1 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 1 1 / 78 / 78 19.0. Cắt kim loạibằng nhiệt 1. Cắt kim loạibằng ngọnlửaÔxy-khí cháy. 2. Cắt kim loạibằng hồ quang Plasma. 3. Dũi kim loạibằng điệncựcthan. 4. Dũi kim loạibằng điệncựcthuốcbọc. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 2 2 / 78 / 78 19.1. Cắt kim loạibằng ngọnlửa khí cháy Nguyên lý: Là quá trình dùng nhiệtlượng củangọnlửa khí cháy (axêtylen, propan,…) nung nóng kim loạitạivị trí cắt đến nhiệt độ cháy. Sau đó dùng luồng ôxy có lưulượng và áp lựclớnthổibạtlớpôxítkim loạivàmộtphần kim loại nóng chảy ra ngoài để hình thành vếtcắt. Dịch chuyển đầumỏ cắttheoquỹđạo định trướcvớitốc độ phù hợp để hình thành đường cắt. ôxy Hỗnhợpkhí cháy Xỉ cắt ôxy Hỗnhợpkhí cháy Ngọnlửa nung nóng Mỏ cắtkhí 2 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 3 3 / 78 / 78 19.1. Cắt kim loạibằng ngọnlửa khí cháy Kim loạicóthể cắt đượcbằng phương pháp này phảithỏamãn2 điều kiện: Nhiệt độ cháy phảithấphơn nhiệt độ nóng chảycủa kim loại cơ bản. Nhiệt độ nóng chảycủalớpôxítkimloại hình thành trong quá trình cắtphảithấphơnnhiệt độ nóng chảycủa kim loạicơ bản. Thép Cácbon và thép hợpkimthấpthỏa mãn hai điềukiệncắt trên. Ôxít củamộtsố hợp kim có trong thép như Nhôm và Crôm có nhiệt độ nóng chảylớnhơnso vớiôxítsắt Æ gây cảntrởđốivới quá trình cắt Æ giảmtốc độ cắtvàquátrìnhcắt không ổn định. Trong thựctế, quá trình cắtbằng ngọnlửa khí cháy phù hợpvớikim loạicógiớihạncácthànhphầnnhư sau: < 0,25%C; < 5%Cr; < 5%Mn; < 9%Ni. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 4 4 / 78 / 78 19.1. Cắt kim loạibằng ngọnlửakhícháy Ưu điểm: Năng suấtcắtcaohơnhầuhết các quá trình cắtgọtcơ khí. Hiệuquả về kinh tế khi tạodạng các chi tiếtphứctạpvàchiều dày lớn. Chi phí đầutư trang thiếtbị thấp. Trang thiếtbị gọnnhẹ, phù hợpvới thi công ngoài công trường. Hướng cắtcóthể thay đổi linh hoạtvới bán kính góc lượnnhỏ. Tạophôitrêntấm thép lớnthuậnlợibằng cách di chuyển đầucắt theo quỹđạo. Đạthiệuquả kinh tế cao trong nguyên công tạo mép. 3 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 5 5 / 78 / 78 19.1. Cắt kim loạibằng ngọnlửa khí cháy Nhược điểm: Dung sai kích thướccủasảnphẩmcắtthấp. Chỉ cắt được thép cácbon và thép hợpkimthấp. Ngọnlửacắtvàxỉ lỏng có thể gây mấtan toànsảnxuất. Đốivới thép dễ biếncứng có thể phảitiếnhànhxử lý nhiệttrướcvà sau khi cắt. Thay đổi công nghệ phứctạpkhicắtthéphợp kim cao và gang (vd. Bổ sung thuốchoặcbộtsắt). Là quá trình dùng nguồnnhiệt Æ cong vênh biếndạng trong và sau khi cắt. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 6 6 / 78 / 78 19.1.1. Yêu cầu đốivớikhícắt Ôxy dùng cho quá trình cắt nên có độ tinh khiếtkhoảng 99,5% hoặc cao hơn. Ôxy có độ tinh khiếtthấp Æ giảmtốc độ cắtvàtăng mức tiêu hao khí Æ giảmhiệusuấtcắt. Dùng Ôxy có độ tinh khiếtnhỏ hơn 95% sẽ tạomépcắtcóchấtlượng thấp. Chứcnăng củangọnlửa nung nóng sơ bộ: Đưanhiệt độ của kim loạitạivị trí cắt lên nhiệt độ cháy. Cung cấp nhiệtnăng để duy trì quá trình cắt. Bảovệ sự thâm nhậpcủa không khí vào dòng khí ôxy (khí thổi). Có tác dụng tẩysạch các tạpchất bám trên bề mặtcắtnhư gỉ sắt, sơn,… (các tạpchấtcóthể làm quá trình cắtbị gián đoạnhoặctạo nhiềumuội). 