Tài liệu HÀN TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG doc

PHẦN B – HÀN TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG
CHƯƠNG I - NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÀN
TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG
Khái nệm chung:
Cơ khí hóa là quỏ trỡnh thay thế tỏc động cơ bắp của con người khi thực hiện quá trỡnh
cụng nghệ chớnh xỏc hoặc cỏc chuyển động chính bằng máy. Sử dụng cơ khí hóa cho phép
nâng cao năng suất lao động, nhưng không thể thay thế được con người trong các chức
năng điều khiển, theo dừi diễn tiến của quỏ trỡnh cũng như thực hiện một loạt các chuyển
động phụ trợ khác. Tự động hóa quá trỡnh sản xuất là giai đoạn phát triển tiếp theo của
nền sản xuất cơ khí hóa. Nó sẽ thực hiện phần công việc mà cơ khí hóa không thể đảm
đương được.
Với các thiết bị vạn năng và bán tự động, các chuyển động phụ(tác động điều khiển) do
người thợ thực hiện cũn trờn cỏc thiết bị tự động hóa và máy tự động thỡ toàn bộ quỏ
trỡnh làm việc(kể cả cỏc tỏc động điều khiển) đều được thực hiện tự động nhờ các cơ cấu
và hệ thống điều khiển mà không cần có sự tham gia trực tiếp của con người.
Như vậy tự động hóa quá trỡnh sản xuất là tổng hợp các biện pháp được sử dụng khi thiết
kế quá trỡnh sản xuất và cụng nghệ mới, tiến hành cỏc hệ thống cú năng suất cao, tự động
thực hiện các quá trỡnh chớnh và phụ bằng cỏc cơ cấu và thiết bị tự động mà không cần có
sự tham gia trực tiếp của con người. Tự động hóa các quá trỡnh sản xuất luụn gắn liền với
việc ứng dụng cỏc cơ cấu tự động vào các quá trỡnh cụng nghệ cụ thể. Chỉ cú trờn cơ sở
của quá trỡnh cụng nghệ cụ thể mới cú thể thiết lập và ứng dụng cỏc cơ cấu hệ thống tự
động.
Trong giai đoạn đầu tiên của nền sản xuất tự động hóa, do nhu cầu và điều kiện sản xuất,
khả năng của thiết bị, quá trỡnh sản xuất thường được thực hiện theo phương pháp tự động
hóa từng phần. Tự động hóa từng phần các quá trỡnh sản xuất là tự động hóa chỉ một số
nguyên công đặc biệt của quá trỡnh, cỏc nguyờn cụng cũn lại của quỏ trỡnh vẫn được thực
hiện trên các máy vạn năng và bán tự động thông thường. Đặc điểm chung của các thiết bị
điều khiển trong giai đoạn này là chúng có hệ thống điều khiển cứng(cam, mẫu, trục phân
phối,…) với dung lượng thông tin chương trỡnh bộ.
Sự ra đời của kỹ thuật số trong những năm 1955 – 1956 đó giỳp cho tự động hóa phát triển
lên một trỡnh độ mới. Các máy NC, CNC và các MRP(Manufacturing Resourcees

Planning) ra đời trong giai đoạn này đó đặt nền móng cho sự xuất hiện trong những năm
1985 – 1990 một hỡnh thức sản xuất mới đó là sản xuất tích hợp. Trong nền sản xuất tích
hợp(đôi khi cũn được gọi là tự động hóa toàn phần), toàn bộ các công đoạn và nguyên
công của quá trỡnh sản xuất từ khõu cấp liệu đến các công đoạn thành phẩm như kiểm tra,
đóng gói,… đều được tự động hóa.
1.
a. Cơ khí hoá
- Cơ khí hoá là phương pháp thực hiện quá trình công nghệ bằng máy và
các cơ cấu máy. Cơ khí hoá có thể tiến hành từng phần( Khi đó chỉ có một
bộ phận hoạt động của máy được cơ khí hoá) hoặc cơ khí hoá toàn bộ( Khi
đó tất cả các hoạt động của máy đều được cơ khí hoá). Như vậy người công
nhân chỉ việc điều chỉnh máy móc hoặc vận hành mà không cần dùng sức
lực.
2. Đặc điểm của phương pháp hàn tự động và tự động.
3. Nguyên lý chung của thiết bị hàn tự động và bán tự động

