Trong các phương pháp hàn, phương pháp hàn được áp dụng phổ biến nhất đó là hàn hồ quang tay với que hàn có thuốc bọc. Vì vậy tìm hiểu về phương pháp này là nhu cầu cần thiết cơ bản cho các bạn mới bắt đầu vào ngành hàn.
1. KHÁI NIỆM
Hàn hồ quang tay được viết tắt từ ký tự tiếng Anh là SMAW[Shielded Metal Arc Welding] hay MMA/MMAW[Manual Metal Arc Welding]. Nguồn nhiệt hàn là hồ quang điện sinh ra giữa điện cực kim loại và vật hàn. Điện cực đồng thời cũng đảm nhận vai trò của kim loại đắp thêm vào cho mối hàn. Lớp thuốc bọc trên điện cực[que hàn] ngoài nhiệm vụ ổn định hồ quang, khi cháy sẽ tạo ra một môi trường khí bảo vệ vũng kim loại hàn nóng chảy khỏi các nhân tố có hại trong môi trường khí quyển. Khi mối hàn đông rắn, các sản phẩm nóng chảy của thuốc bọc sẽ tạo nên lớp xỉ, che phủ bề mặt mối hàn giúp giảm tốc độ nguội. Tùy thuộc vào lớp xỉ này dày hay mỏng, quá trình đông rắn nhanh hay chậm mà bề mặt mối hàn sẽ bóng đẹp hay gồ ghề.
Ưu điểm
- Là phương pháp có thiết bị đơn giản, rẻ tiền và cơ động nhất.
- Kim loại được bảo vệ bằng các tính chất của thuốc bọc nên không cần khí phụ trợ.
- Phương pháp này phù hợp với hầu hết các kim loại cơ bản .
- Có thể thực hiện trong một không gian hẹp.
Nhược điểm
- Nhược điểm cơ bản của phương pháp là khả năng bảo vệ của thuốc hàn hạn chế khi cường độ dòng hàn tăng, chu kỳ hoạt động và tốc độ đắp thấp do vậy phương pháp này ít hiệu quả khi hàn sản phẩm có yêu cầu tốc độ đắp cao.
- Chất lượng mối hàn không cao.
- Ảnh hưởng nhiều tới sức khỏe của người công nhân.
Phạm vi ứng dụng
- Được ứng dụng hầu hết trong các lĩnh vực gia công kết cấu thép, chế tạo thiết bị.
- Một trong những phương pháp hàn được sử dụng rộng rãi nhất đặc biệt đối với mối hàn ngắn, dùng trong công việc sửa chữa, bảo dưỡng và trong lĩnh vực xây dựng
Nguyên lý và thiết bị
Nguyên lý của mối hàn hồ quang
Sơ đồ thiết bị hàn
2. HỒ QUANG HÀN
Hồ quang hàn là sự phóng điện qua khe hở của môi trường khí giữa hai cực ở điện thế thấp và cường độ cao. Có thể phân loại hồ quang hàn theo điện cực như sao:
- Điện cực không nóng chảy, hồ quang không nóng chảy: Carbon, TIG, Plasma[PAW]
- Điện cực nóng chảy: hồ quang kim loại: hàn que, MIG-MAG, hàn hồ quang chìm, hàn dây lõi thuốc. Hồ quang hàn có thể tải dòng điện hàn từ 5A đến 2000A và điện áp có thể thấp đến 10V. Nó có dạng hình chuông phần loe luôn hướng về vật hàn. Chiều dài hồ quang tỉ lệ với điện áp hàn, khi chiều dài hồ quang vượt quá giới hạn nào đó nó sẽ tự tắt. Dòng điện hàn càng lớn thì khả năng kéo dài hồ quang càng lớn.
