Mối hàn rỗ khí Hình 1.12 Mối hàn rỗ khí + Nguyên nhân: - Lưu lượng khí bảo vệ quá nhỏ hoặc quá lớn, vật hàn bị bẩn, hàn trong môi trường có tốc độ gió lớn, góc nghiêng vòi hàn quá nằm. + Biện pháp phòng tránh: - Điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ phù hợp, làm sạch vật hàn đến khi có ánh kim, che chắn gió ở vị trí hàn, giữ góc độ mỏ hàn hợp lí. c. Mối hàn bọc Wonfram Hình 1.13 Mối hàn bọc Wonfram + Nguyên nhân: - Do điện cực Wofram tiếp xúc với que hàn phụ và vật hàn trong quá trình hàn hoặc do mài điện cực không đúng kết hợp với sử dụng dòng điện hàn lớn. + Biện pháp phòng tránh: - Điều chỉnh khoảng cách từ điện cực wonfram đến vật hàn và que hàn phụ hợp lí. 15 d. Mối hàn đóng cục: Hình 1.14 Mối hàn đóng cục + Nguyên nhân: - Do tốc độ cấp que hàn bù quá lớn, cường độ dòng hàn quá nhỏ, không đều, nhiệt độ bể hàn thấp + Biện pháp phòng tránh: - Điều chỉnh tốc độ cấp que hàn bù cho phù hợp, giảm tốc độ hàn. 1.1.4. Bài tập ứng dụng Hàn 2G không vát mép hai phía chi tiết 200x100x3 mm hàn TIG. 1. Kỹ thuật hàn 2G không vát mép: Chọn góc nghiêng mỏ hàn giáp mối không vát mép. Góc so với mặt phẳng hai chi tiết α = 900 và góc tạo với trục đường hàn góc β = 900 và góc độ que hàn 200. 2. Phương pháp dao động: mỏ hàn dao động theo kiểu răng cưa và bán nguyệt và que hàn dao động theo kiểu đường thẳng. 3. Chế độ hàn 4. Trình tự hàn: Chọn theo bảng Ih = 110 ÷ 150 (A) dđc = dđc = 2.43.2 (mm) Llượng khí = 09  11 (Lít/ phút) C khí = 5 (mm) Que hàn phụ Mỏ hàn Que hàn phụ Mỏ hàn 16 a. Bản vẽ 17 b. Trình tự thực hiện hàn 2G không vát mép Các bước thực hiện Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật 1. Chuẩn bị Thiết bị dụng cụ vật liệu - Cắt 02 chi tiết có kích thước như hình vẽ. - Nắn thẳng, phẳng đảm bảo vị trí tương quan giữa các mặt phẳng của từng chi tiết. - Làm sạch hết bụi bẩn dầu mỡ, lớp ôxit trên bề mặt vật hàn, cách mép hàn từ 10  15 mm. 2. Gá và hàn đính - Lựa chọn chế độ hàn đính: dc = 2.4mm, dq = 2.4 mm, - Mối đính nhỏ gọn, ngấu chắc. - Vật hàn đảm bảo thẳng phẳng, đúng hình dáng, kích thước liên kết hàn sau khi hàn đính. - Vật hàn được làm sạch sau khi hàn đính. 3. Hàn hoàn thiện - Hàn phía không có mối đính - Chế độ hàn: Dđc = 2.4mm, dq = 2.4 mm, Ih = 110150 (A), Llkhí = 911 (l/phút) - Đường kính ống chụp khí: chọn d = 5 (mm) - Thực hiện góc độ mỏ hàn, que hàn phụ: như hình vẽ. - Chọn dao động mỏ hàn theo kiểu răng cưa, bán nguyệt, que hàn phụ đi thẳng - Sử dụng phương pháp hàn hơ khi hàn. - Khi hàn tránh để que điện cực W tiếp xúc với que hàn phụ, vật hàn, đầu que hàn phụ luôn luôn năm trong vùng khí bảo vệ. an toàn trong quá trình hàn 4. Làm - Chỉ kiểm tra trước khi phôi đã nguội. 2002 2 0 0  2 3 900 9 0 0 200 750 H.hàn 3δ÷4δ 15÷20 Mỏ hàn 10÷12 18 sạch và kiểm tra - Kiểm tra độ đồng đều về chiều cao mối hàn. - Kiểm tra độ đồng đều về chiều rộng mối hàn. - Kiểm tra về kích thước, yêu cầu kỹ thuật . 