4 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 7 7 / 78 / 78 19.1.1. Yêu cầu đốivớikhícắt Các nhân tố cầnphải xem xét khi lựachọnlọai khí cháy: Thời gian nung nóng sơ bộ trướckhitạo đường cắt. Mức độ ảnh hưởng đếntốc độ cắtvànăng suấtcắt. Chi phí và lợiíchđem lại. Tỷ lệ pha trộngiữa ôxy và khí cháy để tạongọnlửa trung tính. Mức độ an toàn khi sử dụng và vậnchuyển. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 8 8 / 78 / 78 19.1.1. Yêu cầu đốivớikhícắt Các loại khí cháy thường đượcsử dụng: Cắtchi tiếtdàyNhiệt độ ngọnlửathấp.Metal Cắtchi tiếtdàyNhiệt độ ngọnlửa ở mức trung bình Propylene CắtdướinướcNhiệt độ ngọnlửa ở mức trung bình MAPP Cắttấm dày (100- 300mm) Đường cắtdài Nhiệt độ ngọnlửathấp. Tốc độ nung nóng thấp. Lượng tiêu hao ôxy lớn. Propan Cắttấmmỏng Vát mép Tạo các đường cắt ngắn, mảnh và mật độ dày. Nhiệt độ ngọnlủa cao và tập trung. Tốc độ nung nóng nhanh. Lượng tiêu hao oxy thấp Axêtylen Ứng dụngTính chấtKhí cháy 5 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 9 9 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Thông thường, cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy cho mép cắtvớicácchỉ số sau: Bề rộng rãnh cắt(> 2mm) Độ nhấp nhô bề mặtmépcắtthấp(Ra < 50 µm) Độ vuông góc củamépcắt kém (> 0,7 mm) Bề rộng vùng ảnh hưởng nhiệt – HAZ (> 1mm) CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 10 10 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Mép cắt đạtyêucầu Bề mặtmépcắt vuông góc vớibề mặttấm thép. Bề mặtmépcắtkhámịn, các vếtcắtthẳng và gầnnhư vuông góc vớibề mặttấm thép. Ít xỉ bám vào mép cắt. Praxair, Inc. 6 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 11 11 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Ngọnlửa nung nóng sơ bộ quá nhỏ, tốc độ hàn quá thấp Æ Gồ ghề tạimặt đáy. Nung nóng sơ bộ quá lâu, Æ mép cắtgồ ghề và bám nhiềuxỉ. Praxair, Inc. Praxair, Inc. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 12 12 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Áp lực ôxy quá thấp Æ Mép trên bị nóng chảy nhiều quá do tốc độ cắtquáchậm. Áp lực Ôxy quá cao và dùng bép cắt quá nhỏ. Praxair, Inc. Praxair, Inc. 7 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 13 13 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Tốc độ cắt quá chậm–bề mặtmépcắtgồ ghề. Tốc độ cắt quá cao – Vếtcắt không thẳng và bám nhiềuxỉởmặt đáy. Praxair, Inc. Praxair, Inc. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 14 14 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Mỏ cắtdichuyển không ổn định Æ mép cắtgồ ghề, không đều. Quá trình cắtbị gián đoạn Æ mép cắtgồ ghề tại các vị trí gián đoạn. Praxair, Inc. Praxair, Inc. 8 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 15 15 / 78 / 78 19.1.2. Chấtlượng mép cắt khi cắtbằng ngọnlửa ôxy-khí cháy Quy t rình cắthợplý Nung nóng quá lâu và bép cắt đặt quá gần bề mặtcắt Æ méptrênnóngchảykém Nung nóng sơ bộ kém và mỏ cắt đặtquáxa bề mặttấmthép Æ mép cắtbị côn (rộng ở phía trên) Praxair, Inc. CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 16 16 / 78 / 78 Nhậnbiếttốc độ cắt Tốc độ cắthợplý Tốc độ cắt quá nhanh Tốc độ cắtquáchậm 9 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 17 17 / 78 / 78 19.2. Quá trình cắtbằng hồ quang Plasma Nguyên lý: Là quá trình sử dụng hồ quang thắt làm nóng chảykimloại ở phạmvi hẹp. Kim loạilỏng đượcthổirakhỏirãnhcắtbằng dòng khí ion hóa vậntốccaođiratừđầucắtcùngvớihồ quang. Miller Electric Mfg. Co. Vậtcắt Điệncực wonfram Nướclàm mát Khí cắt Hồ quang Đầucắt CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 18 18 / 78 / 78 Đầu tiên, hồ quang hình thành giữa điện cựcwonframvàđầucắt. Hồ quang này bị thắtlại trong khe hở giữa điệncựcvà chụpcắttrướckhiđixuống bề mặtcắt. Khí cắt đi qua hồ quang và bị nung nóng rất nhanh tới nhiệt độ cao Æ giãn nở và tăng tốctrướckhiđixuống bề mặtcắt. Hồ quang bị nénvàkhôngkhíbị ion hóa ở áp suấtcaoÆ tạo ra dòng Plasma. Dòng Plasma có nhiệtnăng và nhiệt độ cao làm nóng chảykimloạicơ bản trong phạmvi rấthẹp và kim loại nóng chảy đượcthổirabằngchínháplựccủa dòng plasma. Có hai phương pháp hình thành hồ quang Plasma: Trựctiếpvàgiántiếp. Khí cắt Dòng khí có vai trò bảovệ và làm mát đầucắt Đầucắt 10 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 19 19 / 78 / 78 Hai phương pháp tạohồ quang Plasma Điệncực Nướclàmmát Khí Plasma Nguồn điện Mồihồ quang HỒ QUANG TRỰC TIẾP HỒ QUANG GIÁN TIẾP Điệncực Nướclàmmát Khí Plasma Nguồn điện Mồihồ quang CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 20 20 / 78 / 78 ƯU ĐIỂM củacắtbằng hồ quang Plasma Cắt được nhiềuloạivậtliệu (Thép cácbon, thép hợp kim, thép không gỉ, kim loại màu, vậtliệu không dẫn điện,…). Năng lượng nhiệtlớn, tập trung Æ Tốc độ cắtlớn. (so vớicắtbằng ngọnlửakhí cháy). Chấtlượng bề mặtcắt cao. Rãnh cắthẹp. Vùng ảnh hưởng nhiệthẹp. Thao tác vận hàn đơngiản, không phải nung nóng sơ bộ trướckhicắt. Dễ cơ khí hóa, tựđộng hóa. Praxair, Inc. Hypertherm, Inc. Praxair, Inc. [...]... CHẤT & DẦU KHÍ: 19 Cắt kim loại bằng nhiệt NHƯỢC ĐIỂM của cắt bằng hồ quang Plasma Dung sai kích thước của sản phẩn cắt thấp hơn khi dùng các phương pháp cắt gọt cơ khí Quá trình cắt có thể gây cháy, điện giật, hại mắt vì hồ quang, khí thải và tiếng ồn (Khắc phục bằng cách cắt trong nước Giảm mạnh mức độ ảnh hưởng của khói, bức xạ cực tím và tiếng ồn) Chi phí cao hơn so với cắt bằng ngọn lửa khí