Chương 6. Hàn Hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ GMAW-Slide

PHẦN VI
HÀN HỒ QUANG NÓNG CHẢY
TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ
1

GIỚI THIỆU
1.1 THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM
1.2 ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP HÀN GMAW
1.3 ƯU ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP HÀN GMAW
Hàn GMAW có thể được thực hiện bán tự động hoặc tự động, ngày nay
chúng được sử dụng rộng rãi cho các công việc hàn nhờ các ưu điểm:
 Năng suất cao
 Giá thành thấp
 Năng lượng hàn ít, ít biến dạng nhiệt
 Hàn được hầu hết các kim loại
 Dễ tự động hoá.
1.4 NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP HÀN GMAW
 Thiết bị hàn GMAW được chế tạo tinh vi phức tạp rất đắt tiền do đó
cần phải có sự giữ gìn và bảo dưỡng.
 Nếu khí gas không đảm bảo độ tinh khiết, mối hàn sẽ bị lẫn xỉ và rỗ
khí, chất lượng mối hàn không tốt.
 Trong quá trình hàn cần có sự che chắn đảm bảo cho khu vực hàn
không bị gió lùa hoặc thổi tạt
 Khó khăn hơn khi phải làm việc ở những vị trí trên cao

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

48


2

NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
2.1 CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN
Hàn GMAW là quá trình hàn nóng chảy trong đó nguồn nhiệt hàn được
cung cấp bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy (dây hàn) được
cấp liên tục và vật hàn. Khí bảo vệ được lấy từ bên ngoài do bộ cấp khí
và không sử dụng áp lực, khí bảo vệ có thể là khí trơ hoặc khí có tính
khử. Sự cháy của hồ quang được duy trì tự động nhờ các hiệu chỉnh đặc
tính điện của hồ quang, chiều dài hồ quang và dòng điện hàn được duy
trì tự động trong khi tốc độ và góc độ súng hàn được duy trì bởi thợ
hàn.
Bộ phận quan trọng kiểm soát quá trình hàn là:
 Súng hàn và cáp điều khiển
 Thiết bị cấp dây
 Nguồn hàn

1. Nguồn hàn
2. Mô tơ cấp dây
4. Van khí
5. Khí bảo vệ
7. Súng hàn
8. Cáp điều khiển
10. Vật liệu hàn cơ bản

3. Cuộn dây hàn
6. Dây dẫn khí
9. Cáp nối kẹp mát

Hình 1. Thiết bị phương pháp hàn GMAW cơ bản
2.2 CÁC ĐẶC TÍNH

Đặc tính tốt nhất của phương pháp hàn GMAW được mô tả bởi 4 kiểu
chuyển dịch cơ bản.
 Chuyển dịch phun
 Chuyển dịch cầu
 Chuyển dịch ngắn mạch
 Chuyển dịch xung
Chuyển dịch phun và chuyển dịch cầu là đặc trưng của quá trình hàn
với năng lượng hàn tương đối cao. Chuyển dịch phun có được, khi dùng
dây hàn có đường kính tương đối nhỏ, cả hai chuyển dịch cầu và
Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

49


chuyển dịch phun chỉ giới hạn áp dụng khi hàn ở vị trí phẳng hoặc
ngang và với bề dày kim loại lớn hơn 3mm (1/8in)
Chuyển dịch xung đặc trưng bởi năng lượng hàn tương đối thấp.
Chuyển dịch ngắn mạch có năng lượng hàn thấp nhất thích hợp cho
những ứng dụng trên kim loại có bề dày nhỏ hơn 3mm (1/8 in).
Các nhân tố xác định loại chuyển dịch.
 Mật độ dòng điện
 Kích thước dây điện cực hàn
 Dòng điện
 Loại khí bảo vệ
 Điện áp hồ quang
2.3 CHUYỂN DỊCH DẠNG PHUN (SPRAY TRANSFER)
Chỉ xảy ra khi khí bảo vệ có hơn 80% Argon.
KHÍ BẢO VỆ
∗ Có thể hỗn hợp như sau:
95% Ar, 5% ô xy

98% Ar, 2% ô xy
99% Ar, 1% ô xy
 Argon có tính chất khí trơ.
Không kết hợp với vật liệu.
Ngăn chặn các khí tích cực khác tiếp cận mối hàn
Giới hạn kích thước giọt kim loại.
 Oxy.
Mở rộng độ ngấu.
Cải tiến đường hàn.
Giảm khả năng cháy chân.
∗ Dòng lớn hơn và dây hàn lớn hơn
∗ Quá trình hàn bằng và ngang
Với dây hàn đường kính nhỏ có thể sử dụng ở mọi tư thế
2.4 CHUYỂN DỊCH CẦU (GLOBULAR TRANSFER)
Với khí bảo vệ có CO2 hoặc helium
Trong kiểu chuyển dịch này kim loại chuyển dịch từ điện cực sang
vũng hàn dưới dạng các giọt cầu có kích cỡ không đều và định hướng
ngẫu nhiên, kết quả là lượng văng toé tăng lên đáng kể. Khi hàn với khí
CO2 thì có thể giảm sự văng toé bằng cách hiệu chỉnh thông số hàn sao

