Giáo trình Hàn TIG Nâng Cao (Nghề Hàn) - CĐ Công Nghiệp Hải Phòng

Tải trọn bộ giáo trình Hàn TIG nâng cao cho nghề hàn. Tài liệu gồm lý thuyết, thực hành các vị trí hàn 1G, 2G, 3G, 2F, 3F và an toàn lao động.

• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Hải Phòng
• Chuyên ngành: Hàn
• Đề tài: Hàn Tig Nâng Cao
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Về Hàn TIG Nâng Cao

Hàn TIG nâng cao là một phương pháp hàn hiện đại sử dụng điện cực Volfram không nóng chảy trong môi trường bảo vệ khí trơ. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy, cơ sở sản xuất cơ khí để tạo ra các mối hàn chất lượng cao. Giáo trình này được biên soạn theo tiêu chuẩn của Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Hải Phòng, với tổng thời gian 120 giờ (20 giờ lý thuyết và 100 giờ thực hành). Nó là mô đun chuyên ngành bắt buộc trong chương trình đào tạo nghề hàn ở trình độ cao đẳng. Giáo trình cung cấp kiến thức toàn diện từ lý thuyết cơ bản đến kỹ năng thực hành tại các vị trí hàn khác nhau.

1.1. Thực Chất Của Hàn TIG

Hàn TIG (Tungsten Inert Gas) là quá trình hàn nóng chảy sử dụng hồ quang điện giữa điện cực Volfram và vật liệu cần hàn. Mối hàn được khí trơ bảo vệ (Argon hoặc Heli) để ngăn chặn xâm nhập ôxy và nitơ từ không khí. Hồ quang tập trung với nhiệt độ lên tới 6000°C, tạo ra kim loại nóng chảy chất lượng cao mà không cần sử dụng xỉ hàn.

1.2. Đặc Điểm Nổi Bật

Các đặc điểm chính của hàn TIG nâng cao bao gồm: hồ quang tập trung với nhiệt độ cao, mối hàn không cần làm sạch sau khi hoàn thành, không có kim loại bắn toé, hồ quang và vùng hàn dễ quan sát, có thể hàn ở mọi vị trí trong không gian, giảm biến dạng liên kết hàn và tăng tốc độ hàn. Chất lượng mối hàn cao cho hầu hết kim loại và hợp kim.

II. Vật Liệu Và Khí Bảo Vệ Hàn TIG

Trong công nghệ hàn TIG nâng cao, việc lựa chọn vật liệu hàn và khí bảo vệ đóng vai trò quan trọng quyết định chất lượng mối hàn. Các vật liệu chủ yếu bao gồm thép carbon thấp, thép hợp kim cao, kim loại màu (nhôm, đồng, titanium) và các hợp kim đặc biệt. Khí bảo vệ phổ biến nhất là Argon và Heli, được cung cấp trong các bình áp suất cao. Mỗi loại khí có tính chất và ứng dụng riêng, cần được lựa chọn phù hợp với loại vật liệu và độ dày của chi tiết cần hàn.

2.1. Khí Argon Lựa Chọn Hàng Đầu

Argon (Ar) là loại khí trơ không màu, không mùi, không vị và không độc hại. Nó không tạo thành hợp chất hóa học với bất kỳ vật chất nào ở mọi nhiệt độ hoặc áp suất. Argon được trích từ khí quyển với độ tinh khiết 99,9%, có tỷ trọng so với không khí là 1,33. Đây là khí bảo vệ phổ biến nhất vì giá thành tương đối thấp, trữ lượng khai thác dồi dào.

2.2. Khí Heli Và Hỗn Hợp Khí

Heli (He) là khí trơ với tỷ trọng rất nhẹ (0,13 so với không khí), nhiệt độ hóa lỏng -272°C. Nó thường được sử dụng kết hợp với Argon để tạo hỗn hợp khí bảo vệ, giúp tăng nhiệt độ hồ quang và cải thiện khả năng hàn các kim loại dày. Mặc dù Heli đắt hơn Argon, nhưng hiệu quả hàn cao hơn, đặc biệt cho hàn kim loại màu.

III. Mục Tiêu Và Nội Dung Chương Trình Học

Giáo trình hàn TIG nâng cao được thiết kế với các mục tiêu cụ thể: giúp sinh viên làm việc tại các nhà máy, cơ sở sản xuất cơ khí với kiến thức và kỹ năng nghề hàn cơ bản. Nội dung học tập được chia thành 8 bài chính, bao gồm kiến thức cơ bản, dụng cụ thiết bị, và thực hành hàn tại các vị trí khác nhau (1G, 2G, 3G, 2F, 3F). Chương trình kết hợp lý thuyết và thực hành, với trọng tâm vào thực hành để rèn luyện kỹ năng thực tế, đảm bảo sinh viên có khả năng hàn các mối chuẩn với chất lượng cao.

