Giáo trình hàn dưới lớp thuốc (nghề hàn cao đẳng)

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

GIÁO TRÌNH

MƠĐUN: HÀN DƯỚI LỚP THUỐC
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-... ngày ..... tháng.... năm 20

…….. của ………………

Ninh bình, năm 2019
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
Như chúng ta đã biết, hiện nay có khoảng hơn 130 phương pháp hàn khác
nhau, ứng dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp để chế tạo ra các sản phẩm
từ nhỏ nhất như vi mạch điện tử đến lớn như tàu biển, dầm cầu,…
Để chế tạo các kết cấu lớn, với những chi tiết hàn có chiều dày trung bình,
người ta thường sử dụng phương pháp hàn SAW để gia cơng.
Giáo trình mơn học “Hàn dưới lớp thuốc” sẽ giúp chúng ta có các kiến

thức cơ bản về qua trình hàn trên.
Giáo trình được biên soạn cho đối tượng là sinh viên chuyên nghề hàn,
trình độ trung cấp/cao đẳng.
Quá trình biên soạn tác giả đã có nhiều cố gắng song chắc chắn khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp để giáo trình
hồn thiện hơn. Tác giả xin chân thành cảm ơn.
…..,ngày….. tháng.... năm…….
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Hoàng Ngọc Lâm

2


MỤC LỤC
TT Nội dung

TRANG

1

Lời giới thiệu

2

2

Bài 1. Những kiến thức cơ bản khi hàn dưới lớp thuốc
(SAW)
1. Nguyên lý và đặc điểm hàn dưới lớp thuốc

6

2. Thiết bị hàn dưới lớp thuốc

8

3. Vật liệu hàn dưới lớp thuốc

11

4. Xác định chế độ hàn

12

5. Kỹ thuật hàn

16

6. Các dạng khuyết tật thường gặp

21

Bài 2. Vận hành thiết bị hàn dưới lớp thuốc

23

1. Trình tự vận hành thiết bị hàn SAW

23

2. Bài tập ứng dụng

24

Bài 3. Hàn giáp mối vị trí bằng (1G)

26

1. Liên kết hàn giáp mối khi hàn dưới lớp thuốc

26

2. Chọn chế độ hàn

27

3. Kỹ thuật hàn

27

4. Bài tập ứng dụng

28

Bài 4. Hàn góc vị trí bằng (1F)

32

1. Liên kết hàn góc khi hàn dưới lớp thuốc

32

2. Chọn chế độ hàn

32

3. Kỹ thuật hàn

33

4. Bài tập ứng dụng

33

3

4

5

6

3


MƠ ĐUN: HÀN DƯỚI LỚP THUỐC
Mã mơ đun: MĐ 32
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
- Vị trí: Là mơn đun được bố trí cho sinh viên sau khi đã học xong các môn học
cơ sở, các môn học, mô đun chuyên môn từ MĐ 14 đến MH 27.

- Tính chất: Là mơ đun chun mơn
- Ý nghĩa và vai trị của mơ đun: Hàn dưới lớp thuốc là mô đun chuyên nghề
hàn, đây là mơn học cơ bản trong chương trình đào tạo, giúp người học được
trang bị các kiến thức cơ bản về hàn SAW.
Mục tiêu của mơ đun:
- Kiến thức:
+ Trình bày đúng nguyên lý, đặc điểm của hàn hồ quang dưới lớp thuốc;
+ Trình bày được cấu tạo chung và chức năng các bộ phận của thiết bị hàn dưới
lớp thuốc;
+ Nhận biết một số loại thuốc hàn, dây hàn thường dùng trong hàn dưới lớp
thuốc;
+ Chọn chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu và kiểu liên kết
hàn;
+ Trình bày được kỹ thuật hàn mối hàn giáp mối, mối hàn góc;
+ Trình bày chính xác các dạng sai hỏng thường gặp khi hàn dưới thuốc.
- Kỹ năng:
+ Chuẩn bị được phôi đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật;
+ Gá phôi hàn chắc chắn, đúng vị trí;
+ Vận hành, sử dụng máy hàn dưới lớp thuốc thành thạo;
+ Hàn được các mối hàn giáp mối, mối hàn góc chữ T, đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật, mỹ thuật và thời gian;
+ Kiểm tra đánh giá đúng chất lượng mối hàn.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Đảm bảo thời gian học tập trên lớp và giờ tự học;
+ Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm
với cơng việc;
+ Cẩn thận, tỷ mỉ, chính xác, tiết kiệm nguyên vật liệu;
+ Tuân thủ các quy định về an toàn khi hàn.

4

Nội dung của mô đun:
Số
TT
1

2

3

4

Tên các bài trong mô đun
Bài 1. Những kiến thức cơ bản khi hàn
dưới lớp thuốc (SAW)
1. Nguyên lý và đặc điểm hàn dưới lớp
thuốc
2. Thiết bị hàn dưới lớp thuốc
3. Vật liệu hàn dưới lớp thuốc
4. Xác định chế độ hàn
5. Kỹ thuật hàn
6. Các dạng khuyết tật thường gặp
Bài 2. Vận hành thiết bị hàn dưới lớp
thuốc
1. Chuẩn bị trước khi vận hành
2. Bài tập ứng dụng
Bài 3. Hàn giáp mối vị trí bằng (1G)
1. Liên kết hàn giáp mối khi hàn dưới lớp
thuốc

2. Chọn chế độ hàn
3. Kỹ thuật hàn
4. Bài tập ứng dụng
Bài 4. Hàn góc vị trí bằng (1F)
1. Liên kết hàn góc khi hàn dưới lớp
thuốc
2. Chọn chế độ hàn
3. Kỹ thuật hàn
4. Bài tập ứng dụng
Cộng

