Giáo trình Lý thuyết hàn cơ bản hàn I Nghề: Hàn Trình độ: Cao đẳng nghề CĐ Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương II

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GTVT TRUNG ƯƠNG II
..............*&*..............

GIÁO TRÌNH
Tên môn học: Lý thuyết hàn cơ bản hàn I

NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ/CAO ĐẲNG NGHỀ

LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Hải phòng, năm 2011

-1-


Ch-ơng 1:
Khái Niệm Chung
Mục đích:
- Học sinh có đ-ợc những khái niệm chung về nghề hàn.
Yêu cầu:
- Nắm đ-ợc lịch sử phát triển nghề hàn.
- Hiểu đ-ợc thực chất, đặc điểm, công dụng của hàn và cách phân loại các
ph-ơng pháp hàn.
Đ1- 1: Lịch sử phát triển nghề hàn
Khoảng đầu thời đại đồ đồng, đồ sắt loài ng-ời đã biết hàn kim loại. Từ
cuối thế kỷ 19, vất lý, hoá học và các môn khoa học khác phát triển mạnh. Năm
1802 Nga Pe-t- - Rốp đã tìm ra hiện t-ợng hồ quang điện và chỉ rõ khả năng sử
dụng nhiệt năng của nó để làm nóng chảy kim loại. Năm 1882 Kỹ s- Be-Na-Đớt
đã dùng hồ quang cực than để hàn kim loại. Năm 1888 Sla - vi -Anốp đã dùng

cực điện nóng chảy( kim loại) đẻ hàn kim loại.
- Năm 1900 1902 trong công nghiệp đã sản xuất đ-ợc các bít canxi và
sau đóvào năm 1906 hàn khí ra đời.
- Hàn tiếp xúc xuất hiện xuất hiện và phát triển chậm hơn; năm 1886 Tôm
sơn tìm ra ph-ơng pháp hàn tiếp xúc giáp mối; năm 1887 Be- Na- đớt tìm ra
ph-ơng pháp hàn điện, nh-ng mãi đến năm 1903 hàn giáp mối mới đ-ợc dùng
trong công nghiệp và đặc biệt sau chiến tranh thế giới thứ 2 hàn tiếp xúc mới
phát triển mạnh mẽ và xuất hiện nhiều ph-ơng pháp hàn mới.
- Một đóng góp quan trọng trong sự nghiệp phát triển hàn hồ quang là
thành công của kỹ s- Thuỵ Điển Ken-Be năm 1907 về ph-ơng pháp ổn định qúa
trình phóng hồ quang và ph-ơng pháp bảo vệ vùng hàn khỏi tác dụng của không
khí xung quanh bằng cách đắp lên cực điện (kim loại) một lớp vỏ thuốc. Việc
ứng dụng que hàn bọc thuốc là để đảm bảo cho mối hàn có chất l-ợng cao.
- Thời phát triển mới của môn hàn đã đ-ợc mở ra vào những năm cuối ba
m-ơi và đầu những năm bốn m-ơi với công trình nổi tiếng của viện sĩ E -O-PaTôn về hàn d-ới thuốc. Ph-ơng pháp hàn tự động và sau đó hàn bán tự động d-ới
thuốc ra đời và đ-ợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Đó là thành tựu to
lớn của kỹ thuật hàn hiện đại, nó là ph-ơng pháp cơ khí hoá cơ bản trong kỹ
thuật hàn.
- Từ cuối năm 1940 các ph-ơng pháp hàn trong môi tr-ờng khí bảo vệ
đ-ợc nguyên cứu và đ-a vào sản xuất. Việc khai thác rộng rãi các khí tự nhiên
(Hêli, Acgông ở Mỹ, khí Cacbonnic ở Nga) làm cho ph-ơng pháp hàn này phát
-2-


triển mạnh. Hàn trong môi tr-ờng khí bảo vệ làm tăng vọt chất l-ợng mối hàn.
Hiện nay ph-ơng pháp này đ-ợc áp dụng rộng rãi.
- Một phát minh nổi tiếng của tập thể viện hàn mang tên E-Ô-Pa-Tôn
(Kiép) là hàn điện xỉ, đ-ợc phát minh vào năm 1949 và đ-ợc áp dụng vào sản
xuất đầu năm 1950. Ph-ơng pháp hàn điện xỉ ra đời là cuộc cách mạng kỹ thuật
trong ngành chế tạo máy hạng nặng: lò hơi, tuốc bin, máy ép cỡ lớn

- Những năm gần đây hàng loạt các ph-ơng pháp hàn mới ra đời nh- hàn
bằng tia điện tử, hàn lạnh, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn platsma hồ quang..
* Hiện nay có hơn 120 ph-ơng pháp hàn khác nhau:
- Nói chung các ph-ơng pháp hàn ngày càng hoàn thiện và đ-ợc sử dụng
rộng rãi trong nghành kinh tế quốc dân, trong kỹ thuật quốc phòng và đặc biệt
trong ngành du hành vũ trụ. Có thể nói hàn là một ph-ơng pháp gia công kim
loại tiên tiến và hiện đại.
- Hàn ở Việt Nam đã xuất hiện từ đời th-ợng cổ hồi đó cha ông ta đã biết
sử dụng hàn để làm dụng cụ phục vụ đời sống và cải thiện điều kiện lao động.
- Tr-ớc cách mạng tháng 8 nghề hàn ít đ-ợc ứng dụng. Nh-ng sau cách
mạng tháng 8 và trong thời kỳ kháng chiến, nghề hàn đã đ-ợc phát triển hơn, nó
đóng góp cho nền quốc phòng mới mẻ của chúng ta. Sau hoà bình lập lại chúng
ta sử dụng hàn rất nhiều trong cuộc cách mạng kỹ thuật và xây dựng nền kinh tế
xã hội chủ nghĩa và đấu tranh thống nhất đất n-ớc.
- Hiện nay với sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất n-ớc việc áp
dụng các ph-ơng pháp hàn tiên tiến ngày càng nhiều. Với lực l-ợngkhoa học kỹ
thuật hàn, công nhân hàn có tay nghề cao. Chúng ta tin chắc rằng kỹ thuật hàn ở
Việt Nam sẽ ngày càng phát triển và ứng dụng ngày càng nhiều vào sản xuất
đuổi kịp các n-ớc tiên tiến trên thế giới.
Đ1- 2: thực chất, đặc điểm, công dụng của hàn
1.Thực chất của hàn:
Hàn là quá trình nối hai đầu của một chi tiết hoặc nhiều chi tiết với nhau
bằng cách nung nóng chúng đến trạng thái chảy hay dẻo.
-Khi hàn ở trạng thái chảy: Chỗ nối của vật hàn chảy ra sau đông đặc ta
nhận đ-ợc mối hàn.
-Khi hàn ở trạng thái dẻo: Chỗ nối đ-cợ nung nóng đến trạng thái mềm
dẻo khả năng thẩm thấu và chuyển động các phân tử kim loại tăng lên nên chúng
có thể dính lại với nhau. Nhiều khi nh- vậy không đảm bảo mối hàn bền nên ta
tác dụng lên chỗ nối một áp lực (ví dụ: ép, đập).
-3-

-Quá trình hàn là một nhóm các quá trình công nghệ nhu nung nóng cục
bộ, nối liền chi tiết với nhaunét đặc tr-ng là quá trình gia nhiệt. Để tạo ra một
mối hàn cần phải có sự chuyển hoá năng l-ợng điện năng, cơ năng hoặc phải có
sự kết hợp của nhiều năng l-ợng khác.
-Quá trình hàn là một quá trình chuyển háo năng l-ợng. Giai đoạn đầu là
các phần tử kim loại tiến lại gần nhau. Giai đoạn hai là tạo nên liên kết kim loại
mới, khi các phần tử kim loại ở các vị trí lực hạt nhân tác dụng và năng l-ợng
này đ-ợc chuyển hoá thành mối hàn.
2.Đặc điểm:
Hàn có những đặc điểm sau:
a.So với tán rivê:
-Tiết kiệm 10-20% khối l-ợng kim loại do sử dụng mặt cắt làm việc của
chi tiết hàn triệt để hơn. Hình dáng chi tiết cân đối, giảm đ-ợc khối l-ợng kim
loại nh- phần đầu rivê, đột lỗ.
-So với đúc tiết kiệm tới 50% vì không cần hệ thống rót.
-Sử dụng hàn trong xây dựng nhà cao cho phép giảm 15% trọng l-ợng
s-ờn vì kèo đồng thời việc chế tạo và lắp ráp chung đ-ợc giảm nhẹ, độ cứng
vững của kết cấu lại tăng.
b.Giảm đ-ợc thời gian và giá thành chế tạo kết cấu. Hàn có năng
xuất cao gảim đ-ợc số l-ợng nguyên công, c-ờng độ lao động và tăng đ-ợc độ
bền chặt của kết cấu.
c.Hàn có thể nối những kim loại có tính chất khác nhau. Ví dụ nh-:
kim loại đen với nhau, kim loại màu với nhau và cả kim loại đen với kim loại
màu. Ngoài ra hàn còn có thể nối với các vật liệu phi kim loại với nhau.
d.Thiết bị hàn đơn giản và dễ chế tạo ta chỉ dùng máy hàn xoay
chiều gồm một máy hạ thế từ 220v hay 380v xuống nhỏ hơn 80v.
e.Độ bền mối hàn cao, mối hàn kín. Do kim loại mối hàn tốt hơn
kim loại vật hàn nên mối hàn chịu tải trọng tĩnh rất tốt. Mối hàn chịu áp suất cao

nên hàn là ph-ơng pháp chủ yếu dùng để chế tạo bình hơi, nồi chứa, ống
dẫnchịu áp lực cao.
g.Giảm đ-ợc tiếng động khi sản xuất.
Tuy nhiên có nhiều nh-ợc điểm là: Sau khi hàn tồn tại ứng suất d-, tổ
chức kim loại gần mối hàn không tốt. Giảm khả năng chịu tải trọng động của
mối hàn, vết hàn bị cong vênh..,
3.Công dụng:
Hàn đ-ợc dùng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại, trong hai quá
trình công nghệ: Chế tạo và sửa chữa.
-4-