Chương VI- Công nghệ hàn hồ quang dưới lớp thuốc
I Nguyên lý chung của phương pháp hàn hồ quang dưới
lớp thuốc
1.Sơ đồ nguyên lý:

2. Nguyên lý hoạt động:
Hàn hồ quang d−ới lớp thuốc bảo vệ còn gọi là hàn hồ quang chìm, tiếng
Anh viết tắt là SAW (Submerged Arc Welding), là qúa trình hàn nóng chảy
mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn d−ới một lớp
thuốc bảo vệ.
D−ới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc
hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn. Dây hàn đ−ợc đẩy vào
vũng hàn bằng một cơ cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy của
nó (hình 1.1a).

Theo độ chuyển dịch của nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn sẽ
nguội và kết tinh tạo thành mối hàn (hình 1.1b). Trên mặt vũng hàn và phần
mối hàn đã đông đặc hình thành một lớp xỉ có tác dụng tham gia vào các qúa
trình luyện kim khi hàn, bảo vệ và giữ nhiệt cho mối hàn, và sẽ tách khỏi
mối hàn sau khi hàn. Phần thuốc hàn ch−a bị nóng chảy có thể sử dụng lại.
Hàn hồ quang d−ới lớp thuốc bảo vệ có thể đ−ợc tự động cả hai khâu cấp
dây vào vùng hồ quang và chuyển động hồ quang theo trục mối hàn. Tr−ờng
hợp này đ−ợc gọi là “hàn hồ quang tự động d−ới lớp thuốc bảo vệ”.
Nếu chỉ tự động hoá khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang còn khâu
chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn đ−ợc thao tác bằng tay thì gọi
là “hàn hồ quang bán tự động d−ới lớp thuốc bảo vệ”.
Hàn hồ quang d−ới lớp thuốc bảo vệ có các đặc điểm sau:
- Nhiệt l−ợng hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, cho phép hàn
tốc độ lớn. Vì vậy ph−ơng pháp hàn này có thể hàn những chi tiết có chiều
dày lớn mà không cần phải vát mép.
- Chất l−ợng liên kết hàn cao do bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác
dụng của ôxy và nitơ trong không khí xung quanh. Kim loại mối hàn đồng
nhất về hành phần hoá học. Lớp thuốc và xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên
ít bị thiên tích. Mối hàn có hình dạng tốt, đều đặn, ít bị khuyết tật nh− không
ngấu, rỗ khí, nứt và bắn toé.
- Giảm tiêu hao vật liệu hàn (dây hàn).
- Hồ quang đ−ợc bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da
của thợ hàn. L−ợng khói (khí độc) sinh ra trong qúa trình hàn rất ít so với
hàn hồ quang tay.
- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá qúa trình hàn.
II. Thuốc hàn và day hàn trong hàn tự động và ban tự động dưới
lớp thuốc
1. Thuốc hàn:
- Nhiệm vụ: có tác dụng bảo vệ vũng hàn, ổn định hồ quang, khử ôxy,
hợp kim hoá kim loại mối hàn và đảm bảo liên kết hàn có hình dạng tốt, xỉ

