Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo về giáo trình công nghệ tạo phôi nâng cao
Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao Chơng Hàn hồ quang dới lớp thuốc môi trờng khí bảo vệ 1.1- hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ 1.1.1- Thực chất, đặc điểm phạm vi øng dơng a) Thùc chÊt Hµn hå quang d−íi lớp thuốc bảo vệ gọi hàn hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắt SAW (Submerged Arc Welding), qúa trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy dây hàn (điện cực hàn) vật hàn dới lớp thuốc bảo vệ Dới tác dụng nhiệt hồ quang, mép hàn, dây hàn phần thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn Dây hàn đợc đẩy vào vũng hàn cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy (hình 1.1a) Theo độ chuyển dịch nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn nguội kết tinh tạo thành mối hàn (hình 1.1b) Trên mặt vũng hàn phần mối hàn đà đông đặc hình thành lớp xỉ có tác dụng tham gia vào qúa trình luyện kim hàn, bảo vệ giữ nhiệt cho mối hàn, tách khỏi mối hàn sau hàn Phần thuốc hàn cha bị nóng chảy sử dụng lại Hình 1.1 Sơ đồ hàn dới lớp thuốc bảo vệ a Sơ đồ nguyên lý; b Cắt dọc theo trục mối hàn Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao Hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ đợc tự động hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang chuyển động hồ quang theo trục mối hàn Trờng hợp đợc gọi hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc bảo vệ Nếu tự động hoá khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang khâu chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn đợc thao tác tay gọi hàn hồ quang bán tự động dới lớp thuốc bảo vệ Hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ có đặc điểm sau: - Nhiệt lợng hồ quang tập trung nhiệt độ cao, cho phép hàn tốc độ lớn Vì phơng pháp hàn hàn chi tiết có chiều dày lớn mà không cần phải vát mép - Chất lợng liên kết hàn cao bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng ôxy nitơ không khí xung quanh Kim loại mối hàn đồng hành phần hoá học Lớp thuốc xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên bị thiên tích Mối hàn có hình dạng tốt, đặn, bị khuyết tật nh không ngấu, rỗ khí, nứt bắn toé - Giảm tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn) - Hồ quang đợc bao bọc kín thuốc hàn nên không làm hại mắt da thợ hàn Lợng khói (khí độc) sinh qúa trình hàn so với hàn hồ quang tay - Dễ khí hoá tự động hoá qúa trình hàn b) Phạm vi ứng dụng Hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vƯ cã øng dơng réng r·i nhiỊu lÜnh vùc khí chế tạo, nh sản xuất: kết cấu thép dạng vỏ kích thớc lớn, dầm thép có độ chiều cao, ống thép có đờng kính lớn, bồn, bể chứa, bình chịu áp lực công nghiệp đóng tàu Tuy nhiên, phơng pháp chủ yếu đợc ứng dụng để hàn mối hàn vị trí hàn bằng, mối hàn có chiều dài lớn có quỹ đạo không phức tạp Phơng pháp hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ hàn đợc chi tiết có chiều dày từ vài mm hàng trăm mm Bảng 1-1 chiều dày chi tiết hàn tơng ứng với hàn lớp nhiều lớp, có vát mép không vát mép phơng pháp hàn tự động dới lớp thuốc bảo vệ Chiều dày chi tiết hàn tơng ứng với loại mối hàn Bảng1-1 Chiều dày chi tiết (mm) Loại mối hàn 1,3 1,4 1,6 3,2 4,8 6,4 10 12,7 19 25 51 102 Hàn lớp không vát mép Hàn lớp có vát mÐp ← → Hµn nhiỊu líp Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 1.1.2- Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang tự động bán tự động dới lớp thuốc bảo vệ a) Vật liệu hàn Chất lợng liên kết hàn dới lớp thuốc bảo vệ đợc xác định tác động tổng hợp dây hàn (điện cực hàn) thuốc hàn Dây hàn thuốc hàn đợc lựa chọn theo loại vật liệu bản, yêu cầu lý tính liên kết hàn, nh điều kiện làm việc - Dây hàn: Trong hàn hồ quang tự động bán tự động dới lớp thuốc bảo vệ, dây hàn phần kim loại bổ sung vào mối hàn, đồng thời đóng vai trò điện cực dẫn điện, gây hồ quang trì cháy hồ quang Dây hàn thờng có hàm lợng C không 0,12% Nếu hàm lợng C cao dễ làm giảm tính dẻo tăng khả xuất nứt mối hàn Đờng kính dây hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc từ 1,6 ữ mm, hàn hồ quang bán tự động từ 0,8 ữ mm - Thuốc hàn: có tác dụng bảo vệ vũng hàn, ổn định hồ quang, khử ôxy, hợp kim hoá kim loại mối hàn đảm bảo liên kết hàn có hình dạng tốt, xỉ dễ bong b) Thiết bị hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ Thiết bị hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ đa dạng, song hầu hết chúng lại giống nguyên lý cấu tạo số phận chính, cụ thể là: Hình 1.2 Thiết bị hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc bảo vệ Cơ cấu cấp dây hàn điều khiển để gây hồ quang ổn định hồ quang (đầu hàn) Cơ cấu dịch chuyển đầu hàn dọc theo trục mối hàn hay tạo chuyển động tơng đối chi tiết hàn so với đầu hàn Bộ phận cấp thu thuốc hàn Nguồn điện hàn thiết bị điều khiển qúa trình hàn Tùy theo loại thiết bị cụ thể, cấu bố trí thành khối thành khối độc lập Ví dụ loại xe hàn hình 3.2 đầu hàn, cấu dịch chuyển đầu hàn, cuộn dây hàn, cấu cung cấp thuốc hàn hệ thống điều Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao khiển qúa trình hàn đợc bố trí thµnh mét khèi Nhê vËy xe hµn cã thĨ chun ®éng trùc tiÕp theo mÐp rÊt linh ®éng, nã cã thể chuyển động theo quỹ đạo khác kÕt cÊu d¹ng tÊm, thËm chÝ cã thĨ thùc hiƯn đợc mối hàn vòng mặt tròn đờng ống có đờng kính lớn Đối với máy hàn bán tự động dới lớp thuốc bảo vệ đầu hàn đợc thay mỏ hàn hay súng hàn nhỏ gọn, dễ điều khiển tay Cơ cấu cấp dây hàn bố trí rời khối nguồn hàn với cấu khác Nguồn điện hàn hå quang d−íi líp thc b¶o vƯ ph¶i cã hƯ số làm việc liên tục 100% có phạm vi điều khiển dòng điện rộng từ vài trăm đến vài ngàn ampe Trên hình 1.3 hình ảnh loại đầu hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc bảo vệ 1.1.3- Công nghệ hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ a) Chuẩn bị liên kết trớc hàn Chuẩn bị vát mép gá lắp vật hàn cho hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ yêu cầu cẩn thận nhiều so với hàn hồ quang tay Mép hàn phải phẳng, khe hở hàn mối hàn đặn, không bị cong vênh, rỗ Với hàn hồ quang dới lớp thuốc bảo vệ, liên kết hàn có chiều dày nhỏ 20 mm vát mép hàn hai phía Những liên kết hàn có chiều dày lớn vát mép mỏ cắt khí, máy cắt plasma gia công máy cắt kim loại Trớc hàn phải làm mép chiều rộng 50 ữ 60 mm hai phía mối hàn, sau hàn đính que hàn chất lợng cao b) Chế độ hàn Dòng điện hàn: Chiều sâu ngấu liên kết hàn tỷ lệ thuận với dòng điện hàn Tuy nhiên tăng dòng điện, lợng dây hàn nóng chảy tăng theo, hồ quang chìm sâu vào kim loại nên chiều rộng mối hàn không tăng rõ rệt mà tăng chiều cao phần nhô mối hàn, tạo tập trung ứng suất, giảm chất lợng bề mặt mối hàn, xỉ khó tách Nếu dòng điện nhỏ chiều sâu ngấu giảm, không đáp ứng yêu cầu (hình 1.3) B B B Dòng điện nhỏ không đủ ngấu e e e Dòng điện hợp lý Dòng điện lớn chiều cao mối hàn tăng Hình1.4- ảnh hởng dòng điện hàn tới hình dáng mối hàn Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao Điện hồ quang: Hồ quang dài điện hồ quang cao, áp lực lên kim loại lỏng giảm, chiều sâu ngấu giảm tăng chiều rộng mối hàn Điều chỉnh tốc độ cấp dây điện cột hồ quang thấp ngợc lại Tốc độ hàn: Tốc độ hàn tăng, nhiệt lợng hồ quang đơn vị chiều dài mối hàn giảm, độ sâu ngấu giảm, đồng thời chiều rộng mối hàn giảm Đờng kính dây hàn: Khi đờng kính dây hàn tăng mà dòng điện không đổi chiều sâu ngấu giảm tơng ứng Đờng kính dây hàn giảm hồ quang ăn sâu vào kim loại bản, mối hàn hẹp chiều sâu ngấu lớn Các yếu tố công nghệ khác (độ dài phần nhô dây hàn, loại cực tính dòng điện hàn ): Độ dài phần nhô dây hàn tăng lên tác dụng nung nóng kim loại điện cực trớc vào vùng hồ quang tăng lên Dây hàn cháy nhanh, đồng thời điện trở phần nhô tăng lên, dòng điện hàn giảm xuống, đặc biệt hàn dây hàn có đờng kính bé tợng rõ rệt Khi hàn hồ quang tự động bán tự động dới lớp thuốc bảo vệ dùng dòng điện chiều xoay chiều Thông thờng hàn thép dày dùng điện xoay chiều, hàn thép mỏng dùng điện chiều để giữ đợc hồ quang ổn định Với loại hàn dùng nay, đổi từ nối thuận sang nối nghịch, chiều sâu ngấu tăng lên Hàn dòng xoay chiều có chiều sâu ngấu mức trung bình so với hàn dòng chiều nối thuận nối nghịch Cỡ hạt thuốc hàn có ảnh hởng định ®Õn ®é ngÊu cđa mèi hµn Thc hµn cã cì hạt nhỏ làm giảm bớt tính hoạt động hồ quang làm tăng chiều sâu ngấu c) Kỹ thuật hàn Khi hàn giáp mối lớp, để tránh cháy thủng, để có độ ngấu hoàn toàn có tạo hình tốt mặt trái mối hàn ta áp dụng biện pháp nh: hàn lót phía dới, dùng đệm thép, đệm thuốc, dùng khoá chân đệm Nếu chiều dày vật hàn tơng đối lớn, hàn lót phơng pháp thủ công, sau hàn thức (hình 1.5a) Trong trờng hợp hàn lớp lót đợc, dùng đệm thép cố định để hàn ngấu hoàn toàn (hình 1.5b) Khoá chân (hình 1.5c) tơng tự nh hàn với đệm thép Khoá chân hay dùng cho mối hàn vật hình trụ nh ống, bồn chứa, nồi Có thể dùng đệm rời đồng đệm đồng kết hợp với thuốc nh hình 1.5e Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao a) δn bn b) δn c) δ d) e) Hình 1.5- Biện pháp chống kim loại chảy khỏi khe hở hàn n = (0,3 ữ0,5); bn = + Chi tiÕt hµn; mèi hµn; mèi hàn lót; Đệm thép; Đệm đồng; Đệm ®ång + thuèc hµn Khi hµn hå quang tù ®éng bán tự động dới lớp thuốc bảo vệ, tốt nên dùng đệm thuốc để ngăn kim loại lỏng chảy khỏi khe hở hàn Hình 1.6 số phơng pháp đệm thuốc thông dụng Hình 1.6 Biện pháp đệm lớp thuốc hàn ống đàn hồi; cấu ép; thuốc hàn; vật hàn Khi hàn liên kết chữ T liên kết hàn góc ứng dụng đệm thuốc hàn lót phía bên (hình 1.6) Các biện pháp náy áp dụng cho vị trí hàn lòng thuyền mà kim loại lỏng có khả chảy khỏi khe hàn Biện pháp đặt vào khe hở hàn miếng átbét (amiăng) hình 1.5c áp dụng cho hàn kim loại dày Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao tiếp xúc trực tiếp átbét với kim loại lỏng thờng sinh rỗ khí 1.2- hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí bảo vệ 1.2.1- Thực chất, đặc điểm phạm vi ứng dụng a) Thực chất đặc điểm Hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí bảo vệ qúa trình hàn nóng chảy nguồn nhiệt hàn đợc cung cấp hồ quang tạo điện cực nóng chảy (dây hàn) vật hàn; hồ quang kim loại nóng chảy đợc bảo vệ khỏi tác dụng ôxy nitơ môi trờng xung quanh loại khí hỗn hợp khí Tiếng Anh phơng pháp gọi GMAW (Gas Metal Arc Welding) Khí bảo vệ khí trơ (Ar; He hỗn hợp Ar+He) không tác dụng với kim loại lỏng hàn loại khí hoạt tính (CO2; CO2+O2; CO2+Ar ) có tác dụng đẩy không khí khỏi vùng hàn hạn chế tác dụng xấu Hình 1.7 Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí bảo vệ a Sơ đồ nguyên lý; b Sơ đồ thiết bị Khi điện cực hàn hay dây hàn đợc cấp tự động vào vùng hồ quang thông qua cấu cấp dây, dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn đợc thao tác tay gọi hàn hồ quang bán tự động môi trờng khí bảo vệ Nếu tất chuyển Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao động đợc khí hoá đợc gọi hàn hồ quang tự động môi trờng khí bảo vệ Hàn hồ quang điện cực nóng chảy môi trờng khí trơ (Ar; He) tiếng Anh gọi phơng pháp hàn MIG (Metal Inert Gas) Vì loại khí trơ có giá thành cao nên không đợc ứng dụng rộng rÃi, dùng để hàn kim loại màu thép hợp kim Hàn hồ quang điện cực nóng chảy môi trờng khí hoạt tính (CO2; CO2+O2 ) tiếng Anh gọi phơng pháp hàn MAG (Metal Active Gas) Phơng pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 đợc phát triển rộng rÃi có nhiều u điểm: - CO2 loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất giá thành thấp - Năng suất hàn CO2 cao, gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay - Tính công nghệ hàn CO2 cao so với hàn hồ quang dới lớp thuốc tiến hành vị trí không gian khác - Chất lợng hàn cao, sản phẩm hàn bị cong vênh tốc độ hàn cao, ngn nhiƯt tËp trung, hiƯu st sư dơng nhiƯt lớn, vùng ảnh hởng nhiệt hẹp - Điều kiện lao động tốt so với với hàn hồ quang tay qúa trình hàn không phát sinh khí độc b) Phạm vi ứng dụng Trong công nghiệp đại, hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí bảo vệ chiếm vị trí quan trọng Nó hàn loại thép kết cấu thông thờng mà hàn loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, hợp kim đặc biệt, hợp kim nhôm, magiê, niken, đồng, hợp kim có lực hoá học mạnh với ôxy Phơng pháp sử dụng đợc vị trí không gian, chiều dày vật hàn từ 0,4 ữ 4,8 mm cần hàn lớp mà vát mép; từ 1,6 ữ 10 mm hàn lớp có vát mép; từ 3,2 ữ 25 mm hàn nhiều lớp 1.2.2- Vật liệu, thiết bị hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí bảo vệ a) Vật liệu hàn Dây hàn Khi hàn môi trờng khí bảo vệ, hợp kim hoá kim loại mối hàn nh tính chất yêu cầu mối hàn đợc thực chủ yếu thông qua dây hàn Do vậy, đặc tính qúa trình công nghệ hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng chất lợng dây hàn Khi hàn MAG, đờng kính dây hàn từ 0,8 ữ 2,4 mm Sự ổn định qúa trình hàn nh chất lợng liên kết hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn Cần ý đến phơng pháp bảo quản, cất giữ biện pháp làm dây hàn dây bị gỉ bẩn Một cách để giải sử dụng dây có bọc lớp mạ đồng Dây mạ đồng nâng cao chất lợng bề mặt Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao khả chống gỉ, đồng thời nâng cao tính ổn định qúa trình hàn Theo hệ thống tiêu chuẩn AWS, ký hiệu dùng cho dây hàn thÐp C nh− sau: ER 70 S- X ®ã, ER: ký hiệu điện cực hàn que hàn phụ 70: độ bền kéo nhỏ (ksi) S: dây hàn đặc X: thành phần hoá học khí bảo vệ Bảng 1-2 giới thiệu số loại dây hàn thông dụng theo AWS Một số loại dây hàn thép C thông dụng Bảng 1-2 Điều kiện hàn Cơ tính Ký hiệu theo Độ dÃn Độ bền kéo Giới hạn chảy AWS dài % mối hàn Cực tính Khí bảo vƯ cđa liªn kÕt (min) (min-psi) (min-psi) E70S-2 72000 DCEP 60000 CO2 22 CO2 E70S-3 72000 DCEP 60000 22 CO2 E70S-4 72000 DCEP 60000 22 CO2 E70S-5 72000 DCEP 60000 22 CO2 E70S-6 72000 DCEP 60000 22 CO2 E70S-7 72000 DCEP 60000 22 DCEP dây hàn nối với cực dơng nguồn điện (đấu nghịch) Ký hiệu theo Thành phần hoá học (%) AWS C Mn Si Các nguyên tố khác E70S-2 0,6 Ti: 0,05ữ0,15; Zi: 0,02 ữ 0,40ữ0,70 0,12; Al: 0,05÷0,15 E70S-3 0,06÷0,15 0,90÷1,40 0,45÷0,70 E70S-4 0,07÷0,15 0,65÷0,85 E70S-5 Al: 0,50÷0,90 0,07÷0,19 0,30÷0,60 E70S-6 0,07÷0,15 1,40÷1,85 0,80÷1,15 E70S-7 1,50ữ2,00 0,07ữ0,15 0,50ữ0,80 Khí bảo vệ Khí Ar tinh khiết (~ 100%) thờng dùng để hàn vật liệu thép Khí He tinh khiết (~ 100%) thờng đợc dùng để hàn liên kết có kích thớc lớn, vật liÖu cã tÝnh gi·n në nhiÖt cao nh− Al, Mg Cu Khi dïng khÝ He tinh khiÕt bÒ réng mối hàn lớn so với dùng loại khí khác Vì dùng hỗn hợp Ar + (50 ữ 80%) He khí Ke có trọng lợng riêng nhỏ khí Ar mà lu lợng khí Ar dùng cần thấp so với khí He Khi hàn hợp kim chứa Fe bổ sung thêm O2 CO2 vào Ar để khắc Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 10 phục khuyết tật nh lõm khuyết, bắn toé hình dạng mối hàn không đồng CO2 đợc dùng rộng rÃi để hàn thép C trung bình giá thành thấp, mối hàn ổn định, tính liên kết hàn đạt yêu cầu, tốc độ hàn cao độ ngấu sâu Nhợc điểm hàn khí bào vệ CO2 gây bắn toé kim loại lỏng Bảng 1-3 giới thiệu số loại khí hỗn hợp khí bảo vệ Một số loại khí bảo vệ tơng ứng với kim loại Bảng 3-3 Khí bảo vệ Ar (He) Ar + 1% O2 Ar + 2% O2 Ar + 5% O2 Ar + 20% CO2 Ar + 15% CO2 + 5% O2 CO2 Kim loại Kim loại hợp kim sắt Thép austenit Thép ferit (hàn đứng từ xuống) Thép ferit (hàn mỏng, hàn đứng từ xuống) Thép ferit austenit (hàn vị trí) Thép ferit austenit (hàn vị trí) Thép ferit (hàn vị trí) Thiết bị hàn Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí bảo vệ bao gồm: nguồn điện hàn, cấu cấp dây hàn tự động, mỏ hàn hay súng hàn đờng ống dẫn khí, dẫn dây hàn cáp ®iƯn, chai chøa khÝ b¶o vƯ kÌm theo bé ®ång hồ, lu lợng kế van khí Mỏ hàn (súng hàn) bao gồm bép tiết diện để chuyển dòng điện hàn đến dây hàn, đờng dẫn khí chụp khí để hớng dòng khí bảo vệ bao quanh vùng hồ quang, phận làm nguội khí nớc tuần hoàn, công tắc đóng ngắt đồng dòng điện hàn, dây hàn dòng khí bảo vệ Hình 1.8 Má hµn cỉ cong, lµm ngi b»ng khÝ Ngn điện hàn thông thờng nguồn điện chiều DC Nguồn điện xoay chiều AC không thích hợp hồ quang bị tắt nửa chu kỳ chỉnh lu chu kỳ phân cực nguội làm cho hồ quang không ổn định Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 13 d) Kỹ thuật hàn Khi hàn phía, cần phải có đệm lót thích hợp dới đờng hàn Đôi thực đờng hàn chân (hàn lót) kỹ thuật ngắn mạch để có độ ngấu đồng đều, sau lớp đợc thực kỹ thuật truyền kiểu phun với dòng điện cao Cũng nh với phơng pháp hàn hồ quang khác, góc độ vị trí mỏ hàn điện cực với đờng hàn có ảnh hởng rõ rết tới độ ngấu hình dạng mối hàn Góc mỏ hàn thờng nghiêng khoảng 10 ữ 200 so với chiều thẳng đứng Độ nghiêng mỏ hàn vật hàn định hình dạng mối hàn nh hình 1.10 Kỹ thuật giữ mỏ hàn vuông góc thờng dùng chủ yếu hàn SAW; không nên dùng hàn GMAW chụp khí làm hạn chế tầm nhìn thợ hàn 1.3- hàn hồ quang điện cực không nóng chảy môi trờng khí trơ 1.3.1- Thực chất, đặc điểm phạm vi ứng dụng Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy môi trờng khí trơ (GTAW) qúa trình hàn nóng chảy, nguồn nhiệt cung cấp hồ quang đợc tạo thành điện cực không nóng chảy vũng hàn (hình 3.13) Vùng hồ quang đợc bảo vệ môi trờng khí trơ (Ar, He Ar+He) để ngăn cản tác động có hại ôxy nitơ không khí Điện cực không nóng chảy thờng dùng Volfram nên phơng pháp hµn nµy tiÕng Anh gäi lµ TIG (Tungsten Inert Gas) Vũng hồ quang đợc hình 3.14 Hồ quang àn TIG có nhiệt độ cao, đạt tới 61000C Kim loại mối hàn tạo thành từ kim loại hàn chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, đợc bổ sung từ que hàn phụ Toàn vũng hàn đợc bao bọc khí trơ thổi từ chụp khí Hình 1.11- Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang nóng chảy môi trờng khí trơ Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 14 Phơng pháp có số u điểm đáng ý: - Tạo mối hàn có chất lợng cao hầu hết kim loại hợp kim - Mối hàn làm sau hàn - Hồ quang vũng hàn quan sát đợc hàn - Không có kim loại bắn toé - Có thể hàn vị trí không gian - Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng liên kết hàn Phơng pháp hàn TIG đợc áp dụng nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt thích hợp hàn thép hợp kim cao, kim loại màu hợp kim chúng Phơng pháp hàn thông thờng đợc thao tác tay tự động hoá hai khâu di chuyển hồ quang nh cấp dây hàn phụ Hình 1.12- Vùng hồ quang vũng hàn 1.3.2- Vật liệu thiết bị hµn TIG a) VËt liƯu VËt liƯu sư dơng phơng pháp hàn TIG bao gồm: khí bảo vệ, điện cực Wolfram que hàn phụ Khí bảo vệ (khí trơ) Ar khí đợc điều chế từ khí phơng pháp hoá lỏng không khí tinh chế đến độ tinh khiết 99,99% Khí đợc cung cấp bình dới áp suất cao dạng lỏng với nhiệt độ dới -1840C thùng chứa lớn He có trọng lợng riêng hoảng 1/10 so với Ar đợc lấy từ khí tự nhiên, thờng đợc chứa bình dới áp suất cao Sau khỏi chụp khí mỏ hàn, Ar tạo thành lớp bảo vệ phía vùng hàn Do nhẹ hơn, He có xu hớng dâng lên tạo thành cuộn xoáy xung quanh hồ quang Để bảo vệ hiệu quả, lu lợng He phải gấp ữ lần so với Ar Đặc tính quan trọng khác He đòi hỏi điện áp hồ quang cao với Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 15 chiều dài hồ quang dòng điện so với Ar Hồ quang He nóng so với Ar; He thờng dùng để hàn vật liệu có chiều dày lớn, có độ dẫn nhiệt cao (nh Cu) nhiệt độ nóng chảy cao Điểm khác biệt Ar cho tính ổn định hồ quang nh dòng điện xoay chiều (AC) chiều (DC) có tác dụng làm tốt với dòng AC Trong lúc đó, He tạo hồ quang ổn định với dòng điện DC nhng tính ổn định hồ quang tác dụng làm với dòng AC tơng đối thấp Do cần hàn Al, Mg dòng AC nên dùng Ar Các hỗn hợp Ar He với hàm lợng He đến 75% đợc sử dụng cần cân đặc tính hai loại khí Có thể bổ sung H2 vào Ar hàn cáchk Ni, Ni-Cu, thép không gỉ Điện cực Wolfram Wolfram đợc dùng làm điện cực có tính chịu nhiệt cao (nhiệt độ nóng chảy 34100C), phát xạ điện tử tơng đối tốt, làm iôn hoá hồ quang trì tính ổn định hồ quang Wolfram có tính chống ôxy hoá cao Bảng 3-7 giới thiệu thành phần hoá học số loại điện cực Wolfram theo tiêu chuẩn AWS A5.12-80 Thành phần hoá học số loại điện cực Volfram Bảng 3-7 Tiêu chuẩn AWS W (min) Th Zr Tỉng t¹p chÊt % % % (max) % 0,5 99,5 EWP 0,5 98,5 EWTh-1 0,8 ÷ 1,2 0,5 97,5 EWTh-2 1,7 ÷ 2,2 0,5 98,95 EWTh-3 0,35 ữ 0,55 0,5 99,2 EWZr 0,15 ữ 0,40 Các điện cực Wolfram có đờng kính 0,25 ữ 6,4 mm với chiều dài 76 ữ 610 mm Các điện cực Wolfram có thêm Thori (Th) có tính phát xạ điện tử, dẫn điện chống nhiễm bẩn tốt, mồi hồ quang tốt hồ quang ổn định Các điện cực Wolfram có thêm Zircon (Zr) có tính chất trung gian điện cực W điện cực W-Th Bảng 3-8 số đặc điểm nhận diện loại điện cực theo tiêu chuẩn AWS Màu nhận diện số loại điện cực thông dụng Bảng 3-8 Ký hiệu Thành phần Màu nhận diện Xanh c©y Wolfram tinh khiÕt EWP Da cam 97,3% W, 2% oxit ceri EWCe-2 §en 98,3% W, 1% oxit lantan EWLa-1 Vàng 98,3% W, 1% oxit thori EWTh-1 Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 16 Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao EWTh-2 EWZa-1 EWG 97,3% W, 2% oxit thori 99,1% W, 0,25% oxit zircon 94,5% W Đỏ Nâu Xám Một số yêu cầu sử dụng điện cực Wolfram: - Cần chọn dòng điện thích hợp với kích cỡ điện cực đợc sử dụng Dòng điện cao làm hỏng đầu điện cực, dòng điện thấp gây ăn mòn, nhiệt độ thấp hồ quang không ổn định - Đầu điện cực phải đợc mài hợp lý theo hớng dẫn kèm theo điện cực - Điện cực phải đợc sử dụng bảo quản cẩn thận, tránh nhiễm bẩn - Dòng khí bảo vệ phải đợc trì không trớc hàn mà sau ngắt hồ quang điện cực nguội - Phần nhô điện cực phía mỏ hàn (chụp khí) phải đợc giữ mức ngắn nhất, tùy theo ứng dụng thiết bị để dảm bảo đợc bảo vệ tốt dòng khí trơ - Cần tránh nhiễm bẩn điện cực, tiếp xúc điện cực nóng với kim loại mối hàn - Thiế bị, đặc biệt chụp khí phải đợc bảo vệ làm Đầu chụp khí bị bẩn ảnh hởng tới khí bảo vệ, ảnh hởng tới hồ quang hàn; làm giảm chất lợng mối hàn Que hàn phụ Que hàn phụ có kích thớc tiêu chuẩn theo ISO/R564 nh sau: chiều dài từ 500 ữ 1000 mm với đờng kính 1,2; 1,6; 2; 2,4; 3,2 mm Các loại que hàn phụ gồm có: đồng hợp kim đồng, thép không gỉ Cr cao Cr-Ni, nhôm hợp kim nhôm, thép C thấp, thép hợp kim thấp b) Thiết bị dùng cho hàn TIG Thiết bị dùng cho hàn TIG có phận sau (hình 1.13): - Nguồn điện hàn, bao gồm hệ thống điều khiển khí bảo vệ, nớc làm mát, dòng điện điện áp hàn - Mỏ hàn - Chai chứa khí trơ van điều khiển lu lợng khí Mỏ hàn TIG Chức mỏ hàn TIG dẫn dòng điện khí trơ vào vùng hàn Điện cực Wolfram dẫn điện đợc giữ chắn mỏ hàn đai giữ với vít lắp bên thân mỏ hàn (hình 1.14) Các đai có kích thớc phù hợp với đờng kính điện cực Khí đợc cung cÊp vµo vïng hµn qua chơp khÝ Chơp khÝ cã ren đợc lắp vào đầu mỏ hàn để hớng phân phối dòng khí bảo vệ Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 17 Mỏ hàn có kích thớc hình dáng khác phù hợp với công việc hàn cụ thể Hình 1.14- Cấu tạo mỏ hàn TIG a) Mỏ hàn TIG làm mát nớc; b) Má hµn TIG cã èng héi tơ khÝ Má hàn TIG đợc phân làm loại theo cấu làm mát: - Mỏ hàn làm mát khí - tơng ứng với cờng độ dòng điện hàn nhỏ 120A - Mỏ hàn làm mát nớc - tơng ứng với cờng độ dòng điện hàn lớn 120A Nguồn điện hàn Nguồn điện hàn cung cấp dòng hàn chiều xoay chiều, hai Tùy ứng dụng, biến áp, chỉnh lu, máy phát điện hàn Nguồn điện hàn cần có đờng đặc tÝnh ngoµi dèc (gièng nh− cho hµn hå quang tay) Để tăng tốc độ ổn định hồ quang, điện áp không tải khoảng 70 ữ 80V Bộ phận điều khiển thờng đợc bố trí chung với nguồn điện hàn bao gồm contactơ đóng ngắt dòng hàn, gây hồ quang tần số cao, điều khiển tuần hoàn nớc làm mát (nếu có) với hệ thống cánh tản nhiệt quạt làm mát, khống chế thành phần dòng chiều (với máy hàn xoay chiều, chiều) * Nguồn điện hàn xoay chiều: thích hợp cho hàn nhôm, magiê hợp kim chúng Khi hàn, nửa chu kỳ dơng (của điện cực) có tác dụng bắn phá lớp màng ôxit bề mặt làm bề mặt Nửa chu kỳ âm nung kim loại Hiện có hai loại nguồn xoay chiều dùng cho hàn điện cực không nóng chảy môi trờng khí bảo vệ - Loại nguồn xoay chiều thứ có dòng hàn dạng sóng hình sin, điều khiển dòng hàn cảm kháng bÃo hoà (cổ điển) Nó có u điểm hồ quang cháy êm Nhợc điểm phải thờng xuyên gián đoạn công việc hàn cần thay đổi cờng độ dòng hàn có nhu cầu giảm dòng hàn xuống tối thiểu hàn để vũng hàn kết tinh chậm (không có điều khiển từ xa) Với hàn nhôm, có tợng tự chỉnh lu hồ quang, đặc biệt hàn dòng nhỏ nên cần dùng kèm cản thành phần dòng chiều (mắc nối tiếp ắcquy có điện dung lín, bé tơ ®iƯn cã ®iƯn dung lín) nh−ng lại gây lẫn W vào Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 18 mối hàn điện cực cực dơng để khử màng ôxít nhôm bị nung mức cảm kháng bÃo hoà không ddợc thiết kế thích hợp để hạn chế biên độ tối đa dòng hàn xoay chiều, làm bị xói mòn thành vụn nhỏ dịch chuyển vào vũng hàn Phải sử dụng cao tần (công suất nhỏ 250 ữ 300W, điện áp ữ 3kV, tần số cao 250 ữ 1000kHz bảo đảm dòng điện có tác dụng bề mặt, an toàn với thợ hàn) để gây hồ quang không tiếp xúc (khoảng 3mm) tạo ổn định hồ quang suốt qúa trình hàn - Loại nguồn xoay chiều thứ hai có dòng hàn dạng sóng vuông cho phép giảm biên độ tối đa dòng hàn so với dạng sóng hình sin (khoảng 30%) có công suất nhiệt Do có khả làm lẫn W vào mối hàn Một số máy hàn cho phép điều chỉnh đợc thời gian tác động bán chu kỳ dạng sóng vuông, làm ôxít nhôm đạt tới chiều sâu chảy nh mong muốn Một lợi trì đợc hồ quang mà không cần tiếp tục sử dụng ổn định hồ quang tần số cao (chỉ cần để gây hồ quang) tần số đổi chiều dòng điện hàn cao nhiều so với dòng hàn dạng sóng hình sin * Nguồn điện hàn chiều: không gây vấn đề lẫn W vào mối hàn hay tợng tự nắn dòng (nh hàn nhôm nguồn hàn xoay chiều) Tuy nhiên, điều quan trọng cần lu ý sử dụng việc gây hồ quang khả cho dòng hàn tối thiểu Hầu hết máy chiều sử dụng phơng pháp nối thuận (nên 2/3 lợng nhiệt hồ quang vào vật hàn) Điện cực W tinh khiết nh trờng hợp máy xoay chiều đợc dùng để hàn chiều cực thuận khó gây hồ quang Thay vào điện cực W + 1,5 ữ 2%ThO2 ZrO2 oxít đất LaO Nếu dùng dòng chiều nối nghịch dòng điện tử bắn phá mạnh điện cực (2/3 lợng nhiệt hồ quang vào điện cực) có khả làm nóng chảy đầu điện cực Vì vậy, đờng kính điện cực phải lớn so với trờng hợp hàn dòng chiều nối thuận (6,4 mm so víi 1,6 mm I = 125A) Dßng mét chiều nối nghịch cho mối hàn nông rộng so với nối thuận Công dụng chủ yếu dòng chiều nối nghịch dùng để làm tròn đầu điện cực cho hàn máy xoay chiều (thực bên bề mặt đồng để tránh nhiễm W vào vật hàn) Việc gây hồ quang dùng cao tần nh với máy xoay chiều (sau đà gây đợc hồ quang, tự tắt chế độ tần số cao không cần nữa) Các nguồn điện hàn TIG thông dụng ởViệt Nam máy hàn TG 160 hÃng WIM (Malaysia), máy hàn KEPMI 2500 hÃng Kempi (Phần Lan) 1.3.3- Công nghệ hàn TIG a) Chuẩn bị trớc hàn Công việc chuẩn bị trớc hàn bao gồm: - Xác định dạng liên kết - Lót đáy mối hàn (nếu có) - Kiểm tra thiết bị Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 19 - Chuẩn bị khí bảo vệ, que hàn phụ Dạng liên kết Các dạng liên kết hàn TIG liên kết giáp mối, liên kết chồng, liên kết góc, liên kết mép liên kết chữ T Các chi tiết hàn cần phải đợc làm bề mặt phơng pháp học hoá chất Làm bên mối hàn khoảng 30 ữ 50mm Sau vát mép (nếu có) gá lắp thực mối hàn đính Kích thớc số lợng mối hàn đính phụ thuộc vào chiều dày kích thớc khác chi tiết hàn Dạng lót đáy mối hàn Tấm lót đáy có tác dụng bảo vệ mặt sau mối hàn mỏng tránh khỏi ảnh hởng có hại không khí ngăn kim loại lỏng chảy sụt khỏi mối hàn (có tác dụng đỡ vũng hàn) Có thể lót đáy kim loại, sử dụng đệm thuốc hàn đa khí trơ vào bề mặt dới mối hàn, loại phối hợp hai phơng pháp Kiểm tra thiết bị trớc hàn - Kiểm tra độ kín hệ thống cung cấp khí, tình trạng hoạt ®éng cđa van khÝ - KiĨm tra c−êng ®é dßng điện hàn, chế độ dòng điện hàn lu lợng khí bảo vệ đà đặt - Chọn kích cỡ chụp khí, đờng kính góc vát đầu điện cực hàn thích hợp - Kiểm tra lu lợng nớc làm mát mỏ hàn (nếu có) - Kiểm tra việc đấu điện nh chất lợng tiếp xúc điện cực tính b) Chế độ hàn TIG Chế độ hàn TIG gồm thông số công nghệ sau: - Cờng độ dòng điện hàn - Thời gian tăng cờng độ dòng điện hàn lên giá trị đà chọn - Thời gian giảm cờng độ dòng điện hàn đến tắt hồ quang với mục đích trÃnh lõm cuối đờng hàn - Tốc độ hàn - Đờng kính điện cực W, que hàn (dây hàn) phụ - Lu lợng khí bảo vệ kích cỡ chụp khí - Thời gian mở, đóng khí bảo vệ trớc gây hồ quang tắt hồ quang Hình 3.19 giới thiệu chu trình hàn TIG: * Hàn TIG xung điện: đay phơng pháp hàn TIG cải tiến, sử dụng dòng đienẹ hàn chiều có chu trình gián đoạn dạng xung (hình 3.20) Giá trị cờng độ dòng điện hàn lần lợt thay đổi hai mức cao thấp với khoảng thời gian định lặp lặp lại suốt qúa trình hàn Chu kỳ biên độ hai mức dòng điện thay đổi cách độc lập để phù hợp với chu trình hàn cụ Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 20 thĨ Sù nãng ch¶y x¶y c−êng độ dòng điện mức cao (đỉnh), vũng hàn kết tinh cờng độ dòng điện mức thấp (chân) Điều tạo nóng chảy gián đoạn dọc theo đờng hàn dÃy điểm nóng chảy xếp chồng lên Quy trình hàn thích hợp tự động hoá qúa trình hàn TIG vị trÝ cho c¸c mèi ghÐp theo chu vi thùc hiƯn ống thành mỏng Nó có số đặc điểm bật: - Không đòi hỏi chặt chẽ dung sai gá lắp nh hàn xung - Cho phép hàn mỏng dới 1mm - Giảm biến dạng khống chế đợc công suất nhiệt (giảm tích luỹ nhiệt) - Dễ hàn t - Không đòi hỏi trình độ tay nghề thợ thật cao - Chất lợng mối hàn đợc cải thiện đáng kể - Thích hợp cho khí hoá, tự động hoá qúa trình hàn - Thích hợp hàn chi tiết quan trọng nh đờng hàn lót mối hàn ống nhiều lớp, hàn chi tiết chiều dày không đồng nhất, hàn kim loại khác - Lực điện từ mạnh xung điện cho phép hạn chế rỗ xốp mối hàn tăng chiều sâu ngấu * Hàn thép không gỉ: phơng pháp hàn TIG thích hợp cho loại thép không gỉ đợc bảo vệ tốt, tránh đợc tác nhân có hại môi trờng không khí nên mối hàn không chứa tạp chất phi kim loại Bảng 3-9 đa số chế độ hàn thép không gỉ thờng sử dụng * Hàn nhôm: Khi hàn nhôm phải sử dụng dòng điện xoay chiều kết hợp tốt khả dẫn điện, tính điều khiển hồ quang tác dụng làm hồ quang Nguồn điện hàn thờng biến áp hàn pha với điện áp không tải 80 ữ 100V Các loại điện cực thích hợp loại W W-Zr, đầu điện cực phải có hình bán cầu nh hình 3.21 Bảng 3-10 số chế độ hàn nhôm thờng sử dụng c) Kỹ thuật hàn TIG Kỹ thuật hàn TIG bao gồm việc gây kết thúc hồ quang, thao tác mỏ hàn dây hàn phụ t hàn khác Gây hồ quang Có cách gây hồ quang: không tiếp xúc (bằng cao tần) tiếp xúc (TIG quẹt) * Gây hồ quang không tiếp xúc: - Bật dòng điện hàn, giữ mỏ hàn t nằm ngang cách bề mặt vật hàn khoảng 50mm - Quay nhanh đầu điện cực mỏ hàn phía vật hàn khoảng cách chừng 3mm, tạo thành góc khoảng 750, hồ quang tự hình thành hoạt động gây hồ quang tần số điện áp cao có sẵn thiết bị Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 21 * Gây hồ quang tiếp xúc: Khi hàn dòng chiều, đặc biệt hàn khu vực mà tần số cao dễ gây nhiễu cho thiết bị điện tử nhạy cảm gây hồ quang cách cho tiếp xúc trực tiếp nhanh với bề mặt hàn mồi hồ quang (không đợc làm graphit) Bộ phận điều khiển tự động thiết bị hàn tăng dẫn dòng điện từ lúc bắt đầu có hồ quang lên giá trị dòng điện hàn đà chọn Kết thúc hồ quang Chun nhanh ®iƯn cùc vỊ t− thÕ n»m ngang Chó ý: Thiết bị hàn đợc trang bị điều khiển (bằng tay chân) để gây hồ quang, để thay đổi cờng độ dòng điện hàn kết thúc hồ quang mà không cần thông qua chuyển động mỏ hàn Trong hàn TIG, hồ quang bị thổi lệch do: - Từ trờng - Đầu điện cực bị nhiễm Cacbon - Mật độ dòng điện hàn thấp - Luồng không khí bên thổi Để khắc phục tợng thổi lệch hồ quang, ta dùng kỹ thuật nh hàn hồ quang tay che chắn gió lùa (nếu có) Hàn mối hàn giáp mối - Sau gây hồ quang, giữ mỏ hàn góc 750 so với bề mặt vật hàn - Nung điểm