19 BÀI 2: HÀN TIG THÉP TẤM CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ HÀN 3G Mã bài: MĐ HA25.2 Giới thiệu: Kỹ thuật hàn ở vị trí 3G (TIG) là tư thế hàn đứng. Đây là tư thế hàn tương đối khó, mối hàn hình thành trên mặt phẳng đứng. Do trọng lượng giọt kim loại lỏng luôn luôn có xu hướng rơi xuống phía dưới làm cho mối hàn khó hình thành, đồng thời mối hàn thường hay mắc các khuyết tật như chảy xệ đóng cục. A. Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức: + Trình bầy được kỹ thuật hàn 3G bằng phương pháp hàn TIG; + Giải thích rõ trình tự hàn vị trí 3G bằng phương pháp hàn TIG; + Phân tích được các dạng khuyết tật, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh. - Kỹ năng: + Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ hàn, dây hàn, khí bảo vệ đầy đủ đảm bảo an toàn; + Chuẩn bị phôi hàn đúng kích thước bản vẽ, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật; + Chọn chế độ hàn phù hợp với kiểu liên kết hàn, chiều dày và tính chất của vật liệu và vị trí hàn; + Hàn được mối hàn ở vị trí hàn 3G bằng phương pháp hàn TIG đảm bảo mối hàn ngấu, không cháy cạnh, chảy xệ và rỗ khí. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Thực hiện tốt công tác an toàn và vệ sinh công nghiệp. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc. B. Nội dung: 2.1. Hàn thép cacbon thấp – vị trí hàn (3G) 2.1.1. Kỹ thuật hàn giáp mối không vát mép ở vị trí hàn 3G a. Góc độ que hàn Khi hàn ở vị trí hàn 3G hàn TIG thường có góc độ mỏ hàn và dây hàn phụ. Góc độ mỏ hàn so với mặt phẳng hai tấm phôi như hình vẽ (Hình 2.1) khoảng 900. Góc độ mỏ hàn so với trục đường hàn như hình vẽ bằng 650 ÷ 800 và góc độ que hàn phụ so với trục đường hàn bằng 200. 20 200 α = 900 β = 650  800 Hình 2.1 Góc độ mỏ hàn b. Phương pháp chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ. Dao động mỏ hàn và que hàn phụ thực hiện như hình vẽ (Hình 2.2) mỏ hàn dao động răng cưa, bán nguyệt, que hàn dao động đường thẳng. Thực hiện dao động nhằm liên tục bổ xung kim loại cho mối hàn, hạn chế hiện tương mối hàn bị lệch không cân đối như hình vẽ. Hình 2.2 Phương pháp dao động mỏ hàn và que hàn phụ - Việc bổ xung que hàn phụ tương tự như khi thực hiện hàn giáp mối. - Kỹ thuật khởi đầu, nối liền và kết thúc mối hàn thực hiện tương tự như khi hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng. c. Chế độ hàn Chế độ hàn TIG bao gồm chế độ hàn không xung và hàn chế độ xung và các thông số cơ bản như: + Hàn TIG bằng dòng không xung Que hàn phụ Mỏ hàn Mỏ hàn Que hàn phụ 21 Vật liệu Chiều dầy vật liệu (mm) Dòng điện hàn (A) Đường kính điện cực (mm) Đường kình que hàn phụ (mm) Lưu lượng khí bảo vệ lít/phút Cỡ chụp khí Ar (mm) Thép các bon thấp 0,6 20 ÷40 1 ÷ 1,6 0 ÷ 1,6 9 5 1,0 30 ÷ 60 1 ÷ 1,6 0 ÷ 1,6 9 5 1,6 60 ÷ 90 1,6 ÷ 2,4 0 ÷ 1,6 9 5 2,0 80 ÷ 120 1,6 ÷ 2,6 1,6 ÷ 2,6 9 ÷11 5 3,0 110 ÷ 150 2,4 ÷ 3,2 