dễ bong.
2. Dây hàn:
-Trong hàn hồ quang tự động và bán tự động d−ới lớp thuốc bảo vệ,
dây hàn là phần kim loại bổ sung vào mối hàn, đồng thời đóng vai trò điện
cực dẫn điện, gây hồ quang và duy trì sự cháy hồ quang. Dây hàn th−ờng có
hàm l−ợng C không quá 0,12%. Nếu hàm l−ợng C cao dễ làm giảm tính dẻo
và tăng khả năng xuất hiện nứt trong mối hàn. Đ−ờng kính dây hàn hồ quang
tự động d−ới lớp thuốc từ 1,6 - 6 mm, còn đối với hàn hồ quang bán tự động
là từ 0,8 -2 mm.
III. Kỹ thuạt hàn tự động hồ quang dưới lớp thuốc:
1. Chuẩn bị mép hàn:
Chuẩn bị vát mép và gá lắp vật hàn cho hàn hồ quang d−ới lớp thuốc bảo
vệ yêu cầu cẩn thận hơn nhiều so với hàn hồ quang bằng tay. Mép hàn phải
bằng phẳng, khe hở hàn đều để cho mối hàn đều đặn, không bị cong vênh,
rỗ...
Với hàn hồ quang d−ới lớp thuốc bảo vệ, những liên kết hàn có chiều dày
nhỏ hơn 20 mm không phải vát mép khi hàn hai phía. Những liên kết hàn có
chiều dày lớn có thể vát mép bằng mỏ cắt khí, máy cắt plasma hoặc gia công
trên máy cắt kim loại. Tr−ớc khi hàn phải làm sạch mép trên một chiều rộng
50 ữ 60 mm về cả hai phía của mối hàn, sau đó hàn đính bằng que hàn chất
l−ợng cao.
b. Chế độ hàn
♦ Dòng điện hàn: Chiều sâu ngấu của liên kết hàn tỷ lệ thuận với dòng
điện hàn. Tuy nhiên khi tăng dòng điện, l−ợng dây hàn nóng chảy tăng theo,
hồ quang chìm sâu vào kim loại cơ bản nên chiều rộng của mối hàn không
tăng rõ rệt mà chỉ tăng chiều cao phần nhô của mối hàn, tạo ra sự tập trung
ứng suất, giảm chất l−ợng bề mặt mối hàn, xỉ khó tách. Nếu dòng điện quá
nhỏ thì chiều sâu ngấu sẽ giảm, không đáp ứng yêu cầu (hình 3.3). Th−ờng
chọn 100 A/mm.
♦ Điện thế hồ quang: Hồ quang dài thì điện thế hồ quang cao, áp lực

của nó lên kim loại lỏng giảm, do đó chiều sâu ngấu giảm và tăng chiều rộng
mối hàn. Điều chỉnh tốc độ cấp dây thì điện thế cột hồ quang sẽ thấp và
ng−ợc lại.
♦ Tốc độ hàn: Tốc độ hàn tăng, nhiệt l−ợng hồ quang trên đơn vị chiều
dài của mối hàn sẽ giảm, do đó độ sâu ngấu giảm, đồng thời chiều rộng mối
hàn giảm. Theo công thức kinh nghiệm, khi hàn thép với chiều dày vật hàn s
= 8ữ14 mm đ−ợc xác định theo công thức sau:
♦ Đ−ờng kính dây hàn: Khi đ−ờng kính dây hàn tăng mà dòng điện
không đổi thì chiều sâu ngấu giảm t−ơng ứng. Đ−ờng kính dây hàn giảm thì
hồ quang ăn sâu hơn vào kim loại cơ bản, do đó mối hàn sẽ hẹp và chiều sâu
ngấu lớn.
♦ Các yếu tố công nghệ khác: (độ dài phần nhô của dây hàn, loại và cực
tính dòng điện hàn...): Độ dài phần nhô của dây hàn tăng lên thì tác dụng
nung nóng của kim loại điện cực tr−ớc khi vào vùng hồ quang tăng lên.
♦ Vận tốc cấp dây hàn (Vd):
Trong đó F là tiết diện ngang mối hàn, d là đ−ờng kính dây hàn.
Với các loại hàn đang dùng hiện nay, khi đổi từ nối thuận sang nối
nghịch, chiều sâu ngấu sẽ tăng lên. Hàn bằng dòng xoay chiều có chiều sâu
ngấu ở mức trung bình so với khi hàn bằng dòng một chiều nối thuận và nối
nghịch.
Cỡ của hạt thuốc hàn có ảnh h−ởng nhất định đến độ ngấu của mối hàn.
Thuốc hàn có cỡ hạt nhỏ sẽ làm giảm bớt tính hoạt động của hồ quang và
làm tăng chiều sâu ngấu.
c. Kỹ thuật hàn
c1: Kỹ thuật hàn giáp mối:
Khi hàn giáp mối một lớp, để tránh cháy thủng, để có độ ngấu hoàn toàn và
có sự tạo hình tốt ở mặt trái của mối hàn ta có thể áp dụng các biện pháp
nh−: hàn lót phía d−ới, dùng đệm thép, đệm thuốc, dùng khoá chân hoặc tấm
đệm.
Nếu chiều dày vật hàn t−ơng đối lớn, có thể hàn lót bằng ph−ơng pháp

