ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BA RIA –VUNG TAU
̀ ̣
̃
̀
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN CĂT VA HAN C
́
̀ ̀ Ơ BAN
̉
NGHỀ : CHÊ TAO THIÊT BI C
́ ̣
́
̣ Ơ KHÍ
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số:01 /QĐCĐN… ngày 4 tháng 1 năm 2016
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR VT
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
́
̀
̣
để giáo trình được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 25 tháng 2 năm 2016
Ch ủ biên
Lê Văn Tân
́
MỤC LỤC
TRANG
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN.............................................................................1
CẮT VÀ HÀN CƠ BẢN....................................................................................1
1. Giới thiệu lịch sử phát triển nghề hàn :....................................................3
2 . Thực chất, đặc điểm và công dụng của hàn: ......................................... 4
3 – Phân loại các phương pháp hàn: ........................................................... 5
5. Dụng cụ thiết bị: ...................................................................................16
7. Que hàn hồ quay tay:.............................................................................24
8 Các khuyết tật của mối hàn, các phương pháp kiểm tra........................35
Các dạng nứt, nguyên nhân và biện pháp khắc phục Bảng 6.1...............36
BÀI 2:..........................................................................................................43
HÀN ĐƯỜNG THẲNG TRÊN MẶT PHẲNG THÉP TẤM................................... 43
1. Kỹ thuật hàn bằng:.................................................................................43
2. Quy trình thực hiện ...............................................................................44
2. Cắt đường thẳng....................................................................................77
3. Cắt phôi tròn..........................................................................................78
4. Cắt kim loại định hình............................................................................78
5. Chú ý khi cắt..........................................................................................78
6. Chỉnh sửa phôi.......................................................................................78
7. An toàn, phòng chống cháy nổ khi hàn khí...........................................78
BÀI 9...........................................................................................................80
CẮT THÉP TẤM BẲNG MÁY CẮT TỰ ĐỘNG..................................................80
1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy cắt khí bán tự động.................... 80
2. Vận hành máy cắt con rùa.....................................................................81
3. Chế độ cắt..............................................................................................82
4. Kỹ thuật cắt kim loại tấm.......................................................................82
5. An toàn khi cắt kim loại bằng máy cắt khí bán tự động .......................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................84
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
CẮT VÀ HÀN CƠ BẢN
Mã số mô đun: MĐ17
Thời gian mô đun:150 h; (Lý thuyết:20 h; Thực hành:130
h)
I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
Mô đun Cắt và Hàn cơ bản là mô đun nghề bổ trợ trong danh mục các
môn học, mô đun đào tạo bắt buộc nghề Chế tạo thiết bị cơ khí.
Mô đun cắt và hàn cơ bản mang tính tích hợp và độc lập.
II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN:
Học xong mô đun này sinh viên có khả năng:
+ Trình bày được công dụng và cách sử dụng thiết bị, dụng cụ hàn điện
cắt khí cơ bản như máy hàn, mỏ cắt khí , máy cắt khí tự động
+ Trình bày được kỹ thuật hàn mối hàn vị trí hàn bằng, hàn ngang, hàn
(1G)
Kiểm tra bài 3
Hàn giáp mối không vát cạnh vị trí hàn ngang
(2G)
Kiểm tra bài 4
Hàn góc chữ T vị trí hàn ngang (2F)
Kiểm tra bài 5
Hàn giáp mối không vát cạnh vị trí hàn đứng
(3G)
Kiểm tra bài 6
Cắt thép tấm bằng ô xy và khí gas
Kiểm tra bài 7
Cắt thép hình bằng ô xy và khí gas
Cắt thép tấm bằng máy cắt tự động
Kiểm tra bài 9
Cộng
4
5
6
7
8
9
Thời
gian
Hình thức
giảng dạy
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
2
BÀI 1
MỞ ĐẦU
Mục tiêu của bài:
Trình bày được thực chất, đặc điểm, công dụng của hàn.
Phân loại được các phương pháp hàn.
Trình bày được cách gây hồ quang và sự cháy của hồ quang.
Trình bày được công dụng và cách sử dụng thiết bị, dụng cụ hàn điện.
Phân biệt được vật liệu và các loại que hàn thông thường.
1. Giới thiệu lịch sử phát triển nghề hàn :
Từ cuối thế kỷ 19, vật lý, hóa học và các môn khoa học khác phát triển
rất mạnh. Năm 1802 nhà bác học Nga petơrop đã tìm ra hiện tượng hồ quan
điện và chỉ rõ khả năng sử dụng nhiệt năng của nó để làm nóng chảy kim
loại. Năm 1882 kỹ sư Benađớt đã dùng hồ quang cực than để hàn kim loại.