Thời gian (giờ)
Tổng
Lý
Thực Kiểm
số thuyết hành tra
4

4

0

0

1
0,5
0,5
0,5
1
0,5

4

1

3

0

24

0,5
0,5
1

3
21

2

21
25

2
2

25
49

2
4

0,5

28

0,5
1
0,5

60

0,5
7

5


BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN KHI HÀN DƯỚI LỚP THUỐC
Mã bài: MĐ 32.01
Giới thiệu
Khơng phát sinh khói; hồ quang kín, do đó là giảm thiểu nhu cầu đối với
trang phục bảo hộ của thợ hàn. Khơng địi hỏi kỹ năng cao của thợ hàn; điều
kiện lao động thuận lợi, năng suất lao động cao. Đó là những ưu điểm nổi bật
của phương pháp hàn SAW. Bài học này trang bị cho người học những kiến
thức cơ bản về hàn dưới thuốc, từ đó có thể ứng dụng linh hoạt hàn các chi tiết
trong thực tế.
Mục tiêu:
- Trình bày đúng nguyên lý, đặc điểm của hàn hồ quang dưới lớp thuốc;
- Trình bày đúng cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị hàn dưới lớp thuốc;
- Nhận biết đầy đủ các loại thuốc hàn, dây hàn dùng trong hàn dưới lớp thuốc;

- Chọn được chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu và kiểu
liên kết hàn;
- Trình bày chính xác kỹ thuật hàn các mối hàn giáp mối, các mối hàn góc;
- Nhận biết các dạng sai hỏng thường gặp khi hàn dưới thuốc;
- Có ý thức tự giác, có tính kỷ luật cao, có tinh thần tập thể, có tránh nhiệm với
công việc.
1. Nguyên lý và đặc điểm khi hàn dưới lớp thuốc
1.1. Nguyên lý
Nguyên lý của quá trình hàn hồ quang dưới lớp thuốc được trình bày trên
hình vẽ. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc (gọi tắt là hàn hồ quang dưới thuốc) là
một quá trình hàn hồ quang trong đó một hoặc nhiều hồ quang hình thành giữa
một hoặc nhiều điện cực (dây hàn) và kim loại cơ bản. Một phần lượng nhiệt
sinh ra trong hồ quang điện làm nóng chảy điện cực, một phần đi vào kim loại
cơ bản và tạo thành mối hàn. Phần nhiệt còn lại nung chảy thuốc hàn, tạo thành
lớp xỉ và khí bảo vệ hồ quang và kim loại nóng chảy.

6


Hình 1.1: Nguyên lý quá trình hàn dưới lớp thuốc
1.2. Đặc điểm
So với hàn hồ quang tay, có sự khác biệt đáng kể trong lượng nhiệt truyền
vào kim loại cơ bản. Một phần thuốc hàn không sử dụng hết sẽ được tái sử dụng
thông qua hệ thống thu hồi thuốc hàn. Hệ thống điều khiển bảo đảm cấp đều dây
hàn xuống vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây hàn. Q trình hàn dưới lớp
thuốc có thể được thực hiện theo phương pháp tự động hoặc bán tự động.
Những ứng dụng tiêu biểu của hàn dưới lớp thuốc trong chế tạo các kết
cấu tấm dày là hàn bình áp lực, đường ống, bể chứa, kết cấu lớn, tàu biển, toa xe
lửa…
1.2.1. Ưu điểm

- Khơng phát sinh khói; hồ quang kín, do đó làm giảm thiểu nhu cầu đối với
trang phục bảo hộ của thợ hàn. Khơng địi hỏi kỹ năng cao của thợ hàn; điều
kiện lao động thuận lợi.
- Chất lượng kim loại mối hàn cao. Bề mặt mối hàn trơn và đều, khơng có bắn
t kim loại. Chất lượng mối hàn cao hơn so với hàn hồ quang tay do hình dạng
và bề mặt mối hàn tốt. Tiết kiệm kim loại do sử dụng dây hàn liên tục.
- Tốc độ đắp và tốc độ hàn cao. Có năng suất cao hơn từ 510 lần so với hàn hồ
quang tay (dòng điện hàn và tốc độ hàn cao hơn, hệ số đắp lớn). Vùng ảnh
hưởng nhiệt nhỏ, ít biến dạng sau khi hàn. Dễ tự động hoá.

7


1.2.1. Nhược điểm
- Đòi hỏi kim loại cơ bản và vật liệu hàn phải sạch hơn so với hàn hồ quang tay.
Chuẩn bị trước khi hàn công phu hơn.
- Khôntg thể quan sát trực tiếp vũng hàn. Chỉ hàn được ở tư thế hàn sấp, với các
đường hàn tương đối đơn giản (thẳng, trịn quay).
- Thiết bị hàn có giá thành cao.
2. Thiết bị hàn dưới lớp thuốc
2.1 Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc

Hình 1.2: Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ
1. Cuộn dây hàn
2. Thùng thuốc hàn
3. Nguồn điện hàn
4. Cáp hàn
5. Kim loại
6. Ray hàn
7. Xe hàn

2.2. Các bộ phận của thiết bị hàn dưới thuốc
2.2.1. Nguồn điện hàn (máy hàn):
Có thể giống như trường hợp thiết bị hàn bán tự động (ví dụ, nguồn chỉnh
lưu một chiều có đặc tuyến thoải, dòng điện hàn 600A và chu kỳ tải 60%). Nếu
8


cần dịng cao hơn, nên dùng máy chỉnh lưu có đặc tuyến thoải Imax = 1200A và
chu kỳ tải 60% (tương đương I = 1000A và chu kỳ tải 100%). Tốc độ cấp dây
quyết định dòng điện hàn. Loại nguồn này dễ gây hồ quang.
Máy hàn tiêu biểu bao gồm: biến áp hàn, bộ chỉnh lưu, cuộn cản, quạt làm
mát, bộ phận bảo vệ, biến áp điều khiển và contactor dịng hàn. Mọi điều khiển
thực hiện ở mặt trước máy.

