Giáo trình Mô đun 30: Hàn MIG/MAG 1F;2F;3F

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƢƠNG II

---------o0o---------

GIÁO TRÌNH

Mô đun: HÀN MIG/MAG 1F; 2F; 3F

Mã số: MĐ30

NGHỀ HÀN

Trình độ: CAO ĐẲNG NGHỀ

Hải Phòng, năm 2011

2

LỜI GIỚI THIỆU

Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số

lượng và chất lượng, nhằm 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 theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay.

Mô đun 17:Hàn MIG/MAG cơ bản 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 dầu 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!

Tháng 12 năm 2011

Nhóm biên soạn

3

MỤC LỤC

Đề mục

Trang

I. Lời giới thiệu

II. Mục lục

2

3

4

5

Vị trí, ý nghĩa, vai trò của mô đun

Mục tiêu của mô đun

Nội dung mô đun

Yêu cầu đánh giá hoàn thành mô đun

III. Nội dung chi tiết mô đun

6

Bài 1: Những kiến thức cơ bản khí hàn MIG/MAG.

Bài 2: Vận hành máy hàn MIG/MAG

96

171

187

194

200

201

Bài 3: Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 1F

Bài 4: Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 2F

Bài 5: Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 3F

IV. Tài liệu tham khảo

V. Phụ lục: Robothàn MIG/MAG

4

MÔ ĐUN: HÀN MIG/MAG 1F;2F;3F

Mã số mô đun: MĐ 30

I. VỊ TRÍ, Ý NGHĨA, VAI TRÒ CỦA MÔ ĐUN:

Môđun Hàn MIG/MAG cơ bản là mô đun chuyên môn nghề, được bố trí

sau khi học xong các môn học kỹ thuật cơ sở và mô đun MĐ13 MĐ16.

Là môđun có vai trò quan trọng, người học được trang bị những kiến thức,

kỹ năng sử dụng dụng cụ, thiết bị và kỹ năng hàn kim loại bằng phương pháp

hàn MIG/MAG .

II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN:

- Nêu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp

hàn MIG/MAG.

- Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và cách sử dụng

các dụng cụ, thiết bị hàn MIG/MAG.

- Nêu được cách ký hiệu, thành phần hóa học và ứng dụng của vật liệu

hàn MIG/MAG

- Giải thích và tính toán được các thông số trong chế độ hàn.

- Đấu nối, vận hành thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG.

- Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu.

- Hàn các mối hàn cơ bản ở vị trí hàn 1G, 1F, 2F, 3F đảm bảo yêu cầu kỹ

thuật.

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp.

III. NỘI DUNG MÔ ĐUN:

Số

TT

Tên các bài trong mô đun

1

2

3

Những kiến thức cơ bản khí hàn MIG/MAG.

Vận hành máy hàn MIG/MAG

Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 1F

5

Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 2F

6

7

Hàn liên kết góc thép các bon thấp vị trí hàn 3F

Kiểm tra kết thúc Mô đun

5

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN

1. Kiểm tra đánh giá trước khi thực hiện mô đun:

- Kiến thức: Đánh giá qua kết quả của MĐ16, kết hợp với vấn đáp hoặc trắc

nghiệm kiến thức đã học có liên quan đến MĐ17.

- Kỹ năng: Được đánh giá qua kết quả thực hiện bài tập thực hành của

MĐ17.

2. Kiểm tra đánh giá trong khi thực hiện mô đun:

Giáo viên hướng dẫn quan sát trong quá trình hướng dẫn thường xuyên về

công tác chuẩn bị, thao tác cơ bản, bố trí nơi làm việc... Ghi sổ theo dõi để kết

hợp đánh giá kết quả thực hiện môđun về kiến thức, kỹ năng, thái độ.

3. Kiểm tra sau khi kết thúc mô đun:

3.1. Về kiến thức:

Căn cứ vào mục tiêu môđun để đánh giá kết quả qua bài kiểm tra viết, kiểm

tra vấn đáp, hoặc trắc nghiệm đạt các yêu cầu sau:

- Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn

MIG/MAG.