Năm 1888 Slavianốp đã áp dụng cực điện nóng chảy cực điện kim loại vào
hồ quang điện. Năm 1990 1902 trong công nghiệp đã sản xuất được các bit
canxi và sau đó 1906 hàn khí ra đời. Hàn tiếp xúc xuất hiện và phát triển
chậm hơn, năm 1886 Tomson tìm ra phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối. Năm
1887 Benađớt tìm ra phương pháp hàn điểm, nhưng mãi đến năm 1903 thì hàn
Môi hàn là m
́
ột liên kết “cứng” không tháo rời được.
So với đinh tán tiết kiệm (10 20)% khối lượng kim loại, so với đúc
tiết kiệm khoảng 50%.
Hàn chế tạo được các chi tiết có hình dáng phức tạp, liên kết các kim
loại có cùng tính chất hoặc khác tính chất với nhau.
Mối hàn có độ bền và độ kín cao, đáp ứng yêu cầu làm việc quan trọng
của các kết cấu quan trọng (vỏ tàu, bồn chứa, nồi hơi,..v.v…).
4
Có thể cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn.
Giá thành chế tạo kết cấu rẻ.
Tuy vậy, hàn còn có một số nhược điểm : sau khi hàn tồn tại ứng suất và
biến dạng dư, xuất hiện vùng ảnh hưởng nhiệt làm giảm khả năng chịu lực
của kết cấu.
3 – Phân loại các phương pháp hàn:
3.1 Căn cứ dạng năng lượng sử dụng, hàn được phân ra các
phương pháp hàn sau :
* Các phương pháp hàn điện : dùng điện năng biến thành nhiệt năng
(hàn điện hồ quang, hàn điện tiếp xúc,..v.v…).
* Các phương pháp hàn cơ học : sử dụng cơ năng làm biến dạng kim
loại tại khu vực hàn (hàn nguội, hàn ma sát, hàn siêu âm,..v.v…).
* Các phương pháp hàn hóa học : sử dụng năng lượng do các phản ứng
hóa học tạo ra để nung nóng kim loại mối hàn (hàn khí, hàn hóa nhiệt,..v.v…).
* Các phương pháp hàn kết hợp : sử dụng kết hợp các dạng năng lượng
nêu trên (hàn các vật liệu có tính hàn khó).
3.2 Căn cứ vào trạng thái kim loại mối hàn tại thời điểm hàn:
* Hàn nóng chảy : bao gồm các phương pháp hàn : hàn khí, hàn điện xỉ,
khí than ướt (CO + H2) về nguyên lý cũng giống như hàn rèn, chỉ khác là đổi
nguồn nhiệt nung bằng cách dùng khí than ướt, cho nên hàn bằng khí than ướt
là một loại đặc biệt của phương pháp hàn rèn. Vì khí than ướt có thể dùng
ống phun để đốt, nên vừa nung vừa có thể dùng máy búa hoặc trục ép để hàn
liên đầu nối lại. Do tính hoàn nguyên của ngọn lửa khí than ướt rất mạnh cho
nên ở mối hàn không cần dùng thuốc hàn, mà vẫn có thể có được mối hàn
nhẵn chắc.
3.2.4 Phương pháp hàn nhiệt nhôm
Hàn nhiệt nhôm là một phương pháp hàn dùng nhiệt phát ra do sự cháy
của bột nhóm với oxit sắt.
8Al +3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
6
Phản ứng này phát ra một nhiệt lượng rất lớn, đôi khi có nhiệt độ lớn
hơn 30000C. Phương pháp hàn nhiệt nhôm có 3 loại dưới đây:
+ Phương pháp hàn áp lực bột nhôm sắt: Dùng xỉ và sắt nóng chảy
làm nguồn nhiệt để nung vật hàn, sau đó dùng áp lực ép cho chúng liền lại
với nhau.
+Phương pháp hàn nóng chảy bột nhôm sắt: Dùng xi nung nóng vật
hàn gần tới điểm nóng chảy, sau đó đồ sắt nóng chảy vào cho nó liền với vật
hàn.
+Phương pháp hàn bột nhôm sắt hỗn hợp áp lực và hàn nóng chảy:
Vật hàn một phần được lợi dụng nhiệt lượng của xi để nung nóng và
nhờ áp lực ép mà chúng gắn lại với nhau, phần khác do sắt nóng chảy nên
kim loại vật hàn và nguyên liệu hàn được kết chặt lại. Phương pháp này
phần nhiều để hàn đường ray của xe hỏa, xe điện.
Sau khi phát minh ra phương pháp hàn dùng khí axetylen phương pháp
hàn nhiệt nhôm dần dần ít được dùng.
3.2.5. Phương pháp hàn tiếp xúc
giáp mối và mối hàn góc.
Liên kết hàn:Liên kết hàn được hiểu bao gồm mối hàn, vùng ảnh hưởng
nhiệt và kim loại cơ bản. Các dạng liên kết hàn : liên kết hàn góc, liên kết
hàn chồng nối, liên kết hàn giáp mối
4.1.2 – các yếu tố ảnh hưởng tới sự chuyển dịch kim loại lỏng t ừ
điện cực vào vũng hàn:
4.1.2.1. Tác dụng của trọng lực giọt kim loại lỏng.
Kim loại lỏng dưới tác dụng của trọng lực luôn có xu hướng đi về
vũng hàn (có tác dụng lớn đối với hàn bằng).
4.1.2.2. Sức căng bề mặt .
Sức căng bề mặt được tạo nên do tác dụng của lực phân tử. Lực phân
tử luôn có xu hướng làm cho bề mặt chất lỏng thu nhỏ lại, tạo cho bề mặt
kim loại lỏng có một năng lượng tự do bé nhất.
8
Sức căng bề mặt làm cho các giọt kim loại lỏng có dạng hình cầu và giữ
ở trạng thái này trên suốt đoạn đường chuyển vào vũng hàn, khi vào vũng hàn
sẽ bị sức căng bề mặt kéo vào để tạo thành một khối thống nhất (có tác dụng
lớn đối với mối hàn trong không gian).
4.1.2.3. Lực từ trường.
Lực từ trường sinh ra xung quanh điện cực khi có dòng điện chạy qua
que hàn và vật hàn. Lực này tác dụng lên kim loại lỏng điện cực làm giảm
tiết diện ngang, trong khi đó Ih = const, nên tại chỗ thắt mật độ dòng điện J
tăng lên nhanh chóng làm kim loại lỏng đạt đến nhiệt độ sôi, cắt đứt phần
kim loại lỏng khỏi điện cực. Mặt khác, vì diện tích vũng hàn lớn nên cường
độ từ trường trên bề mặt vũng hàn rất nhỏ và mật độ dòng điện J nhỏ, do đó
kim loại lỏng luôn có xu hướng đi về vũng hàn với mọi vị trí hàn.
4.1.2.4. Áp lực khí.
Do nhiệt độ hồ quang cao, các phản ứng hóa học xảy ra rất mạnh, thuốc
- Cấu tạo của hồ quang gồm 3 vùng :
Vùng anốt A (cực +), vùng catốt K (cực ) và vùng cột hồ quang.
Uh = UA + UK + UC
10
Vùng katốt : là vùng sản sinh ra các điện tử. Vùng này cú điện áp UK,
chiều dài khoảng 105cm. Nhiệt độ vùng này khoảng 32000C, chiếm 38% tổng
nhiệt lượng hồ quang.
Vựng anốt : cú điện ỏp UA, thể tích lớn hơn vùng catốt nhưng điện áp
rơi nhỏ hơn, bằng (24)V (hàn dưới lớp thuốc). Vùng này có nhiệt độ 34000C,
chiếm 42% tổng nhiệt lượng hồ quang.
Vùng cột hồ quang có điện áp UC. Nhiệt độ ở tâm khoảng 60000C,
chiếm 20% tổng nhiệt lượng hồ quang. Nhiệt lượng của cột hồ quang làm
nhiệm vụ nung nóng chảy que hàn và vật hàn ; cung cấp nhiệt lượng để phát
xạ điện tử.
Nhiệt ở A cao hơn ở K, do động năng của các điện tử electron lớn (vận
tốc vận tốc ánh sáng) va đập mạnh vào bề mặt A sinh ra nhiệt lớn. Khi hàn
vật mỏng đấu cực âm vào vật hàn, cực dương vào que hàn.
Sau khi hồ quang hình thành, muốn duy trì hồ quang cháy ổn định thì
phải đảm bảo chiều dài hồ quang không đổi
4.1.3.2.2 Các phương pháp tạo hồ quang và sự cháy của hồ quang.
a) Các phương pháp gây hồ quang.
PP 1. Phương pháp mổ thẳng (mổ cò) Hình a
Que hàn tiếp xúc trực tiếp với vật hàn theo phương thẳng đứng (hình
vẽ), sau đó nhanh chóng nhấc lên khỏi vật hàn một khoảng từ 2 mm và duy
trì ở một khoảng cách cố định để hồ quang cháy ổn định.
F
12
Khoảng dùng điện I 80A, điện thế hồ quang giảm khi dòng điện tăng
lớn. Nguyên nhân là lúc này công suất hồ quang cũn bộ, tăng dòng điện thì sẽ
tăng mặt cắt hồ quang và đồng thời tăng tính dẫn điện của nó. Đường đặc
tính tĩnh trong khoảng dòng điện này là giảm dần liên tục.Do điện tăng trong
khoảng 80 đến 1000 A thì điện thế hồ quang trở nên không đổi. Lúc này điện
thế hồ quang chỉ thay đổi phụ thuộc vào chiều dài hồ quang. Đường đặc tính
tĩnh của hồ quang hầu như song song với trục của dòng điện và được gọi là
đường đặc tính cứng, loại đường này được dùng nhiều trong hàn hồ quang
tay và hồ quang rất ổn định.
Nếu tăng dòng điện lên trên 1000A thì mật độ dòng điện trong que hàn
rất cao. Vết cực và mặt cắt hồ quang không tăng được nữa, mặc dầu mật độ
dòng điện tỷ lệ với cường độ dòng điện, vết cực không tăng mà chỉ mật độ
dòng điện tăng. Bởi thế điện thế tăng và đường cong đặc tính dốc lên. Loại
đường đặc tính này dùng trong hàn tự động dưới lớp thuốc và hàn khí bảo vệ.
c) Quá trình hình thành hồ quang:
Quá trình hình thành hồ quang xảy ra rất ngắn (khoảng 1/10giây), nhưng
nó có thể chia làm 4 giai đoạn sau :
13
Giai đoạn a : Que hàn tiếp xúc với vật hàn, tại các chỗ nhấp nhô mật
độ dòng điện tăng lên rất cao.
Giai đoạn b : do mật độ dòng điện tại chỗ tiếp xúc tăng cao sẽ sinh ra
nhiệt lượng lớn làm nóng chảy kim loại và điền đầy khoảng không gian giữa
b) Phân loại theo cách nối dây.
1/ Nối trực tiếp
Nối trực tiếp là nối một cực của nguồn điện hàn với que hàn, còn cực
kia nối với vật hàn. Khi hàn bằng dòng một chiều, nối trực tiếp được phân
ra : nối thuận và nối nghịch.
+ Nối thuận: là nối cực dương của nguồn với vật hàn, cực âm với que
hàn.
+ Nối nghịch: là nối cực dương của nguồn với que hàn, cực âm với vật
hàn. Khi hàn vật mỏng dùng phương pháp nối nghịch và hàn vật dầy nối
thuận.
2/ Nối gián tiếp : là nối hai cực của nguồn điện với que hàn còn vật hàn
không nối cực. Hồ quang cháy giữa hai que hàn, do vậy có thể điều chỉnh
được lượng nhiệt của vũng hàn khi hàn bằng cách thay đổi chiều dài cột hồ
15
quang (hình vẽ). Cách nối dây này dùng khi hàn các vật mỏng, hàn thép có
nhiệt độ nóng chảy thấp bằng điện cực không nóng chảy.
3/ Nối hỗn hợp
Dùng khi hàn hồ quang tay bằng dòng ba pha. Hai cực của nguồn điện
nối với que hàn còn cực kia nối với vật hàn. Ưu điểm là nhiệt tập trung cao,
năng suất hàn cao. Thường áp dụng khi hàn vật dầy, các kim loại và hợp kim
nóng chảy cao.
c) Phân loại theo điện cực
1/ Hàn bằng điện cực nóng chảy (que hàn, dây hàn……) : mối hàn do
kim loại điện cực và kim loại vật hàn tạo nên.
2/ Hàn bằng điện cực không nóng chảy (Vonfram, điện cực than).
Mối hàn tạo nên có thể chỉ do kim loại vật hàn nóng chảy (nếu không
dùng que hàn phụ), hoặc do cả kim loại que hàn và vật hàn tạo nên khi hàn
220 V
Uh
W2
U2
a
U1 - 220 V
W1
5.2.2 – Máy hàn với bộ tự cảm kết hợp:
Sơ đồ nguyên lý của máy hàn kiểu CTH
17
220 V
a
U1 - 220 V
W1
Uh
W2
3
2
hàn chỉnh lưu một pha
2. Máy hàn chỉnh lưu 3 pha
18
Trong mỗi phần sáu chu kỳ chỉ có một cặp chỉnh lưu làm việc, tuần tự
như sau: 1 – 5; 2 – 4 ; 3 – 6. Kết quả trong toàn bộ chu kỳ dòng điện được
chỉnh lưu liên tục và đường cong điện thế gần trở thành đường thẳng. Như
vậy dòng điện xoay chiều 3 pha sau khi đi qua chỉnh lưu cũng chỉ theo một
hướng.
6
1
5
2
4
Copyright: Tài liệu đại học ©