Hình 1.3: Nguồn hàn dưới lớp thuốc
2.2.2. Xe hàn (xe tự hành chứa đầu hàn):
Có hai bánh truyền động phía sau, 2 bánh bị động phía trước và động cơ
đẩy và hộp giảm tốc. Tốc độ xe được đặt bằng tay từ 0,2 – 1,5 m/phut (điều
chỉnh điện tử). Hướng đi của xe được đặt trước bằng cơng tắc. Xe có thể làm
cho đầu hàn thực hiện dao động ngang.

Hình 1.4: Xe hàn

9


2.2.3. Cần đỡ đầu hàn và đầu hàn:
Có thể điều chỉnh chính xác chiều cao đầu hàn và góc nghiêng của nó (cho hàn
liên kết chữ T, nghiêng 450). Đầu hàn chứa bộ phận nắn và cấp dây từ cuộn dây
vào ống tiếp xúc (có chức năng dẫn dịng điện hàn). Bộ cấp dây gồm động cơ

một chiều, 4 trục đẩy dây, hộp giảm tốc và cuộn dây hàn. Có thể dùng núm điều
khiển trên tủ điều khiển để thay đổi liên tục tốc độ cấp dây từ 0,1 – 7,5 m/phut
(tốc độ này được điều khiển bằng điện tử). Đầu hàn thường bao gồm cả bộ phận
đầu dẫn hướng để dị vị trí rãnh hàn ở phía trước mối hàn. Một số thiết bị hiện
đại còn sử dụng các đầu dị laser. Ngồi ra đầu hàn cịn được gắn phễu chứa
thuốc hàn.
2.2.4. Bảng điều khiển:
Nằm trên xe hàn; chế độ hàn được điều khiển từ mặt trước của bảng.
Bảng điều khiển bao gồm đồng hồ chỉ tốc độ xe hàn (m/min), ampe kế và vôn
kế; chiến áp để đặt tốc độ xe hàn và tốc độ cấp dây; công tắc đổi chiều của xe
hàn; cơ cấu điều chỉnh dây lên xuống; nút khởi động và tắt.

Hình 1.5: Bảng điều khiển
2.2.5. Thiết bị phụ trợ
Các trang thiết bị phụ trợ được dùng tuỳ từng trường hợp và có thể bao
gồm:
+ Đường ray cho xe hàn (dùng cho mối hàn thẳng)
+ Bộ gá lắp đặc biệt khi xe hàn chuển động trực tiếp trên vật hàn
+ Bộ thu hồi thuốc hàn dùng chưa hết
+ Đồ gá vật hàn và xe hàn

10


3. Vật liệu hàn dùng cho hàn dưới thuốc
Với hàn dưới lớp thuốc, vật liệu hàn (bao gồm dây hàn và thuốc hàn) có
ảnh hưởng quyết định đến tính chất kim loại mối hàn.
3.1.Thuốc hàn
3.1.1. Tác dụng của thuốc hàn
* Bảo vệ vũng hàn khỏi tác động của khơng khí từ bên ngồi,

* Cải thiện sự ion hóa tạo ổn định hồ quang,
* Tính luyện kim loại vũng hàn (khử lưu huỳnh),
* Hợp kim hóa mối hàn (hồn ngun Mn và Si, và các nguyên tố hợp
kim khác vào kim loại mối hàn nếu là thuốc hàn gốm),
* Tạo dáng mối hàn,
* Bảo vệ thợ hàn khỏi tác dụng bức xạ của hồ quang,
* Chống bắn tóe kim loại nóng chảy.
3.1.2. Kí hiệu thuốc hàn:
Tiêu chuẩn IIW- 545-78 “phân loại và ký hiệu dây hàn và thuốc hàn cho
hàn dưới lớp thuốc thép kết cấu” của Viện Hàn Quốc về phân loại thuốc hàn như
bảng sau:
Ký hiệu thuốc hàn theo Viện Hàn quốc tế IIW
Ký hiệu
MS
CS
ZS
AR
AB
FB

TS

Thành phần chính
Mn + SiO2
CaO + MgO + SiO2
ZrO2 +SiO2
Al2O3 + TiO2
Al2O3 + CaO + MaO
Al2O3
CaO + MgO +MnO + CaF2

SiO2
CaF2
Chứa chất hợp kim hóa
(kimloại)

50% min.
60% min.
30% min.
15% min.
45% min.
20% min.
50% min.
20% max.
15% min

Loại
Mn silicat
Ca silicat
Zr silicat
Oxit nhôm – rutil
Oxit nhôm – bazơ
Bazơ - fluorit

Đặc biệt

Ngồi ra cịn có các ký hiệu viết tắt, chỉ loại thuốc hàn như sau:
F (fused): loại nung chảy;
B (bonded): loại liên kết, tức là thuốc hàn gốm;
M (mechanically mixed): loại trộn hôn hợp cơ học (loại thiêu kết);
Trong bảng 1-1, MS, CS, ZS, AR, AB, FB là các loại thuốc hàn khơng có

đặc tính hợp kim hóa (tức là ngồi lượng Mn và Si thích hợp, nếu thuốc hàn
chứa các nguyên tố hợp kim khác, từng nguyên tố đó khơng được hồn ngun
vào kim loại mối hàn nhiều hơn 0,25% hoặc tổng lượng hồn ngun của chúng
khơng được vượt quá 0,4%).
ST là loại thuốc hàn đặc biệt có chứa các thành phần kim loại, không đáp
ứng yêu cầu nêu trên.
11


3.2. Dây hàn
Tiêu chuẩn IIW-545-78 “phân loại và ký hiệu dây hàn và thuốc hàn cho
hàn thép kết cấu dưới lớp thuốc” quy định các yêu cầu đối với dây hàn thép kết
cấu có giới hạn chảy 270-490 Mpa và giới hạn bền 300-690 Mpa. Các dây hàn
này gồm thép cac bon, thép C-Mn và thép hợp kim thấp.
Các loại đường kính dây hàn chuẩn là 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 3,20; 4,0; 5,0;
6,3; 8,0 mm
Dây hàn được sử dụng dưới dạng các cuộn dây loại 10 (10kg, đường kính
tối đa 4,0 mm), 25 (25 kg, đường kính tối thiểu 1,2 mm), 50 (50 kg, đường kính
tối thiểu 2,0 mm) và 100 kg với đường kính tối thiểu 3,20 mm.
Thí dụ về ký hiệu phối hợp dây hàn và thuốc hàn theo tiêu chuẩn kể trên:
FCS-SA3-50-1B
Có nghĩa là thuốc hàn sử dụng thuốc loại nung chảy (F) canxi siliccat
(CS) dùng với dây hàn SA3 với cơ tính mối hàn: Độ bền 520 Mpa và độ dai cà
đập 35 J tạo 00C và 32 J tại 200C. Dây SA3 có thành phần 0,07-0,15%C; tối đa
0,15%Si; 0,07-1,2%Mn.
Ngồi ra, cón có một tiêu chuẩn phổ biến khác dành cho thuốc hàn và dây
hàn như:
AWS A5.17-1980 “Quy định điện cực thép cacbon và thuốc hàn để hàn
dưới lớp thuốc”.
AWS A5.23-1980 “Quy định điện cực thép hợp kim và thuốc hàn để hàn

dưới lớp thuốc”.
AWS A5.9-1981 “Quy định đối với thép C-Ni và thép Cr chống ăn mịn:
dây hàn”.
4. Xác định chế độ hàn
Các thơng số của chế độ hàn được xác định dựa trên các giá trị biết trước
về hình dạng mối hàn. Các thơng số của mối hàn bao gồm: đường kính dây hàn,
tốc độ cấp dây.
4.1. Chế độ hàn đối với mối hàn giáp mối
Trường hợp hàn giáp mối khơng có rãnh hàn (hàn từ 2 phía, mỗi phía hàn
một lượt):
* Các bước tính tốn cần thiết như sau:
1. Xác định chiều sâu chảy cần thiết cho hàn từ một phía.
2. Tính dịng điện hàn bảo đảm chiều sâu chảy đỏ,
3. Chọn đường kính dây hàn,
4. Tính tốc độ hàn,
5. Tính điện áp hàn,
6. Tính năng lượng đường và kiểm tra các kích thước cơ bản của mối hàn.
Nếu chiều sâu chảy và các kích thước đó thỏa mãn u cầu thì tính tương
tự cho phía thứ hai. Nếu khơng, phải điều chỉnh chế độ hàn cho phù hợp. Sau đó
tính tiếp.
12


* Cụ thể tính tốn như sau:
1. Chiều sâu chảy lớp thứ nhất với phía hàn thứ nhất: h1 = s/2 + 23 [mm].
2. Cường độ dòng điện hàn cho lớp đó. Có nhiều cơng thức để tính và có thể tra
theo bảng, ví dụ:
i = (80100).h1
3. Chọn đường kính dây hàn : d = 2.(I/.j)0,5 [mm] trong đó j- mật độ dòng điện
hàn tối đa:

d[mm]
J[A/mm2]

2
65200

3
4590

4
3560

5
3050

6
2545

4. Tốc độ hàn. Để bảo đảm điều kiện kết tinh tốt của vũng hàn, tỷ số giữa chiều
dài và chiều rộng của vũng hàn phải khơng đổi. Theo lý thuyết truyền nhiệt, ta
sẽ có: v.I = A = const.
Tức là
V=A/I
[m/h]
d[mm]
A[.103Am/h]

1,6
58

2
812

3
1216

4
1620

5
2025

6
2530

Công thức thực nghiệm khác: v= I2/k.h [m/h]
Trong đó:i = [A]; k = 0,22.104 khi h 9 mm và k = 0,49.104 khi h > 9mm.
5. Tính điện áp hàn: U = 20+50.I/d0,51 [V] trong đó d = [mm]; i = [A]
6. Điều chỉnh tính tốn:
Nếu dùng cơng thức b = h.n và
h2

qd
q
A d
ecTmax n
n

Có thể thấy hệ số ngấu n nhỏ hơn giá trị dưới của khoảng tối ưu <1,32>
thì phải điều chỉnh các thơng số đã tính tốn của chế độ hàn bằng cách giảm tốc

