Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn mag đến hình dạng mối hàn khi hàn kết cấu thép tấm ở tư thế 2g

Trang iii


Trong thời gian học tập và nghiên cu trong chương trình đào to sau đi học ca
trường Đi học sư phm kỹ thuật TP.HCM, em đã tiếp thu và đúc kết được nhiều kiến thc
bổ ích cho chuyên môn ca mình. Với đề tài nghiên cu dưới hình thc luận văn thc sỹ, em
đã vận dụng những kiến thc đã được học ca mình để gii quyết một vấn đề thực tế. Đề tài
ca em là nghiên cu và tìm hiểu nh hưởng các thông số chế độ công nghệ hàn MAG nh
hưởng đến hình dng mối hàn khi hàn kết cấu thép tấm ở tư thế 2G, vì lần đầu tiên tiếp xúc
nên em gặp rất nhiều khó khăn.
Với sự hướng dẫn tận tình ca thầy hướng dẫn PGS. TS. Hoàng Trọng Bá cùng với sự
hỗ trợ ca gia đình, bn bè, trường cao đẳng nghề Lilama 2, trường cao đẳng công nghệ Th
Đc. Cho đến thời điểm này luận văn ca em cng đt được những kết qu như mong muốn.
Đến đây, cho phép em gửi lời cm ơn chân thành đến:
- Ban Giám Hiệu trường Đi học sư phm kỹ thuật TP.HCM.
- Thầy PGS.TS. Hoàng Trọng Bá – Khoa Cơ Khí Chế to Máy - trường Đi học sư
phm kỹ thuật TP.HCM.
- Thầy.TS. Phan Miêng – Khoa Cơ Khí Chế to Máy - trường Cao đẳng giao thông
vân ti TP.HCM
- Quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế To Máy - Trường Đi học sư phm kỹ
thuật TP.HCM.
- Trường cao đẳng nghề Lilama 2
- Trương cao đẳng công nghệ Th Đc
- Gia đình, bn bè và đồng nghiệp.
Một lần nữa, em xin chân thành cm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý báu ca tất
c mọi người. Xin trân trọng cm ơn

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012


Học viên thực hiện luận văn

Trang iv


Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chy trong môi trường khí bo vệ (GMAW:
Gas Metal Arc Welding) là quá trình hàn nóng chy trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp
bởi hồ quang to ra giữa điện cực nóng chy ( dây hàn) và kim loi nền, hồ quang và kim loi
nóng chy được bo vệ khỏi tác động ca môi trường xung quanh như oxy, nitơ. Khi phương
pháp hàn sử dụng khí hot tính như khí CO2 làm khí bo vệ, khi đó nó được gọi là: MAG
(Metal Active Gas). Được sử dụng rộng rãi trong chế to bồn bể áp lực, các hệ thống đường
ống lớn, chất lượng mối hàn tốt, năng suất cao. Hơn thế nữa, nó dễ dàng tự động hóa và vì
vậy không đòi hỏi tay nghề người thợ cao. Để đt được hiệu suất quá trình hàn cao, chất
lượng mối hàn tốt thì các thông số chế độ hàn cần được nghiên cu.
Đề tài được thực hiện thời gian từ tháng 02/2012 đến 08/2012 ti trường Đi học sư phm kỹ
thuật TP. HCM. Nội dung và phương pháp nghiên cu ca đề tài là nghiên cu về lý thuyết
công nghệ hàn MAG và thực hiện thí nghiệm ti trường Cao đẳng nghề Lilama 2 dưới dng
hàn mẫu và đo kích thước mối hàn, xử lý kết qu đo bằng phương pháp quy hoch thực
nghiệm.
Kết qu đt được ca luận văn đã trình bày một cách đầy đ và cô đọng lý thuyết và
thực nghiệm về 
. Tìm ra được mối quan hệ giữa cường độ dòng điện hàn
với chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu ca mối hàn. Mối quan hệ giữa điện áp hàn với
chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu ca mối hàn. Mối quan hệ giữa tốc độ hàn với chiều
rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu ca mối hàn.
Kết qu ca đề tài là cơ sở để chúng ta chọn chế độ hàn, nhằm nâng cao chất lượng và
tuổi thọ cho kết cấu hàn. Đồng thời là phương pháp có thể áp dụng để kiểm tra cho các kết
cấu hàn đang làm việc ti các nhà máy, xí nghiệp phục vụ cho công tác chế to và sửa chữa.

Trang v
ABSTRACT
Arc welding with melting electrode in protective gas environment (GMAW: Gas
Metal Arc Welding) is molten welding process in which the heat source is provided by arc
created between the melting electrode (wire) and base metal, arc and molten metal is
protected from the impact of the surrounding environment such as oxygen and nitrogen.
When welding method using reactive gases such as CO2 shielding gas, then it is called: MAG
(Metal Active Gas). Widely used in the manufacture of pressure tanks, large piping systems,
weld quality, high productivity. Moreover, it is easy to automate and therefore does not
require high-skilled workers. To achieve high performance welding process, weld quality
welding mode, the parameters need to be studied.Time threads are made from 02/2012 to
08/2012 Technical Pedagogical University City. HCM. The content and methodology of the
research is the study of MAG welding technology theory and the experiment in vocational
colleges attracting 2 sample as welding and weld measuring, processing measurement results
by experimental planning method.
The results of the thesis presents a complete and concise theoretical and empirical
"MAG welding technology Mode affects the shape of the weld when welding structural steel
sheet in 2G position". Find out the relationship between the welding amperage with width,
height,, matured depth of the weld. The relationship between welding voltage with width,
height,, matured depth of the weld. The relationship between the welding speed and the width
and height, matured depth of the weld.
Results of the research is the basis for us to select welding mode, in order to improve the
quality and longevity for structural welding. At the same time, the method can be applied to
test for structural welding work at plants and factories for the manufacture and repair

