Giáo trình Hàn MIG/MAG cơ bản (Nghề: Hàn - Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XƠ

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: MĐ 17 – HÀN MIG/MAG
CƠ BẢN
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: 979/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 12/12/2019
của Hiệu trường Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xơ

Ninh Bình, năm 2020
1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng 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.

LỜI GIỚI THIỆU
Nhu cầu công nghiệp hố hiện đại hố dạy nghề đã có những bước tiến lớn
để thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao đáp ứng
nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học cơng nghệ trên thế giới, lĩnh
vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng có những bước
phát triển đáng kể.
Mơ đun 17: Hàn MIG/MAG cơ bản là mô đun đào tạo nghề được biên
soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Đây là mô đun đầu tiên giúp

sinh viên – học sinh làm quen với phương pháp hàn có năng suất cao, chất lượng
tốt do kim loại mối hàn được hình thành bằng cách cấp dây kim loại phụ một cách
tự động và được bảo vệ bằng khí.
Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hồn thiện
hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Ninh Bình, ngày tháng năm 2020
Tác giả

Vũ Thị Thanh Ga

2


3


MỤC LỤC
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: ................................................................... 6
2. Nội dung chi tiết:............................................................................................................ 9
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG .................................. 9
1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG, MAG. 9
2. Vật liệu hàn MIG, MAG ......................................................................................... 12
3. Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG ........................................................................... 23
4. Chế độ hàn MIG/MAG: .......................................................................................... 33
5. Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến tính ổn định của hồ quang và tạo
hình mối hàn................................................................................................................. 40
6. Các dạng chuyển dịch kim loại điện cực trong hàn MIG, MAG ........................ 47
7. Các khuyết tật trong hàn MIG, MAG. .................................................................. 52

BÀI 2: VẬN HÀNH MÁY HÀN MIG/MAG ................................................................ 62
1. Lắp đặt, vận hành máy hàn MIG/MAG ................................................................ 62
2. Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn .................................................................. 75
BÀI 3: HÀN GIÁP MỐI KHƠNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ BẰNG (1G) ...................... 79
1. Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí bằng ..................................... 80
2. Kỹ thuật hàn............................................................................................................. 82
3. Bài tập áp dụng ........................................................................................................ 84
BÀI 4: HÀN GĨC KHƠNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ NGANG (2F) .............................. 88
1. Đặc điểm khi hàn góc khơng vát mép ở vị trí ngang ............................................ 88
2. Kỹ thuật hàn............................................................................................................. 90
3. Bài tập ứng dụng...................................................................................................... 91
BÀI 5: HÀN GĨC KHƠNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3F) ................................. 94
1. Đặc điểm khi hàn góc không vát mép ở vị trí đứng ............................................. 95
2. Kỹ thuật hàn............................................................................................................. 96
3. Bài tập áp dụng ........................................................................................................ 97
BÀI 6: HÀN GIÁP MỐI KHƠNG VÁT MÉP Ở VỊ TRÍ ĐỨNG (3G) .................... 101
1. Đặc điểm khi hàn giáp mối không vát mép ở vị trí đứng .................................. 102
2. Kỹ thuật hàn........................................................................................................... 102
3. Bài tập ứng dụng.................................................................................................... 103
4


GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN 17
Tên mơ đun: Hàn MIG/MAG cơ bản
Mã mô đun: MĐ17
Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 16 giờ, Thực hành: 67 giờ, kiểm
tra: 07 giờ)
I. Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: Mơ đun này được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các
môn học MH08 - MH13 và MĐ14 – MĐ16.

- Tính chất của mơđun: Là mô đun chuyên môn
II. Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức:
+ Trình bày đúng cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị hàn MIG/ MAG;
+ Giải thích đầy đủ được thực chất, đặc điểm và công dụng của phương pháp
hàn MIG/MAG;
+ Nêu được các ký hiệu, thành phần hóa học và biết ứng dụng các loại vật liệu
dùng trong công nghệ hàn MIG/MAG;
- Kỹ năng:
+ Vận hành, sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hàn MIG/MAG;
+ Chọn được chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu, kiểu
liên kết và vị trí hàn;
+ Hàn được các mối hàn cơ bản 1G, 2F, 3F, 3G không vát mép đảm bảo yêu
cầu kỹ thuật;
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác, có khả năng làm việc độc lập và theo nhóm tốt;
+ Thực hiện tốt cơng tác an tồn và vệ sinh công nghiệp.

5


III. Nội dung mô đun:
1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian:
Số
TT
1

Thời gian
Tên các bài trong mô đun
Bài 1: Những kiến thức cơ bản khi hàn

MIG/MAG.