Nhiệt độ cột hồ quang: cột hồ quang là một lõi tròn vật chất ở trạng thái plasma có nhiệt độ từ 5.000 độ Kenvil tùy thuộc vào môi trường khí, điện thế mức độ ion hóa chất khí trong cột hồ quang và độ tập trung của cột hồ quang
T= 810V
Trong đó T: nhiệt độ tính bằng độ K
V: điện thế ion hóa của chất khí [đơn vị eV]
Chất khíĐiện thế ion hóa [eV]Nhiệt độ tối đa [oK]CO2, Oxy, Nitơ, Argon, Hydrogen12,50÷24,5010.000÷20.000Hơi nhôm natri và kali4,32÷7,833.500÷6000Plasma[hồ quang bị nén bằng từ trường, hoặc gia tốc bằng điện trường Trên 20.000
3. CÁC PHỤ TÙNG HÀN HỒ QUANG TAY
Hàn hồ quang tay cần có các phụ tùng chuyên dùng, thường được cung cấp chung với máy hàn, các phụ tùng tiêu chuẩn bao gồm:
- Dây điện hàn và dây nối mát
- Kềm hàn, để kẹp điện cực
- Kẹp nối mát
- Búa gõ xỉ và bàn chải sắt
- Nón hàn với kính bảo vệ
Kềm hàn
Kềm hàn được dùng để kẹp giữ điện cực và để dẫn dòng điện hàn, do đó kke6m2 phải có lớp cách điện đủ an toàn. Loại kềm đơn giàn chì có cán có lớp cách điện, khi sử dụng phải rất cẩn thận để tránh bị điện giật, hiện nay chủ yếu sử dụng loại kềm hàn được cách điện hầu như toàn bộ bảo đảm an toàn cho thợ hàn.
Kẹp nối mát
Kẹp này nối dây nối mát đến chi tiết hàn, đây là bộ phận rất quan trọng, do nếu nối mát không ổn định và không cung cấp đủ nhiệt cho quá trình hàn. Kẹp phải bảo đảm tiếp xúc tốt, dễ sử dụng.
Dây điện và dây nối mát
Các dây này là loại nhiều dây nhôm hoặc đồng được bọc trong lớp vải và cao su cách nhiệt. Kích cỡ dây phải phù hợp với công suất máy hàn và khoảng cách giữa máy đến chi tiết hàn.
Cắt oxy-gas [oxy-fuel cutting] thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí là quá trình đốt cháy kim loại cắt bằng dòng ôxy, tạo thành dòng các ôxýt [FeO, Fe2O3, Fe3O4], làm nóng chảy các ôxýt đó và thổi chúng khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt.MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ CÁC HIỆP HỘI, TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
HIỆP HỘI
AWS : American Welding Society.
Hiệp hội hàn Hoa Kỳ.
Đưa ra bộ tiêu chuẩn áp dụng cho hàn kết cấu thép.
ASME : American Society Mechanical Engineers.
Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ.
Đưa ra bộ tiêu chuẩn áp dụng cho chế tạo nồi hơi, bình, bồn áp lực.
ASTM : American Society for Testing and Meterials.
Hiệp hội vật liệu & kiểm tra vật liệu Hoa Kỳ.
Đưa ra bộ tiêu chuẩn áp dụng cho vật liệu và kiểm tra.
API : American Petrolium Institute.
Viện dầu mỏ Hoa Kỳ.
Đưa ra bộ tiêu chuẩn áp dụng cho chế tạo téc, bồn chứa xăng dầu.
QUỐC GIA
TCVN: Tiêu chuẩn Việt nam.
KS : Korean Industrial Standard
Tiêu chuẩn công nghiệp Hàn Quốc.
JIS : Japanese Industrial Standard
Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản.
ANSI : American National Standard Institute.
Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ.
DIN : Deutschs Institute for Normung
Tiêu chuẩn quốc gia Đức
QUỐC TẾ
ISO : International Organization of Standardization
Tổ chức Quốc tế về Tiêu chuẩn hoá
THUẬT NGỮ VỀ PHƯƠNG PHÁP HÀN
Hàn hồ quang tay [Hàn hồ quang que hàn có vỏ bọc]
Shielded Metal Arc Welding – SMAW
Là phương pháp hàn hồ quang tạo ra sự liên kết của các kim loại bằng cách sử dụng nhiệt lượng của hồ quang giữa que hàn có thuốc bọc và vật hàn. Sự bảo vệ kim loại vũng hàn là do khí phân hủy khi thuốc bọc que hàn cháy.
PHÂN BIỆT HÀN TIG VÀ HÀN MIG
Thuật ngữ và ký hiệu mối hàn
Phương pháp hàn này không cần sử dụng lực ép. Kim loại điền đầy bổ sung từ que hàn.Hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ.
