Giáo trình hàn MIG/MAG cơ bản - Ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí

Tài liệu giảng dạy Trọn bộ hàn mig/mag cơ bản cho người mới hệ thống hóa kiến thức từ cơ bản đến nâng cao ngành trong thời kỳ mới

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

Tóm tắt

I. Nguyên lý và phạm vi ứng dụng của hàn MIG MAG

Hàn MIG/MAG là quá trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cơ khí hiện đại. 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 loại khí hoặc hỗn hợp khí thích hợp. Phương pháp này trong tiếng Anh gọi là GTAW (Gas metal arc welding). Khí bảo vệ có thể là khí trơ như Argon, Hêli hoặc hỗn hợp Ar + He không tác dụng với kim loại lỏng, hoặc các khí hoạt tính như CO2 có tác dụng đẩy không khí ra khỏi vùng hàn. Tuỳ theo loại khí sử dụng, hàn MIG dùng khí trơ cho thép không gỉ, nhôm và hợp kim, còn hàn MAG sử dụng khí hoạt tính CO2 cho thép carbon và thép hợp kim thấp.

1.1. Phân biệt hàn MIG và hàn MAG

Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí trơ Acgôn hoặc Hêli, thích hợp cho hàn thép không gỉ, nhôm và hợp kim nhôm, hàn đồng và hợp kim đồng. Hàn MAG (Metal Active Gas) sử dụng khí hoạt tính CO2, chủ yếu dùng để hàn thép carbon và thép hợp kim thấp. Hai phương pháp này đều là hàn bán tự động với ưu điểm hiệu suất cao, chất lượng mối hàn tốt và ít lỗi hàn.

1.2. Ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp

Công nghệ hàn MIG/MAG được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất máy móc, ô tô, tàu thuyền, xây dựng và các ngành công nghiệp nặng. Phương pháp này cho phép hàn nhanh, hiệu suất cao và độ chính xác tốt, giảm thiểu khiếm khuyết hàn so với các phương pháp truyền thống.

II. Vật liệu hàn và tiêu chuẩn dây hàn MIG MAG

Vật liệu hàn đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn MIG/MAG, đặc biệt là dây hàn. Dây hàn không chỉ dẫn dòng điện tới hồ quang mà còn cung cấp một phần kim loại nóng chảy cho bể hàn. Dưới tác dụng của hồ quang, tùy thuộc loại khí bảo vệ và thông số hàn, thành phần của kim loại nóng chảy thay đổi do kết hợp với khí và do một số thành phần hợp kim bị cháy. Để khử ảnh hưởng này, dây hàn được hợp kim để mối hàn có những đặc tính giống kim loại cơ bản. Tính ổn định của quá trình hàn phụ thuộc nhiều vào tình trạng bề mặt dây hàn, do đó cần chú ý đến phương pháp bảo quản, cất giữ và làm sạch dây hàn nếu bị gỉ hoặc bẩn.

2.1. Phân loại dây hàn

Dây hàn đặc (solid wire) có các kiểu khác nhau, lựa chọn phù hợp với loại khí bảo vệ. Hàm lượng ôxy ở khí bảo vệ càng nhiều thì hàm lượng silic và Mangan trong dây hàn phải càng lớn để khử ôxy trong bể hàn. Dây hàn rỗng (flux-cored wire) chứa thuốc hàn bên trong, mối hàn được bảo vệ bởi khí bảo vệ và thuốc hàn cháy, loại Bazơ tạo mối hàn dẻo, loại Rutil tạo mối hàn bóng.

2.2. Chọn đường kính dây hàn phù hợp

Đường kính dây hàn danh nghĩa bao gồm: 0,8; 0,9; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,4 mm. Lựa chọn đường kính phụ thuộc vào chiều dầy vật liệu, đây là yếu tố quan trọng nhất. Dây hàn có bọc lớp mạ đồng nâng cao chất lượng bề mặt, khả năng chống gỉ và tính ổn định của quá trình hàn.

III. Vận hành máy hàn MIG MAG cơ bản

Vận hành máy hàn MIG/MAG đòi hỏi người thợ phải nắm vững các nguyên tắc cơ bản và kỹ năng thực hành. Trước khi bắt đầu hàn, cần kiểm tra toàn bộ hệ thống máy hàn, đảm bảo các kết nối điện, khí bảo vệ an toàn và đúng quy định. Các thông số hàn quan trọng bao gồm: điện áp hàn, cường độ dòng điện, tốc độ hàn, loại khí bảo vệ và áp suất khí. Điều chỉnh đúng các thông số này sẽ giúp tạo ra mối hàn chất lượng cao. Người thợ cần được đào tạo về cách sử dụng đúng các công cụ, bảo vệ an toàn lao động, và thực hành hàn trên các vị trí khác nhau (1F, 1G, 2F, 3F) để nâng cao kỹ năng.

3.1. Chuẩn bị và kiểm tra máy hàn

Trước hàn, cần kiểm tra chi tiết: dây nguồn điện, dây đất, hệ thống phun khí, cuộn dây hàn, đầu khò. Đảm bảo máy hàn được đặt trên nền cứng, thông gió tốt, cách xa nơi có chất dễ cháy. Đầu khò phải sạch, không bám xỉ cũ để bảo vệ chất lượng mối hàn.

3.2. Điều chỉnh thông số hàn và kỹ thuật hàn

Điện áp hàn thường từ 16-28V, cường độ dòng từ 50-300A tuỳ loại dây và chiều dầy vật liệu. Tốc độ hàn và khoảng cách đầu khò đến vật hàn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn. Kỹ thuật cầm khò đúng, chuyển động ổn định đảm bảo mối hàn đẹp, bền vững.

IV. Các vị trí hàn MIG MAG và kỹ thuật thực hành

Hàn MIG/MAG thường được thực hiện ở các vị trí khác nhau, mỗi vị trí có đặc điểm riêng và yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Vị trí hàn 1F là hàn liên kết góc ở tư thế phẳng, vị trí hàn 1G là hàn giáp mối ở tư thế phẳng - đây là những vị trí cơ bản dành cho người mới học. Vị trí hàn 2F là hàn liên kết góc ở tư thế đứng, vị trí hàn 3F là hàn liên kết góc ở trên đầu - những vị trí nâng cao đòi hỏi kỹ năng cao hơn. Mỗi vị trí có thông số hàn riêng, kỹ thuật chuyển động khò khác nhau. Người học cần thực hành luyện tập kỹ lưỡng từ vị trí đơn giản đến phức tạp, từng bước nâng cao kỹ năng để đạt được chứng chỉ hàn MIG/MAG cơ bản.

4.1. Vị trí hàn 1F và 1G Tư thế phẳng

Hàn 1F (liên kết góc phẳng) và hàn 1G (giáp mối phẳng) là những vị trí đầu tiên người học cần luyện tập. Ở tư thế này, trọng lực hỗ trợ quá trình hàn, làm cho công việc dễ dàng hơn. Khò được cầm ở góc khoảng 45°, chuyển động ổn định từ trái sang phải. Đây là vị trí lý tưởng để nắm vững kỹ năng cơ bản.

4.2. Vị trí hàn 2F và 3F Tư thế nâng cao

Hàn 2F (liên kết góc đứng) và hàn 3F (liên kết góc trên đầu) là những vị trí khó hơn, yêu cầu kỹ thuật hàn cao. Ở tư thế này, trọng lực tác động ngược, cần điều chỉnh thông số hàn thấp hơn, tốc độ chuyển động chậm hơn. Người thợ cần có sự ổn định tay, kinh nghiệm để tạo mối hàn chắc chắn.

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.