thủ công, rồi sau đó mới hàn chính thức (hình 3.5a). Trong tr−ờng hợp
không thể hàn lớp lót đ−ợc, có thể dùng đệm thép cố định để có thể hàn
ngấu hoàn toàn (hình 3.5b).
Khoá chân (hình 3.5c) t−ơng tự nh− hàn với đệm thép. Khoá chân hay
dùng cho mối hàn của các vật hình trụ nh− ống, bồn chứa, nồi hơi...
Có thể dùng tấm đệm rời bằng đồng hoặc đệm đồng kết hợp với thuốc
nh− ở hình 3.5e. Khi hàn hồ quang tự động hoặc bán tự động d−ới lớp thuốc
bảo vệ, tốt nhất nên dùng đệm thuốc để ngăn kim loại lỏng chảy khỏi khe hở
hàn.
C2: Kỹ thuật hàn liên kết chữ T và liên kết góc:
_ Có thể dùng đệm thuốc hoặc hàn lót phía bên kia. Các biện pháp này áp
dụng cho vị trí lòng thuyền khi mà kim loại lỏng có thể chảy khỏi khe hàn.
Biện pháp đặt vào khe hở hàn một miếng át bet( amiang) ( HV) chỉ áp dụng
cho kim loại dày vì sự tiếp xúc trực tiếp của atbét với kim loại lỏng thường
sinh ra rỗ khí.
Chương VII – Công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ
I. Các loại khí bảo vệ trong hàn tự động và bán tự động trong môi
truờng khí bảo vệ:
1. Nhiệm vụ của khí bảo vệ:
2. Các loại khí:
a. Khí Argon.
Khí Ar tinh khiết (~ 100%) th−ờng dùng để hàn các vật liệu thép. Khí He
tinh khiết (~ 100%) th−ờng đ−ợc dùng để hàn các liên kết có kích th−ớc lớn,
các vật liệu có tính giãn nở nhiệt cao nh− Al, Mg. Cu...
Argon là khí trơ th−ờng chứa trong bình thép với áp suất 150 at, dung
tích 40 lít. argon không cháy, không nổ và khi làm việc phải đ−ợc giảm áp
suất từ 150 đến 0,5 at và duy trì không đổi nhờ van giảm áp tự điều chỉnh.
b. Khí CO
2
Khí CO2 dùng để hàn phải có độ sạch đến trên 99,5%, áp suất trong bình

khoảng (50 - 60) at. Đây là khí hoạt tính khi ở nhiệt độ cao nó phân ly ra CO
và ôxy nguyên tử, cho nên CO2 có tác dụng bảo vệ tốt vì CO ít hoà tan trong
kim loại lỏng và có tác dụng khử ôxy.
CO2 đ−ợc dùng rộng rãi để hàn thép C trung bình do giá thành thấp, mối
hàn ổn định, cơ tính của liên kết hàn đạt yêu cầu, tốc độ hàn cao và độ ngấu
sâu.
Nh−ợc điểm của hàn trong khí bào vệ CO2 là gây bắn toé kim loại lỏng.
c. Khí bảo vệ hỗn hợp:
A Phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ với điện cực không
nóng chảy.
I. Nguyên chung của phương pháp hàn TIG
1. Sơ đồ nguyên lý: