GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG_CHƯƠNG 5 pptx

GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 44 CHƯƠNG KỸ THUẬT HÀN 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG a/ Thực chất: Hàn phương pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại lại với mà tháo rời cách nung nóng kim loại vùng tiếp xúc đến trạng thái nóng chảy, sau nguội tự đơng đặc nung đến trạng thái dẻo, sau tác dụng lực ép đủ lớn b/ Đặc điểm: - Tiết kiệm kim loại: so với tán ri vê tiết kiệm từ 10÷20%, đúc từ 30÷50% - Thời gian chuẩn bị chế tạo phôi ngắn, giá thành phôi thấp - Có thể tạo kết cấu nhẹ khả chịu lực cao - Độ bền độ kín mối hàn lớn Có thể hàn hai kim loại có tính chất khác - Thiết bị hàn đơn giản, vốn đầu tư không cao Trong vật hàn tồn ứng suất dư lớn Vật hàn bị biến dạng cong vênh khả chịu tải trọng động thấp Hàn sử dụng rộng rãi để chế tạo phôi ngành chế tạo máy, chế tạo kết cấu dạng khung, giàn, dầm xây dựng, cầu đường, bình chứa cơng nghiệp v.v c/ Phân loại phương pháp hàn - Hàn nóng chảy: kim loại mép hàn nung đến trạng thái nóng chảy kết hợp với kim loại bổ sung từ vào điền đầy khe hở hai chi tiết hàn, sau đơng đặc tạo mối hàn Nhóm gồm hàn hồ quang, hàn khí, hàn điện xỉ, hàn tia điện tử, hàn tia laze, hàn plasma v.v - Hàn áp lực: hàn áp lực kim loại vùng mép hàn nung nóng đến trạng thái dẻo sau hai chi tiết ép lại với lực ép đủ lớn, tạo mối hàn Nhóm gồm hàn điện tiếp xúc, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn khí ép, hàn cao tần, hàn khuếch tán v.v 5.2 HÀN HỒ QUANG BẰNG TAY 5.2.1 THỰC CHẤT VÀ PHÂN LOẠI HÀN HỒ QUANG a/ Thực chất: Hàn hồ quang phương pháp hàn nóng chảy dùng nhiệt lửa hồ quang sinh điện cực hàn Thực chất hồ quang hàn dòng chuyển động điện tử ion mơi trường khí hai điện cực, kèm theo phát nhiệt lớn phát sáng mạnh b/ Phân loại: - Phân loại theo dòng điện hàn: Hàn dòng điện xoay chiều cho ta mối hàn có chất lượng khơng cao, khó gây hồ quang khó hàn song thiết bị hàn dịng xoay chiều đơn giản rẻ tiền nên thực tế có khoảng 80% máy hàn xoay chiều Hàn dòng điện chiều máy hàn đắt tiền dễ gây hồ quang, dễ hàn chất lượng mối hàn cao - Phân loại theo điện cực: chia điện cực hàn khơng nóng chảy chế tạo từ vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao grafit, vonfram Đường kính điện cực dq = 1÷5 mm điện cực vonfram dq = 6÷12 mm điện cực grafit, chiều dài que hàn thường 250 mm, đầu vát côn Điện cực khơng nóng chảy cho hồ quang hàn ổn định, để bổ sung kim loại cho mối hàn phải sử dụng thêm que hàn phụ Điện cực hàn nóng chảy chế tạo từ kim loại GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 45 hợp kim có thành phần gần với thành phần kim loại vật hàn Lõi que hàn có đường kính theo lý thuyết dq = 6÷12 mm Trong thực tế thường dùng dq=1÷6 mm Chiều dài que hàn L = 250÷450 mm; chiều dài phần cặp l1 = 30±5 mm; l2< 15mm; l3= 1÷2 mm l1 l2 l3 L H.5.1 Điện cực hàn a/ a/ Que hàn nóng chảy; b/ Que hàn khơng nóng chảy 1- lõi kim loại; 2- thuốc bọc b/ Lớp thuốc bọc chế tạo từ hỗn hợp gồm nhiều loại vật liệu dùng dạng bột, sau trộn với chất dính bọc ngồi lõi có chiều dày từ 1÷2 mm Nó có tác dụng: + Tăng khả ion hóa để dễ gây hồ quang trì hồ quang cháy ổn định + Bảo vệ mối hàn, tránh oxy hố hồ tan khí từ môi trường + Tạo xỉ lỏng đều, che phủ kim loại