-Chế tạo: Nh- nồi hơi, bình chứa, s-ờn vì kèo, cầu, tàu, thân máy bay, vỏ
máy, ô tô, tên lửa, ngay cả ngành du hành vũ trụ
Nói chung những bộ phận máy có hình dáng phức tạp chịu tải trọng lớn
đều đ-ợc chế tạo bằng hàn.
-Sửa chữa: Những bộ phận hỏng và cũ. Nh- xi lanh, bánh răng, trục, vật
đúc khuyêtđều dùng ph-ơng pháp hàn để tu sửa vừa nhanh vừa rẻ.
Ngoài những chỗ chịu tác dụng của lực chấn động không nên hàn, không
có chỗ nào là không hàn đ-ợc. Do đó công nghệ hàn đóng góp rất nhiều cho nền
công nghiệp hiện đại.
Đ1- 3: Phân loại các ph-ơng pháp hàn
Hàn có thể chia làm hai nhóm:
1.Hàn nóng chảy:
Nung nóng mép hàn và que hàn đến trạng thái chảy. Sau đó kết tinh hoàn
toàn tạo thành mối hàn. Ph-ơng pháp này thích hợp với kim loại và hợp kim. Ví
dụ: Thép, gang, niken, đồng, bạch kim, nhôm và những hợp kim khác. Dựa theo
nguồn nhiệt năng khi hàn, hàn nóng chảy chia làm hai loại:
a.Hàn điện hồ quang:
Ph-ơng pháp này dùng cực điện bằng kim loại hoặc bằng than tạo ra tia hồ

quang sản ra nhiệt đốt cháy mối hàn.
Hàn điện hồ quang gồm: Hàn hồ quang tay, hàn tự động, nửa tự động (hàn
d-ới thuốc, hàn trong môi tr-ờng khí bảo vệ, hàn điện xỉ).
b.Hàn khí (Hàn hơi):
Dùng nhiệt năng của khí cháy với ôxy để nung nóng làm chảy mép vật
hàn và que hàn sau khi nguội tạo thành mối hàn.
Trên đây là hai ph-ơng pháp hàn nóng chảy chủ yếu trong ch-ơng trình
môn học kỹ thuật hàn.
Hiện nay với sự phát triển của kỹ thuật hàn thực tế đã áp dụng ph-ơng
pháp hàn nóng chảy mới; hàn bằng tia điện tử, hàn hồ quang platsma, hàn bằng
tia laser..
2.Hàn áp lực:
Đốt nóng vật hàn đến trạng thái dẻo sau đó ép hoặc đập để tăng khả năng
thẩm thấu, khuyếch tánCác phần tử kim loại làm cho chúng liên kết chặt chẽ
với nhau tạo thành mối hàn.
-Ph-ơng pháp này thích hợp với kim loại biến từ thể rắn sang thể lỏng phải
qua thể nhão, vật liệu khác (gang) khi đốt đến điểm chảy lập tức biến từ thể rắn
-5-


sang thể lỏng không qua thể nhão, do đó không hàn đ-ợc. Với thép chứa 0,4%
trở nên khó hàn. Theo cách nung nóng hàn áp lực chia làm3 loại:
a.Ph-ơng pháp hàn rèn:
Ph-ơng pháp này thợ thủ công hay dùng để hàn những chi tiết đơn giản.
Chi tiết phức tạp không hàn đ-ợc.
+Cách hàn: Vật rèn nung nóng trong lò khoảng 1200 oc ữ 1300oc sau đó
đặt lên đe dùng búa đập, khi đập phải đập từ giữa ra sau đó đập bên cạnh và bốn
xung quanh để xỉ tạp trong ngàm nối dễ trôi ra, thì mới đảm bảo cơ tính mối hàn.
b.Ph-ơng pháp hàn rèn:
Đây là ph-ơng pháp dùng nhiệt phát ra do sự cháy của bột nhôm với ôxit sắt:

8Al + 3Fe3 O4 = 4Al2 O3 + 9Fe + Q
Phản ứng này phát ra nhiệt l-ợng l-ợng 3000 oc.
Ph-ơng pháp hàn nhiệt nhôm có 3 loại:
1-Ph-ơng pháp áp lực bột nhôm sắt: Dùng xỉ và sắt nóng chảy làm
nguồn nhiệt nung vật hàn sau đó dùng áp lực ép chúng lại với nhau.
2-Ph-ơng pháp làm nóng chảy bột nhôm sắt: Dùng xỉ để nung vật hàn đến
nhiệt độ nóng chảy, sau đó đổ sắt nóng chảy vào cho liền với vật hàn.
3-Ph-ơng pháp hàn bột nhôm sắt hỗ hợp, hàn áp lực và hàn nóng chảy:
Vật hàn lợi dụng nhiệt l-ợng của xỉ để nung nóng nhờ áp lực ép chúng lại
với nhau, phần khác do sắt nóng chảy nên kim loại vật hàn và nguyên liệu hàn
kết chặt lại với nhau.
c.Ph-ơng pháp hàn tiếp xúc:
Hàn điện tiếp xúc có nhiều ph-ơng pháp hàn khác nhau.
-Thực chất: Cho dòng điện có c-ờng độ lớn chạy qua chi tiết hàn. Chỗ tiếp
xúc có điện trở lớn bị nung nóng đến trạng thái hàn, nhờ lực cơ học chúng dính
lại với nhau.
Ngày nay hàn áp lực xuất hiện thêm nhiều ph-ơng pháp mới: Hàn ma sát,
hàn siêu âm, hàn nguội, hàn nổ, hàn khuyếch tán trong chân không.
+Ngoài 2 nhóm hàn trên thcự tế ta còn gặp dạng hàn khác đó là hàn vẩy
(hàn thiếc)
Câu hỏi ôn tập ch-ơng 1
1-Hãy cho biết thực chât, đặc điểm và công dụng của hàn, trong t-ơng lai
của nó trong sự nghiệp hoá hiện đại hoá đất n-ớc?
2-Có mấy ph-ơng pháp hàn? Ph-ơng pháp nào sử dụng nhiều nhất, có
hiệu quả kinh tế lớn nhất?

-6-


ch-ơng 2:

sự tạo thành mối hàn và tổ chức kim loại mối hàn hồ quang hàn

Mục đích:
Học sinh nắm đ-ợc quá trình nóng chảy và đông đặc mối hàn và tổ chức
kim loại mối hàn. Sự chảy của hồ quang và ph-ơng pháp phân loại hồ quang.
Yêu cầu:
- Hiểu đ-ợc quá trình luyện kim, tổ chức kim loại mối hàn.
- Năm đ-ợc hồ quang hàn, phân loại hồ quang hàn.
Đ2- 1: mối nối hàn - sự tạo thành bể hàn
I.Mối nối hàn:

Khái niệm: Là một mối ghép không tháo đ-ợc và đ-ợc thực hiện bằng
hàn gọi là mối nối liền.
*Cấu tạo:
Trong hàn nóng chảy mối hàn gồm:
-Mối hàn
(1)
-Vùng tiệm cận mối hàn (2)
-Vùng kim loại cơ bản không bị tác dụng nhiệt trong quá trình hàn (3)
+Mối hàn gồm hỗn hợp kim loại phụ (que hàn) và kim loại vật hàn kết
tinh lại.
+Vùng tiệm cận là vùng kim loại cơ bản bị nung nóng từ 10 oc đến nhiệt độ
nóng chảy.
II.Bể hàn - Sự tạo thành bể hàn:

Bể hàn đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định đến chất l-ợng mối
hàn. Nếu một bể hàn có hình dáng kcíh th-ớc nhu nhau trong suốt quá trình hàn,
nó là một tiền đồ cho một mối hàn đảm bảo chất l-ợng tốt.
- Nếu có hình dáng kích th-ớc không phù hợp trong suốt quá trình hàn thì
dẫn đến chất l-ợng mối hàn kém.

- Bể hàn là một phần kim loại bị nóng chảy d-ới tác dụng của nguồn nhiệt
trong quá trình hàn.
-Trong quá trình hàn nóng chảy, mép kim loại vật hàn và kim loại phụ
(que hàn) nóng chảy, tạo ra bể kim loại lỏng, bể hàn chung cho cả hai chi tiết.
- Trong quá trình hàn nguồn nhiệt chuyển dời theo kẽ hàn, kim loại trong
bể hàn đồng thời chuyển động theo.
Theo qui -ớc, bể hàn đ-ợc chia thành hai phần:
-7-


-Phần đầu I: Bể hàn diễn ra quá trình nấu chảy kim loại cơ bản và kim
loại phụ (que hàn).
-Phần đuôi II: Diễn ra quá trình kết tinh và hình thành mối hàn.
*Kim loại lỏng trong bể hàn ở trạng thái chuyển động và xáo trộn không
ngừng. Sơ đồ chuyển động kim loại trong bể hàn (H2-2)
Sự chuyển động đó gây ra do áp suất dòng khí lên mặt kim loại (vùng
đầu), đồng thời do những yếu tố khác nh- lực điện tr-ờng khi hàn bằng hồ quang
ngắn. D-ới tác dụng phụ của khí, kim loại lỏng bị đẩy từ vùng tác dụng nhiệt về
h-ớng ng-ợc với chuyển động của nó tạo nên chỗ lõm trong bể hàn.
-Hình dạng bể hàn và hình dạng mối hàn ảnh h-ởng đến tính chất, đặc biệt
tính chống nứt của mối hàn.
-Hình dạng, kích th-ớc bể hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó chủ
yếu là: Công suất nguồn điện, chế độ hàn, loại chiều dòng điện, tính chất lý nhiệt
của vật hàn.
-Hình dạng mối hàn đực tr-ng bằng chiều dài bể hàn Lb, chiều rộng và
chiều sâu nóng chảy h (H2-3)
-Ngoài ra chiều dài phần kết tinh (phàn đuôi L k của bể hàn) tỷ số b/L k gọi
là hệ số, hình dáng của bể hàn cũng ảnh h-ởng đến điều kiện kết tinh và tính
chất của kim loại mối hàn.
- Chiều dài bể hàn không phụ thuộc vào tốc độ hàn mà chỉ phụ thuộc vào

công suất nguồn nhiệt, còn hệ số hình dáng bể hàn phụ thuộc vào tốc độ hàn.
-Khi tốc độ hàn lớn hình dáng K bể hàn sẽ nhỏ và ng-ợc lại hàn sẽ nhỏ và
ng-ợc lại
Hệ số hình dáng ảnh h-ởng lớn đến quá trình kết tinh dẫn đến chất l-ợng
mối hàn. Khi hệ số hình dạng bể hàn lớn (bể hàn rộng) điều kiện kết tinh tôt và
chất l-ợng mối hàn cao, ng-ợc lại (bể hàn hẹp) sinh ra nứt ở mối hàn.

Đ2- 2: sự chuyển dịch kim loại lỏng từ que hàn vào bể hàn
Nguyên cứu sự chuyển dịch kim loại khi hàn hồ quang có ý nghĩa thực
tiễn lớn:
+Đối với sự tạo thành mối hàn - Quá trình luyện kim trong vùng hàn.
- ảnh h-ởngđến thành phần, chất l-ợng mối hàn.
Kim loại que hàn chuyển vào bể hàn ở dạng những giọt nhỏ, khi hàn hồ
quang bất cứ ở vị trí t- thế nào kim loại cũng chuyển que hàn vào bể hàn.
*Điều này giải thích nh- sau:
-8-


I.Các ph-ơng pháp vận chuyển:

1.Sự vận chuyển gắn liền với hiện t-ợng đoản mạch:
Trong hàn hồ quang tay, đ-ờng kính que hàn lớn, dòng điện hàn nhỏ, nên
quá trình vận chuyển của kim loại lỏng từ que hàn xuống bể hàn là: Kim loại
lỏng ở đầu que hàn nóng chảy tạo thành giọt, sau đó giãn dài ra chạm vào bể hàn
gây ra hiện t-ợng đoản mạch và đứt ra, mối hàn trong tr-ờgn hợp này có chiều
sâu nóng chảy nhỏ.
2.Sự chuyển vận tự do (hiện t-ợng m-a):
Khi ta hàn bằng ph-ơng pháp hàn tự động hoặc bán tự động thì đ-ờng
kính dây hàn nhỏ, nguồn nhiệt lớn. Vì vậy nguồn nhịêt phát ra rất mạnh làm cho
dây hàn nóng chảy tạo thành những hạt nhỏ. Những hạt này bay qua cột hồ

quang đi đến bể hàn, th-ờng gọi là hiện t-ợng m-a. Mối hàn trong tr-ờng hợp
này đạt độ sâu nóng chảy lớn.
II.Các yếu tố tác động đến giọt kim loại lỏng nóng chảy từ
que hàn vào bể hàn

1.Trọng lực của các giọt kim loại:
Những giọt kim loại hình thành trong mặt đầu que hàn dịch chuyển theo
ph-ơng thẳng đứng từ trên xuống d-ới.
Lực này làm chuyển dịch giọt kim loại vào bể hàn khi hàn bằng (sấp) và
có tác dụng ng-ợc lại khi hàn trần (ngửa).
Còn hàn đứng một phần kim loại chuyển dịch từ trên xuống d-ới.
2.Sức căng bề mặt:
Sinh ra do tác dụng của phân tử. Lực phân tử này luôn luôn có khuynh
h-ớng tạo cho bề mặt chất lỏng một năng l-ợng nhỏ nhất. Vì vậy sức căng tạo
cho bề mặt những giọt kim loại có hình dạng cầu. Những giọt kim loại này chỉ
mất đi khi chúng rơi vào bể hàn và bị sức căng kéo thành dạng chung của bể hàn.
-Sức căng bề mặt giữ cho kim loại lỏng của bể hàn khi hàn trần không bị rơi.
3.C-ờng độ điện tr-ờng:
-Dòng điện đi qua que hàn sinh ra quanh nó một điện tr-ờng ép lên que
hàn có tác dụng làm mặt cắt ngang đến 0.
-Lực này cắt kim loại đầu que hàn thành những giọt.
-Do sức căng bề mặt c-ờng độ điện tr-ờng ở danh giới nóng chảy que hàn
thắt lại.
-Mặt cắt ngang giảm, mật độ dòng điện tăng, mặt khác điện trở cao nên
nhiệt lớn, Do đó kim loại lỏng đến trạng thái sôi, tạo ra áp lực đẩy giọt kim loại
vào bể hàn.
-Mật độ dòng điện giảm dần từ que hàn đến vật hàn do đó không có hiện
t-ợng kim loại lỏng từ vật hàn vào que hàn đ-ợc.
-9-

4.áp lực trong:
Kim loại lỏng ở đầu que hàn bị quá nhiệt mạnh, nhiều phản ứng hoá học
xảy ra ở đó và sinh ra các chất khí.
ở nhiệt độ cao thể tích các chất khí tăng lên gây nên một áp lực mạnh, đẩy
giọt kim loại lỏng tách khỏi que hàn rơi vào bể hàn.
Đ2- 3: tổ chức kim loại của mối hàn
-Sau khi hàn, kim loại lỏng ở bể hàn gồm: (Kim loại que hàn và kim loại
vật hàn) nguội và kết tinh tạo thành mối hàn.
-Vùng kim loại vật hàn gần mối hàn bị ảnh h-ởng nhiệt thay đổi về tổ
chức và tính chất.
Nguyên cứu mối hàn thép ít Cácbon qua kính hiển vi thấy có nhiều phần
riêng và tổ chức khác nhau:
1.Vùng mối hàn (H2-5):
-Vùng hàn kim loại nóng chảy hoàn toàn, khi nguội có tổ chức t-ơng tự
thỏi đúc, thành phần, tổ chức khác với que hàn và vật hàn.
-Vùng hàn với kim loại cơ bản do tản nhiệt nhanh, tốc độ nguội lớn nên
hạt rất nhỏ. Vùng tiếp theo của kim loại kết tinh theo h-ớng thẳng góc với mặt
tản nhiệt tạo nên dạng nhánh cây kéo dài, vùng trung tâm nguội chậm nên hạt
lớn lẫn với chất phi kim loại (xỉ).
2.Vùng ảnh h-ởng nhiệt (H2-6):
Sự tạo thành vùng ảnh h-ởng nhiệt là điều tất nhiên trong quá trình hàn
nóng chảy. Chiều rộng của vùng ảnh h-ởng nhiệt phụ thuộc vào ph-ơng pháp,
chế độ hàn , thành phần và chiều dài vật hànTừ đó phân chia vùng ảnh h-ởng
nhiệt ra các phần sau:
a.Viền chảy 1:
Trong quá trình hàn, kim loại cơ bản vùng này bị nung
nóng xấp xỉ đến nhiệt độ nóng chảy và ở trạng thái rắn lỏng. Phần này thực chất
quá trình hàn đã đ-ợc thực hiện gồm những hạt kim loại ch-a nóng chảy hoàn
toàn. Hạt kim loại nhỏ ảnh h-ởng tốt đến cơ tính mối hàn .

b.Vùng quá nhiệt 2: Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng từ 1100 oc đến
gần nhiệt độ nóng chảy. Kim loại vùng này chịu sự biến đổi thù hình và do quá
trình nhiệt các hạt Ostennit bắt đầu phát triển. Vùng này hạt kim loại lớn, độ dai,
va chạm, tính dẻo kém. Là vùng yếu nhất của vật hàn.
c.Vùng th-ờng hoá 3: Kim loại bị nóng chảy từ 900 - 1100oc. Tổ chức
gồm những hạt Ferit nhỏ và một số hạt Peclit nó có cơ tính cao.
d.Vùng kết tinh lại không hoàn toàn 4: Kim loại bị nung nóng từ 720 o
900 c. Kim loại chỉ bị kết tinh lại một phần, do đó bên cạnh những tinh thể kim
- 10 -


loại cơ bản ch-a bị thay đổi, trong quá trình nung nóng có những tinh thể đ-ợc
tạo nên trong quá trình kết tinh lại. Tổ chức gồm các Ferit và Ostennit nhỏ do đó
cơ tính giảm.
e.Vùng kết tinh lại 5 (vùng hoá già): Kim loại bị nung nóng từ 500o
700 c. Trong vùng diễn ra quá trình kết hợp những tinh thể n át vụn với nhau
trong trạng thái biến dạng dẻo, trong quá trình kết tinh lại phát sinh và phát triển
tinh thể mới. Nếu giữ ở nhiệt độ kết tinh lại quá lâu thì không diễn ra quá trình
kết hợp mà diễn ra quá trình phát triển mạnh các tinh thể. Khi hàn kim loại
không bị biến dạng dẻo, không xảy ra quá trình kết tinh lại. Vùng này có độ
cứng giảm, tính dẻo tăng.
f.Vùng giòn xanh: Kim loại bị nung nóng từ 100- 500oc. Trong quá trình
hàn không có thay đổi về tổ chức nh-ng ảnh h-ởng nhiệt nên tồn tại ứng suất d-.
Đ2-4: kích th-ớc thẳng của khu vực ảnh h-ởng nhiệt
Có thể dùng đ-ờng cong (H2-6) để xác định kích th-ớc khu vực ảnh
h-ởng nhiệt.
Khu cực ảnh h-ởng nhiệt nhỏ, nội ứng suất sinh ra khi hàn lớn, nguy cơ
nứt càng nhiều, những khu vực ảnh h-ởng nhiệt lớn thì nguy cơ biến dạngcong
vênh vật hàn lớn.
-Cơ tính kim loại trong vùng ảnh h-ởng nhiệt thấp hơn cơ tính kim loại vật

hàn trừ vùng th-ờng hoá.
-Từ những điều trên ta đi đến kết luận:
+Trong điều kiện cho phép phải triệt để hạn chế kích th-ớc khu vực ảnh
h-ởng nhiệt
+Dùng các biện pháp ngăn ngừa sự phát triển nội ứng suất.
+Kích th-ớc khu vực ảnh h-ởng nhiệt phụ thuộc vào ph-ơng pháp hàn,
chế độ hàn, tốc độ hàn, kim loại vật hàn.
Kích th-ớc khu vực ảnh h-ởng nhiệt phụ thuộc vào ph-ơng pháp xác định
theo bảng sau:
Kích th-ớc trung bình của các vùng (mm) Chiều dài của khu
Ph-ơng pháp hàn
Que hàn trần
Que hàn thuốc bọc dày
Hàn khí
Hàn tự động

Quá nhiệt

1,2
2,2
21,0
0,8-1,2

Th-ờng hoá

0,6
1,6
4,0
0,8-1,7
- 11 -

Kết tinh lại

vực ảnh h-ởng

không hoàn toàn

nhiệt (mm)

0,7
2,2
2,0
0,7

2,5
6,0
27,5
2,5


Tăng c-ờng độ dòng điện hàn hoặc chọn kích th-ớc que hàn lớn thì kích
th-ớc khu vực ảnh h-ởng nhiệt tăng. Ng-ợc lại tăng tốc độ hàn khu vực ảnh
h-ởng nhiệt giảm bởi vậy khi hàn tự động c-ờng độ dòng điện hàn lớn, tốc độ
hàn nhanh. Kích th-ớc vùng nhiệt không lớn bằng hàn hồ quang tay, đôi khi hàn
tự động vận tốc lớn khu vực ảnh h-ởng nhiệt không có.
Điều này đ-ợc giải thích mặc dù trong quá trình hàn vùng kim loại nằm
gần kim loại nóng chảy có nhiệt độ cao, nh-ng thời gian giữ nhiệt ngắn, các hạt
Ostennit không kịp lớn lên nhiều.
Kim loại có tính dẫn nhiệt cao thì kích th-ớc vùng ảnh h-ởng nhiệt bé.
Đ2-5: hồ quang hàn

I.Một số khái niệm về hồ quang hàn:

1.Khái niệm:
Khi hàn cho que hàn tiếp xúc với vật hàn để sinh ra chập mạch do điện trở
tiếp xúc và dòng điện chập mạch sinh ra nhiệt độ cao. Chỗ tiếp xúc giữa hai điện
cực dẫn đến trạng thái nóng trắng. Sau đó nâng que hàn cách vật hàn một ít, lúc
này không khí giữ đầu que hàn với vật hàn biến thành thể khí dẫn điện, sinh ra
nhiệt độ cao và ánh sáng mạnh, hiện t-ợng này đ-ợc gọi là hồ quang.
Nhiệt độ cao ánh sáng mạnh là hai đặc tính của hồ quang.
Lợi dụng nhiệt độ để hàn hồ quang, ánh sáng của hồ quang dùng để chiếu sáng.
2.Cấu tạo:
Sự phân bố về nhiệt, nhiệt l-ợng do 3 bộ phận cấu thành (H2-7).
1-Khu vực cực âm
2-Khu vực cực dơng
3-Cột hồ quang
Trong hồ quang cực Cacbon hàn điện một chiều:
-Khu vực cực âm có nhiệt độ 3200 oc, nhiệt l-ợng toả ra là 38% của tổng
nhiệt l-ợng hồ quang.
-Khu vực cực d-ơng có nhiệt độ 3400 oc, nhiệt l-ợng toả ra là 42% của
tổng nhiệt l-ợng hồ quang.
-Trung tâm cột hồ quang nhiệt độ lên đến 6000 oc. Ng-ợc lại xung quanh
cột hồ quang thấp, nhiệt l-ợng toả ra là 20% của tổng nhiệt l-ợng hồ quang.
Hồ quang của cực kim loại không nhất thiết, nh- vậy phụ thuộc vào tính
năng que hàn, c-ờng độ dòng điện hàn
Còn dòng xoay chiều nhiệt độ, nhiệt l-ợng phân bố trên que hàn, vật hàn
căn bản giống nhau.
3.Điều kiện để hình thành hồ quang điện:
- 12 -

-Phải có một hiệu điện thế đủ lớn.
-Khoảng không khí giữa hai điện cực phải đ-ợc ion hoá.
Trong cấu trúc của nguyên tử, bao giờ cũng có nguyên tử . Nếu ta tăng
động năng cho nó đủ lớn thì chúng ta sẽ bứt ra khỏi sức hút của hạt nhân và sẽ
tách ra ngoài. Nếu nh- ở phía bên kia điện cực có hiệu điện thế đủ lớn thì điện
cực bứt ra sẽ chuyển về phía d-ơng cực.
Năng l-ợng dùng để bứt điện tử ra khỏi sức hút của hạt nhân (gọi là cộng
ion hoá).
Trong quá trình điện tử chuyển về phía d-ơng cực nó sẽ bắn phá các phần
tử khi ở giữ hai điện cực và tạo ra các Ion d-ơng mới hay nói cách khác là sẽ
xảy ra hiện t-ợng Ion hoá.
Năng l-ợng dùng để Ion hoá khoảng không khí này gọi là điện thế Ion hoá
và đến một mức độ nào đó sẽ xuất hiện cột hồ quang.
II.Cách gây hồ quang và sự cháy của hồ quang:

1.Ph-ơng pháp gây hồ quang hàn: Có 2 cách
a.Ph-ơng pháp mồi hồ quang ma sát:
-Giống nh- ta đánh diêm, cho que hàn vạch lên trên mặt vật hàn, xuất hiện
hồ quang nhân lúckim loại ch-a bắt đầu chảy nhiều lập tức nâng đầu que hàn và
giữ khoảng cách từ đầu que hàn đến vật hàn từ 2- 4mm (H2-8b)
b.Ph-ơng pháp mổ thẳng:
Cho que hàn tiếp xúc (đầu que hàn và vật hàn đụng nhẹ vào nhau) sau đó
xuất hiện hồ quang, nhanh chóng nâng đầu que hàn cách vật hàn từ 2 -4 mm
(H2-8a)
Đối với ng-ời mới học nghề thì ph-ơng pháp ma sát để điều khiển hơn
nh-ng gây hỏng bề mặt hàn, còn ph-ơng pháp mổ thẳng khó thao tác, th-ờng
sinh ra hồ quang bị tắt, hoặc chập mạch.
Nh- vậy để nắm vững động tác khi mồi hồ quang, điều chủ yếu động tác
cổ tay cần phải linh hoạt và chính xác.
Chú ý: Tr-ờng hợp que hàn bị dính vào vạt hàn, chỉ cần lắc que hàn sang

phảI hoặc sang trái có xu h-ớng kéo que hàn rời khỏi vật hàn. Nếu que hàn
không rời ra ta bấm kìm hàn để nhả que hàn ra, sau đó tiến hành làm lại từ đầu.
2.Sự cháy của hồ quang:
Sự cháy của hồ quang phụ thuộc vào điện thế giữa hai điện cực lúc máy
ch-a làm việc, c-ờng độ dòng điện (chiều dài hồ quang). Quan hệ giữa điện thế
và c-ờng độ dòng điện gọi là đ-ờng đặc tính của hồ quang.
Ngoài ra còn phụ thuộc vào yếu tố khác. Ví dụ: Vật liệu điện thế, chiều
dòng điện, không khí giữa hai điện cực
Khi hàn hồ quang tay, điện thế chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài hồ quang.
- 13 -


Ngày nay bằng con đ-ờng lý thuyết và thực nghiệm ng-ời ta chứng minh
và vẽ đ-ợc đ-ờng cong đặc tính của hồ quang (H2-9)
Trên giản đồ Uh f(Ih): Uh thay đổi theo ba khoảng dòng điện thì hình
dáng đ-ờng cong cũng thay đổi cùng với sự thay đổi của dòng điện.
*Khoảng dòng điện: I 80 A, điện thế hồ quang giảm khi dòng điện tăng lên.
Nguyên nhân: Công suất hồ quang lúc này bé, tăng dòng điện, tăng mặt
cắt cột hồ quang và đồng thời tăng tính dẫn nhiệt của nó. Đ-ờng đặc tính lúc này
giảm dần liên tục.
*Dòng điện tăng 80 800A thì dòng điện thế hồ quang trở nên không
đổi, lúc này điện thế hồ quang phụ thuộc vào chiều dài hồ quang. Đ-ờng đặc
tính của hồ quang song song với trục của dòng điện (gọi là đoạn đ-ờng đặc tính
cứng), loại đ-ờng này sử dụng nhiều kỹ thuật hàn hồ quang tay.
*Trong khoảng dòng điện 80 800A hồ quang cháy ổn định nhất và chỉ
có chiều dài hồ quang thay đổi thì điện thế mới thay đổi.
*Nừu tăng dòng điện lên 1000A mật độ dòng điện trong que hàn . Vết cực
và mặt cắt cột hồ quang không thể tăng lên, mặc dù mật độ dòng điện tỷ lệ với
c-ờng độ dòng điện. Nuế c-ờng độ dòng điện tăng Igh 10 3 A thì điện tích vết
cực hồ quang không tăng. Bởi vậy điện thế lại tăng và đ-ờng cong đặc tính dốc

lên, loại đ-ờng này dùng tròn kỹ thuật hàn tự động, hàn trong môi tr-ờng khí
bảo vệ.
III.Tác dụng của điện tr-ờng đối với hồ quang hàn:

Cột hồ quang xem gần đay nh- vậy dẫn mền và d-ới tác dụng của điện
tr-ờng cột hồ quang cũng bị chuyển dịch hình dáng thay đổi và dài ra:
-Tr-ờng hợp bình th-ờng cột hồ quang cùng đ-ờng thẳng với trục tuyến
của cực điện (H2-10)
-Tr-ờng hợp không bình th-ờng trục tuyến cột hồ quang không trùng với
trục cực điện (H2-11)
-Tr-ờgn hợp này hồ quang lắc về bên phảI hoặc bên tráid, ng-ời thợ hàn
khó khống chế cho hồ quang tập trung sức nóng voà vùng nóng chảy, làm cho
chất l-ợng , sự hình thành mối hàn kém. Nhiều khi nghiêm trọng hồ quang bị tắt
không hàn đ-ợc.
Trong qúa trình hàn cần tránh hiện t-ợng hồ quang thổi lệch:
+Nguyên nhân hồ quang thổi lệch: Do cột hồ quang chịu ảnh h-ởng của
luồng không khí, độ dày thuốc bọc que hàn không đều. Nh-ng nguyên nhân
chính th-ờng gặp do điện tr-ờng xung quanh cột hồ quang không phân bố đều
gây nên hồ quang thổi lệch.
Hiện t-ợng này gọi là hồ quang bị từ thổi lệch
- 14 -


Ví dụ: Khi dùng dòng một chiều để hàn th-ờng thấy hồ quang bị thổi lệch
sinh ra theo chiều ng-ợc với chỗ tiếp diện điện của vật hàn (H2-12)
Đó là vì kim loại vật hàn ở giữa vị trí tiếp diện điện và hồ quang của dòng
điện hàn thông qua sinh ra từ thông. Nh-ng khi kim loại vật hàn một bên khác
của hồ quang không có dòng điện hàn thông qua, không sinh ra từ thông, cho
nên cột hồ quang phân bố không đều, phát sinh ra hiện t-ợng từ thổi lệch. Dòng
điện càng lớn thì hiện t-ợng thổi lệch càng nghiêm trọng.

-Nếu đem vị trí tiếp diện nối với phần d-ới của hồ quang, sự phân bố của
điện tr-ờng xung quanh cột hồ quang đều nhau, khử đ-ợc hiện t-ợng hồ quang
thổi lệch (H2-12)
-Thực tế chứng minh khi dùng dòng xoay chiều để hàn ít thấy hiện t-ợng
từ thổi lệch.
- Vì dòng điện xoay chiều cực tính luôn thay đổi, do đó chiều của điện
tr-ờng cũng luôn thay đổi do đó hiện t-ợng từ thổi lệch không đáng kể.
Để đề phòng và giảm bớt hiện t-ợng hồ quang thổi lệch ta áp dụng biện
pháp sau:
1-Dùng tấm chắn giảm bớt luồng khí ảnh h-ởng đến cột hồ quang.
2-Thay thế đổi vị trí tiếp điện của vật hàn làm cho điện tr-ờng xung
quanh cột hồ quang phân bố đ-ợc đều.
3-Điều chỉnh thích đáng vị trí que hàn nghiêng theo h-ớng thổi lệch của
hồ quang.
IV.Phân loại hồ quang hàn;

1.Phân loại theo điện cực:
a.Hàn hồ quang bằng cực điện không nóng chảy:
-Cực điện chế tạo bằng than, grafit, hoặc bằng vomfram.
-Sự hình thành mối hàn do kim loại vật hàn nóng chảy, không dùn g que
hàn phụ (H2-14a), hoặc đi kim loại phụ và vật hàn nóng chảy(H2-14b).
b.Hàn hồ quang bằng cực điện nóng chảy:
-Cực điện (que hàn bằng kim loại). Hồ quang cháy giữa que hàn và kim
laọi cơ bản mối hàn hình thành chủ yếu là kim loại que hàn nóng chảy bù đắp
vào mối hàn.
2.Phân loại theo ph-ơng pháp nối dây:
a.Nối dây trực tiếp: Que hàn nối với một cực còn vật hàn nối với cực khác
(H2-14a). (Th-ờng dùng khi hà bằng cực nóng chảy)
b.Nối dây gián tiếp (H2-15a, b): Hai cực của nguồn điện với que hàn, hồ
quang cháy giữa hai que hàn khi muốn hàn phảI để hồ quang gần mối hàn truyền

nhiệt từ hồ quang vào vật hàn làm nóng chảy mối hàn (dùng cực điện không
nóng chảy).
- 15 -


c.Nối dây vừa trực tiếp vừa gián tiếp: Ph-ơng pháp nối dây hỗ hợp chỉ
dùng khi hàn hồ quang 3 pha (H2-15b). Năng suất hàn cao.
3.Phân loại theo dòng điện:
a.Hàn hồ quang bằng dòng xoay chiều: C-ờng độ và chiều h-ớng dòng
điện luôn thay đổi theo thời gian, dòng điện đó gọi là dòng điện xoay chiều hay
gọi tắt là dòng xoay chiều.
-Cực tính điện xoay chiều không cố định do đó khi hàn không cần suy tính
cách đấu thuận hay nghịch có thể đấu tuỳ ý cực nào vào kìm, hoặc vật hàn đều
đ-cợ.
-Dòng xoay chiều trong thời gian một giây đổi chiều 100 lần vì vậy c-ờng
độ cũng 100 lần trở về số 0 do đó hồ quang của dòng xoay chiều không ổn định
bằng dòng một chiều.
Ưu điểm: Hồ quang dòng xoay chiều là tiện lợi, giá thành rẻ, thiết bị đơn
giản dễ bảo quản.
b.Hàn hồ quang một chiều bằng dòng điện một chiều:
-Hồ quang một chiều dòng điện ổn định, song để có dòng một chiều phảI
có hệ thống động cơ, máy phát hoặc là bộ phận chỉnh l-u. Vì vậy giá thành thiết
bị đắt, quá trình chế tạo phcs- tạp.
Khi hàn dòng một chiều có hai ph-ơng pháp nối dây: đấu thuận, đấu
nghịch (H2-16a,b)
-Đấu thuận: Nối cực điện (que hàn) với cực âm của nguồn điện, còn vật
hàn với cực d-ơng, nguồn điện cực d-ơng nhiệt l-ợng cao, cực âm nhiệt l-ợng
thấp. Khi hàn chi tiết dây đòi hỏi độ sâu nóng chảy lớn thì dùng đấu thuận.
-Đấu nghịch: Nối cực điện với cực d-ơng của nguồn điện, còn vật hàn với
cực âm. Khi hàn que hàn có tính kiềm, hàn gang, thép mỏng, thép hợp kim nên

dùng cách đấu nghịch.
Câu hỏi ôn tập ch-ơng 2
1.Sự chuyển dịch kim loại lỏng từ que hàn vào bể hàn nh- thế nào?
2.Hãy cho biết tác dụng của vùng ảnh h-ởng nhiệt trong quá trình hàn
nóng chảy?
3.Cho biết tác dụng của điện từ đối với hồ quang hàn? Ph-ơng pháp đề
phòng hồ quang bị thổi lệch.
4.Hãy nói -u điểm và nh-ợc điểm của hàn hồ quang bằng dòng xoay
chiều và một chiều? Thế nào là ph-ơng pháp đấu thuận, đấu nghịch?

- 16 -


Ch-ơng 3:
Dụng cụ thiết bị dùng để hàn hồ quang tay
Mục đích:
Học sinh có đ-ợc các kiến thức về dụng cụ thiết bị hồ quang tay.
Yêu cầu:
-Biết đ-ợc các dụng cụ dùng trong nghề hàn hồ quang tay.
- Nắm vững các thiết bị: dây hàn các laọi, máy hàn dùng để hàn hồ
quang tay.
Đ3-1: dụng cụ nghề hàn và dụng cụ bảo hộ lao động
I.Kìm hàn (H3-1):

-Tác dụng của kìm hàn: Dẫn điện và cặp chặt que hàn, cấu tạo của kìm
hàn tốt xấu sẽ ảnh h-ởng rất lớn tới việc hàn.
-Phân loại: Kìm hàn đ-ợc chia làm 2 loại 300A và 500A
-Yêu cầu của kim hàn: Tính năng dẫn điện tốt, trọng l-ợng nhẹ, thay đổi
que hàn dễ dàng. Bộ phận dẫn điện của kìm hàn làm bằng đồng, tiết diện của nó
to hay nhỏ do dòng điện hàn quyết định.

Tay cầm làm bằng chất cáhc điện, dựa vào lò xo cặp chặt các loại que hàn
có đ-ờng kính khác nhau theo các chiều khác nhau.
II.Dụng cụ phụ trợ:

-Dụng cụ phụ trợ gồm: búa đầu nhọn (búa gõ xỉ hàn), bàn chảI thép, hộp
đựng que hàn, búa đầu tròn, đục.
-Dụng cụ bảo hộ lao động hàn hồ quang tay:
+Mặt nạ: Là một loại dụng cụ dùng để bảo hộ đầu và mắt của thợ hàn khỏi
bị kim loại nóng chảy bắn vào. Ngăn cản sự ảnh h-ởng của những quang tuyến
có hại cho hồ quang điện.
Bao gồm hai loại: Loại đội vào đầu và loại cầm tay (H3-2)
Mặt nạ th-ờng rất nhẹ và chắc chắn, đ-ợc làm bằng bìa các tông, nhựa
phíp, có màu đen hoặc màu nâuĐằng tr-ớc có khung kính để lắp kính bảo hộ
mắt, bên trong có lẫy lò xo để giữ miếng kính bảo hộ mắt.
+Miếng kính màu: Có tác dụng giảm bớt c-ờng độ ánh snág hồ quang mặt
khác còn có tác dụng lọc tia hồng ngoại, tia tử ngoại. Thợ hàn thông qua miếng
kính bảo hộ mà quan sát vùng nóng chảy nắm vững quá trình hàn.
-Chọn kính bảo hộ tham khảo bảng sau:
Bảng 3-1:
- 17 -


Số hiệu ghi trên miếng

Màu xẫm hay nhạt

Phạm vi dòng điện hàn thích

kính bảo hộ

hợp (Ampe)

9
10
11

Hơi nhạt
Trung bình
Hơi xẫm

100(A)
100 350 (A)
350 (A)

-Để tránh những hạt kim loại nóng chảy bắn vào miếng kính bảo hộ lao
động mắt làm hỏng kính. Ta lồng những miéng kinh trắng lên trên miếng kính
màu.
-Những dụng cụ bảo hộ loa động khác: Quần áo bảo hộ bằng vải bạt, găng
tay da, miếng áp chân làm bằng vải dạ, giày cách điện, kính trắng th-ờng.
Đ3-2: thiết bị hàn hồ quang tay
I.Dây cáp dùng khi hàn:

Dây cáp dùng khi hàn gồm hai sợi:
-Sợi dây dẫn từ cực máy nối với kìm hàn
-Sợi dây từ cực máy nối với vật hàn.
Nhiệm vụ của dây cáp hàn dùng để dẫn dòng điện hàn.
Để bảo đảm quá trình hàn một cách thuận lợi yêu cầu dây cáp nối với kìm
hà phải là dây mền, khả năng dẫn điện tốt, bên ngoài của nó có tính cách điện
tốt, tránh hiện t-ợng chập mạch hoặc tai nạn điện giật.
-Chiều dài của dây cáp căn cứ vào tình hình cụ thể khi làm việc quyết

định, nh-ng không nên qúa dài.
-Tiết diện của dây to hay nhỏ căn cứ vào c-ờng độ dòng điện khi hàn để
chọn (tránh hiện t-ợng để dây dẫn quá nóng làm hỏng chất cách điện ) tham
khảo bảng sau:
Bảng 3-2:
Tiết diện của dây cáp (mm 2)
25
50
70
95

Dòng điện hàn tối đa Ampe (A)
200
300
450
600

II.Máy hàn điện:

A.Yêu cầu đối với máy hàn:
Hồ quang dùng để hàn và điện th-ờng dùng có sự khác nhau lớn.
- 18 -


Ví dụ: Khi sử dụng đèn điện, điện trở của nó hầu nh- cố định, nh-ng sự
biến đổi của hồ quang hàn thì vô cùng phức tạp.
-Khi mồi hồ quang cho que hàn tiếp xúc với vật hàn, tạo thành hiện t-ợng
chập mạch tiếp đó nhấc que hàn lên để mồi hồ quang. Trong quá trình nh- vậy,
điện trở chập mạch bằng 0, khi hồ quang cháy thì điện trở có trị số nhất định.
-Trong quá trình hàn vì thao tác bằng tay, cho nên chiều dài hồ quang luôn

thay đổi, hồ quang dài thì điện trở lớn, ng-ợc lại. Do đó muốn cho hồ quang hơi
dài đốt cháy ổn định, thì đòi hỏi điện thế hơi cao, ng-ợc lại hồ quang ngắn thì
điện trở thấp.
Ngoài ra que hàn nóng chảy nhỏ giọt vào bể hàn. Trong mỗi giây nhỏ trên
20 giọt, khi giọt to rơi xuống tạo hiện t-ợng chập mạch làm hồ quang bị tắc để
mồi lại hồ quang đòi hỏi phải có điện thế t-ơng đối cao ngay lúc đó.
Do dó các đặc điểm trên nếu dùng máy phát điện hay máy biến thế thông
th-ờng cung cấp điện cho hồ quang, thì không thể duy trì hồ quang cháy ổn định
đ-ợc. Thậm chí không mồi đ-ợc hồ quang mà còn có thể cháy máy phát hoặc
biến thế.
Để đáp ứng những yêu cầu trong khi hàn máy hàn điện phải đạt những yêu
cầu sau:
1-Điện thế không tải của máy phải cao hơn điện thế khi hàn, không gây
nguy hiểm khi sử dụng Uo < 80V.
-Đối với nguồn điện xoay chiều: Uo = 55 ữ 80V, điện thế làm việc (khi
hàn) Uh = 25 ữ 45v.
-Đối với nguồn điện một chiều: Uo = 30 ữ 55V, Uh = 16 ữ 35V.
2-Khi hàn th-ờng xảy ra hiện t-ợng ngắn mạch lúc này c-ờng độ dòng
điện rất lớn. Dòng điện lớn làm nóng chảy que hàn và vật hàn nhanh, còn có thể
phá hỏng máy. Do đó trong quá trình hàn cho phép dòng điện ngắn mạch Id =
(1,3 ữ 1,4)Ih.
3-Tuỳ thuộc vào sự thay đổi chiều dài hồ quang điện thế công tắc của máy
hàn pahỉ có sự thay đổi nhanh chóng và thích ứng.
Khi chiều dài hồ quang tăng điện thế công tác tăng và ng-ợc lại.
4-Quan hệ điện thế và dòng điện của máy hàn gọi là đ-ờng đặc tính ngoài
của máy. Đ-ờng đặc tính ngoài th-ờng dùng để hàn hồ quang tay yêu cầu ph ải là
đ-ờng cong dốc liên tục (H3-3), tức là dòng điện trong mạch tăng từ điện thế của
máy giảm xuống và ng-ợc lại.
Đ-ờng đặc tính ngoài cùng dốc thì càng thoả mãn yêu cầu trên, vì khi
chiều dài hồ quang thay đổi thì dòng điện hàn thay đổi (H3 -3a,b).