Tổng
Lý
Thực Kiểm
số
thuyết hành tra
12

11

1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng
dụng của phương pháp hàn MIG/ MAG.

1

2. Vật liệu hàn MIG/MAG.

2

3. Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG.

2

4. Chế độ hàn MIG/MAG.

2

5. Ảnh hưởng của các thông số chế độ
hàn

2

6. Các dạng chuyển dịch kim loại điện
cực trong hàn MIG/MAG.

1

7. Các khuyết tật của mối hàn.

1

0

8. Kiểm tra
2

3

1

1

Bài: 2 Vận hành máy hàn MIG/MAG

1

3

1. Lắp đặt, vận hành máy hàn

MIG/MAG

0,5

1

2. Gây hồ quang và chuyển động mỏ hàn

0,5

2

1

13

Bài 3: Hàn giáp mối không vát mép ở vị
trí bằng (1G).
1. Đặc điểm khi hàn giáp mối khơng
vát mép ở vị trí bằng
6

4

16

0,5

0

2


Số
TT

Thời gian
Tên các bài trong mô đun

Tổng
Lý
Thực Kiểm
số
thuyết hành tra

2. Kỹ thuật hàn
3. Bài tập áp dụng
3.1 Trình tự thực hiện
3.2 Thực hành

0,5

13

4. Kiểm tra
4

2

Bài 4: Hàn góc khơng vát mép ở vị trí

ngang (2F).

16

1. Đặc điểm khi hàn góc khơng vát mép
ở vị trí ngang

1

13

2

0,5

2. Kỹ thuật hàn
3. Bài tập áp dụng
3.1 Trình tự thực hiện
3.2 Thực hành

0,5

13

4. Kiểm tra
5

2

Bài 5: Hàn góc khơng vát mép ở vị trí

đứng (3F).

20

1. Đặc điểm khi hàn góc khơng vát mép
ở vị trí đứng

1

19

0

0,5

2. Kỹ thuật hàn
3. Bài tập áp dụng
3.1 Trình tự thực hiện
3.2 Thực hành
6

Bài 6: Hàn giáp mối không vát mép ở vị
trí đứng (3G)
1. Đặc điểm khi hàn giáp mối khơng
vát mép ở vị trí đứng
2. Kỹ thuật hàn
7

22

0,5

27

1

19

0,5

2


Số
TT

Thời gian
Tên các bài trong mô đun

Tổng
Lý
Thực Kiểm
số
thuyết hành tra

3. Bài tập áp dụng
3.1 Trình tự thực hiện
3.2 Thực hành

0,5

19

4. Kiểm tra

2
Cộng

90

8

16

67

07


2. Nội dung chi tiết:
BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN MIG/MAG
Mã bài: MĐ17.1

Giới thiệu
Những kiến thức cơ bản khi hàn MIG/MAG cung cấp cho học sinh/sinh
viên những kiến thức mới về hàn nóng chảy khác biệt với các kiến thức khi hàn
que hàn thuốc bọc đã học. Ở bài này chủ yếu học sinh/sinh viên tìm hiểu các kiến
thức lý thuyết về bản chất của phương pháp hàn MIG/MAG, thiết bị dụng cụ, vật
liệu hàn của phương pháp hàn này.
Mục tiêu:

- Giải thích đúng thực chất, đặc điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn
MIG/MAG;
- Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn trong hàn MIG/MAG;
- Liệt kê các loại thiết bị dụng cụ dùng trong cơng nghệ hàn MIG/MAG;
- Trình bày được các thông số của chế độ hàn và ảnh hưởng của chúng tới sự
ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn;
- Nêu được các dạng chuyển dịch kim loại của điện cực và ứng dụng của nó.
- Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn MIG/MAG;
- Thực hiện đúng tư thế thao tác hàn: ngồi đúng tư thế, cầm mỏ hàn, dao động
mỏ hàn và cơng tác an tồn lao động và vệ sinh phân xưởng;
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong công việc.
Nội dung chính:
1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn MIG,
MAG.
1.1. Thực chất:

9


Hình 1.1. Nguyên lý quá trình hàn MIG/MAG

- Hàn MIG/MAG là q trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong mơi
trường khí bảo vệ. Trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang tạo
ra giữa điện cực (dây hàn) nóng chảy và vật hàn. Khi hàn kim loại nóng chảy
và bể hàn được bảo vệ khỏi sự tác dụng của oxi và nitơ từ môi trường xung
quanh bởi một loại khí hoặc hỗn hợp khí. Phương pháp này có tên tiếng Anh
là GMAW, được viết tắt từ các chữ cái đầu của các chữ: (Gas Metal Arc
Welding).
- Dây hàn được cấp qua cơ cấu cấp dây tự động, còn dịch chuyển hồ quang
theo dọc mối hàn và dao động ngang nếu được thao tác bằng tay thì gọi là hàn

bán tự động trong mơi trường khí bảo vệ, nếu cả hai khâu ra dây hàn và di
chuyển theo dọc trục mối hàn được tự động thì được gọi là hàn tự động trong
mơi trường khí bảo vệ.
- Khí bảo vệ có thể là khí trơ: Argon (Ar), Heli (He) hoặc hỗn hợp Ar + He
không tác dụng với kim loại lỏng trong khi hàn hoặc là các loại khí hoạt tính
như khí Cabonic (CO2); hỗn hợp khí (CO2 + O2; Ar + CO2; Ar + CO2 + O2; Ar
+ O2), có tác dụng bảo vệ bể hàn khỏi các tác động xấu của ôxi, nitơ, hiđrô ở
môi trường. Tuỳ theo loại khí hoặc hỗn hợp khí được sử dụng để bảo vệ trong
hàn, người ta phân phương pháp hàn thành các phương pháp hàn GMAW ra
thành hai phương pháp sau:

10


+ Hàn MIG (Metal Inert Gas) sử dụng khí
bảo vệ là khí trơ Argon, Hêli hoặc hỗn hợp argon +
hêli. Phương pháp này thông thường dùng để hàn
các vật liệu có tính ơxi hóa cao như: thép khơng
gỉ, nhơm và hợp kim nhơm, đồng và hợp kim
đồng.

Hình 1.2. Khí bảo vệ Argon

+ Hàn MAG (Metal Active Gas) sử dụng
khí bảo v ệ là khí hoạt tính (CO2; CO2 + O2;
CO2 + Ar; CO2 + Ar + O2; Ar + O2), phương
pháp này thường dùng để hàn thép carbon thấp,
trung bình và thép hợp kim thấp.
Hình 1.3. Khí bảo vệ CO2

Lưu ý: Khi hàn với khí bảo vệ có thành phần 100% CO2 thì phương
pháp này còn được gọi là “hàn CO2”.
1.2. Đặc điểm
Ưu điểm:
Tất cả các q trình hàn có ưu và nhược điểm của nó. Những ưu điểm của
MIG/ MAG là các ví dụ như sau:
- Dễ quan sát quá trình hàn.
- Nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, tốc độ hàn lớn nên vùng
ảnh hưởng nhiệt bé, sảm phẩm ít cong vênh và chất lượng mối hàn cao.
- Năng suất cao gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay.
- Tính cơng nghệ cao hơn so với hàn dưới lớp thuốc vì có thể hàn được
mọi vị trí trong khơng gian.
- Giá thành thấp (Hàn MAG).
- Hàn được hầu hết các kim loại và hợp kim.
- Dễ tự động hóa.
- Điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay và trong quá trình
hàn khơng phát sinh khí độc.
Nhược điểm:
11


- Thiết bị đắt tiền, phức tạp (so với hàn hồ quang tay)
- Khó tiếp cận mối hàn góc trong hơn so với hàn hồ quang tay (do kích
thước chụp khí của mỏ hàn).
- Phải bảo vệ vùng hàn chống gió lùa.
- Bức xạ nhiệt cao, ảnh hưởng tới sức khỏe người thợ hàn.
- Với hàn MIG giá thành khí khá cao.
1.3. Phạm vi ứng dụng
Hàn MIG/ MAG nói chung (GMAW) được sử dụng rộng rãi trong các
công việc hàn như: cơ khí, xây dựng, đóng tầu, hóa chất…, có thể được thực hiện

bán tự động hoặc tự động. Nó không những hàn được các loại thép kết cấu thông
thường, mà cịn có thể hàn các loại thép khơng gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng,
các hợp kim đặc biệt, hợp kim nhơm, magie, niken, đồng, các hợp kim có tính ơxi
hóa mạnh với ơxi.
Phương pháp này có thể hàn ở mọi vị trí trong khơng gian, chiều dày vật
hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm chỉ cần hàn một lớp và khơng cần vát mép, từ 6 ÷ 10 mm hàn
một lớp có vát mép, từ 12 ÷ 25 mm hàn nhiều lớp.
2. Vật liệu hàn MIG, MAG
2.1. Khí bảo vệ
2.1.1. Vai trị của khí bảo vệ:
Nhìn chung mọi kim loại đều có xu hướng kết hợp với ơxi để tạo nên các oxit
kim loại. Một số ít lại kết hợp với nitơ tạo ra các nitric kim loại. Ôxi cũng kết hợp với
cacbon để tạo ra khí mơnơxit cacbon. Tất cả các phản ứng này là trở ngại chính cho
cơng việc hàn bởi chúng hình thành nên các khuyết tật như rỗ khí, làm giịn kim loại
hàn. Mặt khác khơng khí lại chứa xấp xỉ 80% nitơ và 20% oxi nên lẽ tự nhiên là
không thể tiến hành hàn mà khơng có biện pháp nào để bảo vệ vũng hàn chảy.
Nhiệm vụ của khí bảo vệ trong hàn GMAW là tạo ra mơi trường xung quanh
hồ quang có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có hại từ khơng khí vào trong
vũng hàn. Đồng thời khí bảo vệ còn đảm nhiệm các vai trò sau:
- Mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định
- Tác động đến các kiểu chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn
- Ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn
12


- Tốc độ hàn
- Làm sạch bề mặt và biên đường hàn
Các khí bảo vệ dùng cho hàn GMAW bao gồm khí trơ, khí hoạt tính và hỗn
hợp của chúng.
2.1.2. Các loại khí bảo vệ

2.1.2.1. Khí trơ
Khí trơ là khí “khơng tác động đối với các phản ứng hố học và hầu như khơng
hồ tan trong kim loại”. Đó là khí đơn nguyên tử mà các nguyên tử của chúng được
bao bọc bởi các màng điện tử, nhờ vậy tính trơ hoá của chúng càng được đảm bảo.
Argon (Ar), Heli (He) và hỗn hợp của chúng là những khí trơ dùng cho hàn.
- Argon:
Argon là khí khơng màu, khơng mùi, không vị, không độc, không cháy cháy và
nặng hơn không khí 1,5 lần. Nhờ nặng hơn khơng khí Argon bảo tốt bể hàn.
Các ứng dụng của khí Argon:
Argon được sử dụng trong các loại đèn điện do nó khơng phản ứng với các dây
tóc trong bóng đèn ngay ở nhiết độ cao và trong các trường hợp mà nitơ phân tử là
một khí bán trơ khơng ổn định. Các ứng dụng khác:
Argon được ứng dụng nhiều làm khí bảo vệ trong hàn.
Trong vai trị mơi trường bảo vệ trong luyện kim các ngun tố có hoạt tính
hóa học cao…
Argon được bảo quản và vận chuyển trong các bình thép (theoo GOST 949-73)
hoặc trong các sitec của ôtô dưới áp suất (15  0,5) Mpa hoặc (20  1,0) Mpa ở 200C.
Trong bình thép dưới áp suất 150 at chứa khoảng 6m3 argon dạng khí.
Bảng 1-1 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí argon (theo GOST 10157 – 79)

Loại

Các chỉ tiêu
Phần khí argon, % theo thể tích, khơng thấp hơn

Cao cấp
99,993

Cấp 1
99,987

Phần khí ơxi, % theo thể tích, khơng lớn hơn

0,0007

0,002

Phần khí nitơ, % theo thể tích, khơng lớn hơn

0,005

0,01

13


Lượng hơi nước ở nhiệt độ 200C và áp suất 101,3 kPa,
g/m3, không lớn hơn.

0,007

0,01

Phần các hợp chất chứa CO2, % theo thể tích, khơng lớn
hơn.

0,0005

0,001

- Heli
Cũng như argon, heli là khí trơ, nhưng khác argon ở chỗ heli nhẹ hơn nhiều và
nhẹ hơn cả khơng khí. Vì vậy việc bảo vệ vùng hàn bằng heli khó khăn hơn và đỏi hỏi
lượng khí tiêu thụ lớn. So với argon, heli đảm bảo sự đốt nóng vùng hàn mạnh hơn
nhờ građien sụt áp trong hồ quang.
Trong công nghiệp hàn, He được cung cấp (theo TY 51-689-75) có 3 loại: Các
mác A, Б, B (theo GOST 949-73) như ở Bảng 1-2 ỏ trạng thái khí và lỏng.
Bảng 1-2 Phân loại và yêu cầu về thành phần khí heli (theo TY 51-689-75)

Các chỉ số đối với các loại mác của
hêli

Phần trăm theo thể tích, %

A

Б

B

Phần khí hêli (khơng thấp hơn)

99,995

99,99

99,987

Phần khí hyđrơ (khơng lớn hơn)

0,0001

0,0025

0,0025

Phần khí nitơ (khơng lớn hơn)

0,0005

0,004

0,004

Phần khí ơxi (khơng lớn hơn)

0,0001

0,001

0,001

-

0,001

0,001

Phần khí hyđrơcacbon (khơng lớn hơn)

0,0001

0,003

0,003

Phần khí nêon (khơng lớn hơn)

0,004

0,009

0,04

Lượng hơi nước (khơng lớn hơn)

0,0005

0,002

0,002

Phần khí argon (khơng lớn hơn)

2.1.2.2. Khí hoạt tính:
Các khí hoạt tính là các khí ngồi có khả năng bảo vệ vùng hàn khỏi sự xâm
nhập của khơng khí cịn tác dụng hố học với kim loại hàn hoặc hồ tan lý học trong
nó.
- Cacbonic (CO2)
Là khí khơng mầu, khơng độc, nặng hơn khơng khí. Dưới áp suất 760 mmHg

và ở nhiệt độ 0o C tỷ trọng của khí CO2 bằng 1,97686 g/l, lớn hơn tỷ trọng khơng khí
14


1,5 lần, hồ tan tốt trong nước và có tỷ trọng thay đổi mạnh khi nhiệt độ thay đổi. Do
vậy nó được tính theo khối lượng chứ khơng phải theo thể tích.
Khi hố hơi 1 kg CO2 lỏng trong điều bình thường (760 mmHg, 00C), tạo được
509 lít khí.
Khí CO2 được bảo quản và vận chuyển ở trạng thái lỏng trong các bình thép
hoặc thùng chứa cách nhiệt. Trong các bình thép khí CO2 ở áp lực tới 150 at. Bình khí
CO2 được sơn màu đen và in chữ CO2 màu vàng. Mỗi bình tiêu chuẩn với dung tích
40 lít chứa được 25 kg khí CO2 lỏng; khi bay hơi lượng CO2 lỏng này tạo 12600 lít.
Rỗ bọng trong mối hàn là trở ngại khi sử dụng khí CO2 làm môi trường bảo vệ.
Rỗ xuất hiện bởi sự sôi của kim loại bể hàn khi đơng đặc, do sự thốt oxit cacbon
(CO). Nhược điểm này được khắc phục khi sử dụng dây hàn chứa lượng lớn Silic,
nhờ vậy khí CO2 được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hàn.
Lưu ý:
- Khí CO2 khơng được chứa dầu khống, glixerin, hyđrrosunfua, các axit
clohyđric, sunfuaric và nitric ancol, ete, các axit hữu cơ và amoniac. Ngồi ra, trong
các bình khí cacbonic hàn khơng được chứa hơi nước. Hơi nước có trong khí CO2 có
thể gây rỗ và làm giảm tính dẻo của mối hàn.
- Độ ẩm của khí tăng ở các giai đoạn đầu và cuối của q trình sử dụng khí
trong bình, có thể gây các khuyết tật của mối hàn. Để giảm độ ẩm trong khí, trên
đường đi tới vùng hàn, khí CO2 cần được sấy. Để gom khí ẩm thiết bị sấy được chứa
đầy clorua canxi, silicagen hoặc các chất hút ẩm khác.
- Khi xả khí từ bình, do sự tiết lưu và hấp thụ nhiệt của khí CO2 lỏng, khí bị
nguội và có thể đóng băng làm tắc van giảm áp.
- CO2 dùng để hàn phải đạt yêu cầu sau:
Lượng khí khơng dưới 99,5%
Trạng thái tự do khơng chứa hơi nước

Lượng hơi nước khơng vượt q 0,18 g/1m3 khí
- Lượng khí CO2 vượt qua 5% (92g/m3) sẽ có hại cho sức khỏe con người.
2.1.2.3. Hỗn hợp khí:
- Các hỗn của hỗn hợp khí trơ bao gồm: khí argon và hêli được trộn với nhau
theo các tỷ lệ phần trăm khác nhau, tùy vào mục đích hàn. Nhờ có tỷ trọng lớn hơn
15


