Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản - Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

Dưới đây là meta tags cho bài viết "Giáo trình hàn migmag cơ bản nghề công nghệ kỹ thuật cơ khí cđ công nghiệp và thương mại": { "ai_description": "Giáo

• Trường học: Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại Vĩnh Phúc
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản ngành Cơ khí
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Vĩnh Phúc

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình hàn MIG MAG cơ bản

Giáo trình hàn MIG/MAG cơ bản thuộc chương trình Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại, cung cấp kiến thức nền tảng về công nghệ hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ. Nội dung bao gồm nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng, cấu tạo thiết bị và vật liệu hàn. Giáo trình hướng dẫn chi tiết quy trình vận hành máy hàn, kỹ thuật hàn liên kết góc, giáp mối và kiểm tra chất lượng mối hàn. Tài liệu tham khảo chính gồm giáo trình công nghệ hàn của NXB Giáo dục, cẩm nang hàn của PGS.TS Hoàng Tùng và hướng dẫn thực hành từ dự án JCA-HIC. Giáo trình áp dụng phương pháp học lý thuyết kết hợp thực hành, đảm bảo sinh viên nắm vững kỹ năng cơ bản trước khi chuyển sang ứng dụng nâng cao.

1.1. Nguyên lý và cấu tạo hệ thống hàn MIG MAG

Hàn MIG/MAG sử dụng điện cực nóng chảy (dây hàn) và khí bảo vệ để tạo hồ quang hàn. Hệ thống gồm bốn thành phần chính: nguồn điện cung cấp dòng hàn, bộ cấp dây hàn tự động, mỏ hàn dẫn dòng điện và khí, cùng hệ thống điều khiển thông số hàn. Khí bảo vệ chia thành hai loại: khí trơ (Ar, He) dùng trong hàn MIG cho kim loại không gỉ, nhôm; khí hoạt tính (CO2, hỗn hợp CO2+Ar) dùng trong hàn MAG cho thép carbon. Dây hàn đóng vai trò vừa dẫn điện vừa bổ sung kim loại nóng chảy, thường được phủ lớp đồng để chống oxi hóa.

1.2. Đối tượng và mục tiêu đào tạo nghề hàn

Chương trình đào tạo hướng tới sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí trình độ Cao đẳng, nhằm trang bị kỹ năng thực hành hàn MIG/MAG đạt tiêu chuẩn quốc tế. Mục tiêu bao gồm nhận biết cấu tạo thiết bị, lựa chọn thông số hàn phù hợp, thực hiện các kỹ thuật hàn liên kết góc, giáp mối ở vị trí hàn bằng (1G, 1F) và vị trí đứng (2F, 3F). Giáo trình cũng rèn luyện kỹ năng kiểm tra chất lượng mối hàn, phát hiện khuyết tật và áp dụng biện pháp khắc phục, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng trong ngành chế tạo máy, xây dựng và công nghiệp.

II. Phân tích các vấn đề kỹ thuật trong hàn MIG MAG

Hàn MIG/MAG gặp phải nhiều thách thức kỹ thuật ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn. Vấn đề thường gặp bao gồm khuyết cạnh, cháy cạnh do nhiệt độ không đều, rỗ khí do khí bảo vệ không ổn định, nứt mối hàn do ứng suất nhiệt và biến dạng do co ngót kim loại. Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ sai lệch thông số hàn (điện áp, dòng hàn, tốc độ cấp dây), lựa chọn khí bảo vệ không phù hợp hoặc kỹ thuật dao động mỏ hàn chưa chuẩn. Ngoài ra, chất lượng dây hàn kém, bẩn bề mặt vật liệu và điều kiện môi trường không ổn định cũng góp phần gây lỗi. Giáo trình cung cấp phương pháp phân tích nguyên nhân nhằm xác định biện pháp khắc phục hiệu quả.

2.1. Khuyết tật mối hàn và nguyên nhân

Khuyết tật phổ biến gồm khuyết cạnh, ngậm xỉ, rỗ khí, nứt nóng và nứt lạnh. Khuyết cạnh xảy ra khi kim loại không lấp đầy biên mối hàn do tốc độ hàn quá nhanh hoặc dao động mỏ hàn không đều. Ngậm xỉ xuất hiện khi nhiệt độ hồ quang thấp, dòng hàn không đủ hoặc khí bảo vệ yếu. Rỗ khí hình thành do khí bị giữ lại trong kim loại lỏng khi tốc độ đông đặc nhanh hơn tốc độ thoát khí. Nứt nóng liên quan đến hàm lượng lưu huỳnh cao trong vật liệu cơ bản, trong khi nứt lạnh phát sinh từ ứng suất nhiệt dư sau khi hàn.

2.2. Ảnh hưởng của thông số hàn đến chất lượng

Thông số hàn quyết định 60% chất lượng mối hàn. Dòng hàn (100-300A) ảnh hưởng trực tiếp đến độ ngấu, trong khi điện áp (16-28V) kiểm soát hình dạng vũng hàn. Tốc độ cấp dây hàn (2-15 m/phút) cân bằng giữa tốc độ nóng chảy và lượng kim loại bổ sung. Khí bảo vệ (Ar 80% + CO2 20% cho MAG) bảo vệ vùng hàn khỏi oxi hóa, nhưng tỷ lệ pha trộn sai gây ra khuyết tật. Giáo trình hướng dẫn điều chỉnh thông số dựa trên vật liệu, chiều dày tấm và vị trí hàn, đảm bảo mối hàn đạt tiêu chuẩn AWS A3.0.