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

50


cho đầu dây hàn nhúng chìm vào trong vũng hàn và hồ quang cháy
trong lỗ hổng nằm trong vũng hàn.
Khí dùng khí trộn có nhiều Helium, mối hàn trở nên rộng cùng với
chiều sâu ngấu chảy giống như Argon, nhưng tiết diện tròn trịa hơn.
Đặc trưng của hồ quang này là đường hàn mấp mô hơn so với các loại

chuyển dịch khác, bởi vì hồ quang nhúng chìm vào bể hàn, hiệu quả
làm sạch biên mối hàn kém.
∗ Giọt kim loại có kích thước bằng 1.5 đến 2 lần đường kính
điện cực hàn
Thường sử dụng khí bảo vệ là khí CO2.
∗ Tạo độ ngấu rộng và sâu.
∗ Nếu thêm Argon nó sẽ cải thiện sự ổn định hồ quang.
Chỉ giới hạn cho các tư thế hàn bằng và hàn ngang
2.5 CHUYỂN DỊCH NGẮN MẠCH
Trong kiểu chuyển dịch ngắn mạch, năng lượng có trị số thấp, tất cả
kim loại chuyển dịch xảy ra khi dây hàn tiếp xúc vào vũng nóng chảy
của vật hàn. Trong kiểu chuyển dịch kim loại này, đặc tính nguồn hàn
điều khiển mối quan hệ giữa sự thiết lập gián đoạn của hồ quang và
ngắn mạch của dây hàn tới vât hàn. Từ đó nhiệt lượng thấp, độ ngấu của
mối hàn rất nông và cần phải chú ý khi thực hiện cùng với kỹ thuật đảm
bảo tốt đối với chi tiết dày.
Tuy nhiên, đặc tính cho phép hàn ở mọi vị trí. Chuyển dịch ngắn mạch
có đặc thù thích ứng khi hàn với các chi tiết mỏng.
Ứng dụng hàn:
 Thép các bon vừa và thấp.
 Thép hợp kim thấp có sức bền cao.
 Một vài loại thép không rỉ
Que hàn được đưa liên tục chạm vào kim loại cơ bản, tạo ra ngắn mạch.
Điều đó làm cho dây hàn bị nổ, tạo ra hồ quang mới. Dù vậy, vì dây hàn
được cấp có điện áp cao, dây hàn lại tiếp tục chạm vào kim loại cơ bản
và chu trình lặp lại.
Chu trình lặp lại quá nhanh để có thể nhận thấy bằng mắt thường.
Thông thường sử dụng khí bảo vệ là 100% khí CO2
 Có thể trộn thêm khí Argon
Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

51


Có thể trộn 75% Argon và 25% CO2
Nó sẽ tạo ra hồ quang ổn định hơn
Hàn ngắn mạch sử dụng que hàn có đường kính nhỏ hơn và vì vậy dòng
điện và điện áp cũng thấp hơn. Có thể sử dụng ở tất cả các tư thế hàn.
2.6 CÁC MỨC BIẾN ĐỔI
Trong tổng cộng 3 phương pháp cơ bản của chuyển dịch kim loại biểu
thị đặc điểm của phương pháp hàn GMAW, còn có những biến đổi khác
quan trọng.
CHUYỂN DỊCH DÒNG XUNG

∗ Chuyển dịch dòng xung là phương pháp hàn GMAW có thể
áp dụng ở mọi tư thế hàn với mức năng lượng lớn hơn so
với chuyển dịch ngắn mạch. Trong thay đổi này, nguồn hàn
cung cấp hai mức dòng: Mức không thay đổi (giá trị nền)
có cường độ thấp đến mức không gây ra bất kỳ chuyển
động kim loại nào; và dòng (đỉnh xung), ở khoảng trên
dòng giá trị nền điều chỉnh được các khoảng . Sự kết hợp
của kết quả hai dòng hồ quang đều đặn (dòng nền) cùng với
điều khiển chuyển dịch của kim loại mối hàn trong dạng
phun tạo ra chuyển dịch xung (dòng xung đỉnh).
∗ Kỹ thuật thao tác tốt rất quan trọng mục đích tránh các hiện
tượng thiếu chảy khi hàn các vật dày, nhưng cũng ít nghiêm
trọng hơn khi hàn với chế độ chuyển dịch ngắn mạch.

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

52


3

TRANG THIẾT BỊ
Phương pháp hàn GMAW có thể được thực hiện tự động hoặc bán tự
động, trang thiết bị cơ bản đối với bất kỳ hệ thống hàn GMAW nào
cũng bao gồm như sau:
∗ Súng hàn
∗ Mô tơ cấp dây và các thiết bị kết hợp hoặc các bánh xe cuộn
∗ Bộ điều khiển
∗ Nguồn hàn
∗ Van giảm áp và chỉnh lưu lượng khí
∗ Các trang thiết bị cho dây điện cực
∗ Cáp điện và các đường dẫn khí bảo vệ

Hướng hàn

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

Ống phun khí

Dây cáp hàn
Dây cáp điều khiển
Dây dẫn khí bảo vệ
Dây hàn
Vật liệu hàn cơ bản
Kim loại hàn đông đặc
Hồ quang
Khí bảo vệ

Hình 2. Kiểu súng hàn bán tự động dùng khí làm mát.

3.1 MÔTƠ CẤP DÂY
3.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
3.3 NGUỒN HÀN

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

53


4

CÁC YÊU CẦU VÀ ỨNG DỤNG
Trong hàn GMAW, được định nghĩa, sự liên kết của các kim loại là kết quả
của của nhiệt nung nóng cùng với hồ quang đã được thiết lập giữa sự duy trì,
sự cháy của dây kim loại điền đầy và vật hàn. Khí bảo vệ và dây hàn nóng
chảy là hai yếu tố cần thiết của phương pháp này.
4.1 KHÍ BẢO VỆ
∗ Nhiệm vụ chính của khí bảo vệ trong hàn GMAW là tạo ra khí
quyển có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có hại từ không

khí thâm nhập vào trong vũng hàn khi hàn.
∗ Đồng thời khí bảo vệ còn đảm nhận các công việc sau:
 Mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định
 Tác động đến các kiểu chuyển dịch trong hồ quang hàn
 Ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn
 Tốc độ hàn
 Khả năng tạ ra khuyết tật biên mối hàn
 Tẩy sạch bề mặt và biên đường hàn

Argon

Argon-Helium

Helium

CO2

Ảnh hưởng của khí bảo vệ đến tiết diện ngang của mối hàn
Hình 5.

Đường viền của các đường hàn và mặt cắt độ
ngấu đối với từng loại khí bảo vệ.

Argon-O2

Argon- CO2

CO2

Ảnh hưởng của khí bảo vệ khi thêm O2 và CO2 vào Argon

Hình 6.

So sánh tác động của O2 đối với CO2 được cộng
thêm vào khí Argon

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

54


Bảng 2. Khí bảo vệ và hỗn hợp khí dùng cho phương pháp hàn GMAW
Khí bảo vệ

Tác động
hoá học

Phạm vi ứng dụng

Argon

Khí trơ

Gần như tất cả kim loại trừ thép

Helium

Khí trơ

Nhôm, mangan, và hợp kim đồng vì có
nhiệt lượng lớn và mức độ rỗ khí nhỏ

Ar + 20-80% He

Khí trơ

Nhôm, mangan, và hợp kim đồng vì có
nhiệt lượng lớn và mức độ rỗ khí nhỏ (ảnh
hưởng của hồ quang tốt hơn Helium 100%)

Nitrogen

Cung cấp nhiệt lượng lớn trên đồng
(Châu âu )

Ar + 20-30% N2

Cung cấp nhiệt lượng lớn trên đồng (ảnh
hưởng của hồ quang tốt hơn N2100%)

Ar + 1-2% O2

Oxy hoá mức
độ nhỏ

Thép trắng và thép hợp kim, một vài tính
khử đối với hợp kim đồng

Ar + 3-5% O2

Oxy hóa

Thép carbon và một vài loại thép hợp kim
thấp

CO2

Oxy hóa

Thép carbon và một vài loại thép hợp kim
thấp

Ar + 20-50% CO2

Oxy hóa

Các loại thép có tính chất khác nhau, chủ
yếu là kiểu chuyển dịch ngắn

Ar
+ 10% CO2
+ 5% O2

Oxy hóa

Các loại thép có tính chất khác nhau
(Châu âu)

CO2 + 20% O2

Oxy hóa

Các loại thép có tính chất khác nhau
(Nhật)

90% He
+ 7.5% Ar
+ 2.5% CO2

Oxy hoá mức
độ nhỏ

Các loại thép trắng có tính chống ăn mòn
cao, dùng cho kiểu chuyển dịch ngắn mạch

60 - 70% He
+ 25 - 35% Ar
+ 4 - 5% CO2

Oxy hóa

Thép hợp kim thấp có tính dẻo, dùng cho
kiểu chuyển dịch ngắn mạch

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

55


Bảng 3.

Kim loại

Nhôm

Mangan

Lựa chọn khí bảo vệ cho hàn GMAW cùng với
chuyển dịch dạng phun
Khí bảo vệ
Argon

Chiều dày (0 – 25mm), chuyển dịch kim
loại tốt nhất và ổn định hồ quang, sự bắn toé
ít nhất.

35 % argon
+ 65 % helium

Chiều dày (25 – 76 mm), có nhiệt lượng cao
hơn Argon nguyên chất; làm cho sự nóng
chảy tốt hơn với loại 5XXX hợp kim nhôm
mangan

25 % argon
+ 75 % helium

Chiều dày trên 76mm: Nhiệt lượng rất cao,
giảm thiểu rỗ khí

Argon

Tác dụng làm sạch tốt

Argon
+ 1 – 5 % O2

Cải thiện sự ổn định của hồ quang; kết quả
dễ cháy hơn và kiểm soát tốt bể hàn, sự liên
kết tốt và mối hàn gọn, giảm thiểu cháy
chân, cho phép hàn ở tốc độ cao hơn Argon
nguyên chất

Argon
+ 3 - 10 % CO2

Hình dáng mối hàn đẹp, giảm thiểu sự bắn
toé, giảm bớt khả năng tách lớp khi lạnh,
không thể hàn được ở tất cả các vị trí.

Argon
+ 2 % O2

Giảm thiểu cháy chân, tạo tính bền tốt.

Argon
+ 1 % O2

Cải thiện sự ổn định của hồ quang, kết quả
dễ cháy hơn và kiểm soát tốt bể hàn, sự liên
kết tốt và mối hàn gọn, giảm thiểu cháy

chân trên thép không gỉ cao

Argon
+ 2 % O2

Tạo sự ổn định hồ quang tốt hơn, độ liên
kết, và tốc độ hàn lớn hơn với hỗn hợp 1%
O2 đối với các loại vật liệu pha thép không
gỉ.

Thép carbon

Thép hợp kim
thấp

Thép không gỉ

Đồng, Niken
và hợp kim
của nó

Titanium

Ứng dụng

Argon

giảm bớt độ lỏng của kim loại mối hàn đối
với chiều dày 3.2mm

Argon
+ Helium

Nhiệt độ dự nhiệt cao với 50 & 70% khí
trộn helium

Argon

Hồ quang ổn định tốt, tạp chất trong mối
hàn là nhỏ nhất, yêu cầu có sự hỗ trợ của
khí trơ ngăn ngừa gió làm ảnh hưởng ở phía
sau của khu vực mối hàn.

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

56


Bảng 4.

Kim loại

Lựa chọn khí gas cho hàn GMAW với kiểu
Chuyển dịch ngắn mạch
Khí bảo vệ

Thép carbon

Thép không gỉ

Thép hợp kim
thấp

Nhôm, đồng,
mangan, niken,
và hợp kim của
chúng

Ứng dụng

75% Argon
+ 25 % CO2

Chiều dày nhỏ hơn 3.2mm, tốc độ hàn cao
không có sự điền đầy, sự biến dạng và bắn
toé là tối thiểu.

75% Argon
+ 25 % CO2

Chiều dày lớn hơn 3.2mm, ít bắn toé, làm
sạch biên dạng mối hàn, điều khiển vũng
hàn tốt ở vị trí đứng và khỏi đầu.

CO2

Độ ngấu sâu, tốc độ hàn nhanh

90 % He
+ 7.5 % Ar

+ 2.5 % CO2

Không có tác dụng việc chống lại ăn mòn,
vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, không bị cháy
chân, ít biến dạng

60 - 70 % He
+ 25 - 35% Ar
+ 4 - 5% CO2

Ít khả năng phản ứng, tính bền cao, sự ổn
định hồ quang cao, ……., và biên dạng mối
hàn, ít bắn toé

75 % Ar
+ 25 % CO2

Tính hàn tốt, hồ quang ổn định cao, …….,
và biên dạng mối hàn, ít bị bắn toé.

Argon
và Argon
+ Helium

Argon thoả mãn phần lớn các kim loại,
Argon – helium được ưu tiên hơn trên phần
lớn các loại vật liệu ( lớn hơn 3.2mm)

4.2 DÂY HÀN
Khái quát chung:

Trong công nghệ sản xuất dây hàn, kim loại đắp phải thoả mãn
cho việc kết tinh mối hàn cùng với những mục tiêu cơ bản sau:
 Kim loại đắp tương xứng nhau về cơ tính và lý tính
với kim loại cơ bản.
 Tạo ra mối hàn có độ liên kết liền, không có khuyết
tật.
Mục tiêu thứ nhất: Ngay cả kim loại đắp có thành phần nguyên
tố đồng nhất với kim loại nền thì mối hàn cũng có đặc tính
luyện kim riêng biệt. Do vậy, mục tiêu là chọn các thành phần

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

57


hợp kim của kim loại đắp sao cho chúng có cơ tính bằng hoặc
tốt hơn kim loại hàn.
Mục tiêu thứ hai: đạt được, thông thường, thông qua dùng điện
cực kim loại điền đầy được sản xuất đưa thêm vào các thành
phần để không tạo ra khuyết tật.
Bảng 5.

Loại kim
loại cơ
bản

Nhôm và
hợp kim
của nhôm

Hợp kim
mangan

Đồng và
hợp kim
đồng

Niken và
hợp kim
Niken

Giới thiệu các loại dây hàn cho hàn phương pháp
hàn GMAW
Giới thiệu dây hàn

Loại vật liệu
1100
3003, 3004
5052, 5454
5083, 5086, 5456 6061,
6063

Phân loại dây hàn
ER1100 hoặc ER4043
ER1100 hoặc ER5356
ER5554, ER5554
hoặc ER5183
ER5556 hoặc ER5356
ER4043 hoặc ER5356

AZ10A
AZ31B, AZ61A,
AZ80A
ZE10A
ZK21A
AZ63A, AZ81A,
AZ91C
AZ92A, AM100A
HK31A, HM21A
HM31A
LA141A

ERAZ61A, ERAZ92A

Đồng thiếc Silic
Đồng khử oxyt
Hợp kim Cu-Ni
Đồng thiếc nhôm
Đồng thiếc phốt pho

ERCuSi-A
ERCu
ERCuNi
ERCuAl-A1, A2 or A3
ERCuSn-A

Monel3 Hợp kim 400
Inconel3 Hợp kim 600

ERNiCu-7

ERNiCrFe-5

ERAZ61A, ERAZ92A
ERAZ61A, ERAZ92A
ERAZ61A, ERAZ92A

Phân
loại
dây
hàn
AWS

A5.10

A5.19

Đường kính
dây hàn
in

mm

Giới hàn
dòng
điện (A)

0.030
3/64
1/16
3/32

1/8

0.8
1.2
1.6
2.4
3.2

50-175
90-250
160-350
225-400
350-475

0.040
3/64
1/16
3/32
1/8

1.0
1.2
1.6
2.4
3.2

150-3002
160-3202
210-4002
320-5102

400-6002

0.035
0.045
1/16
3/32

0.9
1.2
1.6
2.4

150-300
200-400
250-450
350-550

0.020
0.030
0.035
0.045
1/16

0.5
0.8
0.9
1.2
1.6

100-160

150-260
100-400

ERAZ92A
ERAZ92A
ERAZ33A
ERAZ33A

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

A5.7

A5.14

58


Loại kim
loại cơ
bản

Giới thiệu dây hàn
Loại vật liệu
Nguyên chất

Titan và
hợp kim
Titan

Thép

không gỉ
Austenitic

Ti - 0.15 Pd
Ti - 5Al - 2.5Sn

Phân loại dây hàn
Dùng kim loại điền đầy
1 hoặc 2 cấp độ thấp
ERTi-0.2Pd
ERTi-5Al-2.5Sn
hoặc nguyên chất

Loại 201
Loại 301, 302
304 & 308
Loại 304L
Loại 310
Loại 316
Loại 321
Loại 347

ER308

Thép carbon thường

ER70S-3 hoặc ER70S-1
ER70S-2, ER70S-4
ER70S-5, ER70S-6

ER308
ER308L
ER310
ER316
ER321
ER347

Thép

Thép carbon sức bền cao
và một vài loại thép hợp
kim thấp

3

Đường kính
dây hàn
in

mm

Giới hàn
dòng
điện (A)

0.030
0.035
0.045

0.8

0.9
1.2

-

A5.9

0.020
0.025
0.030
0.035
0.045
1/16
5/64
3/32
7/64
1/8

0.5
0.6
0.8
0.9
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2

75-150

10-160
140-310
280-450
-

A5.18

0.020
0.025
0.030
0.035
0.045
0.052
1/16
5/64
3/32
1/8

0.5
0.6
0.8
0.9
1.2
1.3
1.6
2.0
2.4
3.2

40-220

60-280
125-380
260-460
275-450
-

A5.28

0.035
0.045
1/16
5/64
3/32
1/8
5/32

0.9
1.2
1.6
2.0
2.4
3.2
4.0

60-280
125-380
275-450
-

A5.16

ER80S-D2
ER80S-Ni1
ER100S-G

Thép

2

Phân
loại
dây
hàn
AWS

Chuyển dịch kiểu phun
Thương hiệu quốc tế

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

59


IU KIN THAO TC

Sau khi la chn cỏc thụng s cụng ngh c bn, cỏc thụng s
hn nh sau:
Tc p - Tc di chuyn
Tc cp dõy (dũng in hn)
in ỏp hn

nhỳ in cc
Gii hn p
L lng kim loi thc s p vo mi hn trong mt n v
thi gian. (kg/gi). Cn cõn bng tc p v tc hn vỡ
nu cõn bng tt s giỳp cho tc p t c giỏ tr ti u.
Cỏc yu t sau õy s nh hng n s cõn bng gia tc
hn v tc cp dõy:
Kớch thc mi hn
Kiu mi hn
S lng lp hn
Sc kho ca th hn
Dũng in hn v tc cp dõy
Sau khi xỏc nh tc p ti u, bc k tip l xỏc nh tc
cp dõy v nhỳ in cc, v dũng in hn t c liờn
quan n gii hn p. Trong thc hnh, tc lng ng l
thụng s quan trng nht, s duy trỡ v phỏt trin bi thụng s
ca tc cp dõy ỳng hn l giỏ tr dũng hn.
in ỏp hn
in ỏp hn ( cú liờn quan ti chớnh xỏc ca chiu di h
quang ), cn thit lp v duy trỡ s n nh ca h quang cựng
vi la chn tc cp dõy hoc mc dũng in hn cú s
bn toộ l nh nht.
nhỳ in cc
ống phun khí
Đ ầ u tiế p x ú c
K h o ả n g c á c h từ
m iệ n g v ò i p h u n
k h í tớ i v ậ t h à n

Phng phỏp hn bỏn t ng VTH/Apave

Đ ộ n h ú đ iệ n c ự c

K h o ả n g c á c h từ đ ầ u
C h iề u d à i h ồ q u a n g tiế p x ú c tớ i v ậ t h à n

60


Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

61


Ký hiệu dây hàn theo tiêu chuẩn AWS

ER

70

S-

X

E

7

0

T-

X

X
Ký hiệu điện cực
hàn hoặc que
hàn phụ

Ký hiệu điện cực
hàn hoặc que
hàn phụ

Dây đặc

Độ bền kéo nhỏ nhất
(Ksi)

Thành phần
hoá học và khí
bảo vệ

Vị trí hàn

Độ bền kéo nhỏ nhất
(Ksi) x 10

Dây lõi thuốc

Thành phần

hoá học và khí
bảo vệ

Ví dụ. Thành phần hoá học của một số loại dây hàn

Dây
hàn
lõi
thuốc

Dòng điện
và phân
cực

C

Mn

Si

P

S

Ni

Cr

Mo

V

Ti

Zr

Al

Khí
Gas

ER70S-2

≤ 0.07

0.90-1.40

0.40-0.70

≤ 0.025

≤0.035

…

…

…

…

0.05-0.15

0.02-0.12

0.05-0.15

CO2 (3)

DC (+)

ER70S-3

0.06-0.15

0.90-1.40

0.40-0.70

≤ 0.025

≤0.035

…

…

…

…

…

…

…

CO2 (3)

DC (+)

ER70S-6

0.07-0.15

1.40-1.85

0.80 -1.15

≤0.025

≤0.035

…

…

…

…

…

…

0.50-0.90

CO2 (3)

DC (+)

E70T-1

…

≤1.75

≤0.90

≤0.04

≤0.03

≤0.50

≤0.20

≤0.30

≤0.08

…

…

…

CO2

DC (+)

E71T-1

…

≤1.75

≤0.90

≤0.04

≤0.03

≤0.50

≤0.20

≤0.30

≤0.08

…

….

…

CO2

DC (+)

E60T-7

…

≤1.75

≤0.90

≤0.04

≤0.03

≤0.50

≤0.20

≤0.30

≤0.08

…

…

≤1.8

Không

DC (-)

E60T-8

…

≤1.75

≤0.90

≤0.04

≤0.03

≤0.50

≤0.20

≤0.30

≤0.08

…

…

≤1.8

Không

DC (-)

Phân loại

Dây
hàn
đặc

Thành phần hoá học (%)

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

61


5

QUY TRÌNH HÀN THÉP CARBON
Hàn hồ quang trong môi trường khí CO2 (GMAW)
Trong trường hợp hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ CO 2, dây
hàn được làm thành cuộn, và dòng hàn, điện áp và tốc độ phun khí

CO2 được điều chỉnh theo qui định. Khi đó thợ hàn sẽ đeo mặt nặ bảo
vệ và giữ kìm hàn ở tư thế sao cho thấy rõ chóp của mỏ hàn và bắt
đầu hàn.
Theo chỉ dẫn trên hình 8 (A). đỉnh của dây hàn được cho chạm vào
điểm bắt đầu và sau đó được đưa cao lên khoảng 3mm như hình 8 (B).
Tiếp theo, đóng điện cho mỏ hàn, một hồ quang được tạo ra, quá trình
hàn bắt đầu.

3 m m
(A )

10 m m
(B )

Hình 8. Bắt đầu hồ quang trong hàn GMAW
Từ khi phương pháp hàn hồ quang trong môi trường khí CO2 được
phát triển mạnh, do mật độ dòng điện lớn và nó tạo ra rất ít xỉ, việc
hàn có thể thực hiện theo hai chiều tiến và lùi (xem hình 9 )
Phương pháp hàn thuận được sử dụng khi hàn ngang mối hàn góc,
mối hàn bề mặt hoặc sau cùng, mối hàn một phía, và bề mặt mối hàn
khá bằng. ngược lại phương pháp hàn ngược tốt hơn nên dùng hàn
trong mặt rãnh vị trí hàn bằng, khi cần độ ngấu sâu hơn.
15 - 20

0

H íng hµn

15 - 20

0

H íng hµn

(A ) H µ n th u Ë n

(B ) H µ n n g î c

Hình 9. Khác nhau giữa hàn thuận và hàn ngược.

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

62


Các qui hàn đối với vị trí các đường hàn thẳng, đường hàn dích rắc,
chế tạo mối ghép của các đường hàn và và xử lý các vũng lõm cuối
mối hàn giống như phương pháp hàn hồ quang tay. Để kết thúc một
đường hàn trong mối hàn góc ngang, hoặc mối hàn giáp mối, chiều
cao phần gia cường phải chính xác và các đường hàn sẽ bằng phẳng.
Vì vậy, sử dụng cách hàn tiến hợp hơn cho các đường hàn thẳng hoặc
dích rắc, lượn sóng. Kỹ thuật điều chỉnh tay đối với hàn được chỉ trên
hình 10.

80 - 850

80 - 850

2 m m

2 m m

2 /3 W

1 /3 W

W

W

(A) Kỹ thuật chia ra từng phần mối hàn trong hàn giáp mối

35 - 45
40 - 50

0

0 - 20

0

0

H íng hµn
1 - 2 m m

( C h iÒ u d µ i c h © n m è i
h µ n tè i ® a 5 m m , v í i
d ß n g ® iÖ n tè i ® a 2 5 0 A )

( C h iÒ u d µ i c h © n m è i
h µ n tè i th iÓ u 5 m m , v í i
d ß n g ® iÖ n tè i th iÓ u 2 5 0 A )

(B) Góc độ di chuyển mỏ hàn trong hàn góc ngang cùng với một
đường hàn

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

63


20 - 30

0

45 - 50

0

2 - 3 m m

(C) Góc độ mỏ hàn so với bề mặt làm việc trong hàn góc ngang, hai
đường hàn.(Chiều dài chân mối hàn 8 hoặc 12 mm)

35 - 45

0

20 - 30

0

40 - 50

0

1 - 2 m m

(1 )

(2 )

(3 )

(D) Góc độ mỏ hàn so với bề mặt làm việc. Hàn góc ngang, cùng với
nhiều đường hàn. (Chiều dài chân mối hàn lớn hơn12 mm)
Hình 10. Kỹ thuật thao tác trong hàn hồ quang khí bảo vệ CO2
* Khi hàn với chuyển dịch ngắn mạch, góc độ mỏ phun và độ nhú
điện cực như sau:

0 - 3 .2 m m
6 m m - 13m m

Hình 11. Độ nhú điện cực cho kiểu chuyển dịch ngắn mạch

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

64

0

H íng hµn

1 5 0- 2 0

H íng hµn
H µn ngang

0 0- 5 0

0

H µ n ® ø n g tõ
trª n x u è n g

H íng hµn

1 5 0- 2 0

H µ n ® ø n g tõ
d í i lª n

Hình 12. Góc độ khi hàn với chuyển dịch ngắn mạch

* Khi hàn với dạng chuyển dịch phun góc độ mỏ và độ nhú
điện cực như sau:

3 .2 m m

19 m m - 25m m

Hình 13. Độ nhú điện cực cho kiểu chuyển dịch phun

5 0- 1 0

0

H íng hµn

Hình 14. Góc độ khi hàn với chuyển dịch ngắn mạch

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

65


Bảng 6. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch ngắn
mạch, hàn các góc ngang hoặc đấu mí vị trí bằng - Khí bảo vệ CO2

R = 0 - 1 /6 "
(0 - 1 .6 m m )

Chiều dày vật liệu
(mm)
Kích thước dây hàn
(mm)
Tốc độ cấp dây
(m/min)

Dòng điện
(A)
Tốc độ hàn
(mm/min)
Điện áp*
DCEP - (V)
Lưu lượng khí
(L/min)
Độ nhú điện cực
(mm)

0.6

0.9

1.5

2.0

2.5

3

5

6

0.6

0.8

0.8

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

1.2

1.2

1.2

2.5

1.9

3.2

2.5

4.4

3.8

5.7

4.4

7.0

5.7

7.6

6.4

3.2

3.8

5.0

35

35

55

80

80

120

100

130

115

160

130

175

145

165

200

250

250

350

330

330

500

450

450

500

500

430

500

450

380

330

17

17

18

18

19

19

20

20

21

21

22

22

1820

19-21

20-22

5

6

12-17
6-12

* Giảm 2 volt khi hàn với hỗn hợp khí Ar/CO2
Bảng 7. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch ngắn
mạch, hàn các góc đứng từ trên xuống hoặc đấu mí vuông - Khí bảo vệ CO2
R

R = 0 - 1 /6 "
(0 - 1 .6 m m )

Chiều dày vật liệu
(mm)
Kích thước dây hàn
(mm)
Tốc độ cấp dây
(cm/min)
Dòng điện (A)
Tốc độ hàn
(mm/min)
Điện áp*
DCEP - (V)
Lưu lượng khí
(L/min)
Độ nhú điện cực
(mm)

0.6

1.2

2.0

3

0.6

0.8

0.8

0.9

0.8

0.9

0.8

0.9

1.2

1.2

1.2

250

190

320

250

570

440

760

640

320

380

500

35

35

70

100

100

130

130

175

145

165

200

250

250

350

480

500

500

500

500

500

430

430

17

17

18

18

20

20

22

22

19

20

21

12-17
6-12

* Giảm 2 volt khi hàn với khí trộn Ar/CO2

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

66


Bảng 8. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch ngắn
mạch, hàn các góc đứng từ dưới lên - Khí bảo vệ 75%Ar/25%CO2
Kỹ thuật: Di chuyển kiểu V
hoặc tam giác

Chiều dày vật liệu (mm)

8

10

Kích thước mối hàn (mm)

6

8

Đường kính dây hàn (mm)

0.9

1.2

0.9

1.2

Tốc độ cấp dây (m/min)

570

380

640

380

Dòng điện (A)

160

165

175

165

130-150

100-130

100-110

100-110

18

19

20

19

Tốc độ hàn (mm/min)
Điện áp DCEP - (V)
Lưu lượng khí (L/min)

12-17

Độ nhú điện cực (mm)

6-12

Bảng 9. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch phun,
hàn các góc bằng và ngang - Khí bảo vệ 90% Ar/10% CO2

Kỹ thuật: Di chuyển kiểu hàn đẩy

Chiều dày vật liệu (mm)

5

6

8

Kích thước mối hàn (mm)

4

5

6
b

10

12

8

10

Kích thước dây hàn (mm)

0.9

0.9

1.2

0.9

1.2

1.4

1.6

0.9

1.2

1.6

1.4

1.6

Tốc độ cấp dây (m/min)

9.5a

10a

8.9

12.7

9.5

8

6

15

12

6

12

6

Dòng điện (A)

195

200

285

230

300

320

350

275

335

350

430

350

Tốc độ hàn (mm/min)

600

480

630

350

450

450

480

250

330

300

330

230

Điện áp DCEP - (V)

23

24

27

29

28

29

27

30

30

27

32

27

5.4

4.4

5.7

5.4

7.8

5.4

Lưu lượng khí (L/min)
Giới hạn đắp kg/h

17-21
2.7

2.9

3.2

3.6

Độ nhú điện cực (mm)

4.5

5.2
19-25

a Không thực đúng với kiểu chuyển dịch phun

b Chỉ áp dụng cho vị trí hàn bằng

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

67


Bảng 10. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch ngắn
mạch, hàn giáp mí bằng - Khí bảo vệ 90%Ar/10%CO2
Kỹ thuật: Sử dụng góc độ đẩy

Thæi
hå quang
45

0

60

0

1 /2 - 1 "
(1 2 - 2 5 m m )

T /2
2
1

1 /2 " (1 2 m m )

Thæi
hå quang

0

60

1 /4 "
(6 .4 m m )

60

Đường kính dây hàn (mm)
Tốc độ cấp dây (m/min)
Dòng điện (A)
Điện áp DCEP - (V)
Tốc độ hàn (mm/min)

0

0.9

1.2

1.4

1.6

12.7-15.2

9.5-12.7

7.6-12.3

5.3-7.4

2.3-275

300-340

300-430

325-430

29-30

29-30

30-32

25-28

250-380

300-450

350-600

350-580

4.8-7.8

4.8-6.7

Lưu lượng khí (L/min)
Giới hạn đắp kg/h

3 /4 "
(1 9 m m )

4 .8 - 6 .4 m m

19-21
3.6-4.4

4.5-6.0

Độ nhú điện cực (mm)

19-25

Bảng 11. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch phun
xung, hàn các mối bằng hoặc ngang

Độ nhú điện cực: 19-25 mm
Lưu lượng khí: 17-19 L/min
Sử dụng góc hàn đẩy

45

0

45 - 50

0

Chiều dày vật liệu (mm)

6

8

10

Kích thước mối hàn (mm)

5

6

8

Đường kính dây hàn (mm)
Tốc độ cấp dây (m/min)
Điện áp
DCEP

1.2
7.6

8.3

9.5

Ar + 5% CO2

23-24

24-25

27-28

Ar + 10% CO2

24.5-25.5

25.5-26.5

28-29

28-29

28.5-30

30-31

330-360

350-380

250-280

3.6

4

4.5

Ar + 20-25% CO2
Tốc độ hàn (mm/min)
Giới hạn đắp kg/h

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

68


Bảng 12. Quy trình đối với thép Carbon và thép hợp kim thấp - Chuyển dịch phun
xung, hàn các mối góc từ dưới lên

Độ nhú điện cực: 13-19 mm
Lưu lượng khí: 17-19 L/min
Sử dụng góc hàn đẩy

§ êng hµn
Chiều dày vật liệu (mm)

§ êng hµn
th ø n h Ê t

10

≥ 12

Kích thước mối hàn (mm)

8

2 lớp và nhiều hơn

Đường kính dây hàn (mm)

1.2

1.2

Tốc độ cấp dây (m/min)

3.2

3.3-3.7

Ar + 5% CO2

17-18

18.5-19.5

Ar + 10% CO2

19-20

20-21

Ar + 20-25% CO2

21-22

21-23

1.5

1.6-1.8

th ø h a i

Điện áp
DCEP

Giới hạn đắp kg/h

Phương pháp hàn bán tự động – VTH/Apave

69


Bảng 13. HIỆU CHỈNH CÁC THÔNG SỐ HÀN

Tham sô

Điện áp

Dòng hàn*

Tốc độ hàn

Góc hàn

Độ nhú điện
cực

Cỡ dây

Khí bảo vệ

Hiệu chỉnh
Ngấu sâu hơn

1

Tăng

Ngấu nông hơn

1

Giảm

Rộng hơn

1

Tăng

2

Hẹp hơn

1

Giảm

2

Chiều cao
và bề
rộng mối
hàn

Cao và hẹp hơn

1

Giảm

Phẳng và rộng hơn

1

Tăng

3

Hàn thuận
Max. 250

2

Giảm

5

Nhỏ hơn

3

Hàn ngược

2

Tăng

5

Lớn hơn

Giảm

3

Tănga

Tăng

3

Giảma

2

Hàn thuận

3

Tăng

3

Hàn ngược
hoặc 900

3

Giảm

Tăng năng suất đắp

1

Tăng

2

Tănga

3

Nhỏ hơn

Giảm năng suất đắp

1

Giảm

2

Giảma

3

Lớn hơn

1, 2, 3, 4, 5 Thứ tự ưu tiên khi hiệu chỉnh ( vai trò quan trọng của tham số)
* Chỉnh thông qua tốc độ cấp dây
a
Hiệu chỉnh đồng bộ với tốc độ cấp dây để đảm bảo dòng hàn

4

4

Khí CO2
Ar-CO2