Trang vi

Trang tựa Trang
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân i
Lời cam đoan ii
Cm t iii
Tóm tắt iv
Mục lục vi
Danh sách các ký hiệu ix
Danh sách các hình x
Danh sách các hình xii
.  1
1.1. Đặt vấn đề. 1
1.2. Tình hình nghiên cu 2
1.3. Mục tiêu nghiên cu 2
1.4. Nhiệm vụ và phm vi nghiên cu 2
1.5. Phương pháp nghiên cu 3
1.6. Giá trị thực tiễn ca lận văn 3
.   4
2.1. Một số vấn đề cơ bn về lý thuyết hàn 4
2.1.1. Sự hình thành mối hàn 4
2.1.1.1. Khái niện về mối hàn 4
2.1.1.2. Sự to thành bể hàn 4
2.1.1.3. Sự dịch chuyển ca kim loi lỏng từ điện cực vào bể hàn 6
2.1.2. Cấu trúc ca kim loi mối hàn 8
2.1.2.1. Vùng mối hàn 8
2.1.2.2. Vùng nh hưởng nhiệt và các yếu tố nh hưởng đến kích thước ca khu vực nh
hưởng nhiệt 9

2.1.2.3. Đặc điểm 13
2.1.2.4. Phân loi hàn 13
2.2. Tổng quan về phương pháp hàn trong môi trường khí bo vệ 15
2.2.1. Phm vi ng dụng và ưu điểm. 16
2.2.2. Những hn chế ca phương pháp. 17
2.3. Công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí bo vệ. 17
2.3.1. Các nguyên lý vận hành. 17
Trang vii
2.3.2 Các thông số công nghệ hàn. 21
2.3.3. Dòng điện hàn. 22
2.3.4. Điệp áp hồ quang. 22
2.3.5. Tốc độ di chuyển. 22
2.3.6. Chiều dài nhô ra ca điện cực. 23
2.3.7. Kích cỡ ca điện cực. 24
2.4. Khí bo vệ. 24
2.4.1. Tổng quan. 24
2.4.2. Khí bo vệ Argon và Hêli. 28
2.4.3. Hỗn hợp khí Argon – Điôxít cacbon – Ôxi. 29
2.4.4. Điôxít cacbon 29
2.5. Sự hình thành mối hàn trong không gian. 30
2.5.1. Phân loi vị trí mối hàn trong không gian. 30
2.5.2. Vị trí hàn theo tiêu chuẩn AWS 31
2.5.3. Vị trí hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam 33
.  34
3.1. Vật liệu mẫu. 34
3.2. Thiết bị, vật liệu hàn, khí bo vệ và dụng cụ đo 35
3.2.1. Thiết bị hàn 35
3.2.2. Vật liệu hàn và khí bo vệ 36
3.2.3. Dụng cụ đo kiểm 37
3.3. Chế độ hàn 37

3.3.1. Chọn chế độ hàn đối với dây có đường kính Ф1.2mm 38
3.3.2. Tính các thông số hàn 38
3.3.3. Xác định các yếu tố nh hưởng 39
3.3.4. Xác định số lượng mẫu thí nghiệm 40
3.4. Tiến hành hàn 40
3.4.1. Hàn mẫu 41
3.4.2. Cắt mẫu 42
3.4.3. Đo kích thước mối hàn trên các phôi mẫu 43
3.5. Xử lý số liệu thực nghiệm. 44
3.6. Tính các hệ số b
j
ca mô hình chiều rộng mối hàn 47
3.7. Kết qu và tho luận. 50
3.7.1. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều rộng mối hàn 50
3.7.2. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều cao mối hàn 52
Trang viii
3.7.3. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều sâu ngấu ca mối hàn 54
3.7.4. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến hệ số hình dng mối hàn 56
.  60
4.1. Kết luận 60
4.2. Kiến nghị 61
4.3. Hướng phát triển đề tài 61
 62

Trang ix











I
h
: Cường độ dòng điện hàn
U
h
: Hiệu điện thế hàn
V
h
: Tốc độ hàn
c : Chiều cao mối hàn
b : Chiều rộng mối hàn
h : Chiều sâu ngấu ca mối hàn
Ψm: Hệ số hình dng mối hàn
Ψn: Hệ số ngấu ca mối hàn
MIG: Metal Inert Gas
MAG : Metal Active Gas
GMAW : Gas Metal Arc Welding
ASME: Hiệp Hội Kỹ Sư Cơ Khí Hoa Kỳ
AWS: Hiệp Hội Hàn Hoa Kỳ
1G : Tư thế hàn bằng (hàn sấp)
2G : Tư thế hàn ngang
3G : Tư thế hàn leo ( Hàn đng)
4G : Tư thế hàn trấn ( Hàn ngữa)
5G: Tư thế hàn ống vị trí nằm ngang cố định
6G : Tư thế hàn ống vị trí xiên 45

0

1F : Tư thế hàn góc bằng
2F : Tư thế hàn góc ngang
3F: Tư thế hàn góc leo
4F : Tư thế hàn góc trần


