1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ******* BÁO CÁO TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ HÀN ĐIỆN (lớp chiều thứ 2) ************* GVHD : Hoàng Văn Hướng SVTH : Nguyễn Văn Vũ MSSV: 13143542 : Tăng Hoàng Vĩ MSSV: 13143617 TP.HCM 3/2015 2 MỤC LỤC Trang 1. Khái niệm về hàn………………… ……………………….3 2. Hồ quang hàn………………….…………………………….4 3. Máy hàn điện………………………… ……………………6 4. Que hàn điện…………………………………………….… 7 5. Kỹ thuật hàn……………………………………… ……….9 6. Các khuyết tật của mối hàn……………………………… 11 7. An toàn lao động………………………………………… 16 3 1. TÌM HIỂU CHUNG VỀ HÀN a) Khái niệm: Hàn là phương pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại thành một mà không thể tháo rời được, bằng cách đun nóng chúng tại vùng tiếp xúc đến trạng thái nóng chảy hay biến dẻo, sau đó dùng áp lực (hoặc không dùng áp lực) ép chi tiết hàn dính chặt với nhau. b) Nguyên lý của hàn: Khi hàn nóng chảy kim loại ở mối hàn hàn đạt tới trạng thái lỏng. Sự nóng chảy cục bộ của kim loại cơ bản được thực hiện tại các mép của phần tử ghép. Có thể hàn bằng cách làm chảy kim loại cơ bản hoặc làm chảy kim loại cơ bản và vật liệu bổ sung. kim loại cơ bản, hoặc kim loại cơ bản và kim loại bổ sung nóng chảy tự rót vào bể hàn và tẩm ướt bề mặt rắn của các phần tử ghép. Khi tắt nguồn đốt nóng kim loại lỏng nguội và đông đặc-kết tinh, sau khi bể hàn kết tinh tạo thành mối hàn nguyên khối với cấu trúc liên kết hai chi tiết làm một. c) Phân loại: Dựa vào nguồn nhiệt nung: - Hồ quang: +Hàn hồ quang tay +Hàn MIG +Hàn MAG +Hàn TIG - Hỗn hợp khí cháy (C2H2 + O2): Hàn khí - Than đá: Hàn rèn (dẻo) d) Đặc điểm: *Ưu điểm: -Hàn là quá trình công nghệ được ứng dụng rộng rãi để chế tạo và phục hồi các kết cấu và chi tiết. Tính ưu việt bao gồm: 4 Tiêu tốn ít kim loại, giảm chi phí lao động, thiết bị đơn giản, rút ngắn thời gian sản xuất *Nhược điểm: -Trong quá trình hàn xảy ra sự bay hơi và oxi hoá một số nguyên tố, sự hấp thụ và hoà tan chất khí của bể kim loại cũng như những thay đổi của vùng ảnh hưởng nhiệt. Kết quả thành phần và cấu trúc của mối hàn khác với kim loại cơ bản. -Các biến dạng của kết cấu gây bởi ứng suất dư có thể làm sai lệch kích thước và hình dáng của nó và ảnh hưởng tới độ bền của mối ghép. e) Công dụng: Chế tạo mới Sửa chữa f) Ứng dụng: Công nghệ hàn được phổ biến rộng rãi để tạo phôi trong tất cả các ngành kinh tế quốc dân, đặc biệt trong ngành chế tạo máy, chế tạo các kết cấu dạng khung, dàn trong xây dựng, cầu đường, các bình chứa trong công nghiệp. 2. HỒ QUANG HÀN a) Khái niệm: Hồ quang hàn là phương pháp nóng chảy, dùng nhiệt của ngọn lửa hồ quang sinh ra giữa các điện cực hàn. Hồ quang hàn là dòng chuyển động của các điện tử và ion về 2 điện cực, kèm theo sự phát nhiệt lớn nhất và phát sáng mạnh. b) Cấu tạo: Máy hàn điểm có nhiều dạng khác nhau, nhưng về mặt nguyên lý chúng bao gồm các bộ phận cơ bản như sau: - Khung máy, - Bộ phận tạo lực ép, - Máy biến áp, - Điện cực, - Bộ nguồn và bộ điều khiển, - Máy biến áp, 5 - Hệ thống làm mát… - Biến áp hàn: Là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Đầu vào của biến áp được nối với lưới điện, được gọi là đầu sơ cấp.Đầu ra của biến áp được nối với điện cực được gọi là đầu thứ cấp. - Bộ để điều khiển chu trình và dòng điện hàn. - Điện cực hàn: Được chế tạo từ đồng hợp kim, chịu nhiệt, chống mài mòn, duy trì dòng hàn ổn định. +Cực (+): 3400 o C +Cực (-): 3200 o C +Trung tâm: 6000 o C - Hệ thống tạo lực ép: gồm một xi lanh khí nén, bộ dẫn hướng có tác dụng tạo lực ép lên mối hàn trong quá trình hàn. Ngoài ra tùy theo từng loại máy khác nhau sẽ còn có các bộ phận khác như: - Phần dây mềm - Trục ngang (có tác dụng truyền lực ép tới điểm hàn) - Giá đỡ điện cực (ở các máy hàn nhỏ có thể không cần) - Hệ thống đạp chân (có một số máy không dung hệ thống này) c) Phân loại: -Theo dòng điện: + xoay chiều: không ổn định + 1 chiều +Thuận +Nghịch -Theo điện cực: +Nóng chảy hoặc không nóng chảy 6 -Theo đầu dây: + Trực tiếp + Gián tiếp + Hỗn hợp 3. MÁY HÀN ĐIỆN Máy hàn là loại máy không thể thiếu trong các ngành công nghiệp, xây dựng và đặc biệt là ngành cơ khí chế tạo. Tuy nhiên không phải ai cũng biết về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của nó. Máy hàn điện có rất nhiều loại, trong đó hai loại thường được sử dụng là MBA hàn có lõi từ di động và máy hàn có bộ tự cảm riêng. Nguyên lý làm việc của máy hàn hoàn toàn giống với MBA thuần túy. a) Nguyên lý hoạt đ&ng của máy hàn: Chế độ không tải khi mạch ngoài hở: Dòng điện không tải: Ih = Ikt = 0 và điện áp không tải: U2 = Ukt = U20. Khi MBA hàn làm việc: Uh = U20 – Utc Với: Utc = Ih.(Rtc +Xtc) hay Ih = Utc/(Rtc +Xtc) Xtc = 2π.f.L Trong đó: f – Tần số dòng điện L – Hệ số tự cảm của bộ tự cảm riêng. Rtc – Điện trở thuần của bộ tự cảm. Xtc – Trở kháng của bộ tự cảm. Ih: Dòng điện hàn. 7 Khi dòng điện tăng, từ thông qua bộ tự cảm tăng (phụ thuộc vào khe hở của mạch tự bộ tự cảm) lúc đó hiệu điện thế hàn sẽ giảm và ngược lại. * Đặc điểm chung của Máy hàn điện: – Máy hàn điện là máy biến áp hạ áp. Có điện áp thứ cấp thấp (Ukt < 100V) để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. – Dòng thứ cấp lớn để đủ cung cấp nguồn nhiệt cho quá trình nung chảy kim loại khi hàn. – Máy biến áp hàn có số vòng dây cuộn thứ cấp ít hơn cuộn sơ cấp và tiết diện dây quấn cuộn thứ cấp lớn hơn tiết diện dây quấn cuộn sơ cấp. Số vòng dây ở cuộn thứ cấp phải thay đổi được để điều chỉnh cường độ dòng điện hàn. – Phải hạn chế dòng ngắn mạch để tránh cho máy khỏi bị hư hỏng. – Máy biến áp hàn hồ quang tay có đường đặc tính ngoài cong dốc. Để tạo ra loại đường đặc tính này người ta sử dụng máy hàn có bộ tự cảm riêng hoặc chế tạo mạch từ có từ thông tản lớn như máy hàn có lõi từ di động… Ngoài ra còn có các loại MBA hàn 3 pha, MBA hàn 1 chiều… 4. QUE HÀN ĐIỆN Que hàn là loại điện cực để hàn hồ quang tay (hàn thép, hàn gang, hàn nhôm…). Trong quá trình hàn que hàn làm nhiệm vụ gây hồ quang và bổ sung kim loại cho mối hàn. Cấu tạo que hàn hồ quang tay có vỏ bọc gồm 2 phần chính: lõi que hàn và vỏ bọc thuốc. 8 a) Cấu tạo que hàn: •Phần 1: Lõi que hàn Phần lõi que là những đoạn dây kim loại có các kích thước cơ bản sau đây: - Chiều dài que hàn L = 250-500 mm - Đường kính lõi que d = 2,0-6,0 mm và cỡ của que hàn được gọi theo đường kính của lõi que - Một đầu để trần không bọc thuốc dùng để kẹp kìm hàn dài từ 15-30 mm, đầu còn lại được vê sạch thuốc bọc với góc vát α = 35 o -45 o và độ hở 1-1,5 mm để dễ gây hồ quang hàn - Chiều dày lớp thuốc bọc khoảng 1-3 mm •Phần 2: Vỏ bọc thuốc Thuốc bọc là hỗn hợp các hóa chất, khoáng chất, fero hợp kim và chất dính kết. b) Phân loại que hàn: -Hiện nay có nhiều hệ thống tiêu chuẩn phân loại que hàn như: ISO (tiêu chuẩn quốc tế), AWS (Mỹ), BS (Anh), DIN (Đức), GOST (Nga), …và việc phân loại có thể dựa vào đặc tính lõi que, thuốc bọc, loại dòng điện dùng để hàn, tư thế không gian hàn, thành phần hóa học và cơ tính kim loại đắp, … -Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ axit (ký hiệu A): Thuốc bọc loại này được chế tạo các loại oxit (Fe2O3, MnO, MnO2, SiO2…) feromangan,… -Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ bazơ (ký hiệu B): Thuốc bọc loại này được làm từ các chất có gốc cacbonat (đá cẩm thạch CaCO3, đolomit 9 CaCO3.MgCO3), huỳnh thạch (fenspat), các fero hợp kim (Fe-Si, Fe- Mn, Fe-Ti…). -Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ rutil (ký hiệu R): Trong thuốc bọc loại này chất chủ yếu là dioxit titan (rutil, ilmenhit), ngoài ra còn trường thạch (Na2O. Al2O3. 6SiO2), MgCO3 và CaCO3 hoặc bột gỗ, fero hợp kim… -Que hàn nhóm vỏ thuốc bọc hệ hữu cơ (ký hiệu là O hoặc C): Trong thuốc bọc loại này chủ yếu là: tinh bột, xenlulo. Khi hàn sinh ra lượng lớn khí bảo vệ CO2. Để khắc phục hiện tượng dòn hyđrô và rỗ khí, thường bổ sung thêm TiO2, FeO, MnO2, CaF2 và một số ferô hợp kim (Fe-Si, Fe-Mn…). 5. KỸ THUẬT HÀN ĐIỆN Hàn que là kỹ thuật hàn không đòi hỏi cao về làm sạch vị trí hàn, tuy nhiên không vì thế mà bỏ qua bước này. Cần loại bỏ bụi bẩn bằng cọ hay sử dụng dụng cụ làm sạch bề mặt chuyên dụng. Khu vực kẹp kìm mát cũng phải được làm sạch để đảm bảo tiếp xúc tốt, điều này sẽ giúp ổn định hồ quang. Tư thế hàn phải đảm bảo trông rõ vũng hàn. Người thợ phải chọn hướng nhìn tốt nhất, tránh bị tay hàn che mắt, và tránh vùng khói hàn độc hại. • Thiết lập dòng điện: Tùy theo loại điện cực sử dụng mà thiết bị sử dụng cần thiết lập dòng một chiều thuận, một chiều nghịch hay dòng xoay chiều. Cần phải đảm bảo bạn thiết bị được thiết lập đúng trước khi hàn. Độ lớn của dòng hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn và loại điện cực hàn mà bạn sử dụng. Nhà sản xuất que hàn thường cung 10 cấp thông tin về dòng phù hợp với que hàn trên bao bì. Dòng hàn có thể điều chỉnh theo cách tính sau: 1Amp tương ứng với 0.0254 mm đường kính que hàn. Bạn có thể để dòng hàn ở mức thấp sau đó điều chỉnh tăng 5 đến 10 Amp rồi xem xét khả năng hàn cho phù hợp. • Điều chỉnh đ& dài hồ quang: Độ dài hồ quang phụ thuộc vào từng loại que hàn, từng vị trí hàn. Cơ bản độ dài hồ quang hàn không nên vượt quá đường kính que hàn. Khi độ dài hồ quang quá ngắn có thể gây hồ quang không ổn định, có thể làm tắt hồ quang, vũng hàn đông cứng nhanh hơn và tạo vảy hàn cao. Hồ quang quá dài sẽ gây ra hiện tượng bắn tóe, tốc độ kết tủa chậm và rỗ khí. • Chỉnh góc que hàn: Đối với hàn bề mặt, góc que hàn nên để từ 5 đến 15 độ theo hướng chuyển động, đối với hàn hồ quang vị trí đứng nên để góc que hàn từ 0-15 độ ngược chiều với hướng di chuyển que hàn. • Thao tác que hàn: Chuyển động dọc theo trục mối hàn duy trì và điều chỉnh độ dài hồ quang. Chuyển động ngang duy trì độ rộng của đường hàn. Có nhiều loại chuyển động: ngang, liên tục và chuyển động ngắt quãng tùy thuộc vào độ dày của vật hàn. Với vật hàn mỏng không cần có chuyển động ngang của que hàn vì độ rộng của hồ quang đã đủ làm đầy rãnh hàn. Với hàn đứng nên chú ý hàn từ dưới lên với các tấm dày và hàn từ trên xuống với các tấm mỏng (chú ý đến rìa rãnh hàn). • Điều chỉnh tốc đ& hàn: Tốc độ hàn nên đảm bảo sao cho hồ quang hàn chiếm 1/3 độ dài của vũng hàn. Hàn quá chậm sẽ tạo vảy hàn lồi và hàn không ngấu. Hồ quang bị mất nhiệt không thể nóng chảy vật hàn. [...]... vũng hàn +Mép hàn chưa được làm sạch hoặc khi hàn đính hay hàn nhiều lớp chưa gõ sạch xỉ +Góc độ hàn chưa hợp lý và tốc độ hàn quá lớn +Làm nguội mối hàn quá nhanh -Biện pháp phòng tránh: +Tăng dòng điện hàn cho thích hợp Hàn bằng hồ quang ngắn và tăng thời gian dừng lại của hồ quang +Làm sạch vật hàn trước khi hàn, gõ sạch xỉ ở mối hàn đính các lợp hàn +Thay đổi góc độ và phương pháp đưa điện cực hàn. .. độ hàn • Khuyết tật hàn không ngấu: Hàn không ngấu là loại khuyết tật nghiêm trọng trong liên kết hàn Nó sẽ gây ra sự nứt và hỏng kết cấu hàn Hàn không ngấu sinh ra ở góc mối hàn, mép hàn hoặc giữa các lớp hàn -Nguyên nhân: +Mép hàn chuẩn bị chưa hợp lý Góc vát quá nhỏ +Dòng điện hàn quá nhỏ hoặc tốc độ hàn quá nhanh +Góc độ điện cực hàn (que hàn) và cách đưa điện cực không hợp lý +Chiều dài cột hồ quang. .. +Dòng điện hàn quá lớn +Chiều dài, cột hồ quang lớn +Góc độ que hàn và cách đưa que hàn chưa hợp lý +Sử dụng chưa đúng kích thước điện cực hàn (quá lớn) -Chảy loang: Chảy loang là hiện tượng kim loại lỏng chảy loang trên bề mặt của liên kết hàn Chảy loang tạo ra sự tập trung ứng suất, làm sai lệch hình dạng của liên kết hàn -Nguyên nhân: +Góc nghiêng que hàn không hợp lý +Dòng điện hàn que cao +Tư thế hàn. .. chắn bằng vật liệu không cháy Khi hàn điện ở nơi có nguy cơ nổ, cháy phải tuân theo các qui định an toàn phòng chống cháy nổ Điện áp không tải của máy biến thế hàn hồ quang £ 75V Điện áp máy phát điện hàn £ 80V Cấm tiến hành công việc hàn điện ở ngoài trời dưới mưa 18 Điều 10: Khi hàn trên cao phải làm sàn thao tác bằng vật liệu không cháy Nếu không có sàn thì thợ hàn phải đeo dây an toàn, đồng thời... nối dây hàn phải cúp nguồn điện vào máy (kể cả dây mát) Công nhân hàn có