cháy... CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19 Cắt kim loại bằng nhiệt 19.3 Dũi kim loại bằng điện cực than Nguyên lý: Hồ quang giữa điện cực và chi tiết làm nóng chảy cục bộ kim loại, phần kim loại nóng chảy được thổi ra ra ngoài bằng dòng khí nén Dùng chính Nguồn điện hàn để tạo hồ quang Khí nén được cấp từ máy nén khí thông thường (áp lực khí 5~7 atm) Điện cực được làm bằng than có bọc đồng bên ngoài tăng... thể dũi cả kim loại đen lẫn kim loại màu © ThS KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 24 / 78 12 19.3 Dũi kim loại bằng điện cực than CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19 Cắt kim loại bằng nhiệt Ưu điểm: Nhanh – nhanh hơn khoảng 5 lần so với các phương pháp gia công cắt gọt Thuận lợi cho công việc duic loại bỏ khuyết... Đoạn bóc lớp bọc bằng đồng 19 mm ~ 50 mm Tiếp điện Dòng khí thổi (luôn nằm phía dưới điện cực) Hướng cắt Chi tiết dũi (-) © ThS KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 23 / 78 19.3 Dũi kim loại bằng điện cực than CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19 Cắt kim loại bằng nhiệt Ứng dụng: Bóc một phần kim loại phục vụ công... xạ cực tím và tiếng ồn) Chi phí cao hơn so với cắt bằng ngọn lửa khí cháy (tiêu hao về điện cực, điện năng) Vì là quá trình cắt sử dụng nguồn nhiệt nên vẫn phải quan tâm đến cong vênh biến dạng của sản phẩm cắt CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19 Cắt kim loại bằng nhiệt © ThS KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543... quang © ThS KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 25 / 78 CÔNG NGHỆ HÀN CÁC THIẾT BỊ HÓA CHẤT & DẦU KHÍ: 19 Cắt kim loại bằng nhiệt 19.4 Dũi kim loại bằng điện cực thuốc bọc Hồ quang và khí thổi Thuốc bọc Lõi điện cực © ThS KSHQT Vũ Đình Toại - Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868... lượng) Dễ thao tác vận hành (khác so với hàn hồ quang tay là mỏ kẹp điện cực và máy nén khí) Ứng dụng rất linh hoạt Nhược điểm: Bề mặt dũi (cắt) thô Yêu cầu lưu lượng khí nén lớn Tăng hàm lượng Cácbon cho vùng kim loại lân cận vết dũi tăng độ cứng (biến cứng) khi dũi (cắt) gang hay thép dễ biến cứng Khi dũi thép không gỉ, dễ tạo Cácbít phải mài Phương pháp này có thể gây cháy, sinh khói, tiếng ồn và tia . 78 19.0. Cắt kim loạibằng nhiệt 1. Cắt kim loạibằng ngọnlửaÔxy-khí cháy. 2. Cắt kim loạibằng hồ quang Plasma. 3. Dũi kim loạibằng điệncựcthan. 4. Dũi kim loạibằng điệncựcthuốcbọc. CÔNG NGHỆ HÀN. 19. Cắt kim loạibằng nhiệt © ThS. KSHQT. VũĐình Toại-Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBK HN, toai-dwe@mail.hut.edu.vn, Tel: 04.868 4542, Fax: 04.868 4543 1 1 / 78 / 78 19.0. Cắt kim loạibằng nhiệt 1. Cắt. ngọnlửa khí cháy Kim loạicóthể cắt đượcbằng phương pháp này phảithỏamãn2 điều kiện: Nhiệt độ cháy phảithấphơn nhiệt độ nóng chảycủa kim loại cơ bản. Nhiệt độ nóng chảycủalớpôxítkimloại hình thành