Trang x
DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Hình 2.1: Mối hàn 4
Hình 2.2: Bể hàn 5
Hình 2.3: Hình dng và kích thước ca bể hàn 6
Hình 2.4: Tác dụng ca lực từ trường ép lên đầu mút điện cực 7
Hình 2.5: Tổ chc kim loi ca mối hàn 8
Hình 2.6: Tổ chc kim loi ca mối ca khu vực nh hưởng nhiệt 10
Hình 2.7: Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chy khí bo vệ 19
Hình 2.8: Thiết bị hồ hàn hồ quang điện cực nóng chy trong khí bo vệ 21
Hình 2.9: Chiều dài điện cực phía ngoài mỏ hàn 22
Hình 2.10: a – Hồ quang dài, b – Hồ quang trung bình, c – Hồ quang ngắn 24
Hình 2.11: Bề mặt và hình mẫu thâm nhập đối với các khí khác nhau 28
Hình 2.12: Sơ đồ minh họa độ dốc mối hàn 30
Hình 2.13: Sơ đồ minh họa chiều quay mối hàn 30
Hình 2.14: Vị trí mối hàn trong không gian theo tiêu chuẩn AWS 32
Hình 2.15: Vị trí mối hàn trong không gian theo tiêu chuẩn Việt Nam 33
Hình 3.1: Phôi hàn sau khi đã được vệ sinh sch sẽ 34
Hình 3.2: Máy hàn MAG Miller 383 35
Hình 3.3: Dây hàn MAG nhãn hiệu Kim Tín Việt Nam 36

Hình 3.4: Thước đo mối hàn đa năng 37
Hình 3.5: Thông số hình học ca phôi hàn 39
Hình 3.6: Phôi hàn được gá đúng vị trí 2G trong không 41
Hình 3.7: Mối hàn mẫu thí nghiệm 42
Hình 3.8: Các phôi mẫu sau khi hàn, cắt, mài và tẩm thực 42
Hình 3.9: Cách đo bề rộng mối hàn 43
Hình 3.10: Cách đo chiều cao mối hàn 43
Hình 3.11: Thí nghiệm đo hình dang mối hàn 44
Hình 3.12: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến chiều rộng mối hàn 51
Hình 3.13: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến chiều rộng mối hàn 51
Hình 3.14: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến chiều rộng mối hàn 52
Hình 3.15: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến chiều cao mối hàn 53
Hình 3.16: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến chiều cao mối hàn 53
Hình 3.17: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến chiều cao mối hàn 54
Hình 3.18: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến chiều sâu ngấu mối hàn 55
Hình 3.19: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 55
Hình 3.20: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 56
Hình 3.21: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến hệ số hình dng
mối hàn 57
Hình 3.22: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến hệ số hình dng mối hàn 68
Hình 3.23: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến hệ số hình dng mối hàn 68
Trang xi
DANH SÁCH CÁC 
 TRANG
Bng 2.1. Sự phụ thuộc ca kích thước các vùng và chiều dài khu vực nh hưởng
nhiệt vào các phương pháp hàn khác nhau 12
Bng 2.2. Các khí bo vệ trong phương thc chuyển kim loi dng bụi 25
Bng 2.3. Các khí bo vệ trong phương thc chuyển kim loi dng đon mch 27
Bng 3.1. Bng chế độ hàn 2G đối với dây hàn 1,2mm 38
Bng 3.2. Giá trị và mc biến thiên ca chế độ hàn 45

Bng 3.3. Chuyển các giá trị ca các biến thực sang các giá trị mã hóa 46
Bng 3.4. Kế hoch thực nghiệm và kết qu thu được 47
Bng 3.5. Kết qu thí nghiệm thu được chiều rộng mối hàn ti tâm phương án 48
Trang 1




1.1 
Trong những năm gần đây kỹ thuật Hàn đư có những bớc phát triển mnh
mẽ, đáp ng đợc các yêu cầu ngày càng cao về công nghệ và vật liệu. Nhiều
phơng pháp Hàn mới đư xuất hiện, các công nghệ mới đợc áp dụng rộng rưi trong
kỹ thuật hàn. Các công nghệ hàn c điển, ch yếu là th công và không liên tục
đang dần tr nên lc hậu. Tính hiệu qu và kinh tế ca hầu hết các cơ s công
nghiệp từ các nhà máy điện, chế to máy móc, khai thác, lọc dầu, xây dựng các bn
bể cha dầu khí, hóa chất đều liên quan chặt chẽ đến sự ng dụng hợp lý ca các
công nghệ hàn. Hàn là công nghệ phc tp, phi hợp nhiều ngành khoa học và kỹ
thuật từ vật lý, hóa học, luyện kim, cơ khí, tự động hóa đến kỹ thuật điện và điện tử.
Trong tình hình đất nớc có nhiều đi mới, đặc biệt khi nền kinh tế tăng
trng liên tục các ngành công nghiệp cũng phát triển với tc độ tăng dần tiến tới
mục tiêu công nghiệp hóa – hiện đi hóa đất nớc. Do vậy các yêu cầu về kiến thc
khoa học công nghệ nói chung, cũng nh khoa học công nghệ Hàn nói riêng đòi hi
phi có sự đáp ng kịp thi và phù hợp với sự phát triển công nhiệp hóa và hiện đi
hóa đất nớc.
Khong 10 năm gần đây, nhiều công nghệ hàn mới đợc ng dụng rộng rưi 
Việt Nam và sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tơng lai.
Hiện nay ngành Hàn đang phát triển rất mnh mẽ với sự ra đi ca các
phơng pháp hàn mới, các thiết bị hàn ngày càng hiện đi nhằm gim bớt sc lao
động và đem đến cho con ngi sn phẩm mới với chất lợng ngày càng cao. Một
trong những công nghệ hàn mới  Việt Nam đó là công nghệ hàn h quang trong

môi trng khí bo vệ. Phơng pháp hàn này có rất nhiều u điểm và đặc biệt nó
phù hợp với sn xuất lớn và các ng dụng hàn tự động nhất là khi hàn các tấm kim
loi, các đng ng, bn bể cha có đng kính và chiều dày lớn.
Trang 2