III. Phương pháp thực hành hàn MIG MAG hiệu quả

Hướng dẫn thực hành trong giáo trình bao gồm quy trình chuẩn bị vật liệu, lắp đặt thiết bị, điều chỉnh thông số hàn và kỹ thuật vận hành mỏ hàn. Sinh viên được đào tạo kỹ năng hàn liên kết góc vị trí 1F, giáp mối vị trí 1G, hàn đứng vị trí 2F và hàn ngang vị trí 3F. Giáo trình giới thiệu ba phương pháp dao động mỏ hàn: răng cưa, bán nguyệt và tam giác, mỗi phương pháp phù hợp với loại mối hàn và vật liệu cụ thể. Ngoài ra, tài liệu cung cấp hướng dẫn kiểm tra trước, trong và sau hàn, bao gồm kiểm tra ngoại quan, thử nghiệm không phá hủy (thẩm thấu màu, siêu âm) và đánh giá cơ tính mối hàn. An toàn lao động được nhấn mạnh với quy trình vận hành thiết bị, sử dụng bảo hộ cá nhân và phòng chống cháy nổ.

3.1. Kỹ thuật chuẩn bị và vận hành máy hàn

Trước khi hàn, vật liệu được làm sạch bề mặt bằng bàn chải sắt hoặc dung môi tẩy dầu mỡ. Dây hàn được lắp vào cuộn cấp với lực căng phù hợp, mỏ hàn được kết nối với nguồn điện và hệ thống khí bảo vệ. Thông số hàn được cài đặt dựa trên bảng tra tiêu chuẩn cho từng loại vật liệu: thép carbon (dòng 180-220A, điện áp 22-24V), thép không gỉ (dòng 100-150A, điện áp 18-20V). Mỏ hàn được điều chỉnh góc nghiêng 10-15 độ theo hướng hàn, khoảng cách từ đầu mỏ đến vật liệu duy trì 10-15mm. Giáo trình hướng dẫn khởi động hồ quang bằng phương pháp chạm nhẹ hoặc kích hồ quang không tiếp xúc.

3.2. Kiểm tra và đánh giá chất lượng mối hàn

Sau khi hàn, mối hàn được kiểm tra ngoại quan bằng mắt thường để phát hiện khuyết tật bề mặt như nứt, khuyết cạnh, ngậm xỉ. Kiểm tra kích thước sử dụng thước đo chuyên dụng để xác định chiều rộng, chiều cao và độ ngấu. Thử nghiệm không phá hủy bao gồm phương pháp thẩm thấu màu (dye penetrant) phát hiện vết nứt vi mô, siêu âm (UT) đánh giá độ ngấu và khuyết tật ngầm. Giáo trình hướng dẫn lập hồ sơ kiểm tra, ghi chép thông số hàn và kết quả đánh giá, đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn ISO 9606-1 cho chứng nhận thợ hàn.

IV. Kết luận và ứng dụng giáo trình hàn MIG MAG

Giáo trình hàn MIG/MAG cơ bản cung cấp nền tảng lý thuyết và thực hành vững chắc, đáp ứng yêu cầu đào tạo nghề Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí trình độ Cao đẳng. Kết quả học tập bao gồm thành thạo kỹ thuật hàn các vị trí cơ bản, nhận biết khuyết tật và áp dụng biện pháp khắc phục, tuân thủ quy trình an toàn lao động. Ứng dụng của giáo trình không chỉ giới hạn trong đào tạo mà còn hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao chất lượng sản phẩm hàn, giảm tỷ lệ phế phẩm và đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu. Sinh viên sau khi hoàn thành khóa học có thể tham gia kỳ thi chứng nhận thợ hàn quốc tế (AWS, ISO) hoặc làm việc tại các nhà máy chế tạo máy, xây dựng công nghiệp.

4.1. Tầm quan trọng trong ngành công nghiệp

Hàn MIG/MAG chiếm 60% tổng sản lượng hàn trên toàn cầu do tính linh hoạt, năng suất cao và chất lượng mối hàn ổn định. Giáo trình đào tạo kỹ năng này góp phần đáp ứng nhu cầu nhân lực chất lượng cao trong ngành chế tạo ô tô, đóng tàu, xây dựng cầu đường. Tại Việt Nam, nhu cầu hàn MIG/MAG tăng trưởng 15% hàng năm, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất kết cấu thép, ống dẫn dầu khí. Giáo trình giúp sinh viên nắm bắt xu hướng công nghệ, sử dụng thiết bị hiện đại như máy hàn inverter công suất 300A, hệ thống cấp khí tự động.