trách nhiệm theo dõi tình trạng hoạt động của máy hàn trong quá trình làm việc Khi có sự cố hoặc hỏng hóc phải báo ngay cho thợ điện sửa chữa 17 Điều 6: Việc đấu điện cho thợ hàn phải do thợ điện thực hiện, phải qua cầu dao, aptomat Mỗi máy hàn phải được cúp điện từ một cầu dao riêng Cấm rải dây điện trên mặt đất, để dây điện chạm... nhân hàn điện phải tiến hành ít nhất 6 tháng/lần Điều 2: Chỉ được lấy nguồn điện hồ quang từ máy hàn xoay chiều, một chiều, máy chỉnh lưu Điều 3: Máy hàn phải bảo đảm tình trạng tốt: có vỏ bao che kín và bảo đảm cách điện, vỏ máy phải được nối đất hoặc nối không đúng Quy phạm nối đất, nối không các thiết bị điện, các cực điện vào và ra phải được kẹp chặt bằng bu lông và bọc cách điện Điều 4: Kìm hàn. .. chuyển các máy hàn, phải cắt nguồn điện cấp cho máy hàn Khi thợ hàn di chuyển đến vị trí hàn trên cao (cùng với kìm hàn) phải cắt điện máy hàn Khi ngừng công việc hàn điện, phải cắt máy hàn ra khỏi lưới điện 20 Điều 20: Quần áo lao động dùng cho thợ hàn phải đảm bảo chống tia lửa, chống lại được tác dụng cơ học, bụi kim loại nóng và những bức xạ khác Điều 21: Khi hàn trong môi trường làm việc có hóa... tiết hàn bị bẩn, dính sơn, dầu mỡ, gỉ, hơi nước +Chiều dài cột hồ quang lớn, tốc độ hàn quá cao -Biện pháp phòng tránh với hiện tượng rỗ khí: +Dùng vật liệu hàn có hàm lượng cacbon thấp +Làm sạch và sấy khô vật liệu hàn trước khi hàn +Giữ chiều dài cột hồ quang ngắn, giảm tốc độ hàn +Nếu sử dụng khí bảo vệ mối hàn, phải đảm bảo hệ thống cấp khí sạch và hoạt động tốt, lưu lượng khí là phù hợp +Nếu hàn. .. liệu cách điện và chịu nhiệt Dây điện hàn phải bảo đảm không bị tróc vỏ bọc, dây mát cũng phải là loại vỏ bọc, các mối nối phải được bao kín bằng băng keo cách điện Không sử dụng kìm hàn tự chế, kìm hàn bị hỏng, tróc lớp bảo vệ cách điện Điều 5: Công nhân phải kiểm tra các mối nối, kìm hàn, dây nối đất của máy hàn có đảm bảo hay không trước khi khởi động máy để làm việc Khi cần thiết chuyển máy hàn, khi...6 CÁC KHUYẾT TẬT CỦA MỐI HÀN Các khuyết tật hàn do rất nhiều nguyên nhân gây ra Nó có liên quan tới các mặt như: Kim loại hàn, chế độ hàn và quy trình công nghệ Sự tồn tại của những khuyết tật đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của đầu mối hàn Do đó, người thợ hàn phải chọn quy phạm hàn chính xác và nghiêm chỉnh chấp hành các quy trình hàn Mối hàn có nhiều loại khuyết tật, sau đây là . quang: +Hàn hồ quang tay +Hàn MIG +Hàn MAG +Hàn TIG - Hỗn hợp khí cháy (C2H2 + O2): Hàn khí - Than đá: Hàn rèn (dẻo) d) Đặc điểm: *Ưu điểm: -Hàn là quá trình công nghệ được ứng dụng rộng rãi. quang quá ngắn có thể gây hồ quang không ổn định, có thể làm tắt hồ quang, vũng hàn đông cứng nhanh hơn và tạo vảy hàn cao. Hồ quang quá dài sẽ gây ra hiện tượng bắn tóe, tốc độ kết tủa chậm. nhiều lớp chưa gõ sạch xỉ. +Góc độ hàn chưa hợp lý và tốc độ hàn quá lớn. +Làm nguội mối hàn quá nhanh -Biện pháp phòng tránh: +Tăng dòng điện hàn cho thích hợp. Hàn bằng hồ quang ngắn và tăng thời