Tuy nhiên trong quá trình hàn các kết cấu có kích thớc, chiều dày lớn và
hàn  các vị trí hàn khó trong không gian, “chẳng hn nh hàn mi hàn 2G” thì sự
hình thành mi hàn cũng khác nhau. Để có đợc mi hàn tơng đi đng đều về
kích thớc, hình dáng trong quá trình hàn ta phi điều chỉnh, thay đi các thông s
ca quá trình hàn để đt đợc hình dáng cũng nh chất lợng mi hàn nh mong
mun. Vì vậy tác gi chọn đề tài nghiên  công
 hà  
1.
1. K.Y. Benyounis, et al. “ Effect of welding parameters on heat input and weld
bead profile ’’ 15 May 2005
2. K.Y. Benyounis, et al.“ Optimizing the laser-welded butt joints of medium
carbon steel using RSM ”, 15 May 2005.
3. N. B. Mostafa and R. S Parmar. “Mathematical models to predict weld
bead dimensions in FCAW’’ Dec. 16- 19, 2007.
4. Xác định ng suất d cho mi hàn ng chịu áp lực bằng nhiễu x X – quang
Luận văn thc sĩ Lâm Văn Tng 2011.
5. Nghiên ca nh hng ca chế độ hàn đến độ bền ca mi hàn Luận văn
thc sĩ Nguyễn Tấn Hi 2011
1.3.  
Mục tiêu nghiên cu là nâng cao hiệu qu ca quá trình hàn nhằm đt chất
lợng mi hàn thông qua việc lựa chọn chế độ hàn.
Trên cơ s nghiên cu lý thuyết và kho sát thực nghiệm, xác định đợc mc
độ nh hng ca chế độ công nghệ hàn đến chất lợng mi hàn, thông qua
hình dng mi hàn đi với trng hợp hàn kết cấu thép  t thế 2G
1.4. 

1.4.1. 
- Tìm hiểu về tng quan công nghệ hàn MAG, sự hình thành mi hàn, cấu
trúc kim loi ca mi hàn
- Đặc biệt đi sâu nghiên cu cụ thể sự nh hng ca các thông s về năng
Trang 3

lợng hàn, khi hàn  t thế 2G để chế to kết cấu thép thông dụng nh: Bn
cha, bể, thùng, … Có chiều dày thông dụng nhất 10 mm. Những thông s
có nh hng quyết định đến sự hình thành cũng nh đến chất lợng mi hàn
bao gm: Cng độ dòng điện hàn I
h
, Hiệu điện thế hàn U
h
, Tc độ hàn V
h

1.
- Đề tài nghiên cu đi với hàn h quang điện với phơng pháp hàn MAG.
- Nghiên cu thực nghiệm nhằm xác định chế độ công nghệ hàn thông qua các
giá trị hình dng mi hàn đợc kho sát.
:
- Thép các bon thấp có kích thớc phôi 250x100x10mm
- chọn dây hàn E70S-G theo tiêu chuẩn AWS hưng sn xuất Kim Tín Việt
Nam đng kính: ø1.2 mm.
- Khí bo vệ: Khí CO
2
có độ tinh khiết ti thiểu là 99,5%
1.5. 
- Dựa trên lý thuyết về công nghệ hàn MAG
- Lý thuyết về kim loi học và nhiệt luyện.

- Tham kho tài liệu trên thế giới có liên quan đến công nghệ hàn.
- Phơng pháp thực nghiệm: Tiến hành chế to mẫu thử nghiệm, dùng quy
hoch thực nghiệm để kiểm tra đánh giá kết qu thu đợc, xác định mi tơng quan
giữa các yếu t chế độ công nghệ hàn và hình dng mi hàn.

- Kết qu ca luận văn giúp cho ngi kỹ s hoc ngi thợ xác định đợc
chế độ hàn phù hợp khi thiết kế quy tình hàn hoc trong khi hàn.
- Có thể dung làm tài liệu tham kho cho các sinh viên ngành cơ khí, đặc biệt
trong chuyên ngành hàn… các học viên có thể làm tài liệu để làm tham kho cho
các đề tài liên quan
Trang 4

C


2.1 
2.1.1 
hàn.
Mi ni đợc thực hiện bằng phơng pháp hàn gọi là mi hàn. Mi hàn là
mi ni liền không tháo đợc.
Vị trí ni các chi tiết gọi là mi hàn
Trong hàn nóng chy mi ni hàn gm:





Hình 2.1. Mối hàn
+ Mi hàn:
Mi hàn gm: kim loi cơ bn và kim loi điện cực (que hàn) sau khi

nóng chy kết tinh to thành
+ Vùng tiệm cận mi hàn
Vùng kim loi cơ bn đợc nung nóng từ nhiệt độ 100
0
C đến nhiệt độ
gần nhiệt độ nóng chy.
+ Kim loi cơ bn
Vùng kim loi không bị tác dụng ca nhiệt trong quá trình hàn
2.1.1.2  
Khi hàn nóng chy, dới tác dụng ca ngun nhiệt làm cnh hàn và kim loi
phụ nóng chy to nên bể kim loi lng. Bể kim loi đó gọi là bể hàn hay vũng
hàn.
Trang 5

Trong quá trình hàn, ngun nhiệt dịch chuyển theo kẻ hàn, đng thi bể hàn
cũng dịch chuyển theo. Bể hàn đợc chia làm hai phần: phần đầu và phần đuôi.