heli các hỗn hợp khí này bảo vệ bể hàn tốt hơn hêli nguyên chất. Đặc biệt hỗn hợp
chứa 70% Ar và 30% He có các tính chất bảo vệ rất tốt. Tỉ trọng của nó gần bằng tỉ
trọng khơng khí. Để hàn các kim loại hoạt tính người ta sử dụng hỗn hợp chứa 60 65% He còn lại là Ar. Mặc dù các hỗn hộp khí trơ đắt hơn nhiều so với khí argon
nhưng vẫn được sử dụng nhiều bởi cường độ toả nhiệt lớn của hồ quang trong vùng
hàn.
- Các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính ngày càng có ứng dụng rộng rãi trong
hàn với điện cực nóng chẩy các thép bởi tính ưu việt của chúng: tốc độ phản ứng hoá
học đối với kim loại bể hàn nhỏ hơn so với các khí hoạt tính; tính ổn định của hồ
quang cao hơn; sự di chuyển kim loại điện cực qua hồ quang thuận lợi hơn. So với khí
Ar sạch, các hỗn hợp khí trơ và khí hoạt tính có ưu điểm hơn khi hàn các thép xây
dựng. Khi hàn thép xây dựng trong khí Argon vị trí vết catơt trên mặt chi tiết khơng
ổn định, kết quả mối hàn hình thành xấu.
- Hỗn hợp Argon với lượng khơng lớn O2 hoặc khí ơxi hố khác cải thiện rõ rệt
tính ổn định của hồ quang và chất lượng tạo hình của mối hàn. Sự có mặt của ôxi
trong môi trường hồ quang tạo sự di chuyển giọt nhỏ hơn của kim loại điện cực. Điều
này có được là nhờ sự tác dụng bề mặt linh hoạt của oxy đối với sắt và hợp kim của
nó. Ôxi chủ yếu chỉ hoà tan trên bề mặt và làm giảm đáng kể sức căng bề mặt của nó.
Kết quả các giọt kim loại riêng lẻ được tạo thành dễ dàng hơn và kích thước của
chúng giảm. Vì vậy khi hàn thép người ta không sử dụng argon mà sử dụng các hỗn
hợp của argon với oxy và khí cacbonic( Ar - O2; Ar - CO2; Ar - CO2 - O2) .
- Giảm sức căng bề mặt của giọt kim loại điện cực, dẫn đến thay đổi cơ chế
chuyển dịch của kim loại lỏng.

- Hỗn hợp khí CO2 và ôxi có ứng dụng rông rãi trong công nghiệp khi hàn thép
xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp.
2.1.3. Lựa chọn loại khí bảo vệ
Khí bảo vệ được lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố
- Khí CO2:
+ Cho chiều sâu chảy lớn nhất, chi phí thấp
+ Hồ quang khơng êm, bắn tóe nhiều
16


+ Khơng thuận lợi cho chuyển dịch dạng tia
+ Có thể hàn ở nhiều tư thế khác nhau
- Khí Ar: Hàn mọi kim loại màu
- Hỗn hợp Ar+ (20-50)% CO2:
+ Vũng hàn có tính chảy lỗng thấp hơn so với hàn bằng CO2
+ Có thể khơng ngấu hết rãnh hàn
+ Có thể hàn ở các tư thế khác nhau (dịch chuyển ngắn mạch)
- Hỗn hợp Ar + (3-10)%CO2 hoặc Ar + (1-5)% O2: dịch chuyển tia:
+ Hình dạng mối hàn tốt, bắn tóe tối thiểu hoặc bằng 0
+ Là hỗn hợp tốt nhất để ngăn ngừa hiện tượng hàn không ngấu hết rãnh hàn
+ Chỉ hàn được ở tư thế sấp, là phương pháp tốt nhất cho hàn tấm dày.
Bảng 1- 3. Một số loại khí thường dùng (Theo tiêu chuẩn DINDIN 32 526)

Thành phần khí bảo vệ

Kí hiệu (DIN 32 526)

Vật liệu hàn

100% Ar

50% Ar + 50% He

I1
I3

Kim loại phi sắt thép

97% Ar + 3% CO2
97% Ar + 3% O2

M1.1
M1.2

Thép hợp kim cao,
thép không rỉ

82% Ar + 18% CO2
87% Ar + 10% CO2 + 3% O2
92% Ar + 8% O2

M2.1
M2.2
M2.3

Thép các bon và hợp
kim thấp

100% CO2

C

Hỗn hợp khí CO2 và ơxi có ứng dụng rơng rãi trong cơng nghiệp khi hàn thép
xây dựng cacbon thấp và hợp kim thấp.
Ngoài ra, khí hàn sử dụng cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng trong việc tạo ra
chiều sâu nóng chảy và bề rộng mối hàn (thơng số hình dạng mối hàn)
Ảnh hưởng của khí đến sự ổn định của hồ quang và tạo hình mối hàn.

17


Hình 1.4. ảnh hưởng của khí đối với mối hàn đắp

Hình 1.5. ảnh hưởng của khí đối với mối hàn lấp góc
Bảng 1- 4. Ảnh hưởng của khí đến sự ổn định của hồ quang và hình dạng mối hàn

Ảnh hường tới

Loại khí bảo vệ
Ar + 18% CO2

Ar + 8% O2

CO2

Vẩy mịn

Vẩy rất mịn

Vẩy thơ

Tạo xỉ

Ít

Trung bình

Nhiều

Bắn t

Ít

Rất ít

Gia tăng

Tạo bọt khí

Ít

Trung bình

Rất ít

Chiều sâu ngấu
Chiều rộng
Độ nhấp nhơ bể
mặt

18

Các loại hồ
quang có thể

Hồ quang ngắn
Hồ quang dài
Hồ quang TB
Hồ quang xung

Hồ quang ngắn
Hồ quang dài
Hồ quang TB
Hồ quang xung

Hồ quang ngắn
Hồ quang dài

2.2. Dây hàn.
Trong hàn bán tự động dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn đồng thời
đóng vai trị điện cực để gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang.
2.2.1. Đặc điểm
Khi hàn trong mơi trường khí bảo vệ bằng điện cực nóng chảy, đặc biệt
trong mơi trường khí hoạt tính, chức năng tinh luyện và hợp kim hóa mối hàn nhằm
đảm bảo cơ tính và các tính chất yêu cầu của kim loại mối hàn được cải thiện chủ yếu
thông qua dây hàn. Ngồi ra, tính trạng bề mặt của dây hàn cũng ảnh hưởng nhiều đến
những đặc tính cơng nghệ hàn của quá trình. Do vậy, cần bảo quản, cất giữ và có biện
pháp làm sạch dây hàn nếu bị rỉ hoặc bẩn. Một trong những cách để giải quyết là sử
dụng dây hàn có lớp mạ đồng. Dây hàn mạ đồng khơng những có khả năng chống rỉ
tốt còn nâng cao chất lượng bề mặt, đồng thời nâng cao tính ổn định của hồ quang

trong q trình hàn.
Dây hàn thường đóng thành các cuộn có đường kính trong khoảng (100
– 200) mm với trọng lượng phổ biến (5 – 15) Kg, đường kính khoảng 0,8 – 1,6 mm.

Hình 1.6. Dây hàn MIG/MAG

2.2.2. Công dụng và yêu cầu:
Dây hàn dùng trong hàn MIG/MAG có những chức năng cơng dụng chủ yếu
sau đây:
- Bổ sung kim loại cho vũng hàn để hình thành mối hàn;
19


- Bổ sung hàm lượng các chất khử và hợp kim hóa chủ yếu cho kim loại mối
hàn, đặc biệt trong khí hàn hoạt tính có mức độ ơxi hóa mạnh.
Do đặc điểm của q trình hàn trong trong mơi trường khí bảo vệ và chức năng
của dây hàn như trên, nên yêu cầu đặc trưng đối với dây hàn để hàn trong mơi trường
khí bảo vệ (đặc biệt trong mơi trường khí bảo vệ hoạt tính, như trong q trình hàn
MAG) là hàm lượng các nguyên tố hợp kim đóng vai trị chất khử và hợp kim hóa cao
hơn đáng kể so các loại dây hàn dùng trong các phương pháp hàn khác. Các nguyên tố
hợp kim thông dụng là mangan (Mg) và silic (Si).
2.2.3. Ký hiệu dây hàn
- Ký hiệu dây hàn.
Theo tiêu chuẩn AWS A 5.18 – 93 ký hiệu dây hàn thép các bon như sau:

Ký hiệu theo tiêu chuẩn EN:
Theo tiêu chuẩn EN 440 (tiêu chuẩn hàn thép cacbon cho GMAW) của hãng
ESAB – Thụy Điển được ký hiệu như sau:

20

VÍ DỤ:
Ký hiệu theo EN 440:
G 50 3 M G3Si1
Giải thích:
G: Dây hàn sử dụng cho hàn GMAW(MIG-MAG).
50: Giới hạn chảy = 500 N/mm2.
3: Thử va đập ở - 30 độ C.
M: Sử dụng khí CO2 để bảo vệ.
G3Si1: Thành phần hoá học (tra bảng).

21


- Giới thiệu một số loại dây hàn thông dụng theo tiêu chuẩn AWS
Bảng 1-5 Cơ tính kim loại mối hàn của một số dây hàn

Cơ tính kim loại mối hàn
Mác dây hàn

ER70S - 2
ER70S - 3
ER70S - 4
ER70S - 5
ER70S - 6
ER70S – 7
ER70C – 3X
ER70C – 6X

Khí bảo vệ

CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
(75-80) %Ar + CO2
hặc CO2
(75-80) %Ar + CO2
hặc CO2

Độ dãn
dài min ,
%

Độ bên kéo
(Min)

Giới hạn chảy
(min)

ksi
70
70
70
70
70
70

MPa
480
480
480
480
480
480

ksi
58
58
58
58
58
58

MPa
400
400
400
400
400
400

22
22
22
22
22

22

70

480

58

400

22

70

480

58

400

22

Bảng 1- 6 Thành phần hóa học dây hàn đặc thép cacbon theo tiêu chuẩn AWS A5.18-93
Thành phần hoá học %
Mác dây
M
Các nguyên tố
hàn
C
Si

Mn
P
S
Cr Ni
Cu
o
khác
0,40 0,90
0,07
Al 0,05 – 0,015
ER70S – 2


max
0,025 0,035
0,50 Ti 0,05 – 0,15
0,70 1,40
Zr 0,02 – 0,12
ER70S – 3

ER70S – 4
ER70S – 5
ER70S – 6
ER70S – 7

0,06

0,15
0,07


0,15
0,07

0,19
0,06

0,15
0,07


0,65

0,85
0,30

0,60
0,80

1,15
0,50

0,80
0,50


0,90

1,40
0,90


1,40
1,40

1,85
1,10

2,00
1,50


0,025

0,035

-

-

-

0,50

-

0,025

0,035

-

-

-

0,50

-

0,025

0,035

-

-

-

0,50

0,025

0,035

-

-

-

0,50

-

0,025

0,035

-

-

-

0,50

-

22

AL 0,50 – 0,90


0,15

0,80

2,0

3. Thiết bị dụng cụ hàn MIG/MAG

3.1. Thiết bị hàn MIG/MAG

Hình 1.7 Sơ đồ kết nối thiết bị

Hình 1.8. Máy hàn MIG/MAG

Hệ thống thiết bị cần thiết dùng cho hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong
mơi trường khí bảo vệ gồm: nguồn điện hàn; cơ cấu cấp dây tự động; mỏ hàn (súng
hàn) đi cùng các đường ống dẫn khí, cáp điện; chai chứa khí bảo vệ kèm theo bộ
đồng hồ lưu lượng khí...
3.1.1. Nguồn điện hàn
* Yêu cầu của nguồn điện hàn
23


- Dòng điện hàn phải là dòng điện hàn một chiều: cực dương được đấu vào
mỏ hàn, cực âm được đầu với vật hàn.
- Vì những lý do về an toàn lao động, nên điện áp hàn phải hạ thấp xuống:
điện áp không tải tối đa là 113 V, điện áp hàn là (15 ÷ 30) V.
- Điện áp hàn có thể chỉnh phù hợp với cơng việc hàn.
- Mức điện áp hàn điều chỉnh phải giữ được ổn định, khơng phụ thuộc
vào cường độ dịng điện hàn.
- Cường độ dòng hàn phải cao hơn đáng kể so với cường độ dòng điện lưới.
* Đặc tuyến của thiết bị
Đặc tuyến của thiết bị là biểu đồ giữa cường độ dòng điện và điện áp có
được khi chỉnh nguồn điện hàn một cách tương ứng (chỉnh Uh và Ih).
Trong hàn GMAW đặc tuyến của thiết bị phải là đường đặc tuyến cứng (
thực chất hơi thoải). Có nghĩa, khi có sự thay đổi lớn về cường độ dịng điện hàn
thì điện ỏp hn thay i rt ớt.

7
4

6
5

5

3

Điện
áp
(V)

6

2

4
3

7

1

2
1

C-ờng độ dòng điện (A)

Hinh 1.9. Đặc tuyến volt – ampe nguồn hàn MIG/ MAG

* Các loại nguồn hàn
- Nguồn hàn chỉnh lưu:
+ Cấu tạo:

24


Hình 1.10. Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu hàn GMAW

(1) Nguồn điện lưới 3 pha
(4) Cầu chỉnh lưu
(2) Công tắc (cầu dao)
(5) Cuộn cảm
(3) Biến thế hàn
+ Nguyên lý hoạt động:
Khi máy hàn được nối với mạng điện lưới 380V (1). Máy biến thế (3) có
nhiệm vụ hạ điện lưới xuống điện áp hàn, đồng thời nâng cường độ điện lưới lên
cường độ hàn. Sau đó được đưa tới bộ phận chỉnh lưu (4) tại đó nó biến dịng điện
xoay chiều thành dòng điện một chiều, dòng điện một chiều này tiếp tục được nắn
phẳng bởi cuộn cảm (5) sau đó nguồn điện hàn đưa ra ngồi dùng để hàn.
U

U

U

t

U

1

U

t

U

2

t

U

3

Hình 1.11. Đồ thị điện áp nguồn hàn

(1) Dòng điện chưa được hạ áp
(2) Dòng điện sau khi được hạ áp
(3) Dòng điện sau khi được chỉnh lưu
(4) Dòng điện sau khi được lọc qua cuộn cảm
- Nguồn hàn kỹ thuật (INVERTER)
+ Sơ đồ khối
25

t

U

4