tốt để giảm tốc độ nguội mối hàn tránh nứt + Khử ơxy q trình hàn - Phân loại theo cách đấu điện cực hàn: a/ b/ c/ H.5.2 Các phương pháp nối điện cực với nguồn điện hàn a/ đấu dây trực tiếp; b/ đấu dây gián tiếp; c/ đấu dây pha 5.2.3 NGUỒN ĐIỆN VÀ MÁY HÀN a/ Yêu cầu: Nguồn điện hàn hàn hồ quang tay nguồn điện xoay chiều chiều Nhìn chung nguồn điện hàn máy hàn phải đảm bảo yêu cầu chung sau: - Điện áp không tải U0 phải < 80 v u (V) + Máy hàn xoay chiều: U0 = 55÷80V, Hh = 30÷55 V A + Máy hàn chiều: U0= 25÷45 V, Hh = 16÷35 V - Đường đặc tính động V-A máy hàn phải đường dốc B liên tục I (A) - Có khả tải ngắn mạch Iđ = (1,3÷1,4)Ih - Có thể điều chỉnh dịng điện hàn phạm vi rộng 1- đường đặc tính tĩnh hồ quang - Máy hàn phải có khối lượng nhỏ, hệ số hữu ích lớn, giá 2- đường đặc tính động máy hàn thành rẻ, dễ sử dụng dễ sửa chữa H.5.3 Đặc tính hồ quang hàn b/ Máy hàn hồ quang xoay chiều Máy hàn hồ quang dùng dòng điện xoay chiều sử dụng rộng rãi hàn hồ quang tay chúng có kết cấu đơn giản, giá thành chế tạo thấp, dễ vận hành sửa chữa Tuy nhiên chất GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 46 lượng mối hàn khơng cao hồ quang cháy khơng ổn định so với hồ quang dùng dịng điện chiều Máy hàn có lõi từ di động loại máy thông dụng trình bày (H.5.4): Máy hàn kiểu có lõi từ di động (A) nằm gơng từ (B) A máy biến áp Khi lõi từ (A) nằm hồn B tồn mặt phẳng gơng từ (B) từ thơng cuộn sơ cấp sinh có u1 u2 uh phần rẽ nhánh qua lõi từ làm cho từ thông qua cuộn thứ cấp giảm, W2 W1 điện áp cuộn thứ cấp (u2) H.5.4 Sơ đồ máy hàn xoay chiều có lõi di động giảm Khi di động lõi từ (A) ngồi (theo phương vng góc với mặt phẳng gông từ B), khe hở lõi từ gông từ tăng, từ thông rẽ nhánh giảm làm cho từ thông qua cuộn thứ cấp tăng điện áp cuộn thứ cấp tăng Máy hàn có lõi từ di động có kết cấu gọn, điều chỉnh dịng điện hàn vơ cấp, khoảng điều chỉnh rộng dùng nhiều b/ Máy hàn hồ quang chiều - Máy phát hàn hồ quang: Hình sau trình bày sơ đồ nguyên lý máy hàn chiều dùng máy phát có cuộn kích từ riêng cuộn khử từ mắc nối tiếp Máy hàn gồm máy phát điện chiều φkt (M) có cuộn dây kích từ riêng (2) cấp điện riêng từ nguồn điện xoay chiều qua M chỉnh lưu (1) Trên mạch máy phát đặt cuộn khử từ (3) Người ta bố trí cho từ Ổn áp thơng (φc) sinh cuộn khử từ luôn φc H.5.5 Sơ đồ ngược hướng với từ thông (φkt) sinh nguyên lý máy cuộn kích từ Ở chế độ không tải, Ih = nên φc phát hàn K chiều = 0, máy phát kích từ từ thông (φkt): φ kt = I kt W (Trong Ikt, W Rk dòng điện, số vòng dây từ trở cuộn kích Rk từ) Khi điện áp khơng tải xác định theo công thức: u kt = C.φ kt Ở chế độ làm việc, dòng điện hàn Ih ≠ nên từ thông φc ≠ 0, máy phát kích từ từ thơng tổng hợp (φ) cuộn dây kích từ (2) cuộn khử từ (3) sinh ra: φ = φ kt − φ c Sức điện động sinh phần cảm máy phụ thuộc vào từ thơng kích từ: E = C φ = C.( φ kt − φ c ) Trong C hệ số phụ thuộc vào máy - Máy hàn dùng dòng điện chỉnh lưu: Máy hàn dùng dịng điện chỉnh lưu có hai phận chính: Biến áp áp hàn (1) chỉnh lưu (2), biến trở (3) dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện hàn Máy hàn dùng dịng điện chỉnh lưu có hồ quang cháy ổn định máy hàn xoay chiều, phạm vi điều chỉnh dịng điện hàn rộng, hệ số cơng suất hữu ích cao, cơng suất khơng tải nhỏ, kết cấu đơn giản Nhược điểm máy hàn chỉnh lưu công suất bị hạn chế, đi-ôt dễ bị hỏng ngắn mạch lâu dòng điện hàn phụ thuộc lớn vào điện áp nguồn GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG R 47 Uh a/ H.5.6 a/ Sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh lu ba pha b/ Sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh l−u mét pha 5.2.4 CHẾ ĐỘ HÀN HỒ QUANG ĐIỆN a/ Đường kính que hàn: Đường kính que hàn phụ thuộc vào vật liệu hàn, chiều dày vật hàn, vị trí mối hàn khơng gian, kiểu mối hàn để chọn tra theo sổ tay cơng nghệ hàn xác định theo công thức kinh nghiệm vật hàn mỏng: - Hàn giáp mối: d= S +1 [mm] ; - Hàn góc, hàn chữ T: d = K + [mm] Trong S - chiều dày vật hàn, K- cạnh mối hàn góc b/ Cường độ dịng điện hàn (Ih): Cường độ dòng điện hàn chọn phụ thuộc vào vật liệu hàn, đường kính que hàn, vị trí mối hàn khơng gian, kiểu mối hàn tra theo sổ tay công nghệ xác định theo công thức kinh nghiệm với hàn sấp: I h = ( β + αd q )d q (Trong α β hệ số phụ thuộc vào đặc tính kim loại vật liệu hàn Đối với thép α = 6, β = 20) Khi chiều dày chi tiết S > 3d tăng cường độ dòng điện khoảng 15% S < 1,5d giảm 15% so với trị số tính tốn c/ Điện áp hàn: điện áp hàn thường thay đổi hàn hồ quang tay d/ Số lượt cần phải hàn: Số lượt hàn tính theo cơng thức sau: n = Fd − F0 + Fn Trong Fd diện tích mặt cắt ngang tồn mối hàn (diện tích đắp), F0 Fn tương ứng diện tích mặt cắt ngang đường hàn lần đ/ Tốc độ hàn (Vh): Vh = αd Ih [cm/s] (αd hệ số đắp = 7÷11[g/A.h]; γ khối 3600 ⋅ γ ⋅ Fd lượng riêng kim loai que hàn [g/cm3]; Ih cường độ dòng điện hàn [A]; Fđ tiết diện đắp mối hàn [cm2] 5.2.5 THAO TÁC HÀN Khi hàn hồ quang tay, góc nghiêng que hàn so với mặt vật hàn thường từ 75÷85o Trong q trình hàn, que hàn dịch chuyển dọc trục để trì chiều dài cột hồ quang, đồng thời chuyển động ngang mối hàn để tạo bề rộng mối hàn chuyển động dọc đường hàn theo tốc độ hàn cần thiết Khi mối hàn có bề rộng lớn, chuyển dịch que hàn thực theo nhiều cách: thông thường chuyển động que hàn theo đường dích dắc (a), cần nung nóng phần nhiều theo sơ đồ (b) cần nung nóng nhiều hai bên theo sơ đồ (c) a/ b/ H.5.7 Cỏc phương pháp chuyển động que hàn c/ GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 48 5.3 HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG 5.3.1 THỰC CHẤT VÀ ĐẶC ĐIỂM a/ Thực chất: Hàn hồ quang tự động q trình hàn khâu trình tiến hành tự động máy hàn, bao gồm: gây hồ quang, chuyển dịch điện cực hàn xuống vũng hàn để trì hồ quang cháy ổn định, dịch chuyển điểm hàn dọc mối hàn, cấp thuốc hàn khí bảo vệ Khi số khâu q trình hàn tự động hóa người ta gọi hàn bán tự động Thường hàn bán tự động người ta tự động hóa khâu cấp điện cực hàn vào vũng hàn di chuyển điện cực thực tay b/ Đặc điểm: - Năng suất hàn cao chất lượng mối hàn tốt ổn định - Tiết kiệm kim loại nhờ hệ số đắp cao Cải thiện điều kiện lao động - Tiết kiệm lượng sử dụng triệt để nguồn nhiệt - Thiết bị đắt, không hàn kết cấu hàn vị trí hàn phức tạp 5.3.2 HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP THUỐC BẢO VỆ a/ Thực chất Hàn hồ quang lớp thuốc bảo vệ gọi hàn hồ quang chìm, tiếng Anh viết tắt SAW (Submerged Arc Welding), qúa trình hàn nóng chảy mà hồ quang cháy dây hàn (điện cực hàn) vật hàn lớp thuốc bảo vệ Dưới tác dụng nhiệt hồ quang, mép hàn, dây hàn phần thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn Dây hàn đẩy vào vũng hàn cấu đặc biệt với tốc độ phù hợp với tốc độ cháy (hình 5.8a) Theo độ chuyển dịch nguồn nhiệt (hồ quang) mà kim loại vũng hàn nguội kết tinh tạo thành mối hàn (hình 5.8b) Trên mặt vũng hàn phần mối hàn đơng đặc hình thành lớp xỉ có tác dụng tham gia vào qúa trình luyện kim hàn, bảo vệ giữ nhiệt cho mối hàn, tách khỏi mối hàn sau H.5.8 Sơ đồ hàn lớp thuốc bảo vệ hàn Phần thuốc hàn chưa bị nóng a/ Sơ đồ nguyên lý; b/ Cắt dọc theo trục mối hàn chảy sử dụng lại Hàn hồ quang lớp thuốc bảo vệ tự động hai khâu cấp dây vào vùng hồ quang chuyển động hồ quang theo trục mối hàn Trường hợp gọi “hàn hồ quang tự động lớp thuốc bảo vệ” Nếu tự động hoá khâu cấp dây hàn vào vùng hồ quang cịn khâu GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 49 chuyển động hồ quang dọc theo trục mối hàn thao tác tay gọi “hàn hồ quang bán tự động lớp thuốc bảo vệ” b/ Đặc điểm - Nhiệt lượng hồ quang tập trung nhiệt độ cao, cho phép hàn tốc độ lớn hàn chi tiết có chiều dày lớn mà khơng phải vát mép - Chất lượng liên kết hàn cao bảo vệ tốt kim loại mối hàn khỏi tác dụng ôxy nitơ khơng khí xung quanh Lớp thuốc xỉ hàn làm liên kết nguội chậm nên bị thiên tích Mối hàn có hình dạng tốt, đặn, bị khuyết tật không ngấu, rỗ khí, nứt bắn toé - Hồ quang bao bọc kín thuốc hàn nên không làm hại mắt da thợ hàn Lượng khói (khí độc) sinh qúa trình hàn so với hàn hồ quang tay - Dễ khí hố tự động hố qúa trình hàn Giảm tiêu hao dây hàn 5.3.3 HÀN HỒ QUANG NĨNG CHẢY TRONG MƠI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ a/ Thực chất: Hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí bảo vệ q trình hàn nóng chảy nguồn nhiệt hàn cung cấp hồ quang tạo điện cực nóng chảy (dây hàn) vật hàn; hồ quang kim loại nóng chảy bảo vệ khỏi tác dụng ôxy nitơ mơi trường xung quanh loại khí hỗn hợp khí Tiếng Anh phương pháp gọi GMAW (Gas Metal Arc Welding) Khí bảo vệ khí trơ (Ar; He hỗn hợp Ar+He) không tác dụng với kim loại lỏng hàn loại khí hoạt tính (CO2; CO2+O2; CO2+Ar ) có tác dụng đẩy khơng khí khỏi vùng hàn hạn chế tác dụng xấu Khi điện cực hàn hay dây hàn cấp tự động vào vùng hồ quang thông qua cấu cấp dây, dịch chuyển hồ quang dọc theo mối hàn thao tác tay gọi hàn hồ quang bán tự động mơi trường khí bảo vệ Nếu tất chuyển động khí hố gọi hàn hồ quang tự động mơi trường khí bảo vệ b/ H.5.9 Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí bảo vệ a/ Sơ đồ nguyên lý; b/ Sơ đồ thiết bị Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí trơ (Ar; He) tiếng Anh gọi phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas) Vì loại khí trơ có giá thành cao nên khơng ứng GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 50 dụng rộng rãi, dùng để hàn kim loại màu thép hợp kim Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí hoạt tính (CO2; CO2+O2 ) tiếng Anh gọi phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) Phương pháp hàn MAG sử dụng khí bảo vệ CO2 phát triển rộng rãi có nhiều ưu điểm: CO2 loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất giá thành thấp; Năng suất hàn CO2 cao, gấp 2,5 lần so với hàn hồ quang tay Tính công nghệ hàn CO2 cao so với hàn hồ quang lớp thuốc tiến hành vị trí khơng gian khác Chất lượng hàn cao, sản phẩm hàn bị cong vênh tốc độ hàn cao, nguồn nhiệt tập trung, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp Điều kiện lao động tốt so với với hàn hồ quang tay qúa trình hàn khơng phát sinh khí độc b/ Phạm vi ứng dụng: Trong cơng nghiệp đại, hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí bảo vệ chiếm vị trí quan trọng Nó khơng hàn loại thép kết cấu thơng thường mà cịn hàn loại thép khơng gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, hợp kim đặc biệt, hợp kim nhôm, magiê, niken, đồng, hợp kim có lực hố học mạnh với ơxy Phương pháp sử dụng vị trí khơng gian, chiều dày vật hàn từ 0,4 ÷ 4,8 mm cần hàn lớp mà vát mép; từ 1,6 ÷ 10 mm hàn lớp có vát mép; cịn từ 3,2 ÷ 25 mm hàn nhiều lớp 5.3.4 HÀN HỒ QUANG ĐIỆN CỰC KHƠNG NĨNG CHẢY TRONG KHÍ TRƠ a/ Thực chất: Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy mơi trường khí trơ (GTAW) qúa trình hàn nóng chảy, nguồn nhiệt cung cấp hồ quang tạo thành điện cực không nóng chảy vũng hàn (hình 5.10) Vùng hồ quang bảo vệ mơi trường khí trơ (Ar, He Ar+He) để ngăn cản tác động có hại ơxy nitơ khơng khí Điện cực khơng nóng chảy thường dùng Volfram nên phương pháp hàn tiếng Anh gọi TIG (Tungsten Inert Gas) Vũng hồ quang, hồ quang hàn TIG có nhiệt độ cao, đạt tới 61000C Kim loại mối hàn tạo thành từ kim loại hàn chi tiết mỏng với liên kết gấp mép, bổ sung từ que hàn phụ Vũng hàn bao bọc khí trơ thổi từ chụp khí b/ Đặc điểm - Tạo mối hàn có chất lượng cao hầu hết kim loại hợp kim - Mối hàn làm sau hàn - Hồ quang vũng hàn quan sát hàn - Có thể hàn vị trí khơng gian Khơng có kim loại bắn toé H.5.10 Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang nóng - Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc độ chảy mơi trường khí trơ hàn, giảm biến dạng liên kết hàn c/ Ứng dụng: Phương pháp hàn TIG áp dụng nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt thích hợp hàn thép hợp kim cao, kim loại màu hợp kim chúng Phương pháp hàn thông thường thao tác tay tự động hố hai khâu di chuyển hồ quang cấp dây hàn phụ GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 51 5.4 HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI BẰNG KHÍ 5.4.1 KHÁI NIỆM CHUNG a/ Thực chất: Hàn cắt khí phương pháp sử dụng nhiệt lửa sinh đốt cháy khí cháy dịng ơxy để nung kim loại Thơng dụng hàn cắt khí ơxy axêtylen b/ Đặc điểm - Hàn nhiều loại kim loại hợp kim (gang, đồng nhôm ) - Hàn chi tiết mỏng Thiết bị gọn, nhẹ, đơn giản - Vốn đầu tư thấp, không cần nguồn điện - Năng suất thấp Vật hàn bị nung nóng nhiều dẫn đến tính giảm Hàn khí sử dụng nhiều hàn chi tiết mỏng thép, chi tiết gang, đồng, nhôm số kim loại màu khác, cắt tạo phôi từ tấm, cắt đứt thỏi v.v c/ Khí hàn - Khí ôxy kỹ thuật: ôxy dùng để hàn khí ôxy kỹ thuật chứa từ 98,5÷99,5 % ơxy khoảng 0,5÷1,5 % tạp chất (N2, Ar) Trong công nghiệp, để sản xuất ôxy dùng phương pháp điện phân nước làm lạnh chưng cất phân đoạn khơng khí Ơxy hàn chủ yếu dùng phương pháp làm lạnh khơng khí Như biết, thành phần khơng khí chứa khoảng 78,03 % N2, 0,93 % Ar 20,93 % O2, nhiệt độ hoá lỏng chúng tương ứng -195,8 oC, -185,7 oC 182,06oC Bằng phương pháp làm lạnh khơng khí xuống nhiệt độ -182,06 oC nhiệt độ hóa lỏng N2 Ar, sau cho N2 Ar bay ta thu ơxy lỏng Ơxy kỹ thuật bảo quản thể lỏng khí Ở thể lỏng, ơxy chứa bình thép giữ nhiệt độ thấp, hàn cho ôxy lỏng bay hơi, lít ơxy thể lỏng bay cho 860 lít thể khí điều kiện tiêu chuẩn - Khí axêtylen: Axêtylen hợp chất cácbon hyđrơ có cơng thức hóa học C2H2, khối lượng riêng điều kiện tiêu chuẩn 1,09 kg/m3, nhiệt trị 11.470 Cal/m3 Axêtylen sản xuất từ đất đèn CaC2 Khi cho đất dèn tác dụng với nước ta thu Axêtylen theo phản ứng: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol Khí Axêtylen tự bốc cháy khoảng 420oC (ở áp suất at) Dễ phát nổ áp suất > 1,5 at nhiệt độ 500oC; Ở nhiệt độ áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành hợp chất khác benzel (C6H6), (C8H8); Axêtylen có khả hịa tan nhiều chất lỏng với độ hồ tan lớn, đặc biệt axêtơn: 23 lít C2H2/ lít Các tạp chất chứa khí axêtylen PH3 làm tăng khả gây nổ H2S tạp chất có hại, làm giảm chất lượng mối hàn Ngồi khí axêtylen hàn cắt người ta cịn dùng khí khác hyđrơ, mêtal, hỗn hợp prơpan - butan 5.4.2 THIẾT BỊ HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍ Các thiết bị trạm hàn cắt khí gồm có loại sau: a/ Bình chứa khí: dùng để chứa khí ơxy khí axêtylen, chế tạo từ thép dày mm phương pháp dập hàn Bình có đường kính ngồi 219 mm, cao 1390 mm, dung tích 40 lít, trọng lượng 67 kg Bình chứa ơxy chịu áp suất khí nạp 150 at sơn màu GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 52 xanh xanh da trời Bình chứa axêtylen chịu áp suất khí nạp tới 19 at, sơn màu vàng màu trắng Trong bình chứa bọt xốp (thường than hoạt tính) tẩm axêtôn, lượng dùng khoảng 290 - 320 gram than hoạt tính 225 - 230 gram a xêtơn cho lít thể tích bình chứa H.5.11 Sơ đồ trạm hàn cắt khí Bình chứa ơxy; Bình chứa axêtylen; Van gảm áp; Đồng hồ đo áp; Khoá bảo hiểm; Dây dẫn khí; Mỏ hàn mỏ cắt; Ngọn lửa hàn b/ Van giảm áp: dụng cụ dùng để giảm áp suất khí bình chứa xuống áp suất làm việc cần thiết tự động trì áp suất mức ổn định Đối với khí oxy áp suất khí bình tới 150 at, áp suất khí làm việc khoảng 3÷4 at, cịn khí axêtylen áp suất bình tới 15÷16 at, áp suất làm việc 0,1÷1,5 at p1 p2 p1 p2 10 H.5.12 Sơ đồ nguyên lý van giảm áp Đường dẫn khí cao áp Lị xo phụ Van Van an tồn Đường dẫn khí Buồng thấp áp Màng đàn hồi; Lò xo chính; 9.Vít điều chỉnh; 10 truyền Nguyên lý làm việc: khí dẫn vào van theo ống (1) qua ống (5) tới mỏ hàn mỏ cắt Áp lực khí buồng hạ áp (6) phụ thuộc vào độ mở van (3) Khi lò xo (7) chưa bị nén, van (3) chịu tác dụng lị xo phụ (2) áp lực khí, đóng kín cửa van khơng cho khí vào buồng hạ áp (6) Khi vặn vít điều chỉnh (9), làm cho lị xo (8) bị nén, van (3) nâng lên, cửa van mở khí sang buồng hạ áp Tuỳ thuộc vào độ nén lị xo (8), độ nén lò xo phụ (2), độ chênh áp trước sau van, cửa van (3) mở nhiều hay ít, ta nhận áp suất cần thiết buồng hạ áp Nhờ có màng đàn hồi (7), van tự động điều chỉnh áp suất khí Nếu ngun nhân đó, áp suất khí (p2) tăng, áp lực tác dụng lên GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 53 mặt màng đàn hồi (7) tăng, đẩy màng đàn hồi dịch xuống thông qua đội van (3) bị kéo xuống, làm cửa van đóng bớt lại, lượng khí vào buồng hạ áp giảm, làm áp suất khí giảm Ngược lại, p2 giảm, cửa van (3) mở lớn hơn, lượng khí vào buồng hạ áp tăng, làm p2 tăng trở lại c/ Dây dẫn khí: dùng để dẫn khí từ bình chứa khí, bình chế khí đến mỏ hàn mỏ cắt Yêu cầu chung ống dân khí chịu áp suất tới 10 at dây dẫn oxy, at với dây dẫn axêtylen Đủ độ mềm cần thiết không bị gập Dây dẫn chế tạo vải lót cao su, có ba loại kích thước sau: - Đường kính 5,5 mm, đường kính ngồi khơng quy định - Đường kính 9,5 mm, đường kính ngồi 17,5 mm - Đường kính 13 mm, đường kính ngồi 22 mm d/ Mỏ hàn mỏ cắt: dụng cụ dùng để pha trộn khí cháy ơxy, tạo thành hỗn hợp cháy có tỉ lệ thành phần thích hợp để nhận lửa hàn cắt theo yêu cầu Mỏ hàn có loại mỏ hàn kiểu hút mỏ hàn đẳng áp O2 C2H H.5.13 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo mỏ hàn khí Dây dẫn khí C2H2 Dây dẫn khí ơxy Van điều chỉnh C2H2 Van điều chỉnh oxy Buồng hút Đầu mỏ hàn Khí C2H2 (áp suất 0,01÷1,2 at) dẫn vào qua ống qua van đóng mở (5), cịn khí ơxy (áp suất 1÷4 at) dẫn vào qua ống qua van điều chỉnh (4) Khi dịng ơxy phun đầu miệng phun (3) với tốc độ lớn tạo nên vùng áp suất thấp hút khí C2H2 vào theo Hỗn hợp tiếp tục hoà trộn buồng hút (3), sau theo ống dẫn (2) miệng mỏ hàn (1) đốt cháy tạo thành lửa hàn 5.4.5 CẮT KIM LOẠI BẰNG KHÍ a/ Thực chất: Thực chất trình cắt kim loại khí đốt cháy kim loại cắt dịng ơxy, tạo thành ôxýt thổi chúng khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt Khi bắt đầu cắt, kim loại mép cắt nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt lửa nung, sau cho dịng ơxy thổi qua, kim loại bị ơxy hóa mãnh liệt (bị đốt cháy) tạo thành ôxýt Sản phẩm cháy bị nung chảy bị dịng ơxy thổi khỏi mép cắt Tiếp theo, phản ứng cháy kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại bị nung nóng nhanh tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt O2 C2H2+O2 b/ Điều kiện để cắt khí - Nhiệt độ cháy kim loại phải thấp nhiệt độ nóng chảy Thép bon thấp có < 0,7% C thuận lợi cắt khí chúng có nhiệt độ cháy thấp nhiệt độ chảy Thép GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 54 bon cao nhiệt độ chảy xấp xĩ nhiệt độ cháy nên khó cắt hơn, cắt thường phải nung nóng trước tới 300 - 600oC - Nhiệt độ nóng chảy ơxýt kim loại phải thấp nhiệt độ nóng chảy kim loại Thép hợp kim crơm crơm-ni ken có ơxýt crơm Cr2O3 nhiệt độ chảy tới 2.000oC nên khó cắt - Ơxýt kim loại phải có độ chảy lỗng tốt, dễ tách khỏi mép cắt Gang khơng thể cắt khí cháy tạo ơxýt silic SiO2 có độ sệt cao - Độ dẫn nhiệt kim loại không cao, tránh tản nhiệt nhanh làm cho mép cắt bị nung nóng làm gián đoạn q trình cắt Nhơm, đồng hợp kim chúng dẫn nhiệt nhanh nên khơng thể cắt khí, trừ dùng thuốc cắt b/ Mỏ cắt Để cắt khí chủ yếu sử dụng mỏ cắt dùng nhiên liệu khí Sơ đồ cấu tạo chung chúng trình bày hình sau: H.5.14 Sơ đồ mỏ cắt khí ống dẫn khí axêtylen ống dẫn khí ơxy van axêtylen van ơxy van khí ơxy ống dẫn khí ơxy ống dẫn hỗn hợp khí C2H2- O2 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 55 5.5 HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 5.5.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM a/ Thực chất: Hàn điện tiếp xúc phương pháp hàn áp lực, sử dụng nhiệt biến đổi điện thành nhiệt cách cho dịng điện có cường độ lớn qua mặt tiếp xúc hai 3 chi tiết hàn để nung nóng kim loại P Khi hàn, hai mép hàn ép sát vào nhờ cấu ép, sau cho dịng điện chạy qua mặt tiếp xúc, theo định luật Jun-Lenxơ nhiệt lượng sinh mạch điện hàn xác định theo công thức: Q = 0,24 R I t Nhiệt nung nóng hai mặt tiếp xúc đạt đến trạng thái dẻo, sau cho lực tác dụng làm cho hai mặt tiếp xúc hai vật hàn tiếp cận nhau, xuất mối liên kết kim loại khuyếch tán nguyên tử hình thành nên mối hàn H.5.13 Sơ đồ hàn điện tiếp xúc giáp mối 1,2/ Vật hàn ; 3/ Cơ cấu kẹp phôi; 4/ Bàn máy; 5/ Máy biến áp b/ Đặc điểm: Thời gian hàn ngắn, suất cao dễ khí hóa tự động hóa Mối hàn bền đẹp Thiết bị đắt, vốn đầu tư lớn Đòi hỏi phải có máy hàn cơng suất lớn 5.5.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC a/ Hàn tiếp xúc giáp mối (H 5.13): Hàn tiếp xúc giáp mối phương pháp hàn mà mối hàn thực toàn bề mặt tiếp xúc hai chi tiết hàn Sau hai chi tiết hàn ép sát vào với lực ép sơ từ 10÷15 N/mm2, tiến hành đóng điện nung kim loại mép hàn đến trạng thái dẻo, cắt điện ép kết thúc với lực ép từ 30÷40 N/mm2 để tạo thành mối hàn b/ Hàn điểm: Hàn điểm phương pháp hàn tiếp xúc mà mối hàn thực theo điểm bề mặt tiếp xúc hai chi tiết hàn P P a/ P b/ H.5.14 Nguyên lý phương pháp hàn điểm a/ Hàn điểm phía; b/ Hàn điểm phía Khi hàn điểm hai phía, hàn đặt hai điện cực hàn Sau ép sơ đóng điện, dịng điện mạch chủ yếu tập trung diện tích nhỏ mặt tiếp xúc hai nằm điện cực, nung nóng kim loại đến trạng thái nóng chảy Tiếp theo cắt điện ép với lực ép đủ lớn, tạo nên điểm hàn Khi hàn điểm phía, hai điện cực bố trí phía so với vật hàn (b) Sự nung nóng điểm hàn dịng điện chạy qua vật hàn Để tăng cường dòng điện chạy qua điểm hàn, người ta bố trí thêm đệm đồng Sau điểm hàn nung chảy, tiến hành ép với lực ép đủ lớn ta nhận hai điểm hàn lúc GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 56 c/ Hàn đường: Hàn đường phương pháp hàn tiếp xúc mà mối hàn điểm hàn nối tiếp liên tục Về thực chất, coi hàn đường dạng hàn điểm, trình hàn vật hàn dịch chuyển liên tục hai điện cực tạo thành điểm hàn nối tiếp Khi hàn đường người ta sử dụng điện cực kiểu lăn, nhờ vật hàn dễ dàng chuyển động để dịch chuyển điểm hàn Theo chế độ hàn người ta phân ba kiểu hàn đường: hàn đường liên tục, hàn đường gián đoạn hàn bước P P a/ P P b/ H.5.15 Sơ đồ nguyên lý máy hàn đường Khi hàn đường liên tục, trình vật hàn chuyển động, điện cực thường xuyên ép vào vật hàn đóng điện liên tục Phương pháp đơn giản công nghệ vật hàn bị nung nóng liên tục, dễ bị cong vênh, vùng ảnh hưởng nhiệt lớn điện cực bị nung nóng mạnh, chóng mịn, đường hàn dài Khi hàn đường gián đoạn, vật hàn chuyển động liên tục, dòng điện cấp theo chu kỳ, thời gian cấp từ 0,01÷0,1 giây, tạo thành đoạn hàn cách quãng Khi hàn bước, vật hàn dịch chuyển gián đoạn, điểm dừng vật hàn ép điện cực cấp điện tạo thành điểm hàn  ... ống dẫn khí ơxy van axêtylen van ơxy van khí ơxy ống dẫn khí ơxy ống dẫn hỗn hợp khí C2H2- O2 GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 55 5. 5 HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 5. 5.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM a/ Thực chất: Hàn... cấp dây hàn phụ GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 51 5. 4 HÀN VÀ CẮT KIM LOẠI BẰNG KHÍ 5. 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG a/ Thực chất: Hàn cắt khí phương pháp sử dụng nhiệt lửa sinh đốt cháy khí cháy dịng ơxy... trọng lượng 67 kg Bình chứa ơxy chịu áp suất khí nạp 150 at sơn màu GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 52 xanh xanh da trời Bình chứa axêtylen chịu áp suất khí nạp tới 19 at, sơn màu vàng màu trắng Trong