Hình 2.2. Bể hàn
+ Phần đầu bể hàn
 phần này xy ra quá trình nóng chy ca kim loi cơ bn và kim loi

điện cực. Theo sự dịch chuyển ca ngun nhiệt, tất c các kim loi  phía
trớc bị nóng chy
+ Phần đuôi bể hàn
 phần này xy ra quá trình kết tinh ca kim loi lng bể hàn để to nên
mi hàn.
Trong quá trình hàn, kim loi lng trong bể hàn luôn chuyển động và xáo
trộn không ngừng. Sự chuyển động ca kim loi lng trong bể hàn là do tác
dụng ca áp lực dòng khí lên bề mặt kim loi lng và do tác dụng ca lực điện
từ, làm cho kim loi lng trong bể hàn bị đẩy về phía ngợc với hớng chuyển
dịch ca ngun nhiệt và to nên chỗ lõm trong bể hàn.
Hình dng và kích thớc ca bể hàn phụ thuộc vào:
 Công suất ca ngun nhiệt
 Chế độ hàn
Trang 6

 Tính chất lý nhiệt ca kim loi vật hàn
Hình dng ca bể hàn đợc đặc trng bi các đi lợng:
b- chiều rộng bể hàn
h- Chiều sâu nóng chy
l- Chiều dài bể hàn
Tỷ s giữa chiều rộng và chiều dài bể hàn gọi là hệ s hình dng ca bể hàn:
 = b/ l
Hệ s hình dng ca bể hàn có nh hng lớn đến quá trình kết tinh, do đó
nh hng đến chất lợng mi hàn. Nếu b/l lớn (bể hàn rộng) thì điều kiện kết
tinh tt, sau khi kết tinh nhận đợc mi hàn có chất lợng cao. Ngợc lai, nếu
b/L nh thì sau khi kết tinh có thể gây ra nt  trục mi hàn.


Hình 2.3 Hình dạng và kích thước của bể hàn
2.1.1.3 . 

Sự dịch chuyển ca kim loi lng từ điện cực và bể hàn không những nh
hng đến sự to thành mi hàn, mà còn nh hng đến thành phần và chất
lợng mi hàn.
Khi hàn h quang tay, dù hàn bằng phơng pháp nào và hàn  bất kỳ vị trí
nào thì kim loi lng cũng đều chuyển dịch từ que hàn vào bể hàn dới dng
những giọt kim loi có kích thớc khác nhau. Sự chuyển dịch ca kim loi lng
từ que hàn vào bể hàn là do các yếu t sau:
+ Trọng lực ca giọt kim loi lng
Trang 7

Những giọt kim loi đợc hình thành  mặt đầu que hàn, dới tác dụng
ca trọng lực sẽ dịch chuyển từ trên xung dới theo phơng thẳng đng
vào bể hàn
Lực trọng trng chỉ có tác dụng làm chuyển dịch các giọt kim loi lng
vào bể hàn khi  vị trí sấp, còn khi hàn ngửa yếu t này hoàn toàn không
thuận lợi.
+ Sc căng bề mặt
Sc căng bề mặt sinh ra do tác dụng ca lực phân tử. Lực phân tử luôn có
khuynh hớng to cho bề mặt kim loi lng có một năng lợng nh nhất,
tc là làm cho bề mặt kim loi lng thu nh li. Mun vậy thì những giọt
kim loi lng phi có dng hình cầu. Những giọt kim loi lng hình cầu
chỉ mất đi khi chúng rơi vào bể hàn và bị sc căng bề mặt ca bể hàn kéo
vào thành dng chung ca nó.
+ Lực từ trng
Dòng điện khi đi qua điện cực sẽ sinh ra một từ trng. Lực ca từ
trng này ép lên que hàn làm cho ranh giới giữa phần rắn và phần lng
ca que hàn bị thắt li.

Hình 2.4. Tác dụng của lực từ trường ép lên đầu mút điện cực
Do bị thắt li nên diện tích tiết diện ngang ti chỗ đó gim, làm mật độ và
cng độ ca lực từ trng mnh lên. Mặt khác, ti chỗ thắt do có điện
Trang 8

tr cao nên nhiệt sinh ra lớn, làm kim loi nhanh chóng đt đến trng thái
sôi và to ra áp lực lớn đẩy các giọt kim loi lng vào bể hàn.
Lực từ trng có kh năng làm chuyển dịch các giọt kim loi lng từ đầu
que hàn vào bể hàn  mọi vị trí
+ Áp lực khí
Khi hàn, kim loi lng  đầu que hàn bị quá nhiệt mnh và sinh ra khí. 
nhiệt độ cao, thể tích ca khí tăng và to ra áp lực lớn đ để đẩy các giọt
kim loi
2.1.2 
Sau khi hàn, kim loi lng trong bể hàn kết tinh để to thành mi hàn. Vùng
kim loi xung quanh mi hàn do bị nh hng ca nhiệt nên có sự thay đi về t
chc và tính chất. Vùng đó gọi là vùng nh hng nhiệt.
Nghiên cu t chc mi hàn ca thép cácbon thấp thấy chúng có các phần
riêng với t chc khác nhau.
2.1.2.1 
Trong vùng mi hàn kim loi nóng chy hoàn toàn, khi kết tinh có t chc
tơng tự nh t chc thi đúc. Thành phần và t chc kim loi mi hàn khác với
kim loi cơ bn và kim loi điện cực.

Hình 2.5. Tổ chức kim loại của mối hàn
Trang 9


+ Vùng ngoài cùng
 vùng này do tn nhiệt nhanh nên kim loi lng trong vũng hàn kết tinh
với tc độ nguội lớn. Do vậy, sau kết tinh nhận đợc t chc kim loi với
những ht tinh thể nh mịn.
+ Vùng trung gian
Kim loi lng  vùng trung gian không thể kết tinh với tc độ nguội lớn
nh vùng ngoài cùng. Các tinh thể kết tinh theo phơng tn nhiệt nhng
có chiều ngợc li. Do tc độ nguội tơng đi chậm nên sau khi kết tinh
nhận đợc các ht tinh thể dài có trục vuông góc với mặt tn nhiệt
+ Vùng trung tâm
Kim loi lng  vùng trung tâm kết tinh với tc độ nguội chậm và trong
vùng này kim loi lng có nhiệt độ hầu nh ging nhau, do vậy chúng kết
tinh gần nh đng thi và hớng ta nhiệt theo các phơng đều nh
nhau. Sau khi kết tinh nhận đợc các t chc kim loi gm cac ht đều
trục. Trong vùng trung tâm có thể có các tp chất phi kim loi – xỉ
Tùy thuộc vào tc độ nguội mà trong t chc ca kim loi mi hàn có thể
có hoặc không có vùng trung gian hoặc vùng trung tâm.
Nếu tc độ nguội lớn thì các tinh thể ht dài có thể phát triển sâu vào
trung tâm bể hàn, khi đó kim loi mi hàn chỉ có 2 vùng: vùng ngoài
cùng với các ht nh mịn và vùng trung gian với các ht tinh thể dài.
Nếu tc độ nguội rất chậm thì vùng tinh thể ht dài (vùng trung gian) có
thể không có.
2.2.1.2 

+ Vùng nh hng nhiệt

Khi hàn nóng chy, việc to thành vùng nh hng nhiệt luôn xy ra.
Kích thớc vùng nh hng nhiệt phụ thuộc vào:
 Phơng pháp và chế độ hàn.
Trang 10

 Thành phần và chiều dày ca kim loi vật hàn. T chc kim loi ca
kim loi nh hng nhiệt














Hình 2.6. Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt

 Vùng viền chy
Trong vùng này kim loi cơ bn bị nung nóng đến nhiệt gần nhiệt độ
nóng chy (kim loi  trng thái R-L). Thực chất  đây quá trình hàn đư
xy ra. Chiều rộng ca vùng viền chy tơng đi nh khong (0,1 - 0,5)
mm.
 Vùng quá nhiệt
Vùng kim loi cơ bn bị nung nóng từ nhiệt độ khong 1100

0
C đến gần
nhiệt độ nóng chy. Trong vùng này kim loi có thể chuyển biến t chc,
đng thi do bị quá nhiệt nên ht autennit phát triển rất mnh, vì vậy sau
khi nguội nhận đợc các ht tinh thể lớn có độ dẻo, độ dai thấp.
Chiều rộng ca vùng quá nhiệt có thể đt (3 ÷ 4) mm.
Trang 11

 Vùng thng hóa
Vùng kim loi cơ bn bị nung nóng đến nhiệt độ khong (900 ÷ 1100)
0
C.
 nhiệt độ này kim loi có t chc hoàn toàn là autennit, sau khi nguội
nhận đợc t chc P + F ht nh có cơ tính cao. Chiều rộng ca vùng
thng hóa khong 0,25 mm.
 Vùng kết tinh li không hoàn toàn
Vùng kim loi bị nung nóng đến nhiệt độ khong (727 ÷ 900)
0
C.
Trong khong nhiệt độ này t chc ca kim loi là autennit + ferit. Sau
khi nguội nhận đợc t chc peclit và ferit ht lớn. T chc này có cơ
tính tơng đi thấp. Chiều rộng ca vùng kết tinh li khong (0,1 ÷ 5)
mm.
 Vùng kết tinh li
Vùng kim loi bị nung nóng đến nhiệt độ (500 ÷ 700)
0
C. Trong vùng
này xy ra quá trình sáp nhập ca các ht tinh thể nh li với nhau để to
ra các ht tinh thể mới. Quá trình này chỉ xy ra với những kim loi và
hợp kim có biến dng dẻo, còn những kim loi và hợp kim không có biến

dng dẻo thì không xy ra quá trình này. Kim loi  vùng kết tinh li có
độ cng thấp, độ dẻo cao. Chiều rộng ca vùng kết tinh li khong (0,1 ÷
5) mm.
 Vùng giòn xanh
Vùng kim loi bị nung nóng đến nhiệt độ (200 ÷ 400)
0
C. trong vùng này
kim loi không thay đi về t chc, nhng do nh hng ca nhiệt nên
tn ti ng suất d.
+ Các yếu t nh hng đến kích thớc ca khu vực nh hng nhiệt
Kích thớc ca khu vực nh hng nhiệt đợc xác định trên
đng cong thay đi t chc ca cùng nh hng nhiệt.
Khu vực nh hng nhiệt có nh hng rất lớn đến cơ tính và chất lợng
ca mi hàn.
Trang 12

Khu vực nh hng nhiệt càng nh thì nội ng suất sinh ra khi hàn lớn và
dễ có kh năng phát sinh vết nt. Khu vực nh hng nhiệt càng lớn thì
kh năng biến dng lớn.
Cơ tính kim loi ca khu vực nh hng nhiệt (trừ vùng thng hóa) thấp
hơn kim loi cơ bn. Do vậy, khi hàn phi hn chế kích thớc ca vùng
nh hng nhiệt.
Kích thớc ca khu vực nh hng nhiệt phụ thuộc vào:
Phơng pháp hàn
Hàn bằng các phơng pháp khác nhau thì kích thớc ca khu vực nh
hng nhiệt khác nhau.
Bng 2.1 cho biết sự phụ thuộc ca kích thớc các vùng và chiều dài khu
vực nh hng nhiệt vào các phơng pháp hàn khác nhau.
Bảng2.1. Sự phụ thuộc của kích thước các vùng và chiều dài khu vực ảnh
hưởng nhiệt vào các phương pháp hàn khác nhau.

Phơng pháp
hàn
Kích thớc trung bình ca các vùng
Chiều dài
ca khu vực
nh hng
nhiệt (mm)

Quá nhiệt

Thng
hóa
Kết tinh li
không hoàn
toàn
Que hàn trần
1,2
0,6
0,7
2,5
Que hàn thuc
bọc dày
2,2
1,6
2,2
6
Hàn khí
21
4
2

27
Hàn tự động
0,8 ÷ 1,2
0,8 ÷ 1,7
0,7
2,5
Chế độ hàn
Chế độ hàn có nh hng lớn đến kích thớc ca khu vực nh hng
nhiệt.
 Hàn với cng độ dòng điện hàn lớn hoặc hàn với ngọn lửa công suất
lớn thì kích thớc ca khu vực nh hng nhiệt lớn.
 Tc độ hàn lớn thì kích thớc ca khu vực nh hng nhiệt nh.
Trang 13

Thành phần kim loi vật hàn
Tính dẫn nhiệt ca kim loi vật hàn càng lớn thì kích thớc ca khu vực nh
hng nhiệt càng nh.
2.1.2.3 
Về thực chất hàn là phơng pháp công nghệ ni hai hoặc nhiều phần tử thành
một liên kết vững không tháo ri. Việc ni này đợc thực hiện bằng ngun nhiệt
(hoặc nhiệt và áp lực) để nung nóng chỗ ni đến trng thái hàn (trng thái lng
hoặc dẻo). Sau đó kim loi kết tinh (ng với trng thái lng) hoặc dùng áp lực ép
(ng với trng thái dẻo) để các phần tử liên kết với nhau cho ta mi hàn.
Tiết kiệm kim loi: Với cùng loi kết cấu kim loi, nếu so sánh với
các phơng pháp ghép ni khác, hàn tiết kiệm 10 ÷ 20% khi lợng kim loi.
Có thể hàn các kim loi khác nhau để tiết kiệm kim loi quí hoặc to các kết
cấu đặc biệt.
Mi hàn có độ bền cao và bo đm độ kín khít. Thông thng mi hàn kim
loi đợc hợp kim hóa tt hơn kim loi vật hàn.
Hàn có năng suất cao, vì có thể gim đợc s lợng nguyên công, gim

cng độ lao động, ngoài ra công nghệ hàn còn dễ tự động hóa, cơ khí hóa.
Tuy nhiên hàn còn có nhợc điểm. Do ngun nhiệt nung nóng cục bộ, dễ to
ng suất d lớn. T chc kim loi vùng gần mi hàn bị thay đi theo chiều
hớng xấu đi làm gim kh năng chịu ti trọng động ca mi hàn; mặt khác cũng
dễ gây biến dng các kết cấu hàn. Trong mi hàn cũng dễ bị khuyết tật rỗ khí,
nt, ngậm xỉ,…
2.1.2.4. 
Ngày nay hàn đư có hàng trăm phơng pháp khác nhau. Theo trng thái hàn
có thể chia làm 2 nhóm:
Do có nhiều u điểm hơn nên các phơng pháp ngày càng đợc sử
dụng rộng rưi trong nhiều ngành công nghiệp nh: đóng tàu, chế to máy, giao
thông vận ti, xây dựng, hóa chất,…

Trang 14








1. Hàn laser
2. Hàn hồ quang plasma
3. Hàn chùm tia điện tử
4.Hàn hồ quang điện
5. Hàn điện xỉ
6. Hàn khí
7. Hàn nhiệt nhôm
8. Hàn hồ quang tay

9. Hàn tự động và bán tự động dưới lớp
thuốc
10. Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo
vệ;
11. Hàn hồ quang tay điện cực nóng chảy
12. Hàn hồ quang tay điện cực không nóng
chảy;
13. Hàn trong môi trường khí argon
14. Hàn trong môi trường khí hêli
15. Hàn trong môi trường khí nitơ
16. Hàn trong môi trường khí CO2
17. Hàn siêu âm
18. Hàn nổ
19. Hàn nguội
20. Hàn điện tiếp xúc
21. Hàn ma sát
22. Hàn khuếch tán trong chân không
23. Hàn cao tần
24. Hàn rèn
25. Hàn giáp mối
26. Hàn điểm
27. Hàn đường
28. Hàn bằng điện cực giả
29. Hàn điểm bằng tụ


Trong ngành công nghiệp đóng tàu chỉ sử dụng phơng pháp hàn nóng chy.
Đi với phơng pháp hàn nóng chy yêu cầu ngun nhiệt có công suất đ
lớn (ngọn lửa oxy – axetylen, h quang điện, ngọn lửa plasma, …) đm bo nung
Trang 15

nóng cục bộ phần kim loi  mép hàn ca vật liệu cơ bn và que hàn (vật kiệu
hàn) tới nhiệt độ chy.
Khi hàn nóng chy, các khí xung quanh ngun nhiệt có nh hng rất lớn
đến quá trình luyện kim và hình thành mi hàn. Do đó để điều chỉnh quá trình
hàn theo chiều hớng tt thì phi dùng các biện pháp công nghệ nhất định: dùng
thuc bo vệ, khí bo vệ, hàn trong chân không,…
Trong nhóm hàn này, ta thng gặp các phơng pháp hàn khí, hàn h quang
tay, hàn tự động và bán tự động dới lớp thuc, hàn h quang trong môi trng
khí bo vệ, hàn điện xỉ, hàn plasma,…
2.2. 
Hàn h quang điện cực nóng chy trong khí bo vệ (GMAW: Gas Metal Arc
Welding) là một phơng pháp sử dụng h quang to ra giữa điện cực kim loi điền
đầy đợc cấp liên tục vào vũng hàn. Phơng pháp này đợc sử dụng với sự bo vệ
ca khí đợc cấp bi một ngun bền ngoài và không có áp lực
Khái niệm cơ bn về hàn h quang trong khí bo vệ đư đợc giới thiệu từ
năm 1920, nhng đến tận năm 1948 nó mới đợc sử dụng rỗng rưi trên thị trng.
Đầu tiên, ngi ta xem nó là một phơng pháp hàn với cng độ dòng điện cao, sử
dụng điện cực làm kim loi trần với đng kính điện cực nh và khí trơ là khí bo
vệ. ng dụng ban đầu ca phơng pháp là để hàn nhôm. Chính vì vậy, thuật ngữ
MIG ( Metal Inert Gas) hay hàn với điện cực kim loi trần có khí trơ bo vệ đư đợc
sử dụng và vẫn là sự ám chỉ ph biến về phơng pháp hàn này. Sự phát triển tuần tự
điện một chiều mch đập, ng dụng đợc hàn một khong rộng hơn các vật liệu và
sử dụng các loi khí có hot tính cao (đặt biệt là CO
2
) tiếng Anh gọi là phơng pháp
hàn MAG (Metal Active Gas) và hỗn hợp khí làm môi trng bo vệ. Sự phát triển
sau này đư dẫn đến sự chấp nhận chính thc về thuật ngữ GMAW do sử dụng khí
trơ và khí hot tính để bo vệ mi hàn.
Một biến thể ca phơng pháp hàn h quang điện cực nóng chy trong khí

bo vệ là sử dụng một điện cực hình ng có lõi cha đầy bột kim loi để to nên
Trang 16

những thành phần cơ bn ca kim loi mi hàn (điện cực kim loi lõi thuc). Những
điện cực nh thế khi sử dụng bắt buộc phi có khí bo vệ kim loi vũng hàn nóng
chy khi tác động ca không khí.
Những điện cực có lõi bột kim loi này đợc hiệp hội hàn Hoa Kì coi là một
nhánh ca GMAW. Các hiệp hội hàn  các nớc khác có thể xếp điện cực này vào
nhóm điện cực có lõi thuc.
Phơng pháp hàn h quang điện cực nóng chy trong khí bo vệ có thể vận
hành theo kiểu bán tự động hoặc tự động. Tất c các kim loi quan trọng trong
thơng mi nh là thép cácbon, thép hợp kim thấp độ bền cao, thép không rỉ, nhôm,
đng, titan và các hợp kim ca niken có thể hàn  mọi t thế bằng phơng pháp
này, chỉ cần lựa chọn đợc khí bo vệ, điện cực và các thông s hàn thích hợp.
2.2.1. 
Phơng pháp hàn h quang điện cực nóng chy trong môi trng khí bo vệ
đợc sử dụng rỗng rưi ngày nay chính là dựa trên những u điểm ca nó. Những u
điểm quan trọng nhất nh sau:
- Đây là một phơng pháp hàn với điện cực nóng chy, mà có thể sử dụng để
hàn kim loi và hợp kim
- Phơng pháp GMAW khắc phục đợc hn chế về chiều dài điện cực có
giới hn trong phơng pháp hàn h quang bằng que hàn có thuc bọc
- Phơng pháp này có thể thực hiện các công việc hàn  tất c các t thế, một
đặc điểm phơng pháp hàn h quang ngầm dới lớp thuc không có đợc
- Tc độ điền đầy là cao hơn so với phơng pháp hàn h quang với que hàn
có thuc bọc vì điện cực đợc cấp liên tục và tc độ điền đầy mi hàn cao hơn.
- Vì dây hàn đợc cấp liên tục, có thể thực hiện đợc các mi hàn dài mà
không phi dừng ri gây li h quang.
- Khi sự chuyển kim loi dng bụi đợc sử dụng, có thể to nên những mi
hàn có tc độ thâm nhập sâu hơn so với hàn bằng hàn h quang với que hàn có