4.2. Định hướng phát triển kỹ năng nâng cao

Sau khi hoàn thành giáo trình cơ bản, sinh viên có thể tiếp tục học chuyên sâu về hàn tự động robot, hàn nhôm hợp kim, hàn dưới lớp thuốc (SAW). Giáo trình giới thiệu các tài liệu tham khảo nâng cao như sách hướng dẫn hàn robot của ESAB, tiêu chuẩn AWS D1.1 cho kết cấu thép. Kỹ năng quản lý chất lượng mối hàn, đọc bản vẽ kỹ thuật và lập trình robot hàn sẽ được đào tạo trong chương trình chuyên ngành. Nhà trường khuyến khích sinh viên tham gia hội thi tay nghề cấp tỉnh, quốc gia để nâng cao trình độ chuyên môn.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Hàn MIG/MAG Cơ bản là tài liệu đào tạo thuộc mô đun chuyên ngành trong chương trình đào tạo nghề Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí trình độ Cao đẳng. Tài liệu được ban hành năm 2018 theo quyết định của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại (Bộ Công Thương) tại Vĩnh Phúc. Mô đun đóng vai trò nền tảng trong việc trang bị kiến thức và kỹ năng gia công liên kết kim loại bằng phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ (GMAW).

Mục tiêu học tập của giáo trình bao gồm hai nhóm năng lực chính:

• Kiến thức lý thuyết: Trình bày được nguyên lý làm việc của phương pháp hàn MIG/MAG; phân loại dây hàn và khí bảo vệ; giải thích nguyên lý nguồn điện hàn đặc tính ngoài cứng (CV); tính toán và lựa chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất vật liệu.
• Kỹ năng thực hành: Thao tác tháo lắp, vận hành và bảo dưỡng thiết bị máy hàn; thực hiện đúng tư thế hàn, góc nghiêng và phương pháp dao động mỏ hàn; hoàn thiện các mối hàn liên kết góc và giáp mối ở các vị trí không gian (1F, 1G, 2F, 3F) trên thép carbon thấp đạt chuẩn kích thước bản vẽ, không rỗ khí, không cháy cạnh, không ngấu; tuân thủ an toàn vệ sinh lao động phân xưởng.

Cấu trúc giáo trình gồm 7 bài học phân bố trong 57 trang, đi từ cơ sở lý thuyết công nghệ, kỹ thuật vận hành máy đến các bài luyện tập theo từng vị trí hàn cụ thể và đánh giá kết thúc mô đun. Giáo trình kết hợp thông số định lượng cụ thể qua các bảng tra chế độ hàn, đối chiếu hệ thống phân loại quốc tế (AWS, DIN) và cung cấp các quy chuẩn an toàn sức khỏe lao động theo dữ liệu dịch tễ học.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Cấu trúc nội dung của giáo trình được triển khai qua 7 bài học tuần tự:

• Bài mở đầu: Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG (Trang 2 ÷ 15): Trình bày nguyên lý hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ; phân loại hàn MIG (khí trơ Ar, He) và hàn MAG (khí hoạt tính CO2, khí trộn); phân loại dây hàn đặc mạ đồng, dây hàn rỗng chứa thuốc (kiểu Bazơ, kiểu Rutil, bột kim loại, tự bảo vệ) với đường kính danh nghĩa từ 0,8 mm đến 2,4 mm; ký hiệu dây hàn theo tiêu chuẩn AWS (ER70S-X); ký hiệu và phân loại khí bảo vệ theo tiêu chuẩn DIN 32 526 (11, 13, M1.1, M2.2, M2.3, C); sơ đồ cấu tạo hệ thống thiết bị; đặc tính công nghệ, năng suất, các dạng khuyết tật và các mối nguy hại sức khỏe theo phân loại IARC (Nhóm 2B).
• Bài 2: Vận hành máy hàn MIG/MAG (Trang 16 ÷ 31): Quy trình 7 bước khởi động và vận hành máy hàn; kỹ thuật bảo quản súng hàn, pép tiếp điện, miệng phun khí; phân tích đặc tuyến nguồn điện hàn một chiều (DC) đặc tính cứng (CV); bộ cấp dây 2 bánh xe và 4 bánh xe với rãnh hình nêm và rãnh tròn; ảnh hưởng của dòng điện, điện áp, tốc độ cấp dây (1 ÷ 18 m/phút), tầm với điện cực (8 ÷ 15 mm) và góc nghiêng mỏ hàn (nghiêng trước, nghiêng sau, thẳng đứng); 5 kỹ thuật dao động mỏ hàn (đường thẳng, đường thẳng đi lại, răng cưa, bán nguyệt, tam giác); 6 dạng dịch chuyển giọt kim loại hồ quang (hồ quang ngắn, chuyển tiếp, dài, phun, xung, xoáy); quy chuẩn an toàn 5 yếu tố.
• Bài 3: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (1F) (Trang 31 ÷ 40): Quy trình hàn góc phẳng (1F) trên thép carbon thấp dày S = 4 mm sử dụng dây hàn ER70S-6 và khí CO2 100%; thông số Ih = 280 A, Uh = 22 ÷ 39 V; kỹ thuật hàn trái (từ phải sang trái); kỹ thuật xử lý nhiệt điểm đầu và chấm ngắt lấp rãnh điểm cuối; bảng phân tích nguyên nhân và biện pháp khắc phục khuyết tật rỗ khí, không đều, không ngấu.
• Bài 4: Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (1G) (Trang 40 ÷ 45): Quy trình hàn giáp mối không vát mép vị trí bằng (1G / PA) trên phôi kích thước 200 x 100 x 4 mm hoặc 200 x 50 x 5 mm; kỹ thuật gá đính tăng dòng 10 ÷ 15%; duy trì góc nghiêng mỏ hàn 75° ÷ 80°; kỹ thuật hàn mặt không có mối đính và mặt có mối đính; xử lý khuyết tật cháy cạnh, rỗ khí, không ngấu.
• Bài 5: Hàn liên kết góc thép các bon thấp - Vị trí hàn (2F) (Trang 45 ÷ 51): Kỹ thuật hàn liên kết chữ T vị trí ngang (2F / PB) trên phôi 200 x 50 x 4 mm; thông số Ih = 100 A, Uh = 18 ÷ 20 V; kỹ thuật gây hồ quang cách điểm đầu 5 ÷ 10 mm rồi lùi lại; chấm ngắt 2 ÷ 3 lần kết thúc đường hàn; kiểm soát khuyết tật chảy xệ và rỗ khí.
• Bài 6: Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (3F) (Trang 51 ÷ 57): Hướng dẫn kỹ thuật hàn liên kết góc ở vị trí đứng (3F), kiểm soát vũng hàn chảy loãng và kỹ thuật dao động mỏ hàn leo.
• Bài 7: Kiểm tra kết thúc Mô đun (Trang 57 ÷ 57): Đánh giá tổng hợp kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành gia công liên kết hàn theo yêu cầu kỹ thuật bản vẽ và an toàn lao động.