độ hàn v cho tới khi có được chiều rộng yêu cầu của mối hàn hoặc tăng tốc độ
hàn khi hệ số ngấu lớn hơn 2. Cần đặc biệt chú ý giá trị i tính được có thể vượt
quá giá trị cho phép đối với loại thuốc hàn cho trước.
4 .2. Chế độ hàn với mối hàn góc
Bước 1: Chọn sơ bộ hệ số ngấu. Chiều rộng mối hàn b bằng khoảng cách giữa
các cạnh hàn; nếu lớn hơn, sẽ xảy ra hiện tượng cháy lẹm cạnh hàn (hình 3-31).
Do đó n = b/H  2
Bước 2: Tính diện tích kim loại đắp.Thiết kế thường cho trước cạnh mối hàn k.
Vì vậy Fd = 0,5.k2
Bước 3:
Tính tốc độ hàn (v), sau khi chọn đường kính dây hàn d và mật độ dòng cho
phép j:
V = (ad.I)/(100.p.Fd)
[m/h]
13


Với mật độ dòng hàn cho phép : i = j..d2/4
Trong cơng thức tính tốc độ hàn kể trên, p = [g/cm3]là khối lượng riêng
của kim loại đắp; hệ số đắp ad = [g/A.h]; diện tích tiết diện ngang lớp đắp Fd =
[cm3]; cường độ dòng điện hàn I = [A].
Để mối hàn phẳng thì dịng điện hàn I = ith = I0 + m.v.
Trong đó I0 = 350A (hình 3-32- dòng tới hạn giả định khi v = 0), m là hệ
số.
Hệ số m phụ thuộc vào đường kính dây hàn:
d[mm]
2
m[Ah/m] 2

3

4,5

4
7

5
10

Bước 4:
Xác định điện áp và hệ số ngấu. Theo i và d đã xác định, tính U và n như
đã tính ở phần trên.
Bước 5:
Xác định năng lượng đường và cá c thơng số hình học mối hàn. Các giá
trị của qd và
h, b, c được tính theo công thức đã biết của mối hàn giáp mối tương đương, với
chiều cao toàn bộ như nhau H = h +c.
Với mối hàn góc này: h = H – c với c = (Fd)0,5 khi rãnh hàn là 90%.
Bước 6:
Xác định chiều sâu chảy s0 của bản bụng (tấm vách). S0 = (0,81,0).h
Khi cần hàn ngấu toàn bộ chiều dày bản bụng nhưng không thể bảo đảm
chiều sâu chảy cần thiết ngay cả khi đã dùng mật độ dòng hàn tối đa có thể
được, ta phải dùng biện pháp vát mép bản bụng.
Trường hợp hàn xong lớp thứ nhất mà kim loại đắp đã điền đầy phần vát
mép thì chiều cao của kim loại có thể được xác định theo công thức đã biết:
c

Fdl  Ha
tg

Nếu sau một lớp hàn mà phần vát mép tấm vách chưa được điền đầy thì chiều

cao tồn bộ của kim loại đắp.

14


Hình 1.6: Chiều cao tồn bộ của kim loại đắp khi hàn nhiều lớp
c = c1 + c2
trong đó:
m = f/cos(a)
với f là chiều sâu vát mép
c1 = m.cos(a/2) và
F1 = 0,5m2.sin(a)
F2 = Fd – F1
Diện tích F2 được tính như diện tích hình thang
F2 = 0,5c2.(b1+b2)
b1 = 2m.sin(a /2) và
b2 = b1 + c2.[tg(900 - a/2) + tg(a/2)]
Thay giá trị b2 vào phương trình tính F2 ta có:

F2 =

 


2b1  c 2 tg  90 0    tg 
2
2
 
c2
2

Giá trị c2 được xác định bằng cách giải phương trình bậc 2:
Ac22 + Bc2 + D = 0
Các hệ số A, B, D như sau:
+ Khi khe đáy a = 0:


2

A  tg  90 0    tg 
2
2 sin 


B = 2b1
D = - 2F2
+ Khi khe đáy a > 0
Các hệ số A và B giống như trường hợp a = 0, nhưng D được xác định như sau:
15


D

2 Ha
 m 2 sin   2 Fd

cos
2

Có thể xác định năng lượng đưịng theo cơng thức đã biết;

Qd = 14500.Fd[cal/cm], với Fd = [cm2]
Nếu mối hàn phẳng thì Fd = 0,5.k2
5. Kỹ thuật hàn
5.1 Kỹ thuật bắt đầu gây và kết thúc hồ quang
Có thể gây hồ quang bằng một trong các biện pháp sau:
5.1.1. Dùng phoi thép vụn hoặc bột sắt:
Đặt một cuộn trịn phoi thép có đường kính khoảng 10mm vào nơi cần gây
hồ quang trên bề mặt liên kết, cho dây hàn hạ xuống cho đến khi nó ép chặt
cuộn phoi thép (cũng có thể đổ bột thép mịn giữa đầu dây hàn và bề mặt vật
hàn) sau đó đổ thuốc hàn và bắt đầu hàn.
+ Chuyển động quẹt đầu dây hàn: Hạ dây hàn xuống cho tiếp xác bề mặt vật
hàn; đổ thuốc hàn; cho xe hàn chạy; ngay sau đó bật dịng điện hàn.
5.1.2. Tạo vũng xỉ nóng chảy:
Khi hàn bằng nhiều dây hàn, một dây tạo vũng xỉ nóng chảy; sau đó các
dây hàn kia tự gây hồ quang khi chúng được đưa vào vũng xỉ và bật dòng hàn.
5.1.3. Chuyển động xuống và lên dây hàn:
Phương pháp này hữu ích và mang tính kinh tế khi cần thường xuyên gây
hồ quang và khi phải gây hồ quang tại những điểm nhất định. Nó chỉ dùng cho
nguồn hàn có đặc tính dốc đi kèm với bộ cấp dây có tốc độ biến đổi.
Đầu tiên dây hàn được hạ xuống để tiếp xúc bề mặt hàn; sau đó đổ thuốc
hàn xuống và bật dòng điện hàn. Điện áp thấp giữa đầu dây hàn và vật hàn sẽ
cung cấp tín hiệu cho bộ cấp dây rút đấu dây hàn và vật hàn. Lúc đó xuất hiện
hồ quang. Điện áp hồ quang tiếp tục tăng khi dây hàn đang được kéo lên và
động cơ bộ cấp dây nhanh chóng đối chiếu để cấp dây vào hồ quang. Tốc độ
cấp dây tăng cho đến khi tốc độ chảy của dây và điện áp hồ quang ổn định ở chế
độ đặt trước.
5.1.4. Dùng bộ tạo tần số cao:
Khi cần hàn gián đoạn hay hàn tốc độ cao. Bộ tạo tần số và điện áp cao
được nối song song với mạch hàn, tự động tạo ra hồ quang giữa đầu dây hàn và
bề mặt vật hàn khi khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn 1,6mm.

