Chương 1|Tổng quan 1. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỒ ÁN -Quá trình thực hiện dự án là cơ hội để nhóm áp dụng kiến thức và kỹ năng đã học để khám phá và giải quyết các vấn đề đặt ra, đồng thời kịp thời phát hiện những vấn đề chuyên môn còn thiếu sót nhằm hoàn thiện sản phẩm. -Tạo ra các thiết bị kỹ thuật có thể áp dụng cho quá trình sản xuất cũng như có thể áp dụng vào nghiên cứu, học tập, sản xuất. Trên cơ sở những nghiên cứu cơ bản ban đầu, có thể định hướng cải tiến và phát triển nhằm tối ưu hóa sản phẩm một cách tối ưu nhất 1.
Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỒ ÁN Trên cơ sở tạo nên một thiết bị hỗ trợ hàn, có thể trực tiếp tham gia vào quá trình gia công các sản phẩm cơ khí, giảm sự tiếp xúc của con người đối với các nguy cơ tiềm ẩn từ hàn, cũng như tăng năng suất của công việc. CÔNG NGHỆ HÀN MIG 2. Khái niệm về hàn MIG Hàn Mig là phương pháp hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ trong đó nguồn nhiệt hàn được cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy(dây hàn) vật hàn, hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi tác dụng của oxy và nitơ trong môi trường xung quanh bởi một loại khí hoặc một hỗn hợp khí.Tên tiếng Anh của phương pháp này gọi là GMAW (Gas Metal welding). Khí bảo vệ thường được dùng là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp Ar + He ) không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc các loại khí hoạt tính như (C02; C02 + 02; C02 +Ar, …)có tác dụng chiếm chỗ đẩy không khí ra khỏi vùng hàn hạn chế tác dụng xấu của nó Khi điện cực hàn hay dây hàn được cung cấp tự động vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây, còn sự dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn được thao tác bằng tay thì được gọi là hồ quang bán tự động trong môi trường khí bảo vệ.
Nếu tất cả chuyển động cơ bản được cơ khí hoá thì được gọi là hồ quang tự động trong môi trường có khí bảo 2. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống hàn MIG Hình 2.1: Sơ đồ hàn MIG Trên đây là sơ đồ của một hệ thống hàn MIG cơ bản, bao gồm: - Nguồn điện hàn: nguồn tuyến tính được chỉnh lưu và ổn áp hoặc nguồn xung một chiều => Nguồn điện đóng vai trò cấp dòng điện và điện áp đủ lớn để tạo và duy trì được hồ quang - Khí bảo vệ: CO2/ Ar/Ar+CO2 11 Chương 2|Cơ sở lý thuyết => Bảo vệ mối hàn - Van điều áp và bộ phận cấp dây => Van điều áp duy trì mức áp suất thích hợp cho hệ thống, bộ phận cấp dây có nhiệm vụ cấp dây cho hệ thống hoạt động - Mỏ hàn: Thao tác trực tiếp trên mối hàn, cấp dây, cấp khí cho mối hàn, trên súng hàn có cò súng để gây hồ quang và cấp dây 2. Dịch chuyển kim loại điện cực vào vũng hàn - Dịch chuyển ngắn mạch: Dịch chuyển ngắn mạch xảy ra ở chế độ hàn có mức năng lượng thấp. Kim loại dịch chuyển hoàn toàn từ điện cực vào vũng hàn khi điện cực - dây hàn tiếp xúc với bề mặt vũng hàn với tần số từ 90 đến 200 lần trong một giây, tạo ra sự ngắn mạch tức thời, sau đó mật độ dòng điện tăng làm cho hồ quang hình thành.