Progression logic của giáo trình đi từ cơ sở lý thuyết luyện kim và thiết bị hàn, sang phương pháp cài đặt và vận hành thông số, sau đó nâng dần độ phức tạp của vị trí hàn trong không gian từ vị trí bằng (1F, 1G) sang vị trí ngang (2F) và vị trí đứng (3F), kết thúc bằng bài kiểm tra đánh giá độc lập.

Bài mở đầu (Lý thuyết GMAW, vật liệu, khí DIN 32 526, an toàn IARC 2B)

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Cơ sở lý thuyết nguồn điện hàn: Nguyên lý nguồn điện một chiều (DC) cực tính nghịch (dây hàn nối cực dương, vật hàn nối cực âm); đường đặc tính ngoài cứng (Constant Voltage - CV) duy trì điện áp hồ quang cố định và tự động điều chỉnh tốc độ nóng chảy dây thông qua cơ cấu cấp dây; sơ đồ biến áp hạ áp, cầu chỉnh lưu biến đổi AC sang DC và cuộn cản ổn định hồ quang.
• Luyện kim hàn và khí bảo vệ: Vai trò hợp kim hóa dây hàn qua thành phần Carbon, Silic, Mangan nhằm khử oxy trong bể hàn khi sử dụng khí hoạt tính CO2; cơ chế bảo vệ của khí trơ (Ar, He) cho kim loại màu (Al, Cu, Mg) và khí trộn (Ar + CO2 + O2) theo phân loại DIN 32 526; quy chuẩn ký hiệu dây hàn thép carbon AWS ER70S-X.
• Động học dịch chuyển giọt kim loại: Cơ chế chuyển tiếp kim loại lỏng qua 6 trạng thái: hồ quang ngắn (đoản mạch, áp dưới 20 V, ~70 giọt/phút), hồ quang chuyển tiếp (>250 A), hồ quang dài (200 ÷ 300 A, áp trên 20 V với CO2), hồ quang phun (áp trên 25 V, 100 ÷ 300 giọt/giây), hồ quang xung (hàm lượng Ar > 70%), và hồ quang xoáy (mật độ dòng > 300 A/mm² với khí trộn He cao).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Cài đặt thông số chế độ hàn (cường độ dòng điện Ih, điện áp Uh, tốc độ hàn Vh, tốc độ cấp dây 1 ÷ 18 m/phút, lưu lượng khí 5 ÷ 20 l/phút); lựa chọn và lắp đặt bánh xe cấp dây (rãnh nêm cho dây thép tròn, rãnh tròn cho dây nhôm mềm); căn chỉnh tầm với điện cực trong giới hạn 8 ÷ 15 mm; duy trì góc nghiêng mỏ hàn 75° ÷ 80°.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi điện áp và tốc độ cấp dây đến hình dạng vũng hàn; chẩn đoán nguyên nhân gây ra khuyết tật mối hàn (rỗ khí do lưu lượng khí không phù hợp hoặc gió > 5 m/s, cháy cạnh do vận tốc hàn nhanh thiếu điểm dừng biên, không ngấu do dòng điện nhỏ hoặc tầm với điện cực quá lớn, chảy xệ do dòng quá cao); đánh giá khuyết tật theo yêu cầu kỹ thuật bản vẽ.
• Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Chuẩn bị và làm sạch phôi thép carbon (kích thước 200 x 50 x 4 mm, 200 x 100 x 4 mm); gá phôi và hàn đính (tăng dòng 10 ÷ 15%); thực hiện các kiểu dao động mỏ hàn (răng cưa, bán nguyệt, tam giác); xử lý điểm đầu và điểm kết thúc đường hàn; kiểm tra kích thước vảy hàn và khắc phục lỗi cơ khí trực tiếp trên sản phẩm.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình sư phạm tích hợp lý thuyết kỹ thuật gắn liền với thực hành thao tác theo trình tự chuẩn hóa:

• Phương pháp giảng dạy (Pedagogical approach): Giảng viên hướng dẫn nguyên lý luyện kim và điện hàn trên lớp lý thuyết, sau đó tiến hành thị phạm các thao tác cài đặt thông số máy, lắp cuộn dây, hiệu chỉnh khí, tư thế cầm mỏ hàn và kiểm soát vũng hàn tại xưởng. Người học quan sát, thực hiện lặp lại quy trình dưới sự giám sát kỹ thuật.
• Bài tập và thực hành (Practical exercises): Hệ thống bài tập định lượng rõ ràng về vật liệu và thông số:
  • Bài tập 1F: Hàn đắp trên tấm thép carbon thấp S = 4 mm, dây hàn ER70S-6, khí CO2 100%, dòng Ih = 280 A, Uh = 22 ÷ 39 V.
  • Bài tập 1G: Hàn liên kết giáp mối không vát mép hai tấm thép kích thước (200 x 100 x 4) mm hoặc (200 x 50 x 5) mm ở vị trí hàn bằng (PA).
  • Bài tập 2F: Hàn liên kết chữ T không vát mép hai chi tiết kích thước (200 x 50 x 4) mm ở vị trí ngang (PB), Ih = 100 A, Uh = 18 ÷ 20 V, tiêu hao khí 8 ÷ 10 l/phút.
• Quy trình bảo dưỡng thiết bị: Hướng dẫn sinh viên vệ sinh định kỳ chụp khí bằng vật liệu chống xước (gỗ), làm sạch hạt kim loại bám trong miệng phun, kiểm tra độ mòn ống tiếp điện (pép hàn), cân chỉnh độ nén bánh xe chuyển dây và kiểm tra van điện từ, đồng hồ giảm áp.
• Phương pháp đánh giá (Assessment methods):
  • Đánh giá quá trình: Kiểm tra thao tác an toàn, góc nghiêng súng hàn (75° ÷ 80°), kỹ thuật dao động mỏ hàn, tốc độ hàn và năng suất thời gian.
  • Đánh giá sản phẩm: Đo đạc kích thước hình học mối hàn (chiều cao, bề rộng, độ sâu ngấu), độ đồng đều vảy hàn, kiểm tra ngoại dạng phát hiện khuyết tật rỗ khí, chảy xệ, cháy cạnh, không ngấu.
  • Đánh giá kết thúc: Bài kiểm tra tích hợp tại Bài 7.
• Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines): Sinh viên đối chiếu thông số thực nghiệm với các bảng tra chế độ hàn tiêu chuẩn (Bảng 2.3, Bảng 2.5 trong tài liệu), chủ động rèn luyện kỹ thuật giữ khoảng cách dây nhô ra (10 ÷ 15 mm) và kiểm soát 5 danh mục an toàn xưởng (điện, bức xạ quang học/tiếng ồn, cháy nổ, khói hàn, bình khí nén).

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• So sánh kỹ thuật với các phương pháp hàn truyền thống: Giáo trình cung cấp dữ liệu định lượng chứng minh năng suất hàn MIG/MAG cao gấp 2,5 lần so với phương pháp hàn hồ quang tay (SMAW). Nguồn nhiệt tập trung giúp vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) hẹp, giảm thiểu biến dạng cong vênh của kết cấu kim loại. Tính công nghệ cao hơn phương pháp hàn dưới lớp thuốc (SAW) do khả năng thao tác linh hoạt ở mọi vị trí không gian mà không phụ thuộc vào lớp thuốc bảo vệ nằm ngang.
• Chuẩn hóa hệ thống tiêu chuẩn quốc tế: Tài liệu tích hợp các quy chuẩn kỹ thuật quốc tế:
  • Tiêu chuẩn AWS (American Welding Society): Ký hiệu dây hàn thép carbon $ER70S-X$ (E: Electrode, R: Rod, 70: Độ bền kéo nhỏ nhất 70 ksi, S: Solid, X: Thành phần hóa học C, Si, Mn).
  • Tiêu chuẩn DIN 32 526: Bảng phân loại thành phần khí và hỗn hợp khí bảo vệ cho từng nhóm vật liệu (Ký hiệu 11 cho 100% Ar; 13 cho 50% Ar + 50% He; M1.1 cho 97% Ar + 3% CO2/O2; M2.2 cho 87% Ar + 10% CO2 + 3% O2; C cho 100% CO2).
• Tích hợp dữ liệu an toàn y tế và độc chất học: Cập nhật kết luận dịch tễ học của Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp khói hàn vào Nhóm 2B ("có thể gây ung thư cho con người"). Giáo trình liệt kê chi tiết các bệnh lý nghề nghiệp: ho dị ứng do hít phải oxit sắt, tổn thương thần kinh do khói chì, mangan, nhôm; ngộ độc hơi kẽm, cadmium từ dầu chống ăn mòn hoặc sơn bề mặt; tác hại bức xạ UV lên mắt/da và yêu cầu nồng độ thông gió khi làm việc với khí CO2.
• Khả năng ứng dụng thực tế: Xác định dải chiều dày gia công từ 0,4 ÷ 4,8 mm (hàn 1 lớp không vát mép), 1,6 ÷ 10 mm (hàn 1 lớp có vát mép), đến 3,2 ÷ 25 mm (hàn nhiều lớp); mở rộng ứng dụng trên thép kết cấu carbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm, đồng và các hợp kim ái lực hóa học mạnh với oxy.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên theo học: Giáo trình được thiết kế cho sinh viên năm thứ nhất hoặc năm thứ hai trình độ Cao đẳng hệ chính quy thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí hoặc chuyên ngành Hàn.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
  • Đã học qua kiến thức về An toàn lao động và Vệ sinh công nghiệp.
  • Nắm vững kiến thức Cơ sở vật liệu học kim loại và xử lý nhiệt.
  • Đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật cơ khí, ký hiệu mối hàn và quy chuẩn dung sai lắp ghép.
  • Có kỹ năng cơ bản về gia công nguội (cắt phôi, mài mép, làm sạch bề mặt).
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chính thức, đề cương chi tiết để biên soạn kế hoạch bài dạy lý thuyết và hướng dẫn thực hành xưởng; làm căn cứ thiết lập phiếu đánh giá kỹ năng tay nghề và tiêu chuẩn nghiệm thu sản phẩm hàn theo mô đun.
• Tự học và tham khảo nghề nghiệp: Kỹ thuật viên cơ khí, thợ hàn tại các nhà xưởng gia công kết cấu thép có thể sử dụng giáo trình để tra cứu chế độ hàn (Ih, Uh, tốc độ dây, khí bảo vệ) và quy trình chuẩn đoán, xử lý khuyết tật mối hàn MAG/MIG.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho sinh viên trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, đồng thời là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho giảng viên dạy nghề và thợ hàn cơ khí bán tự động.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần hoàn thành kiến thức về đọc bản vẽ cơ khí, vật liệu kim loại học cơ bản, dung sai đo lường và các quy định an toàn lao động cơ khí trước khi thực hành mô đun này.