2,4 ÷ 3,2 9 ÷11 5 4,0 130 ÷ 180 2,4 ÷ 3,2 2,6 ÷ 4,0 11÷12 5 5,0 150 ÷ 220 2,6 ÷ 4,0 3,2 ÷ 5,0 11÷12 5 6,0 180 ÷ 250 3,2 ÷ 4,7 3,2 ÷ 5,5 12÷16 5 8,0 220 ÷ 300 3,2 ÷ 4,7 4,0 ÷ 6,3 12÷16 6 Bảng 2.1 Chế độ hàn không xung + Hàn TIG bằng dòng xung điện Hàn TIG bằng xung điện là phương pháp hàn tig sử dụng dòng một chiều có chu trình gián đoạn ở dạng xung. giá trị cường độ dòng điện lần lượt thay đổi giữa hai mức cao và thấp theo thời gian nhất định, và lặp đi lặp lại trong suốt quá tránh hàn. Chu kỳ và biên độ (Ih và thời gian) của hai mức dòng điện này có thể thay đổi một cách độc lập để phù hợp với chu trình hàn cụ thể. Sự nóng chảy xảy ra khi dòng điện ở mức cao (đỉnh), vũng hàn kết tinh khi dòng điện ở mức thấp (chân). Điều này tạo ra sự nóng chảy gián đoạn dọc theo đường hàn và dãy các điểm nóng chảy xếp chồng lên nhau. Thích hợp khi hàn các chi tiết quan trọng như đường hàn lót mối hàn nhiều lớp, hàn các chi tiết chiều dầy không đồng nhất, hàn các kim loại khác nhau như (bảng 2.2). * Ưu điểm: - Giảm biến dạng do khống chế được công suất nhiệt (giảm sự tích luỹ nhiệt) - Dễ hàn ở mọi thế. Chất lượng mối hàn được cải thiện đáng kể - Thích hợp cơ khí hoá, tự động hoá quá trình hàn - Thích hợp hàn các chi tiết quan trọng như hàn đường hàn lót mối hàn nhiều lớp, hàn các chi tiết có chiều dày không đồng nhất. - Lực điện từ mạnh của các xung điện cho phép hạn chế rỗ xốp trong các mối hàn và tăng chiều sâu ngấu. 22 Vật liệu Khe hở (m) Chế độ xung Tốc độ hàn (cm/phút) Tốc độ đẩy dây hàn phụ (cm/phút) Dòng xung (A) Dòng cơ bản (A) Tần số xung (Hz) Tỉ lệ xung (%) Thép các bon thấp 0 1,2 1,6 200 150 130 100 70 60 2,5 1,5 1,0 50 45 50 60 30 15 60 60 40 Bảng 2.2 Chế độ hàn xung 2.1.2. Trình tự thực hiện hàn 3G Bước 1: Chuẩn bị thiết bị dụng cụ vật liệu a. Chuẩn bị máy. Hình 2.3 Máy hàn TIG Đấu nguồn cho máy hàn, trước khi đấu phải xem hướng dẫn về nguồn sử dụng hiệu điện thế nào Kiểm tra an toàn điện của máy hàn, máy hàn được đảm bảo hoạt động bình thường, khi đấu nối phải đúng yêu cầu kỹ thuật. Trong hàn hàn TIG, dây và cuộn dây hàn, đầu hàn, vòi cấp, hoặc mỏ hàn bán tự động cũng là các vật dạng điện “nóng”. Phải đảm bảo dây nối mát luôn tiếp xúc tốt với vật hàn và càng gần vùng hàn càng tốt. b. Chuẩn bị dụng cụ Búa nguội, thước góc, mặt nạ hàn (loại chụp đầu), bàn chải sắt, dưỡng kiểm tra mối hàn, kìm cặp phôi, dụng cụ mở chai khí và các phụ kiện đi kèm đúng chủng loại, kích cỡ... 23 Phải chuẩn bị đầy đủ dụng cụ và bảo hộ lao động Trước, trong và sau khi hàn để đảm bảo an toàn và tăng năng xuất khi hàn. c. Chuẩn bị vật liệu hàn + Que hàn phụ: Phương pháp hàn TIG có thể hàn không dùng que hàn phụ, tùy thuộc vào dạng liên kết hàn và kim loại hàn. Đồng thời khi hàn trên vật liệu mỏng có thể dùng kiểu mối hàn bẻ mí và hàn không que. Cũng có thể áp dụng cách hàn này cho các mối hàn kiểu gấp mép hoặc các mối hàn góc ngoài. Que