3.1. Các Bài Học Chính Trong Giáo Trình

Chương trình bao gồm: (Bài 1-2) Kiến thức cơ bản và dụng cụ thiết bị hàn TIG (15 giờ); (Bài 3-4) Hàn liên kết góc thép carbon thấp tại vị trí 2F và 3F (35 giờ); (Bài 5-7) Hàn giáp mối thép carbon thấp tại vị trí 1G, 2G, 3G (55 giờ); (Bài 8) Kiểm tra và đánh giá. Mỗi bài được thiết kế kết hợp lý thuyết và thực hành tích hợp để sinh viên vừa nắm lý thuyết vừa rèn kỹ năng thực tế.

3.2. Các Kỹ Năng Chính Cần Đạt Được

Sinh viên cần chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày và tính chất vật liệu, hàn các mối chuẩn ở nhiều vị trí khác nhau đảm bảo độ sâu ngấu, đúng kích thước bản vẽ, ít khuyết tật. Cần thành thạo vận hành thiết bị TIG, kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn, và tuân thủ an toàn lao động, vệ sinh phân xưởng. Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác và trung thực.

IV. Ứng Dụng Và An Toàn Lao Động Trong Hàn TIG

Hàn TIG nâng cao được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và các hợp kim phức tạp. Phương pháp này thích hợp cho những sản phẩm yêu cầu chất lượng mối hàn cao, như thiết bị y tế, cơ khí chính x密, công nghiệp hóa chất. Tuy nhiên, năng xuất thấp và chi phí vật liệu cao là những hạn chế chính. Về an toàn lao động, công nhân hàn cần hiểu rõ các tác động của hồ quang tới sức khỏe, tuân thủ nguyên tắc bảo vệ cá nhân, và duy trì vệ sinh phân xưởng tốt.

4.1. Các Lĩnh Vực Ứng Dụng Chính

Hàn TIG được sử dụng trong ngành ô tô, đường sắt, hàng không vũ trụ để sản xuất các bộ phận quan trọng. Trong công nghiệp hóa chất, y tế, điện tử, phương pháp này tạo ra các mối hàn đặc biệt chất lượng cao mà không gây ô nhiễm. Kim loại màu như nhôm, đồng, titanium được hàn hiệu quả bằng phương pháp TIG. Mặc dù giá thành cao do năng xuất thấp, nhưng chất lượng mối hàn vượt trội khiến nó không thể thay thế trong nhiều ứng dụng quan trọng.

4.2. Nguyên Tắc An Toàn Và Vệ Sinh Phân Xưởng

Công nhân hàn TIG cần tuân thủ nguyên tắc an toàn lao động nghiêm ngặt, bao gồm: sử dụng mặt nạ hàn, găng tay, tạp dề chặn để bảo vệ khỏi tia hồ quang và nhiệt, đeo nón bảo vệ đầu, sử dụng thiết bị hút khí thải. Cần duy trì vệ sinh phân xưởng sạch sẽ, tổ chức không gian làm việc an toàn, kiểm tra thiết bị định kỳ. Hiểu rõ các tác động của quá trình hàn tới sức khỏe như tổn thương mắt, bỏng da, vô sinh để có biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG GIÁO TRÌNH Tên môn học: Hàn Tig nâng cao NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Hải Phòng , năm 2019 1 MÔ ĐUN HÀN TIG NÂNG CAO Mã số mô đun: MĐ15 Thời gian mô đun: 120 giờ ;(Lý thuyết : 20giờ ; Thực hành 100 giờ ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: - Vị trí: Mô đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH07- MH10 và MĐ11- MĐ14 - Tính chất của môđun: Là mô đun chuyên ngành bắt buộc. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Làm việc tại các nhà máy, các cơ sở sản xuất cơ khí với những kiến thức, kỹ năng nghề hàn cơ bản. - Giải thích đầy đủ thực chất, đặc điểm, công dụng của phương pháp hàn TIG - Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong công nghệ hàn TIG.

- Trình bày chích xác cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn TIG. - Vận hành, sử dụng thành thạo các loại thiết bị dụng cụ hàn TIG. - 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,2G,3G, 2F, 3F đảm bảo độ sâu ngấu, đúng kích thước bản vẽ ít bị khuyết tật.

- Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng của mối hàn, kết cấu hàn. - Giải thích đúng các nguyên tắc an toàn và vệ sinh phân xưởng khi hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực không nóng chảy. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, trung thực của sinh viên. NỘI DUNG MÔ ĐUN 1.

Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Thời Hình thức TT Tên các bài trong mô đun gian giảng dạy 1 Những kiến thức cơ bản khí hàn TIG. 10 Lý thuyết 2 Dụng cụ, thiết bị hàn TIG 5 Lý thuyết Kiểm tra bài 1 ,2 1 2 3 Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (2F) 15 Tích hợp 4 Hàn liên kết góc thép các bon thấp – vị trí hàn (3F) 20 Tích hợp Kiểm tra bài 3 , 4 6 5 Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (1G) 20 Tích hợp 6 Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (2G) 15 Tích hợp 7 Hàn giáp mối thép các bon thấp - Vị trí hàn (3G) 20 Tích hợp 8 Kiểm tra bài 7 8 Cộng 120 3 BÀI 1 NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN TIG Giới thiệu: TIG viết tắt của từ Tungsten Intert Gas, là quá trình hàn hồ quang bằng điện cực Volfram trong môi trường bảo vệ là khí trơ hoặc hỗn hợp khí trơ; mối hàn được khí trơ bảo vệ tránh khỏi sự xâm nhập của không khí bên ngoài. Kim loại nóng chảy được là nhờ nhiệt lượng do hồ quang tạo ra giữa điện cực Volfram và vật hàn. Thiết bị hàn TIG có nhiều loại, có thể gồm máy biến thế đơn giản cũng có thể sử dụng CPU kết hợp với kỹ thuật điều khiển PWM tiên tiến.

Điện cực hàn TIG không nóng chảy, quá trình hàn không tạo xỉ do không có thuốc hàn, hồ quang, vùng chảy quan sát và kiểm soát dễ dàng, nguồn nhiệt tập trung và có nhiệt độ cao. Mục tiêu: - Nêu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn TIG - Trình bày được công dụng , phân loại của điện cực và khí hàn - Liệt kê các loại dụng cụ thiết bị dùng trong công nghệ hàn TIG. - Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn TIG. - Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ công nhân hàn.

- Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng. Thực chất và đặc điểm của hàn TIG.1 Thực chất Hàn TIG là phương pháp hàn nóng chảy sử dụng hồ quang điện, hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vùng hàn. Bể hàn và vùng hồ quang được tạo thành bảo vệ bằng môi trường khí trơ như Argon hoặc Argon + Heli để ngăn cản những tác dụng có hại của ôxy và nitơ trong không khí. Điện cực không nóng chảy thường dùng là Wonfram nên được gọi là phương pháp hàn TIG.2 Đặc điểm - Hồ quang tập trung, có nhiệt độ cao (60000C).

- Kim loại mối hàn có thể không cần kim loại phụ khi hàn gấp mép các chi tiết mỏng. - Mối hàn có chất lượng cao đối với hầu hết kim loại và hợp kim. - Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn. - Hồ quang và vũng hàn có thể quan sát được trong khi hàn.

- Không có kim loại bắn toé. - Có thể hàn ở mọi vị trí trong không gian. - Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng liên kết hàn. 3 Phạm vi ứng dụng Được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất đặc biệt rất thích hợp trong hàn thép hợp kim cao kim loại màu và hợp kim nhưng giá thành mối hàn cao vì năng xuất thấp và vật liệu đắt.2 Một số ứng dụng của phương pháp hàn TIG 5 2 .Vật liệu hàn TIG 2.

Khí bảo vệ Bất kỳ loại khí trơ nào cũng có thể dùng để hàn TIG, song Argon và Heli được ưa chuộng hơn cả vì giá thành tương đối thấp, trữ lượng khí khai thác dồi dào. - Argon là loại khí trơ không màu, mùi, vị và không độc. Nó không hình thành hợp chất hóa học với bất cứ vật chất nào khác ở mọi nhiệt độ hoặc áp suất. Ar được trích từ khí quyển bằng phương pháp hóa lỏng không khí và tinh chế đến độ tinh khiết 99,9 %, có tỷ trọng so với không khí là 1,33.

Ar được cung cấp trong các bình áp suất cao hoặc ở dạng khí hóa lỏng với nhiệt độ - 184 0C trong các bồn chứa.3) - Heli là loại khí trơ không màu, mùi, vị. Tỷ trọng so với không khí là 0,13 được khai thác từ khí thiên nhiên, có nhiệt độ hóa lỏng rất thấp – 2720C, thường được chứa trong các bình áp suất cao.) Argon Heli Hình 1.3 Đặc điểm của khí bảo vệ Dễ mồi hồ quang do năng lượng ion thấp Nhiệt độ hồ quang thấp hơn Bảo vệ tốt hơn do khối lượng riêng nặng hơn Lưu lượng cần thiết thấp hơn Điện áp hồ quang thấp hơn nên năng lượng hàn thấp hơn. Giá thành rẻ Chiều dài hồ quang ngắn, mối hàn hẹp Có thể hàn chi tiết mỏng Khó mồi hồ quang do năng lượng ion hóa cao 6 Nhiệt độ hồ quang cao hơn Bảo vệ kém hơn do nhẹ hơn Lưu lượng sử dụng cao hơn Điện áp hồ quang cao năng lượng hàn lớn hơn Giá thành đắt hơn Chiều dài hồ quang dài, mối hàn rộng Thường dùng hàn các chi tiết dày. - Sự trộn hai khí Ar và He có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.

nó cho phép kiểm soát chặc chẽ năng lượng hàn cũng như hình dạng của tiết diện mối hàn. Khi hàn chi tiết dày, hoặc tản nhiệt nhanh trộn He vào Ar cải thiện đáng kể quá trình hàn. - Nitơ ( N2 ) đôi khi được đưa vào Ar để hàn đồng và hơp kim đồng, Nitơ tinh khiết đôi khi được dùng để hàn thép không rỉ. - Hổn hợp Ar – H2 việc bổ sung hydro vào argon làm tăng điện áp hồ quang và các ưu điểm tương tự heli.

Hỗn hợp với 5% H2 đôi khi làm tăng độ làm sạch của mối hàn TIG bằng tay. Hỗn hợp với 15% được sử dụng để hàn cơ khí hóa tốc độ cao cho các mối hàn giáp mí với thép không rỉ dày đến 1,6 mm, ngoài ra còn được dùng để hàn các thùng bia bằng thép không rỉ với mọi chiều dày, với khe hở đáy của đường hàn từ 0,25 – 0,5 mm không nên dùng nhiều H2, do có thể gây ra rỗ xốp ở mối hàn. Việc sử dụng hỗn hợp này chỉ hạn chế cho các hợp kim Ni, Ni – Cu, thép không rỉ.4 Quan hệ U-I và khí hàn Lựa chọn khí bảo vệ Không có một quy tắc nào khống chế sự lựa chọn khí bảo vệ đối với một công việc cụ thể. Ar , He hoặc hổn hợp của chúng đều có thể sử dụng một cách thành công đối với đa số các công việc hàn, với sự ngoại lệ là khi hàn trên những vật cực mỏng thì phải sử sụng khí Ar.

Ar thường cung cấp hồ quang êm hơn là He. Thêm vào đó, chi phí đơn vị thấp và những yêu cầu về lưu lượng thấp của Ar đã làm cho Ar được ưa chuộng hơn từ quan điểm kinh tế. Điện cực tungsten Tungsten ( Wolfram) được dùng làm điện cực do tính chịu nhiệt cao, nhiệt độ nóng chảy cao (3410 0C), phát xạ điện tử tương đối tốt, làm ion hóa hồ quang và duy trì tính ổn định hồ quang, có tính chống oxy hóa rất cao. Hai loại điện cực sử dụng phổ biến trong hàn TIG : + Tungstène nguyên chất (đuôi sơn màu Xanh lá cây): chứa 99,5% tungsten nguyên chất, giá rẻ song có mật độ dòng cho phép thấp, khả năng chống nhiểm bẩn thấp, dùng khi hàn với dòng Xoay chiều (AC) áp dụng khi hàn nhôm hoặc hợp kim nhẹ.

+ Tungstène Thorium (chứa 1 đến 2 % thorium {ThO2} - đuôi sơn màu đỏ) : có khả năng bức xạ electron cao do đó dòng hàn cho phép cao hơn và tuổi thọ được nâng cao đáng kể. Khi dùng điện cực này hồ quang dễ mồi và cháy ổn định, tính năng chống nhiễm bẩn tốt, dùng với dòng một chiều (DC) áp dụng khi hàn thép hoặc inox. Ngoài ra còn có : + Tungsten zirconium (0,15 đến 0,4% zirconium { ZrO2} - đuôi sơn màu nâu ) có đặc tính hồ quang và mật độ dòng hàn định mức trung gian giữa tungsten pure và tungsten thorium, thích hợp với nguồn hàn AC khi hàn nhôm. Ưu điểm khác của điện cực là không có tính phóng xạ như điện cực thorium.

+Tungsten Cerium ( 2% cerium { CeO2} - đuôi sơn màu cam ) : nó không có tính phóng xạ, hồ quang dễ mồi và ổn định, có tuổi bền cao hơn, 8 dùng tốt với dòng DC hoặc AC. + Tungsten Lathanum { La2O3} có tính năng tương tự tungsten cerium. Loại điện cực Màu nhận biết EWP Xanh lá cây Green EWCe-2 Da cam Orange EWLa-1 Đen Black EWLa-1.5 Vàng Gold EWLa-2 Xanh da trời Blue EWTh-1 Vàng chanh Yellow EWTh-2 Đỏ Red EWZr-1 Nâu Brown EWG Xám Grey Bảng 1.1 Mã màu điện cực EWP = pure tungsten EWCe – 2 = tungsten + 2% cerium EWLa – 1 = tungsten + 1% lathanum EWLa – 1.