3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?

Giáo trình phân tích chuyên sâu nguồn điện đặc tính cứng (CV), phân loại khí theo tiêu chuẩn DIN 32 526, phân loại dây hàn theo chuẩn AWS và tích hợp cụ thể cảnh báo độc chất học khói hàn của IARC (Nhóm 2B) cùng các thông số chế độ hàn định lượng cho từng vị trí 1F, 1G, 2F, 3F.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học cần nghiên cứu kỹ mối quan hệ giữa điện áp và tốc độ cấp dây trên nguồn CV, tra cứu chính xác bảng thông số chế độ hàn tương ứng với chiều dày phôi thép, và luyện tập các kỹ thuật dao động mỏ hàn (răng cưa, bán nguyệt, tam giác) kết hợp phân tích đối chiếu bảng xử lý khuyết tật.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình sử dụng 4 tài liệu tham khảo chính:

1. Giáo trình công nghệ Hàn (NXB Giáo dục).
2. Giáo trình công nghệ hàn: Tập 1 – Cơ sở lý thuyết của tác giả Ngô Lê Thông (NXB Khoa học kỹ thuật).
3. Cẩm nang Hàn của PGS.TS Hoàng Tùng và tập thể tác giả (NXB Khoa học kỹ thuật).
4. Hướng dẫn thực hành hàn từ Dự án JICA – HIC (Tài liệu dịch).

---

Kết luận

Giáo trình Hàn MIG/MAG Cơ bản của Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về công nghệ hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ. Giá trị của tài liệu thể hiện ở tính chuẩn hóa các thông số kỹ thuật, liên kết chặt chẽ giữa lý thuyết nguồn điện đặc tính cứng, luyện kim khí bảo vệ với các bài tập thực hành theo từng vị trí không gian (1F, 1G, 2F, 3F). Lộ trình học tập đề xuất là hoàn thành lý thuyết đại cương và quy tắc an toàn tại Bài mở đầu và Bài 2, sau đó thực hiện tuần tự các bài luyện hàn trên phôi thép carbon thấp S = 4 ÷ 5 mm từ Bài 3 đến Bài 6 trước khi thực hiện bài kiểm tra đánh giá tại Bài 7. Người học được khuyến nghị tham khảo bổ sung các tài liệu chuyên sâu của Ngô Lê Thông, PGS.TS Hoàng Tùng và cẩm nang thực hành JICA – HIC để hoàn thiện năng lực chuyên môn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG 1. Nguyên lý và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. Hàn MIG/MAG là quá trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ. trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy (dây hàn) và vật hàn.

Khi hàn kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của oxi và nito từ môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí. Tiếng Anh phương pháp này gọi là GTAW (Gas metal arc welding) (Hình 1.1:Nguyên lý quá trình hàn MIG/MAG) Khí bảo vệ có thể là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar +He) không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính (CO2; CO2 + O2; CO2 + Ar) có tác dụng chiếm chỗ đẩy không khí ra khỏi vùng hàn và hạn chế tác dụng sấu của nó. 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 CO2 phương pháp này thường dùng để hàn thép carbon và thép hợp kim thấp. Vật liệu hàn MIG, MAG. Dây hàn a) Nhiệm vụ của dây hàn: Dây hàn làm nhiệm vụ dẫn dòng điện tới hồ quang và cung cấp một phần kim loại nóng chảy cho bể hàn. Dưới tác dụng của hồ quang, tuỳ thuộc loại khí bảo vệ được sử dụng và thông số hàn, kim loại nóng chảy trong bể hàn thay đổi thành phần do kết hợp với khí và do một số thành phần hợp kim loại bị cháy.