hàn phụ có các kích thước theo tiêu chuẩn ISO – R564 như sau: Chiều dài từ 500 – 1000mm, đường kính 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 3,2mm. Các loại que hàn phụ gồm có: que hàn đồng và hợp kim đồng, que hàn thép không gỉ Cr cao và Cr-Ni, que hàn nhôm và hợp kim nhôm, thép các bon thấp, thép hợp kim thấp v.v + khí bảo vệ: khí Ar được điều chế từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí và tinh chế đến độ tinh khiết 99,99%, có tỷ trọng so với không khí là 1,33. Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ -184oc trong các bồn chứa. Khí này được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở trạng thái lỏng với nhiệt độ dưới – 1840c. + Điện cực hàn TIG: Vonfram được dùng làm điện cực hàn do có tính chịu nhiệt cao (nhiệt độ nóng chảy là 34100c), phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang và duy trì tính ổn định hồ quang. Các điện cực vonfram có đường kính từ 0,5 – 6,4 mm, với chiều dài từ 75 – 175 mm thường chọn theo bảng. Hình 2.4 Dụng cụ hàn 24 - Thép tấm CT3 phôi hàn có chiều dày vật liệu S = 3 mm, L = 200 mm, b = 100 mm. Hình 2.5 Phôi hàn - Khí bảo vệ: Ar, He, - Khí dùng cho cắt kim loại tấm: C2H2, O2 và dây hàn có d = 2.4 mm. Bước 2: Gá và hàn đính a. Gá phôi hàn Hình 2.6 Gá phôi hàn không vát mép b. Hàn đính Hình 2.7 Đính phôi hàn không vát mép 20÷30 Vïng lµm s¹ch 100 1÷2 2 0 0 3 3δ÷4δ 15÷20 25 ° Yêu cầu kỹ thuật: - Hàn đính hai mối, mối hàn đính ngấu chắc, kiểm tra phôi sau khi hàn - Làm sạch mối hàn đính, kiểm tra. Bước 3: Hàn hoàn thiện a. Hàn phía không có mối đính 200 α = 900 β = 650  800 Hình 2.8 Góc độ mỏ hàn, que hàn b. Phương pháp thao tác - Hướng hàn từ phải qua trái, - Duy trì góc độ mỏ hàn;  = 900,  = 650  800 và que hàn 200. - Mỏ hàn chuyển động răng cưa, que hàn dao động kiểu đường thằng. ° Yêu cầu kỹ thuật: - Mối hàn ngấu đều hai cạnh, vẩy hàn đều, Không có khuyết tật - Che, chắn hồ quang và đeo găng tay khi hàn. Bước 4: Làm sạch và kiểm tra a. Mối hàn hoàn thiện Hình 2.9 Mối hàn hoàn thiện 11÷13 2÷3 26 b. Phương pháp thao tác - Kìm kẹp phôi bàn trải sắt, kiểm tra bằng thước dưỡng - Làm sạch mối hàn và bài tập, - Áp thước dưỡng để kiểm tra mối hàn. ° Yêu cầu kỹ thuật: - Vẩy hàn đều, Không có khuyết tật, đúng kích thước yêu cầu kỹ thuật - Đeo kính và găng tay khi làm sạch mối hàn và bài tập. 2.1.3. Các dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh a. Mối hàn không thấu, ngấu Hình 2.10 Mối hàn không thấu, ngấu + Nguyên nhân: - Dòng điện hàn nhỏ, tốc độ hàn nhanh, dao động mỏ hàn chưa hợp lý. + Biện pháp phòng tránh: - Tăng dòng điện hàn cho phù hợp, giảm tốc độ hàn, điều chỉnh dao động mỏ hàn hợp lý. b. Mối hàn rỗ khí Hình 2.11 Mối hàn rỗ khí + Nguyên nhân: - Lưu lượng khí bảo vệ quá nhỏ hoặc quá lớn, vật hàn bị bẩn, hàn trong môi trường có tốc độ gió lớn, góc nghiêng vòi hàn quá nằm. + Biện pháp phòng tránh: - Điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ phù hợp, làm sạch vật hàn đến khi có ánh kim, che chắn gió ở vị trí hàn, giữ góc độ mỏ hàn hợp lí. c. Mối hàn bọc Wonfram Hình 2.12 Mối hàn bọc Wonfram + Nguyên nhân: - Do điện cực Wofram tiếp xúc với que hàn phụ và vật hàn trong quá trình hàn hoặc do mài điện cực không đúng kết hợp với sử dụng dòng điện hàn lớn. 27 + Biện pháp phòng tránh: - Điều chỉnh khoảng cách từ điện cực wonfram đến vật hàn, que hàn phụ hợp lí. d. Mối hàn đóng cục: Hình 2.13 Mối hàn đóng cục + Nguyên nhân: - Do tốc độ cấp que hàn bù quá lớn, cường độ dòng hàn quá nhỏ, không đều, nhiệt độ bể hàn thấp + Biện pháp phòng tránh: - Điều chỉnh tốc độ cấp que hàn bù cho phù hợp, giảm tốc độ hàn. 2.1.4. Bài tập ứng dụng Hàn 3G không vát mép hai phía chi tiết 200x100x3mm (hàn TIG). 1. Kỹ thuật hàn 3G không vát mép: Chọn góc nghiêng mỏ hàn giáp mối không vát mép. Góc so với mặt phẳng hai chi tiết α = 900 và góc tạo với trục đường hàn góc β = 650  800 và que hàn 200. 2. Phương pháp dao động: mỏ hàn dao động theo kiểu răng cưa và bán nguyệt và que hàn dao động theo kiểu ra vào. 3. Chế độ hàn 4. Trình tự hàn: Chọn theo bảng Ih = 110 ÷ 150 (A) dđc = dđc = 2.43.2 (mm) Llkhí = 09  11 (Lít/ phút) Chụp khí = 5 (mm) Que hàn phụ Mỏ hàn Que hàn phụ Mỏ hàn 28 a. Bản vẽ 29 b. Trình tự hàn 3G không vát mép Các bước thực hiện Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật 1. Chuẩn bị Thiết bị dụng cụ vật liệu - Cắt 02 chi tiết có kích thước như hình vẽ. - Nắn thẳng, phẳng đảm bảo vị trí tương quan giữa các mặt phẳng của từng chi tiết. - Làm sạch hết bụi bẩn dầu mỡ, lớp ôxit trên bề mặt vật hàn, cách mép hàn từ 10  15mm. 2. Gá và hàn đính - Mối đính nhỏ gọn, ngấu chắc. - Vật hàn đảm bảo thẳng phẳng, đúng hình dáng, kích thước liên kết hàn sau khi hàn đính. - Vật hàn đính phải được làm sạch 3. Hàn hoàn thiện - Hàn phía không có mối đính - Chế độ hàn: dc = 2.4mm, dq = 2.4 mm, Ih = 110150 (A), Lkhí = 911 (l/phút) - Đường kính ống chụp khí: chọn d = 5 (mm) - Thực hiện góc độ mỏ hàn, que hàn phụ như hình vẽ. - Chọn dao động mỏ hàn theo kiểu răng cưa, que hàn phụ đi thẳng - Sử dụng phương pháp hàn hơ khi hàn. - Khi hàn tránh để điện cực W tiếp xúc với que hàn phụ, vật hàn, đầu que hàn phụ luôn luôn nằm trong vùng khí bảo vệ. - Chú ý an toàn trong quá trình hàn 2002 2 0 0  2 3 900 650÷800 900 200 Q.hàn phụ phụ Que hàn phụ Mỏ hàn 3δ÷4δ 15÷2 0 30 4. Làm sạch và kiểm tra - Chỉ kiểm tra trước khi phôi đã nguội. - Kiểm tra độ đồng đều về chiều cao mối hàn. - Kiểm tra độ đồng đều về chiều rộng mối hàn. - Kiểm tra về kích thước, yêu cầu kỹ thuật . 11÷13 2÷3 31 BÀI 3: HÀN TIG THÉP ỐNG CÁC BON THẤP – VỊ TRÍ BẰNG (1G) Mã bài: MĐ HA25.3 Giới thiệu: Kỹ thuật hàn ở vị trí 1G (TIG) với các chi tiết kết cấu dạng ống là tư thế hàn bằng. Đây là tư thế hàn tương dễ hàn do mối hàn hình thành trên mặt phẳng bằng của các loại ống