bắt đầu hàn cách cho mỏ hàn xoay tròn thấy xuất vũng hàn Đầu điện cực đợc giữ khoảng cách mm so với bề mặt vật hàn - Khi quan sát thấy vũng hàn sáng lỏng dịch chuyển chậm mỏ hàn với tốc độ đủ tạo mối hàn có chiều rộng cần thiết Trờng hợp không s dụng dây hàn phụ không cần dao động ngang mỏ hàn dịch chuyển theo chiỊu dµi mèi hµn - Khi sư dơng que hµn phụ, dây hàn đợc giữ góc 150 so với bề mặt vật hàn, tạo với trục mỏ hàn góc gần 900 cách điểm bắt đầu hàn khoảng 25 mm Trớc hết (hình 3.23) nung điểm khởi đầu (a) để tạo vũng hàn giống nh hàn dây hàn phụ Khi vũng hàn sáng lỏng, dịch chuyển hồ quang mép sau vũng hàn (b) bổ sung kim loại dây hàn cách chạm nhanh đầu dây hàn vào mép trớc vũng hàn (c) Rút dây hàn lại (d) đa hồ quang quay trë vỊ mÐp tr−íc cđa vịng hµn (e) Khi vịng hàn trở lại sáng lỏng, ta lặp lại bớc nêu trên toàn chiều dài mối hàn Tốc độ hàn lợng dây hàn đợc bổ sung phụ thuộc vào chiều rộng chiều cao cần thiết mối hàn Để thực bề mặt thẳng đứng, mỏ hàn đợc giữ gần nh vuông góc với bề mặt cần hàn Hàn thờng đợc tiến hành từ dới lên (hình 3.24) Khi sử dụng dây hàn phụ đợc đa vào giống nh mô tả Hàn mối hàn góc liên kết chồng Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 22 - Bắt đầu việc tạo vũng hàn dới - Khi vũng hàn sáng lỏng, rút ngắn hồ quang xuống khoảng 1,6 mm - Dao động mỏ hàn vũng hàn liên kết với - Một đà hình thành mối hàn, ngừng dao động - Di chuyển mỏ hàn dọc đờng hàn với đầu điện cực phía mép Hàn mối hàn liên kết góc liên kết mép Đây loại mối hàn dễ hàn điện cực không nóng chảy môi trờng khí trơ - Tạo vũng hàn điểm bắt đầu - Di chuyển thẳng mỏ hàn dọc theo đờng hàn - Không cần dây hàn phụ Hàn mèi hµn nhiỊu líp - Th−êng thùc hiƯn víi chiỊu dày > mm - Lớp hàn đầu cần hàn ngấu hoàn toàn chân mối hàn - Các lớp sau hàn dòng điện hàn lớn Kỹ thuật hàn ống Các u điểm là: mối hàn mợt, ngấu hết, có khuyết tật phía chân mối hàn, khả chống ăn mòn tốt so với áp dụng phơng pháp hàn khác Ví dụ, liên kết đờng ống quan trọng, chất lợng bề mặt phía mối hàn đợc coi trọng (hình 3.26) Để đạt đợc điều này, cần bảo vệ mối hàn từ phía ống thông qua việc đa vào trì khí trơ (có áp lực cao at chút) phần ống, tức phía mặt trái mối hàn điều kiện trờng có đờng ống lớn, dùng túi chất dẻo đặt bên ống bơm phồng lên để bịt kín ống hai phía mối hàn (có để đờng dẫn khí bảo vệ vào vùng cần đợc bảo vệ) Trong hai trờng hợp, cần hạn chế Ar thoát cách dùng băng mềm che phần hai ống để hở dần phần phía trớc mối hàn hàn Xét trờng hợp tiêu biểu t hàn (1G) mối hàn giáp mối chữ V có góc vát 37,50 bên; mặt đáy 1,6 mm; khe hở từ 1,6 đến 2,4 mm (hình 3.27) Khi hàn, khoảng cách phần nhô điện cực (đà đợc vát nhọn thích hợp) từ miệng chụp khí bảo vệ đợc điều chỉnh nh hình 3.28 với đầu điện cực nằm gần nh ngang dới bề mặt chi tiết hàn chút Hình 3.29 cho thấy cách hàn ống t cố định nằm ngang (2G) Hàn vị trí thấp lên phía Sau lặp lại với phía đối diện từ đỉnh Vị trí tơng quan điện cực dây hàn đợc biểu thị hình Sau thiết lập đợc vũng hàn bắt đầu hàn, cần dao động mỏ hàn (khi hàn thép thờng) theo hình 3.30 Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 23 Nếu thấy vũng hàn có xu hớng sụt, cần điều chỉnh tốc độ dịch chuyển dao động mỏ hàn Cũng điều chỉnh cách cho thêm kim loại phụ (dây hàn phụ) vào vũng hàn để làm nguội bớt vũng hàn Trong số trờng hợp, để tránh đầu mỏ hàn mắc kẹt vào rÃnh hàn, cần sử dụng chụp khí có vát tròn đầu (hình 3.31) * Hàn ống nhiều lớp: - Hàn lớp đáy (lớp 1): khống chế chiều sâu chảy yếu tố định thành công lớp hàn đáy Chỉ đạt đợc điều ®ã qua thùc hµnh ®Ĩ tÝch l kinh nghiƯm vµ tạo thói quen + Hàn đính đặt liên kết vào vị trí cần hàn + Gây hồ quang bên mép đa hồ quang xuống đáy liên kết + Khi vũng hàn nối hai bên đáy đa dây hàn phụ vào Cách nhận biết mối hàn đáy đà ngấu hoàn toàn hay cha: Sau vũng hàn nối hai bên liên kết, hồ quang đợc giữ lát phía vũng hàn Sau đó, vũng hàn dẹt có dạng nêm (phía trớc thẳng với góc tròn phía sau) Đó mối hàn đáy đà ngấu hoàn toàn - Hàn lớp điền đầy (lớp thứ đến lớp thứ n-1): + Dao động ngang mỏ hàn hàn thép C thép hợp kim thấp ống ngang t cố định (5G) xoay (1G) tốn thời gian hàn + Không dao động ngang mỏ hàn hàn thép hợp kim cao (để tránh tạo cacbit Cr) t hàn ống đứng cố định (2G) thép C thép hợp kim thấp - Hàn lớp hoàn thiện (lớp thứ n cùng) + Lớp hàn cần rộng liên kết mm hai bên + Phần nhô mối hàn cần cao bề mặt ống khoảng 1,6 mm + Chuyển động dao động ngang mỏ hàn: nh với lớp điền đầy Chơng Hàn Gang, đồng, nhôm 2.1 hàn gang 2.1.1 Đặc điểm hàn gang Gang hợp chất Fe-C mà C > 2%, Mn, Si, S, P gang hợp kim có thêm Cr, Ni, Al, Ti, Mo, Cu nguyên tố khác Lu huỳnh S dể tạo thành cácbít, dể sinh nứt hàn Gang có tính dẻo kém, độ cứng, dòn cao nên hàn dể nứt Khi hàn gang thờng sinh biến đổi cục grafit thành xêmentit nên tăng độ dòn cứng gang Trong trình hàn C bị cháy tạo khí CO gây cho mối hàn rỗ khí, Si bị cháy tạo thành SiO2 khó nóng chảy Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 24 Nhiệt độ chảy gang không cao độ chảy loÃng lớn nên hàn mối hàn đứng, hàn trần mối hàn ngang khó 2.1.2 Các phơng pháp hµn gang a/ Hµn nguéi Hµn nguéi cã mét sè u tè kü tht nh− sau: - Tr−íc hÕt v¸t mép hàn khoan lỗ tarô ren sau cắm chốt thép có d = (5ữ13)mm (nh hình vẽ) độ liên kết thép gang không tốt - Dùng que hàn thép cácbon C 08 có bọc Hình 2.1 Hàn nguội gang lớp thuốc dày 0,3 mm hàn ôm xung quanh phần nhô chốt cho dính chặt với gang sau hàn đắp cho đầy mối hàn - Nếu hàn vết nứt trớc hết phải khoan lỗ nhỏ đầu vết nứt để vết nứt không phát triển Ưu điểm dùng que hàn thép cho phép sửa chửa chi tiết nhỏ mà không cần tháo rời khỏi kết cấu Ngoài dùng que hàn mônen: 30%Cu, 65%Ni, 1,5%Mn, 3%Fe thành phần thuốc bọc: 45% grafit, 15% tinh quẳng cao lanh, 20% đất sét, 10% than gổ vụn 10% xút dùng để hàn kết cấu không chịu bền cao b/ Hàn nóng Hàn nóng phơng pháp hàn có nung nóng sơ 500ữ6000C: - Chuẩn bị hàn: vát mép, làm sạch, khoan lỗ đầu vết nứt - Chế tạo khuôn vật liệu: bột grafit, cát rây nhào trỗn với thuỷ tinh lỏng có trỗn với đất sét - Lắp khuôn lên vị trí hàn để không cho gang lỏng chảy Sấy khuôn nung sơ H.6.2 Hàn bánh xe gang chổ mối hàn đến 500ữ6000C lửa khí hàn nóng cháy - Dùng que hàn gang có d = (6ữ20) mm; Ih= 300ữ1000 A Khi mối hàn trạng thái lỏng cho borắc (Na2B4O7) vào vũng hàn để tạo xỉ Ngoài bỏ vào vũng hàn fêrô silic để tăng nồng độ Si cho gang, gang xám sau hàn xong phải làm nguội chậm để chống nứt Chú ý: ã Có thể hàn gang phơng pháp hàn khí cách dùng lửa cácbon hoá Tất trờng hợp hàn gang lửa hàn khí hàn nóng ã Thuốc hàn gang: borắc số chất: Na, bicácbônat, ôxyt silic ã Cũng sử dụng loại que hàn đồng số que hàn chế tạo kim Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 25 loại khác để hàn gang ã Phơng pháp hàn nóng tốt hàn nguội 2.2 hàn đồng hợp kim đồng 2.2.1 Đặc điểm chung Đồng hợp kim đồng có độ dẫn điện dẫn nhiệt cao (gấp lần Fe), để tạo nên vũng hàn yêu cầu nguồn nhiệt lớn Vùng ảnh hởng nhiệt lớn làm giảm tính vật hàn, gây biến dạng lớn nung nóng làm nguội nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm, ứng nhiệt sinh hàn dể tạo nên nứt nẻ mối hàn Cu dể bị ôxy hoá tạo nên CuO Cu2O nguội làm cho mối hàn dòn Nhiệt độ chảy thấp nên dễ nhiệt, hàn trần, hàn đứng kim loại dể bị chảy Khi hàn đồng thau, kẽm dễ bị cháy làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn so với vật hàn nhiệt độ cao H2 CO khuyết tán vào kim loại tác dụng với ôxy kim loại tạo thành H2O CO2 không hoà tan kim loại mà bay với áp suất lớn Khi mối hàn nguội lạnh áp suất gây nứt nẻ cho mối hàn 2.2.2 Hàn đồng đỏ a/ Hàn đồng đỏ khí hàn Vật hàn phải chuẩn bị tốt, làm mối hàn, vật hàn mỏng S = (1,5ữ2)mm dùng kiểu uốn mép, S = (3ữ10)mm vát mép 450, S > 10mm vát mép 900 Dùng lửa bình th−êng, cã thĨ nung s¬ bé (400 - 5000C) Dïng que hàn đồng có thành phần nh vật hàn có thêm chất khử ôxy nh P, Si nhng nhiệt độ chảy que phải thấp đồng Trong trình hàn phải dùng thuốc hàn để bảo vệ mối hàn khỏi bị ôxy hoá khử ôxy ôxýt đồng Thờng hay dùng borắc Na2B4O7 axits boríc H3BO3 b/ Hàn đồng đỏ hồ quang điện Có thể dùng điện cực than điện cực kim loại Các que hàn đợc bọc thuốc hàn nh hàn khí Que hàn hợp kim đồng có chất khử ôxy Phốtpho P với dq = (1,5ữ10) mm, Ih = (35ữ65)dq 2.2.3 Hàn đồng thau a/ Hàn đồng thau khí hàn Đặc điểm cần ý bốc kẽm (9050C) gần nhiệt độ chảy đồng thau ( 4mm cần vát mép Thờng sử dụng lửa hàn bình thờng để hàn thừa ỗy dể tạo Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 27 thành ôxyt nhôm, thừa axêtylen dể tạo thành rỗ khí Công suất lửa lấy lớn hàn thép mét Ýt W = 150.S (l/giê) Que hµn cã thµnh phần nh vật hàn, hàn nhôm dùng que AK (có 5% Si) mối hàn tốt Thuốc hàn chủ yếu muối clo flo (NaCl, KCl, NaF, CaF2, ) Sau hàn xong phải rửa mối hàn để trách ăn mòn thuốc hàn thừa mối hàn 2.3.3 Hàn nhôm hồ quang điện Khi hàn điện cực than vonfram, nên dùng loại có dq = 12, 15, 20 mm với dòng chiều xoay chiều Ih= (200 - 500)A Thuốc hàn nh hàn khí Hàn điện cực nóng chảy thờng dùng hàn tự động môi trờng bảo vệ (thuốc hàn khí) Thuốc hàn gåm mi clo vµ flo VÝ dơ: 20%KCl + 24%LiCl + 39%KF +17%NaF để hàn nhôm-magiê Đờng kính que hàn phơ thc vµo chiỊu dµy vËt hµn S nÕu S = (5 ữ 7) mm dq = S +1; S = (8 ữ 10) mm dq = S/2 + 2; S = (11 ữ 15) mm dq = S/2 + Cờng độ dòng điện tính theo công thức: Ih= B.dq (A) B - mật độ dòng ®iÖn, lÊy B = (32 - 35)A/mm ®−êng kÝnh ®iÖn cực dq - đờng kính que hàn (mm) Dùng dòng điện chiều nối nghịch tốt Hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc phơng pháp có suất cao chất lợng mối hàn tốt, que hàn dây nhôm nguyên chất hợp kim AK Tốc độ dây hàn Vd = Ih K (m/h) Q Q - khối lợng mét dây hàn (g/m) K - hƯ sè ch¶y, K = - 8,3 (g/A.h) Phơng pháp hàn nhôm tự động đợc dùng phổ biÕn víi khÝ b¶o vƯ (H2, Ar, CO2 v.v ), chế độ hàn nh hàn tự động dới lớp thuốc Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng ... Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao 14 Phơng pháp có số u điểm đáng ý: - Tạo mối hàn có chất lợng cao hầu hết kim loại hợp kim - Mối hàn làm sau hàn - Hồ quang... oxit ceri EWCe-2 §en 98,3% W, 1% oxit lantan EWLa-1 Vµng 98,3% W, 1% oxit thori EWTh-1 Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng 16 Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao EWTh-2 EWZa-1 EWG 97,3%... bọc lớp mạ đồng Dây mạ đồng nâng cao chất lợng bề mặt Trờng đại học Bách khoa - Đại học Đà nẵng Giáo trình: Công nghệ tạo phôi nâng cao khả chống gỉ, đồng thời nâng cao tính ổn định qúa trình