- 19 -


Phối hợp đ-ờng đặc tính hồ quang 2 và đ-ờng đặc tính ngoài máy hàn
(H3-4) ta thấy chúng cắt nhau tại A và B. B là điểm gây hồ quang, điểm A là hồ
quang cháy ổn định.
5-Máy hàn phải điều chỉnh đ-ợc c-ờng độ dòng điện để thích ứng với
nhứng yêu cầu khác
B.Máy hàn xoay chiều:

Đ-ợc chia làm hai nhóm chính: Nhóm có từ thông tán bình th-ờng và
nhóm có từ thông tán cao. Theo thứ tự của mỗi nhóm đó lại gồm hai kiểu:
1.Nhóm xoay chiều với bộ tự cảm riêng:
a.Nguyên lý cấu tạo: Gồm máy biến thế để giảm điện thế mạng điện từ
220V hoặc 380V xuống điện thế không tải Uo = 60 ữ 75V (điện áp an toàn).
Biến thế gồm: Khung từ đ-ợc ghép bằng các lá tôn si lích kỹ thuật điện,
trong khung từ đ-ợc quấn hai cuộn dây W 1 (cuộn sơ cấp), W2 (cuộn dây thứ
cấp).
Bộ tự cảm mắc nối tiếp với cuộn dây thứ cấp tạo ra sự lệch pha của dòng
điện và điện thế để điều chỉnh c-ờng độ dòng điện.
Đại diện cho nhóm này là máy hàn CT (H3-5) giới thiệu hình dáng bên
ngoài của máy và (H3-6) giới thiệu sơ đồ nguyên lý của máy.
b.Nguyên lý làm việc của máy:
*Máy chạy không tải (Máy ch-a làm việc):
Điện thế U1 trong cuộn sơ cấp W1 bảng điện thế mạng điện, trong cuộn
W1 có dòng điện sơ cấp I1 chạy qua tạo ra từ thông 0 chạy trong lõi của máy
từ thông 0 gây ra trên cuộn dây thứ cấp W 2 một điện thế U2.
-Lúc ch-a làm việc:
Ih = 0

Ih - Dòng điện hàn (Am pe).
Ukt = U2
Ukt- DDiện thế không tải (Vôn)
U2- Điện thế trên 2 đầu cuộn
W2- (Vôn)
*Máy chạy qua tải (máy làm việc) Ih 0:
U2 = Uh + Utc
Uh: Điện thế hàn (Vôn)
Utc: Điện thế trong bộ tự cảm (Vôn)
Điện thế Utc = Ih. Rtc + Ih. Xt
Rtc - Điện trở thuận của bộ tự cảm ( )
Xtc - Trở kháng của bộ tự cảm ( )
Xtc = 2 .L
- 20 -


- Tần số dòng xoay chiều (Hz)
L - Hệ số tự cảm của bộ tự cảm
Điện trở Rtc < Xtc nếu không tính đến Rtc, có thể kết luận rằng: Dòng
điện hàn càng lớn, trở kháng bộ tự cảm và điện thế trong bộ tự cảm càng lớn thì
dòng điện thế hàn lúc điện thế thứ cấp không đổi càng giảm.
*Hành trình ngắn mạch: (điện thế hàn giảm xuống bằng 0)
Ih tăng lên bằng Iđ
Iđ tính theo công thức:
U2
Rt

Iđ

=

x
2

0,8

10

-3

W2tc

- Tần số dòng điện xoay chiều (Hz)
Rt - Từ trở của bộ tự cảm
Wtc - Số vòng quấn trong bộ tự cảm.
-Từ đây ta có thể điều chỉnh dòng điện ngắn mạch, cũng nh- dòng điện
hàn bằng hai cách:
+Thay đổi số vòng quấn củ bộ tự cảm Wtc
+Thay đổi từ trở của bộ tự cảm Rt, muốn thay đổi Rt chỉ việc thay đổi khe
hở a trong bộ tự cảm. Tăng khe hở a thì Rt tăng, L giảm nên Xtc và Utc giảm do
đó dòng điện hàn tăng và ng-ợc lại. Điều chỉnh c-ờng độ dòng điện hàn bằng
ph-ơng pháp thay đổi số vòng quấn Wtc chỉ có khả năng điều chỉnh từng cấp
một. Điều chỉnh c-ờng độ dòng điện hàn bằng ph-ơng pháp thay đổi khe hở a thì
có thể điều chỉnh dòng hàn vô cấp từ Imin Imax.
2.Máy hàn có bộ tự cảm kết hợp (CTH):
Về nguyên tắc t-ơng tự nh- kiểu CT chỉ khác về kết cấu, nguồn cung
ứng có lõi sắt chung cho cả biến thế và điều chỉnh. Hình dáng bên ngoài máy
hàn CTH (H3-7a)
Trong phần lõi (phần d-ới) đặt cuộn sơ cấp W 1 và phần chính thứ cấp W2.
ở phần trên của lõi đặt phần còn lại của cuộn thứ cấp W 2 và gọi là cuộn dây

phản(cuộn kháng).
ở đây giữa biến thế (phần d-ới) và điều chỉnh phần trên, có liên quan cả
về điện và từ, nh-ng mối liên quan về từ không lớn do có khẽ hở a lõi phụ.
Nh- vậy coi cuộn phản kháng ch- cuộn tự cảm mắc riêng vào mạch hàn
nối tiếp với hồ quang.
3.Máy hàn xoay chiều có lõi di động:
Kiểu máy BS-330. Đây là loại máy hàn có từ thông tán cao.
- 21 -


a.Cấu tạo: Gồm khung từ B, trên khung từ đ-ợc quấn 2 cuộn dây sơ cấp
W1 và cuộn dây thứ cấp W 2. Cuộn dây thứ cấp đ-ợc chia thành 2 phần, đồng
thời điều chỉnh đ-ợc số vòng của cuộn dây trên máy có máy lắp tấm nối dây,
dùng để điều chỉnh sơ dòng điện, ở giữa hai cuộn dây đặt lõi di động để điều
chỉnh kỹ dòng điện.
b.Nguyên lý làm việc:
Lõi sắt di động trong khung dây tạo ra phân nhánh của từ thông o.
Nếu lõi sắt 4 nằm trong mặt phẳng của khung từ 3 thì trị số từ thông o sẽ
chia làm hai phần, một phần là từ thông đi qua lõi sắt 4, một phần 2 đi qua
cuộn dây thứ cấp W2 giảm đi, sức điện động cảm ứng sinh ra trong cuộn dây thứ
cấp nhỏ và dòng điện sinh ra trong mạch hàn nhỏ. Ng-ợc lại điều chỉnh lõi sắt 4
chạy ra tạo nên khoảng trống không khí lớn thì từ thông sẽ lớn lúc này sức điện
động cảm ứng lớn tạo cho dòng điện trong mạch hàn lớn.
c.Việc điều chỉnh dòng điện:
*Điều chỉnh sơ: Thông qua cách đấu dây của cuộn thứ cấp W 2 nhằm thay
đổi số vòng của cuộn dây W 2.
-Trên tấm đấu dây của cuộn dây thứ cấp có hai cách đấu (H3-8c).
+Cách đấu 1 dây hàn nhỏ điện thế không tải cao.
+Cách đấu dây hình 2 dòng điện hàn lớn, điện thế không tải thấp.
H3-8b: Cấu tạo nguyên lý làm việc máy hàn BS -330:

1-Cuộn dây sơ cấp W1
2-Cuộn dây thứ cấp W2
3-Khung từ
4-Lõi di động
5-Tấm đấu dây
H3-8c: Điều chỉnh sơ dòng điện :
1-Tấm đấu dây
2-Cầu nối đồng
*Điều chỉnh kỹ: Nếu vặn tay quay cùng chiều kim đồng hồ dòng điện hàn
giảm. Ng-ợc lại nếu vặn ng-ợc chiều kim đồng hồ dòng điện tăng.
4.Máy hàn xoay chiều có các cuộn dây chuyển động:
-Loại biến thế hàn này có một hoặc cả hai cuộn dây thứ cấp, sơ cấp
chuyển động. Loại này có đặc tính ngoài giảm dần nên chuyên để hàn tự động và
bán tự động (H3-9).
U1 - Điện thế sơ cấp
U2 - Điện thế thứ cấp
- Khoảng cách giữa hai cuộn dây
- 22 -


Đây là loại máy có từ thông tán cao. Khi thay đổi khoảng cách giữa hai
cuộn dây biến thế, l-ợng từ thông tán cũng thay đổi, do đó điện kháng chung
thay đổi. Điện kháng của biến thế xác định cũng theo công thức:
X = . ? o . W22 . g + Xo
Trong đó: ?o - Độ từ thẩm thấu của không khí
g- Độ dẫn từ giữa 2 trụ giữa và biến thế trên một đơn vị
chiều dài trụ.
- Khoảng cách giữa 2 cuộn dây
Xo - Điện trở kháng nhỏ nhất khi khoảng cách giữa 2 cuộn dây bằng 0.
*Chế độ hàn đ-ợc điều chỉnh bằng 2 cách:

-Thay đổi hệ số theo biến thế (vòng quấn của các cuộn dây), thay đổi điện
thế không tải.
-Biến đổi chế độ hàn bằng cách từ từ thay đổi khoảng cách giữa 2 cuộn dây.
C.Máy hàn điện một chiều:

Hiện nay ta dùng rất nhiều máy hàn theo cấu tạo nguyên lý tác dụngmáy
hàn điện một chiều chia thành 4 kiểu chính:
-Máy hàn điện một chiều có cuộn kích thích độc lập.
-Máy hàn điện một chiều có cuộn kích thích mắc song song và khử nối tiếp.
-Máy hàn điện một chiều với từ tr-ờng ngang.
-Máy hàn điện một chiều có các cực từ lắp rời.
Hiện nay loại máy hàn một chiều có các cực từ lắp rời đ-ợc dùng rộng rãi
loại AT-320. Hình dạng bên ngoài của nó nh- (H3-10ab):
Hình 3-10a: Hình dáng bên ngoài của máy hàn một chiều có các cực từ
lắp rời AT-320.
1-Thân máy phát điện
2-Bộ biến trở
3-Phần ứng(roto)
4-Chổi điện
5-Cổ góp
6-Tay quay
7-Má nam châm
8-Mạch điện ngoài9-Tay nắm
a.Hình cấu tạo
b.Hình nguyên lý
Hình 3-10b: Máy phát điện một chiều có các cực từ lắp rời
1.Bộ biến trở
2-Cuộn dây kích từ
3-Tay nắm
4-Chổi điện 2

5-Cực từ
6-Rô to
a.Cấu tạo: Máy hàn điện một chiều cực từ lắp rời AT-320 gồm máy phát
điện một chiều và một mô tơ điện tổ hợp thành, đ-ợc lắp trên cùng một trục lắp
trong cùng thân máy, phía d-ới thân máy có lắp bánh xe, phía tr-ớc thân máy lắp
tay nắm tiện cho việc di chuyển.
*Máy phát một chiều gồm có 4 cực từ: Hai cực từ cùng tên đ-ợc nối song
song với nhau, trên cực điện có lắp 3 tổ chổi điện than, 2 tổ chổi điện than chính
- 23 -


A và B cung cấp cho hồ quang ở giữa có lắp một tổ chổi điện than phụ C, chổi
điện than A và C cung cấp điện cho cuộn dây kích từ của máy phát điện. Ta có
thể điều chỉnh dòng điện của cuộn kích từ bằng bộ biến trở lắp trên máy, có thể
dùng tay nắm di chuyển vị trí chổi điện than.
b.Nguyên lý làm việc: Để hiểu rõ nguyên lý, tr-ớc tiên ta phải tìm hiểu
phản ứng rô to là gì.
-Theo nguyên lý điện từ khi có dòng điện thông qua rô to của máy phát
điện sẽ sinh ra từ thông, từ thông rô to sinh ra làm yếu từ tr-ờng sẵn có. Hiện
t-ợng này gọi là phản ứng rô ro.
-Lúc khong tải trọng rô to không có dòng điện hàn thông qua do đó không
có phản ứng rô to, vì vậy điện thế không tải của máy phát điện cao, dễ mồi hồ
quang.
-Lúc hàn trong rô to có dòng điện hàn thông qua, sinh ra phản ứng rô to,
làm giảm từ thông của máy phát điện, điện thế của máy phát điện, điện thế của
máy phát điện giảm xuống tới mức t-ơng đ-ơng điện thế dùng để đốt cháy hồ
quang ổn định. Tuỳ thuộc vào sự thay đổi chiều dài hồ quang, phản ứng rô to
cũng thay đổi làm ảnh h-ởng đến điện thế công tác của máy. Chiều dài hồ quang
tăng thì điện thế công tác của máy cũng tăng, đáp ứng yêu cầu khi hàn.
-Lúc chập mạch: Phản ứng rô to lớn khiến điện thế máy phát điện giảm

xuống xấp xỉ đến 0, nh- vậy hạn chế đ-ợc dòng điện chập mạch.
c.Điều chỉnh dòng điện hàn: Gồm hai ph-ơng pháp: Điều chỉnh sơ và
điều chỉnh kỹ.
-Điều chỉnh sơ: Dòng hàn thay đổi lớn nó thông qua việc di chuyển chổi
điện than. Nếu di chuyển chổi điện than theo chiều quay của rô to, phản ứng rô
to tăng lên, điện thế máy hàn giảm và dòng hàn giảm. Ng-ợc lại nếu di chuyển
chổi điện than ng-ợc chiều quay rô to dòng điện hàn tăng.
-Điều chỉnh kỹ: Làm cho dòng điện sau khi điều chỉnh sơ đ-ợc điều chỉnh
lại một cách đều đặn.
Điều chỉnh kỹ dùng biến trở thay đổi dòng điện của cuộn kích từ, tăng hay
giảm từ thông của máy phát điện nhằm thay đổi điện thế của máy phát điện. Đạt
đ-ợc mục đích điều chỉnh kỹ dòng điện hàn.
-Cạnh máy hàn có cọc nối dây. Căn cứ theo yêu cầu khi hàn thay đổi cực
tính khi đấu với kìm hàn và vật hàn.
D.Máy hàn bằng dòng điện chỉnh l-u:

Với sự phát triển của công nghiệp bán dẫn loại máy này đ-ợc dùng rộng
rãi. Máy hàn bằng dùng chỉnh l-u gồm hai bộ phận.
-Máy biến thế (Có cơ cấu điều chỉnh), giống nh- các máy biến thế hàn
điện xoay chiều.
- 24 -


-Bộ phận chỉnh l-u: Bố trí trên mạch thứ cấp của máy biến thế. Th-ờng
dùng chỉnh l-u Sêlen và Silíc.
-Tác dụng của chỉnh l-u: Không có bộ phân quay đơn giản hơn máy hàn
một chiều kiểu động cơ phát. Ngoài ra chúng có hệ số công suất cao, công suất
không tải nhỏ hơn 5 lần so với máy hàn một chiều. Quá trình hàn nó ổn định hơn
hàn xoay chiều, nh-ng độ ổn định vẫn kém máy phát hàn.
1.Máy hàn bằng dòng điện chỉnh l-u một pha:

Sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh l-u một pha (H3-10a): Trong nửa chu kỳ
thứ nhất chỉnh l-u chỉ cho dòng điện đi qua 1 và 3, nửa chu kỳ còn lại chỉnh l-u
chỉ cho dòng điện đi qua 2 và 4. Cả hai chu kỳ dòng điện chỉ đi theo 1 h-ớng,
nên hồ quang cháy ổn định.
2.Máy hàn bằng dòng điện chỉnh l-u 3 pha:
Sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh lực 3 pha(H3-10b): Trong mỗi phần sáu
chu kỳ có một cặp chỉnh l-u làm việc, tuần tự nh- sau: 1-5, 2-4 và 3-6. Kết quả
là trong toàn bộ chu kỳ dòng điện đ-ợc chỉnh l-u liên tục và đ-ờng cong điện
thế gần trở thành đ-ờng thẳng. Nh- vậy dòng điện xoay chiều 3 pha sau khi
chỉnh l-u trở thành dòng một chiều.
3.Máy biến áp 3 pha KH.MHD - 1000 ( 6 mỏ):
Máy biến áp ba pha kiểu MHD - 1000 dùng để hàn điện hồ quang tay
nguồn điện cung cấp xoay chiều 3 pha tần số 50Hz, điện áp 380V. Máy hàn
MHD có điện áp một chiều : 60ữ70V, dòng hàn cực đại Imax 1.500A. Máy hàn
đ-ợc thông qua biến trở để hàn, để điều chỉnh dòng điện theo yêu cầu hàn.
a.Thông số kỹ thuật:
+Công suất biểu kiến S = 100KVA
+Điện áp thứ cấp không tải: 62 ữ75V
+Dòng điện thứ cấp I2max = 1500A
+Điện áp sơ cấp: 380V (3 pha)
+Tần số: 50HZ
+Dòng điện sơ cấp I1max = 160A
b.Kết cấu của máy:
Biến áp hàn MHD - 1000 là loại biến áp khô đ-ợc đặt trong khung có voe
bảo vệ, hai đầu có cửa thoáng nhiệt. Máy đ-ợc đạt ở vị trí cố định tránh di
chuyển khi máy hàn làm việc.
Ruột máy có quạt thông gió 3 pha dùng để làm mái Điốt (bộ phận chỉnh
l-u) và ruột máy khi vận hành.
+Nguồn vào bố trí áp tô mát 250A dùng để đóng cắt bảo vệ khi máy làm
việc qua tải hay bị ngắn mạch.

+Vỏ máy đ-ợc lắp đặt đồng hồ (A) và (V) theo dõi khi vận hành.
- 25 -