Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn TIG (8LT) MỤC TIÊU CỦA BÀI Sau khi học xong bài này người học sẽ có khả năng: - Giải thích đúng nguyên lý, công dụng của phương pháp hàn TIG. - Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây 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 NỘI DUNG I. Nguyên lý hàn TIG Hàn TIG (tungsten inert gas) là quá trình hàn bằng điện cực không nóng chảy, trong môi trường khí bảo vệ là khí trơ (Ar, He hoặc hỗn hợp của Ar + He) có tác Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn TIG Hình 1.2 Vùng hàn và vũng chảy dụng ngăn cản những tác động có hại của ôxy và nitơ trong không khí và ổn định hồ quang. Vũng hồ quang, hồ quang trong hàn TIG có nhiệt độ rất cao có thể đạt tới hơn 61000C. Kim loại mối hàn có thể tạo thành chỉ từ kim loại cơ bản khi hàn những chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, hoặc được bổ sung từ que hàn phụ. Phương pháp hàn này thông thường được thao tác bằng tay và có thể tự động hóa hai khâu di chuyển hồ quang cũng như cấp dây hàn phụ. II. Vật liệu hàn TIG 1. Khí bảo vệ Bất kì loại khí trơ nào cũng có tác dụng bảo vệ khi hàn TIG, song Argon (Ar) và Heli (He) được ưa chuộng hơn cả vì giá thành tương đối thấp, trữ lượng dồi dào. a. Khí Argon (Ar): là khí không màu, không mùi, không 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 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 - 1840C trong các bồn chứa. Trong công nghiệp hiện nay sản xuất ba loại Ar có độ tinh khiết khác nhau: Loại A : Dùng để hàn kim loại có hoạt tính hoá học mạnh như : Titan, Zircon, Niobi và hợp kim của chúng. Loại B : Dùng để hàn kim loại nhôm, magiê và hợp kim của chúng. Loại C : Dùng để hàn thép không gỉ, thép đặc biệt b. Khí Heli (He): 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 chứa trong các bình áp suất cao. Bảng 1. So sánh hai loại khí Ar và He Ar Heli Dễ mồi hồ quang do năng lượng ion thấp Khó mồi hồ quang do năng lượng ion hóa cao Nhiệt độ hồ quang thấp hơn Nhiệt độ hồ quang cao hơn Bảo vệ tốt hơn do nặng hơn Bảo vệ kém hơn do nặng hơn Lưu lượng cần thiết thấp hơn Lưu lượng sử dụng cao hơn Điện áp hồ quang thấp hơn nên năng lượng hàn thấp hơn Điện áp hồ quang cao hơn nên năng lượng hàn lớn hơn Giá thành rẻ hơn Giá thành đắt hơn Chiều dài hồ quang ngắn, mối hàn hẹp Chiều dài hồ quang dài, mối hàn rộng Có thể hàn chi tiết mỏng Thường dùng hàn chi tiết dày, dẫn điện tốt Sự pha trộn hai khí Ar và He có ý nghĩa thực tiễn lớn, nó cho phép kiểm soát chặt chẽ năng lượng hàn cũng như hình dạng của tiết diện mối hàn. Khi hàn chi tiết dày hoặc tản nhiệt nhanh, sự trộn Ar và He cải thiện đáng kể quá trình hàn. c. Hỗn hợp Ar – H2 : việc bổ sung H2 vào Ar làm tăng điện áp hồ quang và các ưu điểm tương tự He. Hỗn hợp với 5%H2 đôi khi làm tăng độ làm sạch của mối hàn bằng tay. Hỗn hợp với 15% được sử dụng để hàn cơ khí hóa tốc độ cao cho các mối hàn giáp mối với thép không gỉ dày đến 1,6mm. Ngoài ra còn được dùng để hàn các thùng bia bằng thép không gỉ với mọi chiều dày, với khe hở đáy của đường hàn từ 0.25 - 0.5mm, không nên dùng nhiều H2 do có thể gây rỗ xốp ở mối hàn. Việc sử dụng hỗn hợp này chỉ hạn chế cho các hợp kim Ni, Ni – Cu, thép không gỉ. * Lựa chọn khí bảo vệ: Hồ quang và kim loại nóng chảy sẽ được bảo vệ trong các khí trơ như Ar hoặc He hoặc trong hỗn hợp cả hai khí. Ar được sử dụng rộng rãi hơn do: nó là loại khí rẻ tiền, dễ điều chế và Ar nặng hơn He do đó nó có khả năng bảo vệ tốt ngay cả khi lưu lượng phun khí thấp. Khi trộn thêm He vào Ar, hỗn hợp này làm tăng nh