Tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010 là một phần nằm trong bộ tiêu chuẩn IEC 60974: Thiết bị hàn hồ quang được ban hành bởi Tổ chức Tiêu chuẩn Hóa quốc tế (IEC). Tên đầy đủ của tiêu chuẩn này là IEC 60974-11:2010 – Thiết bị hàn hồ quang-Phần 11: Kìm cặp que hàn. Bộ tiêu chuẩn TCVN 8094-11:2015 là bộ tiêu chuẩn tương đương IEC 60974-11:2010 được áp dụng tại Việt Nam.
1. Phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
Tiêu chuẩn này được áp dụng cho kìm cặp que hàn được sử dụng trong quá trình hàn hồ quang kim loại thủ công với que hàn có đường kính lên đến 10 mm.
Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không áp dụng cho kìm cặp que hàn được sử dụng trong quá trình hàn dưới nước.
Mục đích của tiêu chuẩn này là quy định các yêu cầu về an toàn và tính năng của kìm cặp que hàn.
2. Tài liệu viện dẫn
Dưới đây là các tài liệu viện dẫn cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này:
– TCVN 4255 (IEC 60529): Cấp bảo vệ bằng vỏ ngoài (Mã IP)
– TCVN 8094-1 (IEC 60974-1): Thiết bị hàn hồ quang – Phần 1: Nguồn điện hàn
– TCVN 8095-151 (IEC 60050-151): Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế – Phần 151: Thiết bị điện và thiết bị từ
Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố, áp dụng các phiên bản được nêu trong tài liệu đó. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm cả các sửa đổi).
3. Thuật ngữ và định nghĩa
Theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010 đưa ra các thuật ngữ và định nghĩa như sau:
3.1. Kìm cặp que hàn (electrode holder)
Dụng cụ được cách điện dùng cho hàn hồ quang kim loại thủ công để kẹp và dẫn hướng cho que hàn và để đảm bảo kết nối điện đến que hàn.
3.2. Đầu (head)
Bộ phận của kìm cặp que hàn có các hốc hoặc mỏ cặp hoặc tương đương dùng để gài, định hướng kẹp và kết nối điện của que hàn.
3.3. Tay cầm (handle)
Bộ phận của kìm cặp que hàn thiết kế để được giữ trong tay người vận hành.
3.4. Cần gạt (lever)
Bộ phận có thể được lắp để điều khiển thiết bị kẹp của kìm cặp que hàn.
3.5. Dòng điện danh định (rated current)
Dòng điện được ấn định bởi nhà chế tạo mà kim cặp que hàn có thể chấp nhận ở chu kỳ làm việc 60 % mà không vượt quá độ tăng nhiệt cho phép.
3.6. Kìm cặp que hàn kiểu A (type A electrode holder)
Kìm cặp que hàn không có phần mang điện nào mà ngón tay thử nghiệm tiêu chuẩn có thể tiếp cận được như mô tả trong TCVN 4255 (IEC 60529).
3.7. Kìm cặp que hàn kiểu B (type B electrode holder)
Kìm cặp que hàn khác với kiểu A, không có phần mang điện nào tại đầu kìm mà có thể tiếp cận được bởi quả cầu có đường kính liên quan tới đường kính lớn nhất của que hàn (xem 8.1 b)).
4. Điều kiện môi trường quy định theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
Theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010 quy định về điều kiện môi trường đối với kìm cặp que hàn như sau
Kìm cặp que hàn phải có khả năng hoạt động trong các điều kiện môi trường sau đây:
a) Nhiệt độ không khí môi trường trong quá trình hàn: từ -10 °C đến +40 °C.
b) Độ ẩm tương đối của không khí:
Đến 50% ở 40 °C.
Đến 90% ở 20 °C.
Ngoài ra, kìm cặp que hàn phải có khả năng chịu được bảo quản và vận chuyển ở nhiệt độ không khí môi trường từ -20 °C đến +55 °C mà không gây hỏng chức năng và tính năng.
5. Thử nghiệm điển hình
5.1. Điều kiện thử nghiệm
Tất cả các thử nghiệm điển hình đều phải thực hiện trên một kìm cặp que hàn mới và đã được lắp ráp hoàn thiện.
Mọi thử nghiệm điển hình phải được tiến hành trong khoảng nhiệt độ không khí môi trường từ 10 °C đến 40 °C.
Các yêu cầu độ chính xác của thiết bị đo như sau:
a) Thiết bị đo điện phải đạt cấp độ 1, với độ chính xác là ±1% của giá trị toàn thang đo. Đối với phép đo điện trở cách điện và độ bền điện môi, độ chính xác của thiết bị không được quy định, nhưng cần được tính đến trong quá trình đo.
b) Thiết bị đo nhiệt độ phải có độ chính xác là ±2 °C.
5.2. Trình tự thử nghiệm theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
Theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010 đã đề cập về các thử nghiệm điển hình phải tuân theo trình tự sau đây:
a) Xem xét bằng mắt.
b) Độ tăng nhiệt, xem 9.1.
c) Khả năng chịu va đập, xem 10.4.
d) Điện trở cách điện, xem 8.2.
e) Độ bền điện môi, xem 8.3.
Các thử nghiệm điển hình khác, không được đề cập trong tiêu chuẩn này, có thể được thực hiện theo bất kỳ trình tự thuận tiện nào.
6. Ký hiệu
Kìm cặp que hàn phải có ký hiệu theo giá trị của dòng điện danh định ở chu kỳ làm việc 60% và phải tuân thủ các yêu cầu về kích thước được đưa ra trong Bảng 1.
|
Dòng điện danh định ở chu kỳ làm việc 60 % của kìm cặp que hàn A |
|
125 |
|
150 |
|
200 |
|
250 |
|
300 |
|
400 |
|
500 |
| CHÚ THÍCH: Nếu kìm cặp que hàn được thiết kế để sử dụng với chu kỳ làm việc 35 %, dòng điện có thể theo giá trị danh định cao hơn tiếp theo của cáp, khi giá trị dòng điện lớn nhất là 600 A. |
Kiểm tra sự phù hợp bằng phép đo.
7. Vận hành theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
Theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010 thì kìm cặp que hàn cần đáp ứng các yêu cầu sau:
a) Có khả năng lắp và tháo que hàn một cách nhanh chóng và an toàn cho các đầu thanh nối.
b) Cho phép hàn đến khi thanh nối dài 50 mm với que hàn được kẹp ở bất kỳ vị trí nào theo yêu cầu.
c) Có khả năng kẹp tất cả các que hàn có đường kính được quy định bởi nhà chế tạo mà không cần áp dụng lực ép từ người vận hành.
d) Có khả năng kéo que hàn ra khỏi vật cần hàn trong trường hợp que hàn bị dính vào vật một cách không mong muốn.
Để kiểm tra tính phù hợp, hãy thao tác trên thiết bị kẹp, xem xét bằng mắt và, đối với trường hợp d), thực hiện việc hàn thủ công để kiểm tra.
8. Bảo vệ chống điện giật theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
8.1. Bảo vệ chống tiếp xúc trực tiếp
Kìm cặp que hàn không có que hàn, được lắp với cáp nguồn hàn có tiết diện nhỏ nhất như quy định của nhà chế tạo, phải được bảo vệ chống tiếp xúc không chủ ý với phần mang điện.
Yêu cầu này cũng áp dụng cho việc gài que hàn vào kìm cặp que hàn trong trường hợp sử dụng kìm cặp que hàn kiểu A. Que hàn có đường kính nhỏ nhất và lớn nhất như quy định của nhà chế tạo phải được thử nghiệm.
Kiểm tra sự phù hợp bằng:
a) ngón tay thử nghiệm tiêu chuẩn theo TCVN 4255 (IEC 60529) trong trường hợp kìm cặp que hàn
1) kiểu A, và
2) kiểu B trừ phần đầu;
b) quả cầu trong trường hợp phần đầu của kìm cặp que hàn kiểu B có
1) khối cầu bằng kim loại có đường kính 12,5 mm theo TCVN 4255 (IEC 60529) đối với que hàn có đường kính đến 6,3 mm, hoặc
2) khối cầu kim loại có đường kính 
đối với các que hàn có đường kính lớn hơn 6,3 mm trong đó giá trị d gấp hai lần đường kính lớn nhất của que hàn theo quy định của nhà chế tạo.
Khối cầu được đặt vào lỗ hở với một lực là 30 N ± 10 %.
Lò xo không được thiết kế để mang dòng điện hàn phải được cách điện khỏi các phần kim loại khác của kìm cặp que hàn.
Để kiểm tra tính phù hợp, có thể thực hiện kiểm tra bằng quan sát trực quan.
8.2. Điện trở cách điện
Sau khi xử lý ẩm, điện trở cách điện phải đạt ít nhất 1 MW
Kiểm tra tính phù hợp.
a) Xử lý ẩm
Tủ ẩm được duy trì ở nhiệt độ t giữa 20 °C và 30 °C, với dung sai ± 1 °C và độ ẩm tương đối trong khoảng từ 91 % đến 95 %.
Kim cặp que hàn không nối cáp được đưa đến nhiệt độ trong khoảng t và (t + 4) °C và sau đó được đặt vào tủ ẩm trong 48 h.
b) Đo điện trở cách điện
Sau khi xử lý ẩm, kìm cặp que hàn được làm sạch và quấn chặt vào lá kim loại, phủ lên bề mặt ngoài của cách điện.
Điện trở cách điện được đo bằng cách áp dụng điện áp 500 V một chiều giữa các phần mang điện và lá kim loại, việc đọc kết quả phải được thực hiện sau khi phép đo đạt được sự ổn định.
8.3. Độ bền điện môi
Độ cách điện phải chịu được điện áp thử nghiệm xoay chiều 1 000 V hiệu dụng mà không có phóng điện bề mặt hoặc phóng điện đánh thủng. Bất kỳ sự phóng điện nào không đi kèm với hiện tượng sụt áp sẽ được bỏ qua.
Kiểm tra sự phù hợp bằng thử nghiệm sau:
Điện áp thử nghiệm xoay chiều cần có dạng sóng xấp xỉ hình sin, với giá trị đỉnh không lớn hơn 1,45 lần giá trị hiệu dụng, có tần số 50 Hz hoặc 60 Hz, đặt trong 1 min giữa các phần mang điện và lá kim loại.
Thử nghiệm thay thế: Cho phép sử dụng điện áp thử nghiệm một chiều bằng 1,4 lần điện áp thử nghiệm hiệu dụng.
9. Thông số đặc trưng về nhiệt
9.1. Độ tăng nhiệt
Độ tăng nhiệt được tạo ra bởi dòng điện danh định khi đi qua kìm cặp que hàn được lắp với cáp hàn bằng đồng không mạ thiếc có tiết diện lớn nhất và thanh tròn có đường kính que hàn lớn nhất cho trong Bảng 1, với điều kiện là không vượt quá 40 °C tại điểm nóng nhất của bề mặt ngoài của tay cầm.
Kiểm tra sự phù hợp bằng thử nghiệm sau (xem Hình 1).
Hai kìm cặp que hàn giống nhau, mỗi kìm được lắp với một cáp hàn (dài ít nhất 2 m). Một thanh tròn sạch, không bị oxy hóa, làm bằng thép các bon thấp được lắp và kẹp hoàn toàn vào hai kìm cặp que hàn tạo thành góc 180° với nhau và có khoảng cách 50 mm giữa các thiết bị kẹp bằng kim loại. Đáng chú ý, góc giữa thanh tròn và kìm cặp que hàn có thể được điều chỉnh.
Sau khi được nối với nhau, kìm cặp que hàn được treo bằng cáp hàn của chúng từ hai tấm ván gỗ cách nhau 1 mét, với kìm cặp que hàn nằm ngang. Thanh tròn được kẹp và treo giữa hai tấm ván, nằm cách mặt đất khoảng 200 mm, trong khu vực không có gió lùa.
Dòng điện một chiều bằng 75 % dòng điện danh định (tương đương xấp xỉ chu kỳ làm việc 60 % (hệ số công suất)) được cho đi qua kìm cặp que hàn cho đến khi tốc độ tăng nhiệt không vượt quá 2 °C/h. Giá trị kết quả trung bình lấy từ cả hai kìm cặp que hàn phải được xác định. Trong suốt tổng thời gian thử nghiệm, dòng điện danh định một chiều phải được giữ không đổi với dung sai ± 2%.
Thử nghiệm này được thực hiện năm lần. Đối với mỗi lần thử nghiệm, sử dụng một cặp kìm cặp que hàn mới và một thanh tròn mới được thử nghiệm.
9.2 Khả năng chịu nhiệt quy định theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
Sau khi thử nghiệm phát nóng theo 9.1, phần đầu của kìm cặp que hàn không được cho thấy hư hại cách điện chẳng hạn như vết rộp hoặc bị hóa than sâu, chẳng hạn như vết rộp hoặc hóa than sâu, vết nứt đơn giản hoặc chằng chịt, đặc biệt trong khu vực que hàn được kẹp chặt. Sự thay đổi về màu sắc của vật liệu hoặc vết rộp trên bề mặt cách điện trong khu vực này là được chấp nhận.
Kiểm tra sự phù hợp bằng xem xét bằng mắt.
9.3. Khả năng chịu vật nóng
Cách điện của tay cầm phải có khả năng chịu được các vật nóng và ảnh hưởng của một lượng thông thường hoa lửa hàn mà không bị bắt cháy hoặc trở nên mất an toàn.
Không thành phần nào của kim cặp que hàn được phép trong điều kiện vận hành bình thường gây ra rủi ro cháy, tức là phải sử dụng vật liệu tự dập lửa.
Kiểm tra sự phù hợp bằng thiết bị theo Hình 2.
Dòng điện (xấp xỉ 25 A) được đi qua thanh tròn cho đến khi đạt được nhiệt độ ổn định θ là 
. Trong suốt thử nghiệm, nhiệt độ của thanh tròn được làm nóng phải được duy trì. Nhiệt độ này phải được đo bằng nhiệt kế tiếp xúc hoặc cập nhiệt điện.
Tiếp theo, thanh tròn được làm nóng đặt ngang vào cách điện trong 2 min tại điểm yếu nhất (ví dụ, chiều dày cách điện nhỏ nhất và khoảng cách gần nhất tới các phần mang điện). Thanh tròn được làm nóng không được xuyên qua cách điện và tiếp xúc với các phần mang điện. Ở phần tay cầm, thanh tròn nung nóng phải được đặt lên đoạn có chiều dày vách chắn nhỏ nhất và ở nơi các phần mang điện bên trong là gần nhất với bề mặt tay cầm.
Cố gắng mồi cháy khí bất kỳ có thể được phát ra xung quanh điểm tiếp xúc bằng cách sử dụng tia lửa điện hoặc đốm lửa nhỏ. Nếu các khí là dễ cháy, việc cháy phải chấm dứt ngay khi lấy thanh tròn được làm nóng ra.
10. Yêu cầu về cơ theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010
10.1. Lối vào cáp hàn
Lối vào cáp hàn của kìm cặp que hàn phải được thiết kế để ngăn ngừa hỏng cáp do uốn. Kiểm tra sự phù hợp bằng xem xét bằng mắt.
10.2. Sự thâm nhập của cách điện cáp hàn
Kìm cặp que hàn phải được thiết kế sao cho cách điện của cáp hàn có thể đi vào sâu ít nhất hai lần đường kính ngoài của cáp hàn với giá trị tối thiểu là 30 mm.
Kiểm tra sự phù hợp bằng phép đo cáp hàn có tiết diện lớn nhất như quy định của nhà chế tạo.
10.3. Mối nối cáp hàn
Kìm cặp que hàn phải được thiết kế sao cho có thể thay cáp hàn có tiết diện trong phạm vi quy định của nhà chế tạo. Mối nối phải có khả năng chịu đựng ứng suất cơ từ thử nghiệm kéo mà không bị tách ra.
Kiểm tra sự phù hợp bằng xem xét bằng mắt và thử nghiệm sau:
Kìm cặp que hàn được lắp theo hướng dẫn của nhà chế tạo với cáp hàn có tiết diện lớn nhất. Mối nối phải chịu sức kéo 10 lần với lực kéo 40 N cho một mm2 tiết diện với giá trị lớn nhất là 2 000 N, đặt vào cáp hàn. Lực của mỗi lần kéo được tăng dần từ “không” lên giá trị quy định trong 1 s và giữ thêm 1 s nữa tại giá trị đó.
Sau quá trình thử nghiệm, dây dẫn không được dịch chuyển nhận thấy được. Thử nghiệm này cần được lặp lại với cáp hàn có tiết diện nhỏ nhất theo quy định của nhà chế tạo.
Nếu có nhiều hơn một phương pháp cố định cáp thì tất cả các phương pháp phải được thử nghiệm. Mối nối phải có khả năng chịu đựng ứng suất cơ từ thử nghiệm kéo mà không bị tách ra.
10.4. Khả năng chịu va đập
Kìm cặp que hàn phải có khả năng chịu đựng ứng suất cơ từ các thử nghiệm va đập mà không có bất kỳ thay đổi rõ rệt nào hoặc thay đổi chức năng của thiết bị kẹp que hàn hoặc của phần điều khiển của thiết bị này.
Trên cách điện không được có bất kỳ vết gãy hoặc nứt nào. Tuy nhiên, sự xuất hiện các mảnh vụn nhỏ hoặc vết trầy trên bề mặt có thể được chấp nhận.
Sự phù hợp có thể được kiểm tra thông qua các thử nghiệm sau đây:
a) Rơi thẳng đứng
Kìm cặp que hàn được treo bởi cáp hàn của nó, với phần đầu cách mặt phẳng va đập 1 m. Mặt phẳng va đập là một tấm thép đúc, có chiều dày ít nhất là 9 mm, tiếp xúc với mặt đất.
Kìm cặp que hàn được thả rơi tự do với cáp hàn của nó. Thử nghiệm được thực hiện ba lần với cùng một kìm cặp que hàn.
b) Dao động con lắc
Đối với thử nghiệm này, sử dụng thiết bị theo Hình 3. Kìm cặp que hàn được treo bằng cáp hàn của nó và được kéo khỏi phương thẳng đứng trên mặt phẳng vuông góc với tường.
Sau khi được thả ra với vận tốc ban đầu bằng “không”, kìm cặp que hàn va đập vào một vật chịu va đập trong các điều kiện sau:
• vật chịu va đập là một thanh thép góc 40 mm x 40 mm x 5 mm, có bán kính ngoài 5 mm;
• điểm treo của cáp nguồn điện hàn được điều chỉnh 1 m bên trên góc của thanh thép để sao cho phần của kìm cặp que hàn mà phải chịu va đập chỉ vừa tiếp xúc với góc của thanh thép khi kìm cặp que hàn được treo tự do;
• trong quá trình thử nghiệm, kìm cặp que hàn được kéo ra khỏi phương thẳng đứng sao cho độ cao dao động là 400 mm.
Kìm cặp que hàn được phép dao động trên thanh thép góc sáu lần: hai lần ở phần đầu, hai lần ở phần giữa của tay cầm và hai lần ở cần điều khiển; nếu kìm cặp que hàn không có cần điều khiển, thì hai tần trên phần có nhiều khả năng yếu.
11. Ghi nhãn
Theo tiêu chuẩn IEC 60974-11:2010 thì các thông tin sau phải được ghi nhãn một cách rõ ràng và không tẩy xóa được trên mỗi kìm cặp que hàn:
a) tên của nhà chế tạo, nhà phân phối, nhà nhập khẩu hoặc nhãn hiệu thương mại đã được đăng kí;
b) kiểu (nhận dạng) được cho bởi nhà chế tạo;
c) dòng điện danh định;
d) tham chiếu tới tiêu chuẩn này, khẳng định rằng kìm cặp que hàn phù hợp với các yêu cầu.
Ví dụ:
STAR
B 200 / TCVN 8094-11 (IEC 60974-11)
Ví dụ này dùng cho kìm cặp que hàn có nhãn thương mại STAR, kiểu B, có dòng điện danh định 200 A và phù hợp với TCVN 8094-11 (IEC 60974-11).
Kiểm tra sự phù hợp bằng cách đọc nội dung ghi nhãn.
12. Hướng dẫn sử dụng
Mỗi kìm cặp que hàn phải được cung cấp cùng với tờ hướng dẫn sử dụng có các thông tin sau:
a) phạm vi kẹp đối với que hàn;
b) cách nối đúng cáp hàn;
c) lựa chọn cáp hàn, kiểu và kích cỡ;
d) mối quan hệ giữa dòng điện cho phép và chu kỳ làm việc;
e) danh sách các phụ tùng thay thế thiết yếu.
Kiểm tra sự phù hợp bằng cách đọc hướng dẫn.