Các bước để kết thúc hồ quang: dừng xe hàn; ngừng dây hàn và ngắt dòng điện
hàn sau vài giây.
5.2. Kỹ thuật hàn tấm phẳng
5.2.1. Hàn giáp mối từ một phía
Việc chuẩn bị mép hàn cần đơn giản nhất. Do đặc điểm của quá trình hàn,
có thể hàn tự động một lớp khơng vát mép tới chiều dày tấm 20mm. Việc tăng
16


độ lớn khe đáy có thể khắc phục hiện tượng mối hàn lồi quá mức do dòng điện
hàn cao.
Sử dụng đệm lót cần bảo đảm đủ lực ép của tấm đệm nhằm tạo dáng tốt mối hàn
(đệm đồng: cho tấm mỏng đến 3 mm; đệm thuốc hàn: cho tấm 48 mm)
Khi chiều dày s > 30 mm, có thể hàn một hoặc nhiều lớp. Hàn nhiều lớp
cho phép giảm cường độ dòng điện hàn và bảo đảm chiều sâu ngấu đủ lớn.
Ngoài ra, hàn nhiều lớp thép hợp kim thấp dễ tơi có tác dụng ram vùng ảnh
hưởng nhiệt của các lớp trước đó.
Khi hàn tấm mỏng, cần giảm năng lượng đường để chống cháy thủng
(chọn cường độ dòng hàn I nhỏ) nhưng cần chọn chế độ hàn bảo đảm chiều sâu
ngấu h cần thiết nhỏ nhất.
5.2.2. Hàn giáp mối từ hai phía
Kỹ thuật hàn mối từ hai phía khác với hàn chỉ một phía. Mặt đáy có kích
thước lớn hơn nhiều so với hàn hồ quang tay. Khe đáy thường rất nhỏ hoặc
khơng có khe đáy. Lớp hàn đầu tiên khơng được ngấu tồn bộ mặt đáy (phần
ngấu vào khoảng 2/3 giá trị mặt đáy). Sau đó quay ngược để hàn lớp đầu tiên từ
phía ngược lại (phải ngấu phần chân đường hàn trước đó).

Hình 1.7: Liên kết hàn giáp mối từ một phía
Kiểu
1.

2.
3.
4.
5.
6.
7.

T
24
410
410
420
310
530
1040

a
4570
2230

b
02
02
02,5
04
15
05
510

c

35
02

Ghi chú
Lót đáy đệm tấm đồng
Lót đáy đệm thuốc hàn
Lót đáy đệm tấm đồng+thuốc
Hàn hai phía; lớp 1: lót đáy đệm thuốc
Lót đáy đệm thép
Lớp 1: có thể lót đáy hàn hồ quang tay
Lớp 1: có thể lót đáy hàn hồ quang tay
17


Nếu chỉ hàn một lớp từ mỗi phía, chiều sâu chảy lớp thứ hai gần bằng 2/3
chiều đáy tấm.
Khuyết tật thường gặp: Đường hàn bị lệch về một bên, do dẫn hướng dây
hàn khơng chính giữa mối hàn, làm một phần mặt đáy khơng ngấu hết. Trình tự
đặt các đường hàn từ hai phía nên xem áet q trình hình thành biến dạng khi
hàn sao cho biến dạng dư là nhỏ nhất.
Cách dẫn hướng dây hàn: có thể nghiêng đầu dây hàn ở các lớp trên.
Trình tự hàn: thường hàn từ 2 đến 4 đường hàn từ một bên, sau đó hàn với
số lớp nhiều hơn phí ngược lại.
Các dạng vát mép liên kết giáp mối từ 2 phía có thể chia thành các kiểu từ
815.

Hình 1.8: Liên kết hàn giáp mối từ hai phía
Kiểu
8.
9.

10.

t
a
1060 4570
1060 a1=4570
a2=7090
1060 a1=4570
a2=5070

b
03
01
03

c
57
47

Ghi chú

14

h= 510, lót lớp đáy bằng hàn hồ
quang tay

h= 510

18

11.
12.
13.
14.
15.

3080
514
514
> 30
> 30

2024
7090
5070
a1=8090
a2=2024
a1=8090
a2=2024
a3=5070

02
01
14
01

36
27
27

46
24

r= 510, lớp đầu: lót đáy dùng đệm
thuốc
lớp lót đáy bằng hàn hồ quang tay
h=8

23
h2 = 510lớp lót đáy bằng hàn hố
quang tay
h2= 8

5.2.3. Hàn góc
Hàn góc thường được thực hiện đối với các liên kết hàn chữ T và liên kết
hàn chồng. Khi hàn, có thể vát mép hoặc khơng; có thể hàn một hoặc nhiều lớp.
Liên kết hàn chữ T và liên kết hàn chồng có thể chia thành các kiểu từ 16 đến 20

Hình 1.9: Liên kết hàn chứ T

19


Kiểu
16.
17.
18.
19.
20.

t
520
>20

a
4560
a1=4560
a2=2024
1040 5060
> 40
a1=4560
a2=2024
>3

b
01
01

c
14
46

Ghi chú

01

02
46

36

h= 510

01,5

-

t1 ≥t

h= 510

Để hàn mối hàn góc có hai tư thế hàn phổ biến :
+ Tư thế hàn sấp (hàn lòng máng) được sử dụng khi cần hàn ngấu đều cả hai
mép hàn hoặc bố trí dây hàn khơng đối xứng các cạnh hàn. Có thể hàn mối hàn
lớn có chuyển tiếp từ mối hàn đều vào kim loại cơ bản. Cần sử dụng đệm lót
(tấm đồng, mối hàn lót hồ quang tay, thuốc hàn).
+ Tư thế hàn ngang (có nghiêng dây hàn) được sử dụng khi khơng cần phải giữ
chính xác khe hở giữa hai tấm. Chỉ có thể hàn tối đa mối hàn kích thước 6 mm
cho một lớn hàn. Dao động tối đa đầu dây hàn dọc đường hàn là 1 mm. Góc
nghiêng dây hàn 2030.

Hình 1.10: Góc nghiêng điện cực khi hàn mối hàn góc
5.3. Kỹ thuật hàn tự động mối hàn vòng
Các mối hàn vòng được thực hiện tương tự như khi hàn các mối hàn giáp
mối tấm phẳng, nhưng cần bảo đảm tuân thủ các nguyên tắc sau:
1) Bố trí dây hàn ngoài tâm quay của chi tiết, tùy theo đường kính chi tiết.
Độ lệch tâm thường nằm trong khoảng 50100 mm, ngược với hướng quay của
vật hàn (để hạn chế xỉ và kim loại nóng chảy tràn ra ngồi).
20

2) Với liên kết hàn một lớp, đầu và cuối mối hàn phải giao nhau từ
3540mm.
3) Chú ý đoạn đầu và đoạn cuối đường hàn, khởi động quá trình hàn khi
vật hàn đứng yên và kết thúc quá trình hàn bằng cách ngưng quay chi tiết rồi
mới tắt hồ quang, nhằm bảo đảm điền đầy vũng hàn.
4) Khi đường kính chi tiết nhỏ (80200mm), dây hàn nằm ngoài tâm quay
và cịn nghiêng 5100 so với trục thẳng đứng tính từ tâm quay và ngược hướng
quay của chi tiết. Khi cần, có thể sử dụng đồ gá giữ thuốc hàn thích hợp.
5) Dòng điện hàn được dẫn trực tiếp vào chi tiết quay thơng qua hệ thống
chổi than hoặc tương tự.

Hình 1. 11: Hàn mối hàn vòng từ bên trong
6. Các khuyết tật thường gặp khi hàn dưới thuốc
Khuyết tật làm giảm chất lượng mối hàn và tăng nguy cơ phá hủy kết cấu
hàn trong quá trình vận hành. Các khuyết tật có thể là bên ngồi (nhìn thấy bằng
mắt thường), hoặc bên trong (phát hiện bằng các phương pháp kiểm tra không
phá hủy). Nhuy hiểm nhất là các khuyết tật dạng vết cắt (nứt, hàn khơng ngấu,
lẫn xỉ có mép nhọn).
Nguyên nhân gây khuyết tật nhiều nhất là do thiết kế mối hàn khơng thích
hợp; chọn sai kim loại cơ bản và vật liệu hàn, công nghệ và nhiệt luyện sau khi
hàn; không giữ vững quy tắc công nghệ.
Các khuyết tật thường xuất hiện khi hàn dưới thuốc bao gồm:
6.1. Nứt
Các liên kết từ thép các bon thơng thường có chiều dày từ 10 mm trở
xuống ít khi bị nứt do hàn. Với các chiều dày lớn hơn, nứt mối hàn có thể do các
nguyên nhân sau:
- Tốc độ nguội nhanh
21

- Độ cứng vững cao của liên kết hàn
- Mối hàn bị hợp kim hóa mạnh từ kim loại cơ bản thông qua cacbon và các
nguyên tố hợp kim
- Lượn hydro khuếch tán trong kim loại mối hàn co do khơng khử ẩm triệt để
trước khi hàn
6.2. Rỗ khí
Rỗ khí thường do dính dầu mỡ, bẩn, ẩm bề mặt vật hàn hoặc dây hàn gây
nên. Gỉ cần loại bỏ bằng bàn chải sắt, dầu mỡ được loại bỏ bằng dung mơi. Để
đảm bảo loại bỏ ẩm hồn tồn khỏi bề mặt mép hàn, khi hàn người ta thường
dùng mỏ nung để nung bề mặt mép hàn ở khoảng cách 300 – 600 mm phía trước
hồ quang đặc biệt đối với lớp hàn thứ nhất. Ngoài ra, thuốc hàn cần được nung
nóng nhằm loại bỏ ẩm trước khi hàn.

Hình 1.12: Các dạng khuyết tật mối hàn dưới lớp thuốc
* Câu hỏi ôn tập
Câu 1: Trình bày nguyên lý, đặc điểm của phương pháp hàn dưới lớp thuốc.
Câu 2: Vẽ sơ đồ thiết bị hàn dưới lớp thuốc.
Câu 3: Trình bày kỹ thuật hàn SAW giáp mối
Câu 3: Trình bày kỹ thuật hàn SAW liên kết góc
22


BÀI 2: VẬN HÀNH THIẾT BỊ HÀN DƯỚI LỚP THUỐC
Mã bài: MĐ 32.02
Giới thiệu
Quá trình vận hành bất cứ một thiết bị nào cũng phải tuân thủ nghiêm ngặt
các chỉ dẫn của nhà sản xuất, đặc biệt là các thiết bị được cơ khí hóa, tự động
hóa như hệ thống hàn dưới lớp thuốc. Bài học này trang bị cho người học
những kiến thức cơ bản để vận hành, sử dụng hệ thống hàn dưới lớp thuốc.
Mục tiêu:

- Trình bày được trình tự vận hành thiết bị hàn dưới lớp thuốc;
- Chọn được chế độ hàn phù hợp với chiều dày, tính chất của vật liệu và kiểu
liên kết hàn;
- Vận hành, sử dụng thiết bị hàn dưới lớp thuốc thành thạo đúng quy trình kỹ
thuật;
- Xử lý an tồn một số sai hỏng thông thường khi vận hành thiết bị hàn dưới lớp
thuốc;
- Tuân thủ quy định, quy phạm trong q trình vận hành thiết bị;
- Rèn luyện tính tự giác, kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỷ, chính xác trong cơng việc;
- Thực hiện tốt cơng tác an tồn và vệ sinh cơng nghiệp.
1. Trình tự vận hành thiết bị hàn SAW
1.1. Kiểm tra an toàn trước khi vận hành
- Kiểm tra nguồn điện hàn (máy hàn) với lưới điện
- Kiểm tra xe hàn (xe tự hành) với nguồn điện hàn (máy hàn)
+ Kiểm tra cáp hàn
+ Kiểm tra cáp mát
+ Kiểm tra cáp điều khiển
1.2. Chuẩn bị
+ Lắp dây hàn
+ Đổ thuốc hàn vào thùng chứa
+ Chuẩn bị phôi hàn theo yêu cầu lắp ghép.
+ Gá kẹp vật hàn
1.3. Chọn chế độ hàn dưới thuốc
+ Chọn đường kinh dây hàn
+ Chọn dòng điện hàn
+ Chọn điện áp hàn
+ Chọn tốc độ di chuyển của xe hàn
+ Chọn các thơng số phụ trợ khác (nếu có)
Các thơng số trên có thể tham khảo tra theo bảng sau:

23


Bảng tham khảo chọn chế độ hàn SAW
KÝch th­íc ch©n mối hàn (mm)
Chiều dày vật liệu cơ bản (mm)
Số lớp hàn
Đường kính điện cực (mm)
Cường độ dòng điện(A)
Điện áp (V)
Tốc ®é hµn (cm/phót)

3
4
1
2.4
350+
23
177

3
4
1
3.2
450+
25
157

4
5

1
3.2
525+
27
137

5
6
1
4.0
600+
29
107

6
8
1
4.0
52531
76

8
10
1
4.0
57534
56

2. Bài tập ứng dụng
2.1. Trình tự vận hành máy hàn dưới lớp thuốc

2.1.1. Trình tự vận hành
a. Khởi động thiết bị gây hồ quang
+ Bật công tắc khởi động thiết bị biến áp
+ Điều chỉnh để đầu hàn vào vị trí cần hàn
+ Có thể chạy thử xe hàn trên chiều dài mối hàn ở chế độ khơng tải
+ Di chuyển mỏ hàn về vị trí đầu đường hàn. Bật cơng tắc mở thuốc hàn
bao phủ kín khu vực đầu đường hàn.
+ Bật công tắc tại hộp điều khiển của xe hàn, ấn nút khởi động để có dịng
hàn và đẩy dây hàn xuống vật hàn đồng thời thực hiện chuyển động dọc mối
hàn (lúc này sẽ xuất hiện hồ quang và bắt đầu quá trình hàn).
b. Kết thúc hồ quang dừng quá trình hàn
+ Dừng xe hàn
+ Ngắt cơng tắc ngừng cấp dây hàn
+ Ngắt dịng điện hàn
Các thao tác phải tiến hành nhanh liên tục
2.1.2. Các sự cố thường gặp khi hàn dưới lớp thuốc
a. Không gây được hồ quang:
* Nguyên nhân
+ Bộ phận tiếp xúc như cáp mát, cáp hàn không tốt
+ Kỹ thuật bắt đầu gây hồ quang chưa đúng
+ Chọn chế độ hàn sai
+ Bề mặt phôi hàn bẩn
* Khắc phục
+ Xiết chặt tất cỏc vị trí tiếp xúc của cáp mát, cáp hàn bằng bu lông, đai ốc.
+ Chọn 1 phương pháp bắt đầu gây hồ quang phù hợp
+ Chọn chế độ hàn phù hợp
+ Bề mặt phôi hàn tại vị trí gây hồ quang phải được làm sạch ở mức độ cú
ánh kim.
24

b. Xe hàn không di chuyển:
* Nguyên nhân
+ Chưa gạt tay gạt sang chế độ tự động
+ Chưa bật công tắc di chuyển tiến hoặc lùi cho xe hàn
+ Mô tơ di chuyển bị cháy
* Khắc phục
+ Gạt tay gạt sang chế độ tự động
+ Bật công tắc để xe hàn di chuyển hàn tiến hoặc hàn lùi
+ Sửa chữa, thay hệ thống mô tơ di chuyển.
* Câu hỏi ôn tập
Trình bày trình tự vận hành thiết bị hàn dưới lớp thuốc ?

25