Với dịch chuyển ngắn mạch, tốc độ cấp dây, điện thế hàn và tốc độ chảy thường thấp hơn các chế độ chuyển dịch khác ví dụ như chuyển dịch tia. Dạng chuyển dịch này rất linh hoạt cho người thợ hàn thao tác với vật liệu mỏng và dày ở mọi tư thế hàn.2: Dịch chuyển ngắn mạch Hạn chế của chuyển dịch ngắn mạch là: + Tốc độ chảy của dây hàn tương đối thấp + Không ngấu sâu với vật hàn dày. Sơ đồ dịch chuyển ngắn mạch: 12 Chương 2|Cơ sở lý thuyết Hình 2.3: Sơ đồ dịch chuyển ngắn mạch A: Dây hàn chạm vào vật hàn, gây ngắn mạch. Không có hồ quang, dòng điện hàn đi từ dây hàn xuống vật hàn.
B: Điện trở tăng trong dây hàn làm tăng nhiệt, gây nóng chảy dây hàn và dần dần tạo nút thắt. C: Nút thắt đứt, dây hàn tách khỏi mối hàn, hồ quang xuất hiện, phần kim loại bị nóng chảy trên bề mặt vật hàn tạo thành giọt hàn. D: Chiều dài hồ quang và điện thế hàn cực đại. Nhiệt lượng hồ quang làm cho giọt kim loại trên bề mặt vật hàn chảy lỏng, phẳng ra và tăng kích thước.
E: Tốc độ dây hàn thắng nhiệt của hồ quang và tiếp tục tiến tới vật hàn. F:Hồ quang tắt và hiện tượng ngắn mạch lại xuất hiện. Dịch chuyển ngắn mạch - GMAW-S, là kiểu chuyển dịch của kim loại dây hàn vào vũng hàn, là quá trình mà dây hàn được nung chảy nhờ hiện tượng ngắn mạch được lặp đi lặp lại. Kiểu chuyển dịch ngắn mạch là kiểu chuyển dịch ở mức năng lượng thấp.
Chuyển dịch kim loại từ dây hàn vào vũng hàn được thực hiện khi dây hàn ngắn mạch với vật hàn hoặc vũng hàn (dây hàn tiếp xúc với vật hàn). Ba yếu tố hỗ trợ cho chuyển dịch ngắn mạch là: đường kính dây hàn, loại khí bảo vệ và quy trình hàn được thực hiện. Kiểu chuyển dịch này thường hỗ trợ cho việc sử dụng dây hàn có đường kính từ 0.1mm, với khí bảo vệ là 100% CO2 hoặc hỗn hợp khí gồm 75% - 80% Argon cộng với 25% - 20% CO2. Do nhiệt độ cột hồ quang thấp nên lý tưởng cho hàn vật liệu tấm.
Vật hàn khi hàn với chuyển dịch kiểu ngắn mạch này thường dày từ 0. Ưu điểm: + Hàn được ở mọi vị trí, bao gồm cả hàn bằng, hàn ngang, hàn đứng (hàn tuột và hàn leo) và hàn qua đầu. 13 Chương 2|Cơ sở lý thuyết + Thích hợp cho hàn sửa chữa và hàn lớp lót cho hàn ống. + Nhiệt lượng truyền vào mối hàn thấp nên giảm được biến dạng do nhiệt.
+ Yêu cầu tay nghề cao và dễ sử dụng. + Hiệu suất sử dụng dây hàn cao, lớn hơn 93%. Giới hạn của chuyển dịch ngắn mạch: + Giới hạn về bề dày vật hàn và không hàn được mối ghép hở khi hàn các vật hàn dày và có tiết diện lớn. + Mối hàn không ngấu tốt.
+ Văng tóe nhiều và do đó làm tăng chi phí vệ sinh mối hàn. + Nhằm tránh bị thổi khí bảo vệ khi hàn ngoài trời phải có màng chắn gió. - Chuyển dịch cầu giọt lớn Kim loại dịch chuyển trong hồ quang dưới dạng các giọt lớn, có kích thước không đều. Các thông số chế độ hàn của dạng dịch chuyển này lớn hơn so với dịch chuyển ngắn mạch.4: Dịch chuyển cầu giọt lớn Hạn chế: + Văng tóe nhiều + Mối hàn nhấp nhô + Chỉ hàn những mối hàn phẳng và đứng.
- Dịch chuyển dạng tia dọc trục 14 Chương 2|Cơ sở lý thuyết Chuyển dịch dạng tia dọc trục là chuyển dịch kim loại có mức năng lượng cao, trong đó kim loại dây hàn nóng chảy ở mức năng lượng cao, kết quả là tạo ra một dòng các giọt kim loại nóng chảy nhỏ. Các giọt kim loại này bị đẩy dọc theo trục của hồ quang hàn hay kim loại đi vào vũng hàn thành một dòng các giọt kim loại nóng chảy, nhỏ qua cột hồ quang từ dây hàn. Dịch chuyển dạng tia dọc trục là dịch chuyển có mức năng lượng cao của hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ - GMAW. Để đạt được kiểu chuyển dịch này, hỗn hợp khí bảo vệ bao gồm Argon + 1-5% Oxygen hoặc Argon + CO2, với hàm lượng thành phần CO2 nhỏ hơn 18%.
Chuyển dịch dọc trục dạng tia thường được dùng với loại dây hàn đặc hoặc dây hàn lõi thuốc. Các thông số chế độ hàn lớn Để đạt được kiểu chuyển dịch này cần dùng khí bảo vệ giàu Argon (trên 80%).5: Dịch chuyển tia dọc trục Ưu điểm + Tốc độ chảy lớn + Mối hàn nóng chảy và ngấu tốt. + Đường hàn đẹp + Có thể dùng dây hàn đường kính lớn. + Rất ít văng tóe Hạn chế: + Chỉ hàn được vật hàn dày từ 3mm trở lên (hàn bán tự động).
+ Chỉ hàn phẳng và đứng. 15 Chương 2|Cơ sở lý thuyết 2. Máy hàn MIG inverter Máy hàn điện tử MIG, về cơ bản chính là một bộ nguồn xung công suất lớn, cho ra dòng điện lớn và có mức điện áp ổn định để có thể duy trì hồ quang, do vậy các khối cơ bản tương tự nhau, khác biệt chủ yếu đến từ các phương thức hàn khác nhau sẽ có các cách bố trí đầu ra cũng như tính năng khác nhau. Đa số trên thị trường hiện nay sử dụng loại máy hàn mig điện tử, sử dụng công nghệ inverter, máy hàn mig có cấu tạo tương tự một máy hàn que hay một máy hàn tig thông thường, điểm khác biệt của máy hàn mig so với máy hàn que ở chỗ máy hàn mig có bộ phận cấp dây và cấp khí tự động ( đối với những dòng máy mini cỡ nhỏ tích hợp cả hàn que có thể không có bộ phận này và chúng ta phải có bộ phận rời làm nhiệm vụ này thay thế).
Sau đây là sơ đồ khối hệ thống nguồn xung inverter có mặt trên bất kỳ máy hàn điện tử inverter nào Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống nguồn inverter 2. Các phương pháp di chuyển đưởng hàn a. Về chuyển động của mỏ hàn + Chuyển động 1: Mỏ hàn chuyển động dọc trục đường hàn đảm bảo chiều dài mối hàn, tùy theo kích thước của mối hàn và đặc tính vật liệu mà chuyển động này nhanh hay chậm 16 Chương 2|Cơ sở lý thuyết + Chuyển động 2: Mỏ hàn chuyển động dao động ngang, đảm bảo chiều rộng của mối hàn, nếu không có chuyển động này thì bề mặt của mối hàn bị hẹp, chỉ phù hợp khi mối hàn nhỏ b. Một số phương pháp chuyển động dao động ngang của mỏ hàn Chuyển động ngang của mỏ hàn giúp mối hàn có bề rộng lớn hơn, độ ngấu cao hơn và đặc biệt tùy thuộc vào mục đích và tính chất của vật cần hàn mà ta sử dụng các phương pháp chuyển động ngang thích hợp.
Sau đây là một số phương pháp dao động ngang mối hàn thường gặp: Bảng 2.