Gas Metal Arc Welding – GMAW
Là phương pháp hàn hồ quang tạo ra sự liên kết của các kim loại bằng cách sử dụng nhiệt lượng của hồ quang giữa kim loại điền đầy nóng chảy liên tục [dây hàn nóng chảy] và vật hàn. Khí bảo vệ được cung cấp từ nguồn khí bên ngoài để bảo vệ hồ quang hàn và kim loại vũng hàn.
Khí bảo vệ là khí trơ, khí hoạt tính hoặc hỗn hợp khí.Một vài dạng biến đổi của phương pháp này có tên gọi là hàn MIG, MAG và hàn CO2.
Hàn hồ quang dây hàn có lõi thuốc
Flux Cored Arc Welding – FCAW
Là phương pháp hàn hồ quang tạo ra sự liên kết của các kim loại bằng cách sử dụng nhiệt lượng của hồ quang giữa kim loại điền đầy nóng chảy liên tục [dây hàn nóng chảy] và vật hàn. Việc bảo vệ hồ quang và kim loại vũng hàn nhờ khí do thuốc hàn trong lõi dây hàn cháy tạo ra và khí được cung cấp từ nguồn khí bên ngoài [nếu có sử dụng].
Phương pháp này có thể không dùng đến khí bảo vệ.Hàn hồ quang điện cực tungsten trong môi trường khí trơ.
Gas Tungsten Arc Welding – GTAW
Là phương pháp hàn hồ quang tạo ra sự liên kết của các kim loại bằng cách sử dụng nhiệt lượng của hồ quang giữa điện cực Vonfram [W] không nóng chảy và vật hàn. Việc bảo vệ hồ quang và kim loại vũng hàn nhờ khí trơ [Ar, He,…] được cung cấp từ nguồn khí bên ngoài.Vì vậy, phương pháp này thường được gọi là hàn TIG.
Trong khi hàn có thể sử dụng hoặc không sử dụng dây, que hàn phụ. Trong trường hợp không sử dụng dây, que hàn phụ, mối hàn được hình thành do kim loại cơ bản nóng chảy tạo ra.
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc
Submerged Arc Welding – SAW
Là phương pháp hàn hồ quang tạo ra sự liên kết của các kim loại bằng cách sử dụng nhiệt lượng của hồ quang giữa điện cực kim loại trần và vật hàn. Hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ bằng khí bảo vệ và lớp xỉ do thuốc hàn nóng chảy tạo ra.Kim loại điền đầy thu được bổ xung từ điện cực dây hàn hoặc từ kim loại bổ sung dạng hạt.
THUẬT NGỮ CÁC KHUYẾT TẬT HÀN
Arc Strikes : Vết gây hồ quang.
Sự thiếu thận trọng mang tính chất không liên tục có kết quả từ hồ quang, gồm có ở một vài vùng kim loại bị nóng chảy, kim loại vùng ảnh hưởng nhiệt, hoặc thay đổi trong bề mặt nghiêng của một vài đối tượng kim loại. Vết gây hồ quang có thể là lý do của điện cực hàn hồ quang, các cú thúc kiểm tra từ tính, hoặc cáp hàn bị cọ sờn.
Blowhole : Rỗ hình ống.
Là một thuật ngữ không tiêu chuẩn thay thế cho “Porosity”.
Concavity : Bề mặt lõm.
Là khoảng cách lớn nhất từ bề mặt của mối hàn góc lõm vuông góc với đường nối các chân mối hàn.
Cracks: Nứt.
Loại khe nứt có tính không liên tục biểu thị đặc điểm bằng đầu sắc nhọn và có tỷ lệ rất lớn giữa chiều dài và chiều rộng khe hở chiếm chỗ.
Crater: Hố.
Chỗ thụt xuống thành hố tại điểm kết thúc của mối hàn.
Crater Cracks [star crack]: Nứt hình sao.
Vết nứt trong hố, thường ở điểm kết thúc của mối hàn.
Incomplete Fusion: Sự nấu chảy không hoàn toàn.
Một mối hàn có tính không liên tục trong đó sự nấu chảy không xảy ra giữa kim loại mối hàn và nấu chảy bề mặt hoặc phần tiếp giáp các đường hàn.
Lack of Fusion: Thiếu chảy
Là một thuật ngữ không tiêu chuẩn thế cho “incomplete fusion”.
Longitudinal Crack: Nứt theo chiều dọc
Một mối nứt cùng với phần lớn trục của nó được định hướng gần như song song với trục của mối hàn.
Overlap: Chồng lấp.
Sự nhô ra của kim loại mối hàn vượt xa hơn chân của mối hàn hoặc gốc mối hàn.
Porosity: Trạng thái rỗ, xốp.
Thuật ngữ và ký hiệu mối hàn 7
Là loại lỗ hổng có tính không liên tục được tạo nên bởi khí còn nằm lại trong kim loại mối hàn sau khi quá trình đông đặc kết thúc.
Root Crack: Nứt ở gốc mối hàn.
Vết nứt trong mối hàn hoặc vùng ảnh nhiệt xảy ra từ gốc của mối hàn.
Slag inclusion: Ngậm xỉ
Là vật liệu đặc phi kim loại nằm lại trong kim loại mối hàn hoặc giữa kim loại mối hàn và vật liệu cơ bản.
Spatter: Bắn toé.
Các hạt nhỏ kim loại bị bắn ra trong khi hàn nóng chảy, các hạt đó không hình thành từ bộ phận của mối hàn.
Toe Crack: Nứt ở chân.
Vết nứt trong mối hàn hoặc trong vùng ảnh hưởng nhiệt xảy ra từ chân của mối hàn.
Transverse Crack: Nứt theo chiều ngang.
Một mối nứt cùng với phần lớn trục của nó được định hướng gần như vuông góc với trục của mối hàn.
Undercut: Cháy cạnh [cháy chân].
Một rãnh bị nấu chảy vào trong kim loại cơ bản gần sát chân mối hàn hoặc gốc mối hàn và trái lại không được lấp đầy bằng kim loại mối hàn.
Underbead Crack: Nứt dưới đường hàn
Một vết nứt trong vùng ảnh hưởng nhiệt thông thường không mở rộng lên bề mặt của kim loại cơ bản.
Underfill: Lõm bề mặt
Chỗ lõm trên bề mặt mối hàn hoặc bề mặt gốc được mở rộng xuống thấp hơn liền kề bề mặt của kim loại cơ bản.
Hồ quang hàn
– Là sự phóng điện trong các khí áp suất cao. Nó đặc trưng bởi mật độ dòng lớn trong không khí dẫn điện và điện áp thấp giữa các điện điện cực
Các phương pháp hàn hồ quang cơ bản
MMA [Melt Metal Arc Welding – Hàn hồ quang tay]: Là phương pháp hàn bằng tay và sử dụng điện cực nóng chảy [que hàn thuốc bọc] để điền đầy kim loại vào mối hàn.
Hàn plasma:
– Nhiệt độ hồ quang trong hàn plasma cao lên tới 15000-200000C , không như hồ quang trong hàn tự do có dạng hình côn tri rộng trên chi tiết, hồ quang trong hàn plasma có dạng hình trụ, do đó nó có khả năng xuyên sâu vào bể hàn, nên các mép hàn vật dày không cần vát mép lớn
– Bằng hàn hồ quang plasma có thể kết nối các kim loại đen và mầu khác nhau: Nhôm và hợp kim titan, thép cacbon thấp và thép không gỉ, đồng, đồng thau, niken và các vật liệu không đồng dạng với chúng.
Hàn MIG/MAG [Melt Metal Inert Gas/ Melt Metal Active Gas – Hàn bằng điện cực nóng chảy trong khí bảo vệ là khí trơ/ khí hoạt tính]
Là phương pháp hàn bằng điện cực nóng chảy [dây hàn] trong khí bảo vệ là khí trơ hoặc khí hoạt tính. MIG là hàn trong khí trơ và MAG là hàn trong khí hoạt tính.
TIG [Tungsteng Inert Gas – Hàn bằng điện cực không nóng chảy trong khí trơ]: Là phương pháp hàn trong khí bảo vệ, sử dụng khí Ar, và điện cực không nóng chảy là Vonfram.
Welding of metals – Terms and definitions
Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định các thuật ngữ và định nghĩa chính áp dụng trong lĩnh vực hàn kim loại.
Thuật ngữ và định nghĩa
Mỗi khái niệm cơ bản được quy định bởi một thuật ngữ. Các thuật ngữ cùng nghĩa được ghi tiếp nối sau chữ CN [hạn chế sử dụng].
Thuật ngữ tương ứng của tiếng Anh và tiếng Nga được ghi ngay dưới thuật ngữ tiếng Việt theo trình tự Việt – Anh – Nga.
Thuật ngữ
Định nghĩa
Khỏi niệm chung
Hàn
Quá trình tạo ra những liên kết vững chắc
Welding
không thể tháo rời bằng cách thiết lập sự liên
Сварное соединение.
kết nguyên tử giữa các phần tử được nối.
Liên kết hàn
Liên kết được thực hiện bằng hàn.
Welded joint
Сварный процесс.
Quá trình hàn
Các quá trình có hoặc không sử dụng: áp lực,
Welding process
kim loại phụ, làm chảy kim loại cơ bản.
Nút hàn
Vị trí liên kết các chi tiết của kết cấu với nhau
Welded assembly; weldment
bằng hàn.
Сварный узел.
Liên kết hàn đồng nhất
Liên kết hàn trong đó kim loại hàn và kim loại
Homogeneous assembly
cơ bản không có sự khác nhau đáng kể về tính
chất cơ học và/ hoặc thành phần hoá học.
Chú thích: Một liên kết hàn đợc chế tạo từ các kim loại
cơ bản tơng tự nhau, không có kim loại bổ sung đợc coi
là liên kết hàn đồng nhất.
Liên kết hàn không đồng nhất
Liên kết hàn trong đó kim loại mối hàn và kim
Heterogeneous assembly
loại cơ bản có sự khác nhau đáng kể về tính
Разднородное сварное
chất cơ học và/ hoặc thành phần hoá học.
соединение.
Liên kết hàn các kim loại khác nhau
Liên kết hàn trong đó các kim loại cơ bản khác nhau đáng kể về tính chất cơ học và hoặc
Dissimilar metal joint
Thành phần hoá học.
Khuyết tật Imperfection
Sự không liên tục trong mối hàn hoặc sai lệch về ngoại dạng so với yêu cầu.
Дефест.
Chú thích:Trong TCVN 6115:1996 [ISO 6520] có liệt kê về ngoại dạng so với yêu cầu.
CÁC DẠNG HÀN
Hàn tay
Hàn do ngời thực hiện nhờ dụng cụ cầm tay
Manual welding
nhận năng lượng từ một nguồn cấp chuyên
Ручная сварка.
dùng.
Hàn cơ giới
Hàn được thực hiện nhờ sử dụng máy móc và
Mechanized welding
cơ cấu do ngời điều khiển.
Механизированная сварка.
Hàn tự động
Hàn được thực hiện bằng máy hoạt động theo
Automated welding
chương trình cho trước, con người không trực
Автоматическая сварка.
tiếp tham gia.
Fusion welding
cục bộ những phần đợc liên kết, không có lực
Сварка плавлением.
tác dụng.
Hàn hồ quang
Hàn nóng chảy, trong đó năng lợng nhiệt do
Arc welding
hồ quang thực hiện.
Дуговая сварка.
Hàn đắp
Hàn nóng chảy, đắp một lớp kim loại lên bề
CN. Hàn phục hồi
mặt sản phẩm.
Surfacing
Наплавка
Hàn hồ quang dùng điện cực nóng
Hàn hồ quang dùng điện cực nóng chảy khi hàn,
chảy
cùng kim loại cơ bản tạo nên mối hàn.
Arc welding using a consumable
electrode
Дуговая сварка плавящимся
электродом.
Hàn hồ quang dùng điện cực
Hàn hồ quang dùng điện cực loại không nóng
không nóng chảy
chảy.
Arc welding using a non-
consumable electrode
Дуговая сварка неплавящимся
электродом.
Hàn dới lớp thuốc
Hàn hồ quang, trong đó hồ quang điện cháy
Submerged arc welding
dới lớp thuốc hàn.
Сварка под флюсом.
Hàn trong môI trờng khí bảo vệ
Hàn hồ quang, trong đó hồ quang và kim loại
Gaz shielded arc welding
nóng chảy được bảo vệ trong môi trờng của
Дуговая сварка в защитном газе.
chất khí cấp vào vùng hàn nhờ thiết bị chuyên dùng.
Bạn có thể Download toàn bộ tài liệu tại đây
Nếu có vấn đề cần tư vấn về tất cả các lĩnh vực liên quan đên kỹ thuật hàn và máy hàn. Các bạn Vui lòng gọi vào số hotline sẽ có chuyên gia sẵn sàng tư vấn cho bạn.