- Nguyên lý hoạt động, trình tự vận hành các thiết bị hàn MIG/MAG

- Cách ký hiệu, thành phần hóa học và phạm vi ứng dụng của vật liệu hàn

MIG/MAG

- Thông số trong chế độ hàn.

3.2. Về kỹ năng:

Được đánh giá bằng kiểm tra trực tiếp các thao tác trên máy, qua chất lượng

của bài tập thực hành đạt các kỹ năng sau:

- Lắp ráp, bảo dưỡng thiết bị.

- Tính toán và tra bảng chế độ hàn, chọn chế độ hàn.

- Chất lượng các mối hàn trong bài tập cơ bản vị trí hàn 1G, 1F, 2F, 3F.

- Kỹ năng kiểm tra ngoại dạng và sửa lỗi mối hàn.

3.3 Về thái độ:

Được đánh giá qua quan sát, qua sổ theo dõi đạt các yêu cầu sau:

- Chấp hành quy định bảo hộ lao động;

- Chấp hành nội quy thực tập;

- Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học;

- Ý thức tiết kiệm nguyên vật liệu;

- Tinh thần hợp tác làm việc theo tổ, nhóm.

6

Bài 1 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG,MAG

Giới thiệu:

Phương pháp hàn MIG/MAG còn có tên gọi là hàn hồ quang kim loại

trong môi trường khí bảo vệ hoặc tên thông thường là hàn dây, hàn CO₂.Tên

quốc tế là GMAW (Gas Metal Arc Welding), GMAW sử dụng hồ quang được

tạo bởi vật hàn và dây điện cực nóng chảy cấp vào chi tiết hàn.

Hồ quang này sẽ được bảo vệ bằng dòng khí trơ hoặc khí có tính khử. Sự

cháy của hồ quang được duy trì nhờ các hiệu chỉnh đặc tính của hồ quang. Chiều

dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ

hàn và góc điện cực được duy trì bởi thợ hàn.

Mục tiêu:

- Nêu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn

MIG/MAG.

- Giải thích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại thiết bị hàn

MIG/MAG.

- Trình bày được cách ký hiệu,thành phần hóa học và ứng dụngcủa vật liệu

hàn.

- Phân biệt được sự giống, khác nhau giữa hàn MIG và hàn MAG

- Nêu được kỹ thuật hàn, chế độ hàn

- Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ

công nhân hàn.

- Nhận biết các dạng khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG/MAG.

- Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng

Nội dung:

1. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của máy hàn MIG/MAG.

1.1 Nguyên lý hoạt động:

- Hàn MIG/MAG là phương pháp hàn nóng chảy bằng phương pháp hàn

hồ quang trong môi trường khí bảo vệ. Nguồn nhiệt được cung cấp bởi hồ quang

tạo ra giữa điện cực nóng chảy và vật hàn. Hồ quang và kim loại nóng chảy

được bảo vệ khỏi tác dụng của không khí ở môi trường xung quanh bởi một loại

khí hoặc hỗn hợp khí trơ hoặc khí hoạt tính cacbonic.

Hình 17.1 Sơ đồ nguyên lý hàn MIG/MAG

7

Hình 17.2 Thiết bị hàn MIG/MAG

Hình 17.3 Hệ thống thiết bị hàn MIG/MAG

- Nguồn điện được cung cấp bởi bộ phận biến thế hàn, một đầu được nối

với chi tiết, đầu còn lại nối với dây hàn thông qua kẹp tiết điện ở đầu mỏ. Hồ

quang cháy giữa dây hàn và vật hàn, bể hàn được bảo vệ bằng nguồn khí đóng

chai thông qua hệ thống ống dẫn và van được phun ra ở đầu mỏ.

8

- Dây hàn được đóng thành cuộn lớn đặt trong máy hàn và chuyển ra liên

tục nhờ hệ thống đẩy dây vì vậy quá trình hàn được liên tục

Hình 17.4 Cấu tạo bộ phận cấp dây MIG/MAG

- Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính

được gọi là phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) có những đặc điểm như

sau:

+ CO₂là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp.

+ Năng suất hàn cao gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay.

+ Tính công nghệ của hàn MAG cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp

thuốc vì nó có thể tiến hành ở mọi vị trí trong không gian khác nhau.

+ Chất lượng mối hàn cao, sản phẩm hàn ít bị cong vênh do tốc độ hàn

lớn. Nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt

hẹp.

+ Điều kiện lao động được cải thiện tốt hơn so với hàn hồ quang tay và

trong quá trình hàn không phát sinh khí độc.

- Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ chiếm một vị trí

rất quan trọng trong nền công nghiệp hiện đại. Nó không những có thể hàn các

loại thép kết cấu thông thường mà còn có thể hàn các loại thép không gỉ, thép

chịu nhiệt, thép bền nóng, các hợp kim đặc biệt, các hợp kim nhôm, Magiê,

Niken, Đồng và các hợp kim có áp lực hoá học mạnh với với Ôxy. Phương pháp

hàn này có thể sử dụng hàn được ở mọi vị trí trong không gian. Chiều dày vật

hàn từ 0,6 ÷ 4,8 mm thì chỉ cần hàn một lớp mà không phải vát mép. Từ 1,6 ÷

10 mm thì hàn một lớp có vát mép. Từ 3,2 ÷ 25 mm thì hàn nhiều lớp.

- Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng trong hàn hồ quang

bán tự động người ta phân thành các loại như sau:

+ Hàn MIG (Metal Inert Gas) khí sử dụng là khí trơ Acgôn hoặc Hêli.

Phương pháp này thông thường dùng để hàn thép không gỉ, hàn nhôm và hợp

kim nhôm, hàn đồng và hợp kim đồng.

+ Hàn MAG (Metal Active Gas) khí sử dụng là khí hoạt tính CO₂phương

pháp này thường dùng để hàn thép các bon và thép hợp kim thấp.

9

1.2 Cấu tạo.

- Mỏ hàn : gồm có các bộ phận

Chụp khí, đầu mỏ, lỗ phóng khí, tay cầm, công tắc, ống đồng, cáp điều

khiển, bộ phận cách nhiệt, ống khí

Hình 17.5 Cấu tạo bộ phận mỏ hàn MIG/MAG

10

- Cơ cấu cấp dây hàn.

1- Cuộn dây, 2- Bép dẫn hướng, 3- Bánh xe ép

4- Bánh chủ động, 5 - Ống dẫn dây ra mỏ

Cơ cấu 2 cặp bánh xe

Hình 17.6 Cấu tạo bộ phận cấp dây hàn MIG/MAG

Cơ cấu 1 cặp bánh xe

11

- Van giảm áp và bộ phận sấynóng khí:

+ Van giảm áp có tác dụng làm giảm áp suất khí trong bình để đưa ra máy hàn

và điều hòa áp suất theo một giá trị nhất định do người sử dụng đặt trong suốt

quá trình hàn

+ Lưu lượng kế để biết giá trị lưu lượng khí ra

+ Do khí từ chai (lỏng) đi ra ngoài bị bốc hơi nên nó thu nhiệt, vì vậy bộ phận

sấy khí làm tăng nhiệt độ cho khí trước khi nó tham gia bảo vệ mối hàn.

+ Cấp khí hoặc ngưng cấp được thực hiện bởi rơ le điện điện bên trong máy theo

ý định của người thợ.

Hình 17.7 Cấu tạo bộ phận cấp khí hàn MIG/MAG

- Bộ phận điều khiển và thiết lập chế độ hàn gồm các thông số sau:

+ Dòng điện hàn (Current)

+ Điện thế hàn (Voltage)

+ Tốc độ đẩy dây (wire feed speed)

+ Loại dòng điện xoay chiều, một chiều, dòng xung

+ Chế độ bắt đầu hot start : Phun khí trước khi đóng dòng và

chuyển dây, tăng dòng điện lên trong bao nhiêu giây

+ Chế độ the end: tiếp tục phun khí khi dòng điện đã ngắt

+ Lập trình chế độ hàn nhiều vị trí bằng = > đứng => ngang...

+ Lập chế độ công tắc bấm 4 thì, 2 thì ...

Với các máy hàn hiện đại có thêm chức năng lập trình, người sử dụng chỉ

cần đưa vào 3 điều kiện là kim loại hàn, chiều dày vật hàn, vị trí hàn máy se tự

động lập trình tối ưu để tiết kiệm thời gian cho người sử dụng. Người sử dụng có

thể điều chỉnh nhỏ, ghi lại, cài mã số để lần sau gọi ra sử dụng

12

Hình 17.8 Bộ phận điều khiển hàn MIG/MAG

13

- Xe di chuyển: Dùng để di chuyển máy

Hình 17.9 Cấu tạo bộ phận di chuyển cuẩ máy hàn MIG/MAG

2. Công nghệ và kỹ thuật hàn MIG/MAG.

2.1. Sự chuyển dịch kim loạiđiện cực:

Mật độ dòng điện trong hàn MIG/MAG rất cao, khoảng từ (60 ÷ 200

A/mm²) do vậy nhiệt độ hồ quang làm nóng chảy mặt mút dây hàn thành các

giọt kim loại rơi vào vũng hàn. Sự chuyển dịch các giọt kim loại này có khác

nhau, bao gồm 4 loại sau:

- Dòng điện từ 60 ÷ 180 A: Trong giai đoạn giọt kim loại bắt đầu hình

thành và đạt tới giọt lớn nhất, ở giai đoạn đoản mạch với vật hàn, mật độ dòng

điện tăng đột ngột giọt kim loại được thắt lại làm cho giọt kim loại tách ra rơi

vào vũng hàn. Quá trình tách giọt thô ít gây bắn toé, vũng hàn lỏng quánh mỗi

giây xuống khoảng 70 giọt. Hồ quang ngắn với cường độ dòng điện trên được

ứng dụng để hàn các chi tiết có bề dày mỏng ở tất cả các vị trí hàn.

Hình 17.10 Chuyển dịch dạng giọt

14

- Chuyển dịch phun, hồ quang dài : Loại dịch chuyển này được thực hiện

khi điện áp và dòng điện hàn lớn hồ quang tương đối dài, các hạt kim loại rất

nhỏ, đều và nhanh chóng rơi vào vũng hàn. Quá trình tách giọt thô nhanh, không

hoàn toàn tách khỏi đoản mạch, vũng hàn chảy loãng mỗi giây xuống khoảng

100 giọt. Phương pháp này ứng dụng khi hàn các vật hàn chiều dầy 2 mm, thông

dụng nhất là ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng từ trên xuống.

Hình 17.11 Chuyển dich dạng phun

- Chuyển dịch giọt lớn: Chuyển dịch này thuộc dạng đoản mạch giữa

chuyển dịch đoản mạch và chuyển dịch phun. Đặc điểm của nó là kết hợp đặc

tính của hai loại trên. Giọt kim loại hình thành chậm trên mặt mút giây hàn và

lưu lại ở đây lâu, nếu kích thước giọt lớn hơn khoảng cách từ đầu dây hàn tới bề

mặt vật hàn sẽ chuyển vào vũng hàn ở dạng đoản mạch, nếu kích thước giọt nhỏ

hơn, không gây đoản mạch, ứng dụng khi hàn vị trí bằng

Hình 17.2 Chuyển dich dạng giọt lớn

- Chuyển dịch mạch xung: Các mạch xung được điều chỉnh theo thời gian

và tần số tăng tỷ lệ với đường kính dây hàn, tạo ra những giọt kim loại rơi vào

vũng hàn.

15

Hình 17.13 Chuyển dich dạng mạch xung

Hình 17.14 Sơ đồ chọn dạng dịch chuyển kim loại lỏng

16

2.2. Chế độ hàn MAG - MIG. ( Phương pháp tính toán cụ thể xem phụ lục 5)

Chế độ hàn MIG/MAG gồm các thông số: Đường kính dây hàn, điện thế

hồ quang, dòng điện hàn, tốc độ hàn, dạng xung, lưu lượng khí bảo vệ, độ nhô

của điện cực.

a. Đường kính dây hàn:

Là yếu tố quyết định để xác định chế độ hàn như: Điện thế hồ quang (Uh),

dòng điện hàn (Ih), chúng có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất chất lượng hiệu

quả quá trình hàn. Nó phụ thuộc vào chiều dày vật hàn, dạng liên kết, vị trí mối

hàn trong không gian.