Để khử ảnh hưởng của quá trình nói trên, dây hàn được hợp kim để làm cho mối hàn cũng có những đặc tính giống kim loại cơ bản. b)Yêu cầu về dây hàn : Khi hàn trong môi trường khí bảo vệ, sự hợp kim hoá kim loại mối hàn cũng như các tính chất yêu cầu của mối hàn được thực hiện chủ yếu thông qua dây hàn. Do vậy, những đặc tính của quá trình công nghệ hàn phụ thuộc rất nhiều vào tình trạng và chất lượng dây hàn. Khi hàn MAG đường kính dây hàn từ 0.

Sự ổn định của quá trình hàn cũng như chất lượng của liên kết hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn. Cần chú ý đến phương pháp bảo quản, cất giữ và biện pháp làm sạch dây hàn nếu dây hàn bị gỉ hoặc bẩn. Một trong những cách giải quyết là sử dụng dây có bọc lớp mạ đồng. Dây mạ đồng sẽ nâng cao chất lượng bề mặt và khả năng chống gỉ, đồng thời nâng cao tính ổn định của quá trình hàn c) Phân loại dây hàn: Thuốc Dây hàn rỗng Kim loại Dây hàn Dây hàn đặc Kim loại (Hình 1.2: Phân loại dây hàn) Chất chứa trong dây hàn rỗng cũng làm nhiện vụ tương tự như lớp thuốc ở que hàn điện, nhưng ở mức độ hạn chế: + Tạo xỉ để che cho bể kim loại nóng chẩy.

+ Đưa các chất hợp kim vào bể kim loại. + Giảm tác hại của không khí từ môi trường đến chất lượng mối hàn - Dây hàn đặc: Có các kiểu như biểu đồ. Việc lựa chọn kiểu dây hàn được thực hiện phù hợp với loại khí bảo vệ. Hàm lượng ôxy ở khí bảo vệ mà càng nhiều thì hàm lượng silic và Mangan trong dây hàn phải càng lớn để khử ôxy trong bể hàn.3 Thành phần các nguyên tố C, Si, Mn) - Dây hàn rỗng : Đây là loại dây hàn chứa thuốc hàn bên trong, và trong quá trình hàn mối hàn được bảo vệ bởi khí bảo vệ và thuốc hàn cháy.

Dây hàn chứa chất Bazơ cho phép tạo các mối hàn có độ dẻo lớn. Còn dây hàn chứa chất Rutil cho các mối hàn có độ bóng và độ nhẵn bề mặt cao. Ngoài kiểu dây hàn có chứa thuốc thông thường, thì còn có các loại dây có chứa thuốc khác: Dây hàn chứa bột kim loại và dây hàn tự bảo vệ và tạo xỉ để hàn mà không cần khí bảo vệ. % ` Kiểu Bazơ Kiểu Rutil 2.5 0 C Si Mn C Si Mn (Hình 1.4: Thành phần các nguyên tố C, Si, Mn) d) Cách chọn đường kính dây hàn: Theo qui định ta có các loại đường kính danh nghĩa sau: d (mm) : 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 1,6 2,0 2,4 Việc lựa chọn đường kính dây hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó Chiều dầy vật liệu là quan trọng nhất, ví dụ: Kích thước danh nghĩa của đường kính que hàn (mm) Kích thước danh nghĩa của đường 0.4 kính que hàn (mm) Chiều dầy vật liệu 1mm x x 7mm x x 15mm x x x x e) Ký hiệu dây hàn Theo tiêu chuẩn AWS, ký hiệu dây hàn thép các bon thông dụng như sau E R 70 S – X E : Electrode – Điện cực hàn R: Rode – Dạng que 70: độ bền kéo nhỏ nhất (ksi) S: (Solid) Dây hàn đặc X: Thành phần hóa học ( C, Si, Mn.

Thành phần hóa học của C,Si, Mn được tra theo bảng phụ thuộc vào chỉ số X. Việc lựa chọn kiểu dây hàn được thực hiện phù hợp với các loại khí bảo vệ. Hàm lượng O2 ở trong khí bảo vệ càng nhiều thì hàm lượng Si và Mn trong dây hàn càng phải lớn để khử O2 trong bể hàn 2. Khí bảo vệ.

a) Nhiệm vụ, đặc điểm: Khí bảo vệ có tác dụng bảo vệ kim loại khỏi tác hại của không khí, nó tác động với các quá trình sảy ra trong hồ quang, quá trình tạo giọt và hình dáng mối hàn. Các loại khí bảo vệ không màu, không vị và có mùi đặc trưng. Chúng không độc nhưng có thể choáng chỗ của không khí. b) Các loại khí bảo vệ dùng trong hàn MIG/MAG: - Khí Hoạt tính: (CO2) Khí CO2 được dùng rộng rãi để hàn thép Cacbon trung bình, do gía thành thấp mối hàn ổn định, cơ tính của liên kết hàn đạt yêu cầu, tốc độ hàn cao và độ ngấu sâu.