Bảng 17.1 Đường kính dây hàn

b. Điện thế hồ quang (điện áp hàn):

Hình 17.15 Khoảng cách hồ quang

17

Đây là thông số rất quan trọng trong hàn MAG nó quyết định dạng truyền

(chuyển dịch) kim loại lỏng. Điện áp hàn sử dụng phụ thuộc vào chiều dây của

chi tiết hàn, kiểu hàn, kiểu liên kết, kích cỡ và thành phần điện cực, thành phần

khí bảo vệ, vị trí hàn… Để có giá trị điện áp hàn hợp lý cần phải tính toán hay

tra bảng, sau đó tăng hoặc giảm theo quan sát đường hàn để chọn giá trị điện áp

thích hợp.

c. Khí bảo vệ

Hình 17.16 Sự phụ thuộc của chiều sâu nóng chảy vào dạng chuyển dịch

d. Dòng điện hàn:

Dòng điện hàn được chọn phụ thuộc vào đường kính điện cực (Dây hàn).

Dạng truyền kim loại lỏng của liên kết hàn. Khi dòng điện hàn của mối hàn quá

thấp sẽ không đảm bảo ngấu hết chiều dày liên kết dẫn đến giảm độ bền của mối

hàn. Khi dòng điện quá cao sẽ làm tăng sự bắn toé kim loại, gây ra rỗ khí, biến

dạng, mối hàn không ổn định

Hình 17.17 Biểu đồ lựa chọn tốc độ đẩy dây khi hàn thép không gỉ

18

Hình 17.18 Biểu đồ lựa chọn tốc độ đẩy dây khi hàn thép carbon

19

e. Tốc độ hàn :

Tốc độ hàn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ tay nghề của thợ hàn, nó

quyết định chiều sâu ngấu của mối hàn. Nếu tốc độ hàn thấp kích thước vũng

hàn sẽ lớn và ngấu sâu. Khi tăng tốc độ hàn, tốc độ cấp nhiệt của hồ quang sẽ

giảm dẫn đến làm giảm độ ngấu và thu hẹp đường hàn.

f. Phần nhô của điện cực hàn:

Hình 17.19 Phần nhô của điện cực Electrode Extension

Đó là khoảng cách giữa đầu điện cực và mép bép tiếp điện. Khi tăng chiều

dày phần nhô, nhiệt nung nóng đoạn dây hàn sẽ tăng lên dẫn đến làm giảm

cường độ dòng điện hàn cần thiết để nóng chảy điện cực theo tốc độ cấp dây

nhất định. Khoảng cách này rất quan trọng khi hàn thép không gỉ sự biến thiên

nhỏ cũng có thể làm tăng sự biến thiên dòng điện một cách rõ rệt. Chiều dài

phần nhô quá lớn sẽ làm dư kim loại nóng chảy ở mối hàn , làm giảm độ ngấu

và lãng phí kim loại hàn, tính ổn định của hồ quang cũng bị ảnh hưởng. Ngược

lại nếu giảm chiều dài phần nhô quá nhỏ sẽ gây ra sự bắn tóe kim loại lỏng dính

vào mỏ hàn, chụp khí, làm cản trở dòng khí bảo vệ gây ra rỗ khí cho mối hàn

g. Lưu lượng khí bảo vệ:

Có ảnh hưởng tới kim loại chuyển dịch từ dây vào vùng hàn và chất lượng

độ thấu, hình dáng của mối hàn.

20

Bảng 17.2 Chế độ hàn thép các bonvà thép HK thấp

h. Tốc độ đẩy dây

Hình 17.20 Biểu đồ thông số chế độ hàn

Giáo trình Mô đun 30: Hàn MIG/MAG 1F;2F;3F - Nghề Hàn