Nhược điểm hàn trong khí bảo vệ CO2 là gây bắn toé kim loại lỏng. - Khí Trơ (Ar, He) Khí Argon (Ar) tinh khiết thường dùng các vật liệu Kim loại mầu hoặc thép trắng. Khí Heli (He) tinh khiết thường được dùng hàn các loại vật liệu có tính dãn nở nhiệt cao như Al, Mg, Cu… Khi dùng khí He tinh khiết bề rộng mối hàn sẽ lớn so với dùng loại khí khác, vì vậy có thể dùng hỗn hợp Ar + (50 – 80%)He, do khí He có trọng lượng riêng nhỏ hơn khí Ar mà lưu lượng khí Ar cần dùng thấp hơn so với khí He - Khí trộn: (Khí trộn: CO2, Ar + CO2, Ar + O2, Ar + O2 + CO2) Là sự kết hợp của các loại khí bảo vệ cho chất lượng mối hàn tốt khi hàn các vật liệu thép các bon thấp tuy nhiên do giá thành đắt nên chủ yếu sử dụng khí CO2. c) Ký hiệu và ứng dụng các loại khí bảo vệ trong hàn MIG/MAG Khí bảo vệ Kim loại cơ bản Ar (He) Kim loại và hợp kim phi sắt thép Ar + 1% O2 Thép Ostennit Ar + 2% O2 Thép Ferit (hàn đứng từ trên xuống) Ar + 5% O2 Thép Ferit (hàn tấm mỏng, hàn đứng từ trên xuống) Ar + 20% CO2 Thép Ferit và Ostennit (hàn ở mọi vị trí) Ar + 15% CO2 + 5% O2 Thép Ferit (hàn ở mọi vị trí) Cụ thể khi hàn, tỷ lệ các khí bảo vệ dùng để hàn MAG và hàn MIG, ký hiệu theo tiêu chuẩn DIN 32 526 kết hợp với các loại vật liệu cần hàn: Thành phần khí bảo vệ Ký hiệu Vật liệu DIN 32 526 100% Ar 11 Hàn kim loại phi sắt thép (Kim loại và hợp 50% Ar + 50% He 13 kim mầu) 97% Ar + 3% CO2 M1.1 Thép hợp kim cao, thép không gỉ (Thép trắng) 97% Ar + 3% O2 M1.1 Thép không hợp kim và hợp kim thấp (Hàn thép 87% Ar + 10% CO2+ 3% O2 M2.2 bình thường) 92% Ar + 8% O2 M2.3 100% CO2 C d)Ảnh hưởng của các loại khí bảo vệ thường dùng để hàn các thép không hợp kim bằng phương pháp hàn MAG (xu thế) Ảnh hưởng Loại khí bảo vệ tới 82% Ar + 18% CO2 92% Ar + 8%O2 CO2 Chiều sâu độ ngấu Chiều rộng độ ngấu Độ nhấp nhô Vẩy mịn Vẩy rất mịn Vẩy thô bề mặt Tạo xỉ ít Trung bình Nhiều Bắn toé ít Rất ít Gia tăng Tạo bọt khí ít Trug bình Rất ít (Hình 1.5: Ảnh hưởng của các loại khí bảo vệ tới kích thước mối hàn) 3.

Thiết bị dụng cụ hàn MIG, MAG.5: Hình dáng bên ngoài máy hàn MIG/MAG) 3.1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị hàn bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ: (Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý thiết bị hàn MIG/MAG) + Nguồn điện hàn: (1) Đấu mạng (2) Chỉnh lưu hàn + Dây hàn: (3) Guồng dây hàn (4) Thiết bị chuyển dây + Khí bảo vệ: (5) Chai khí bảo vệ (6) Đồng hồ giảm áp với bộ phận đo lưu lượng khí (7) Van khí bảo vệ bằng nam châm + Cụm ống dẫn: (8) Cáp công tắc (9) Dây hàn (10) Dẫn khí bảo vệ (11) Dây dẫn điện hàn (12) Vòi hàn với công tắc tắt mở Đấu vật hàn: (13) Dây dẫn điện hàn và cùng với kẹp vật hàn 3.2 Chức năng của các bộ phận a) Nguồn điện hàn + Tác dụng của dòng điện: - Nguồn năng lượng của phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ là hồ quang do dòng điện tạo ra. Trong quá trình này nhiều tác dụng của dòng điện được tận dụng: - Tác dụng nhiệt: Nung nóng bằng điện trở thông qua dây hàn; Nhiệt hồ quang do chuyển động của điện tử và ion trong cột hồ quang. - Tác dụng từ: Quá trình nhỏ giọt do tác dụng co thắt của lực từ trường vào phía trong tại chỗ danh giới kim loại lỏng và kim loại rắn. + Yêu cầu chung của nguồn điện: - Nguồn điện hàn phải biến dòng điện lưới thành dòng điện hàn với những đặc tính sau đây: - Dòng điện hàn phải là dòng điện một chiều đấu nghịch (Cực dương đấu với dây hàn, cực âm đấu với vật hàn) - Vì những lý do an toàn lao động, nên điện áp hàn phải hạ xuống thấp, điện áp không tải tối đa là 113 V, trong khi đó điện áp hàn từ (15 ÷ 30) V.

- Điện áp hàn có thể điều chỉnh phù hợp với công việc hàn. - Mức điện áp hàn đã chỉnh phải giữ được ổn định, không phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn.