239 Chương 5 HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍ 5.1 Thực chất, đặc điểm và ứng dụng của hàn khí. Hàn khí là quá trình nung nóng vật hàn và que hàn đến trạng thái hàn bằng nhọn lửa của khí cháy (C 2 H 2 , CH 4 , C 3 H 6 ) với O 2 . Ở nước ta hiện nay sau phương pháp hàn hồ quang điện, phương pháp hàn và cắt kim loại bằng khí đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp và công trường vì thiết bò hàn đơn giản và rẻ tiền, sử dụng ở những vùng xa nguồn điện, có thể hàn được nhiều loại vật liệu khác nhau như thép, gang, đồng, nhôm đặc biệt nó rất thích hợp khi hàn những vật liệu nhiệt độ chảy thấp, các kết cấu mỏng. Tuy nhiên, so với hàn điện, hàn khí có nhược điểm lớn là vật hàn dễ bò biến dạng và cong vênh, năng suất hàn thấp hơn. Do vậy phạm vi sử dụng hẹp hơn hàn hồ quang tay. Hàn khí chủ yếu dùng để hàn các chi tiết mỏng, sửa chữa khuyết tật của sản phẩm đúc, hàn vảy, hàn đắp. Ngọn lửa khí cháy còn dùng để nung nóng vật liệu, tôi, cắt kim loại bằng khí… Nhiệt lượng sinh ra của khí cháy với ôxy thực hiện theo phản ứng: C 2 H 2 + O 2 = CO + H 2 + Q 5.2 Vật liệu và thiết bò hàn khí. 5.2.1 Vật liệu hàn 1. Oxy (O 2 ). Ôxy dùng trong kỹ thuật hàn cần có độ tinh khiết từ 98,5 99,5%( còn lại là tạp chất nitơ và argon ) , nên thường gọi là ôxy kỹ thuật. Ôxy là loại khí trong suốt, không màu và mùi vò, khi tác dụng với các chất hữu cơ nó sinh ra một lượng nhiệt lượng lớn. Khí ôxy ở trạng thái bò nén, khi tiếp xúc với dầu mỡ khoáng vật hoặc các chất dễ cháy như bụi than …có thể tự bốc cháy. Vì vậy khi sử dụng ôxy, đặc biệt là ở trạng thái bò nén, phải kiểm tra trước cẩn thận, tránh tiếp xúc với các chất hữu cơ dễ cháy. Để sản xuất oxy dùng phương pháp làm lạnh không khí đến thể lỏng, sau đó nâng dần nhiệt độ để các chất khí bay hơi. Ở nhiệt độ -195,8 o C Nitơ bốc hơi, - 185,7 o C acgông bốc hơi, - 182,06 o C thì oxy bốc hơi. Phương pháp này năng suất cao, năng lượng điện tiêu tốn ít. 2.Khí axêtylen: Axêtylen (C 2 H 2 ) là một loại khí cháy, chủ yếu được điều chế bằng cách cho đất đèn ( CaC 2 ) tác dụng với nước: CaC 2 + 2 H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 + Q Phản ứng sinh ra một nhiệt lượng Q khá lớn. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 240 Đất đèn là một hợp chất hoá học của canxi và cacbon, mặt gãy cục đất đèn có màu nâu xám. Nó thường được sản xuất bằng cách nấu chảy đá vôi với than cốc hoặc ăngtraxit trong lò điện ở 1900 o – 2300 o C. Đất đèn dễ bò phân hủy trong khí ẩm. Hạt càng mòn, độ ẩm càng cao thì đất đèn phân hủy càng mạnh. Theo lý thuyết thì cứ 1kg CaC 2 tác dụng với nước sẽ cho ra 372,5 lít C 2 H 2 , nhưng trên thực tế phụ thuộc vào độ tinh khiết của đất đèn và điều kiện phản ứng, ta chỉ thu được 230 – 265 lít C 2 H 2 . Axêtylen không có màu, nhẹ hơn không khí và có mùi hắc khi ở dạng nguyên chất. Ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao khí C 2 H 2 rất dễ nổ ( P >1,5 atm, nhiệt độ > 580 o C). Hỗn hợp của C 2 H 2 với các chất có chứa ôxy cũng rất dễ nổ: khi C 2 H 2 hoá hợp với không khí ở áp suất khí trời ở nhiệt độ từ 305 470 0 C hoặc với ôxy nguyên chất ở nhiệt độ từ 297 o 306 o C. Hoặc tiếp xúc lâu ngày với đồng đỏ, bạc tạo thành axêtylua đồng và axêtylua bạc dễ nổ khi bò va đập mạnh hay nhiệt độ tăng cao. 3. Que hàn và thuốc hàn khi hàn khí. a. Que hàn. - Hàn khí là một dạng hàn nóng chảy, nguồn nhiệt là ngọn lửa hàn. Trong quá trình hàn có thể dùng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn, hoặc không cần dùng (khi hàn những tấm kim loại mỏng có gấp mép). - Khi hàn thép cơ tính của mối hàn phụ thuộc chủ yếu vào sự bảo vệ vũng hàn của ngọn lửa, vào chất lượng bề mặt vật hàn và thành phần hóa học của que hàn (thường giống hoặc gần giống kim loại hàn). - Que hàn để hàn khí cần thỏa mãn các yêu cầu sau: . Nhiệt độ nóng chảy của que hàn không cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại cơ bản. . Đường kính que hàn phải tương ứng với chiều dày vật hàn. . Bề mặt của que hàn phải sạch (không bò gỉ, không bò dẫu mỡ và các chất bẩn khác). . Không gây hiện tượng sôi làm bắn kim loại ra khỏi vũng hàn. . Không tạo các bọt khí trong vũng hàn và không đưa vào vũng hàn các tạp chất phi kim. Khi hàn thép ít cacbon, tốt nhất là dùng loại dây hàn Si-Mn vì nó bảo đảm cơ tính mối hàn cao như khi hàn hồ quang bằng que hàn có chất lượng tốt. Hàn thép dùng dây hàn có đường kính từ 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2… 12 mm. Hàn gang thường dùng các loại có đường kính 6,8; 10; 12 mm. b. Thuốc hàn. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 241 - Trong quá trình hàn, tất cả các kim loại và hợp kim của chúng đều kết hợp với oxy của không khí và của ngọn lửa hàn để tạo ra các oxít có nhiệt độ nóng chảy rất cao, cao hơn chính cả kim loại hàn. Để tránh không cho kim loại nóng chảy bò oxy hóa và loại bỏ các ôxyt hình thành trong khi hàn, người ta dùng các loại bột hàn gọi là thuốc hàn. - Khi hàn khí thuốc hàn được đưa vào vũng hàn dưới dạng bột hoặc dưới dạng chất lỏng dễ bốc hơi. Thuốc hàn được bôi vào các mép của kim loại hàn và trên que hàn, hoặc đưa vào vũng hàn bằng cách thỉnh thoảng lại nhúng que hàn vào bình chứa thuốc hàn. - Khi dùng thuốc hàn dưới dạng hơi thì người ta chuyển bột xuống ngọn lửa hàn một cách tự động với liều lượng chính xác bằng dụng cụ đặc biệt. - Trong quá trình hàn, thuốc hàn đưa vào vũng hàn sẽ nóng chảy ra và kết hợp với các ôxyt để tạo ra một lớp xỉ dễ nóng chảy nổi lên trên bề mặt vũng hàn. Lớp xỉ này bảo vệ cho mối hàn không bò tác dụng của không khí xung quanh. - Thuốc hàn dùng trong hàn khí có nhiều loại, nhưng chúng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: . Dễ chảy, có nhiệt độ chảy nhỏ hơn nhiệt độ chảy của kim loại cơ bản và que hàn. . Phản ứng nhanh với các ôxít kim loại để quá trình hòa tan của các ôxít kết thúc trước khi vũng hàn đông đặc. . Xỉ được tạo thành để bảo vệ tốt kim loại của vũng hàn khỏi bò oxy hóa và dễ tách ra khỏi mối hàn sau khi hàn. . Thuốc hàn nóng chảy không được tỏa khí độc hại và ảnh hưởng xấu đến mối hàn. . Khối lượng riêng xỉ do thuốc hàn tạo nên phải nhỏ hơn khối lượng riêng của kim loại hàn, mục đích để xỉ được tạo thành dễ nổi lên trên bề mặt của vũng hàn. . Giữ được các tính chất của thuốc trong quá trình hàn, rẻ, dễ kiếm. - Tùy theo tính chất của kim loại hàn (các ôxyt tạo thành trong vũng hàn) mà dùng thuốc hàn có tính axít hay bazơ. Nếu hình thành oxýt bazơ thì phải dùng thuốc hàn axít và ngược lại nếu hình thành ôxýt axít thì dùng thuốc hàn bazơ. Trong cả hai trường hợp phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau: Ôxýt axít + Ôxýt bazơ = muối - Để làm thuốc hàn khí, người ta dùng borắc, axítboric, ôxit và muối bari, kali, natri - Thành phần thuốc hàn được xác đònh tùy theo tính chất của kim loại hàn. Khi hàn thép, hàn đồng sẽ hình thành các ôxýt bazơ (FeO, CuO, Zn…) do đó để hòa tan chúng dùng thuốc hàn axít như borắc Na 2 B 4 O 7 . Khi hàn gang, trong vũng hàn hình thành ôxýt axít SiO 2 , để hòa tan nó phải đưa vào các ôxýt bazơ mạnh: K 2 O, Na 2 O. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 242 - Trước khi hàn thuốc hàn cần được nung nóng trước để khi hàn nó không sinh ra các loại bọt khí và tiết ra nước làm giảm chất lượng mối hàn, đồng thời tránh hiện tượng thuốc bò bắn ra khỏi vũng hàn. 5.2.2 Thiết bò hàn khí. 1. Bình chứa. - Bình chứa dùng để chứa khí nén. Trong thực tế sản xuất, để tiện lợi cho việc vận chuyển, người ta dùng bình chứa có dung tích khác nhau. Để hàn và cắt khí thường dùng bình chứa có dung tích 40 lít, áp suất có thể đến 200at. - Bình chứa chế tạo bằng thép hợp kim hoặc thép cacbon bằng cách dập hay hàn, bên ngoài sơn màu để phân biệt các loại khí. Ví dụ: Oxy sơn xanh, C 2 H 2 sơn trắng, Acgon kỹ thuật sơn đen hoặc trắng, Acgon nguyên chất nửa trên trắng nửa dưới đen, không khí sơn đen, Hrô vàng sẫm, các khí khác màu đỏ. Bình chứa ôxy có dung tích 40 lít, áp suất 150 atm chứa 6m 3 ôxy (ở 20 o C và 1 atm). Bình chứa C 2 H 2 có dung tích 40 lít và áp suất < 19 atm bên trong chứa chất bọt xốp bằng than hoạt tính và được tẩm axêtôn. - Bình chứa nhất là bình chứa O 2 do chòu áp suất cao và bò ăn mòn do sự oxy hóa sắt nên khi sử dụng cần kiểm tra cẩn thận tránh gây nổ. Tùy theo tính chất và điều kiện làm việc mà người ta quy đònh thời gian và phương pháp kiểm tra bình chứa. 2. Thùng điều chế khí Axêtylen. Thùng điều chế axêtylen (còn gọi là bình hơi hàn) là thiết bò trong đó dùng nước phân huỷ đất đèn để lấy axêtylen. Công thức phân huỷ như sau: CaC 2 + 2H 2 0 = C 2 H 2 + Ca(OH) 2 Trong thực tế 1kg đất đèn cho ta khỏang 220 – 300 lít khí C 2 H 2 . Một thùng điều chế khí phải có đầy đủ các bộ phận chính sau đây: Hình 3 - 46 Sơ đồ trạm hàn khí. 1. Thùng điều chế hay bình chứa khí C 2 H 2 . 2. Bình O 2 . 3.Van giảm áp. 4. Khóa bảo hiểm. 5. Ống dẫn khí.6. Mỏ hàn. 7. Đồ nghề khác. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 243 - Buồng sinh khí (một hoặc nhiều cái ). - Thùng chứa khí. - Thiết bò kiểm tra và an toàn (như áp kế , nắp an toàn …). - Khóa bảo hiểm. Các bộ phận trên có thể bố trí thành một kết cấu chung hay lắp riêng rồi nối với nhau bằng các ống. Theo hệ thống điều chỉnh và sự tác dụng giữa CaC 2 với H 2 O có các loại sau: đá rơi vào nước (hình 3-47a) hoặc nước rơi vào đá(hình 3-47b), đá tiếp xúc với nước (hình 3- 47c). 3. Khóa bảo hiểm. Khóa bảo hiểm là một thiết bò bảo vệ cho thùng điều chế C 2 H 2 và các ống dẫn không bò cháy nổ khi có ngọn lửa quặt từ mỏ hàn hoặc mỏ cắt truyền tới. Ngọn lửa quặt sinh ra khi tốc độ cháy của hỗn hợp khí cháy (O 2 + C 2 H 2 ) lớn hơn tốc độ khí cung cấp. Tốc độ cháy càng tăng khi: tăng lượng O 2 , nhiệt độ khí cao, môi trường hàn khô ráo và nhiệt độ cao vv Tốc độ khí cung cấp càng giảm khi tăng đường kính lỗ mỏ hàn, giảm áp lực và khí tiêu hao, hoặc ống dẫn bò tắc v.v… Có các loại: khóa bảo hiểm kiểu hở, kiểu kín, kiểu khô. Khóa bảo hiểm kiểu hở (hình 3-48) gồm có vỏ 1 và 2 ống dẫn (ống dẫn 4 dẫn khí C 2 H 2 và ống bảo hiểm 8). Ống bảo hiểm ngắn hơn ống dẫn khí, phía trên có màng bảo hiểm 6 và phễu 7. Khi mở van 5, khí C 2 H 2 từ thùng điều chế theo ống 4, qua nước và van 3 đi ra mỏ hàn (hình 3-48a). Sự chênh lệch áp suất giữa C 2 H 2 và môi trường được biểu thò Hình 3-47. Sơ đồ nguyên lý thùng điều chế C 2 H 2 . a b c Hình 3 - 48. Sơ đồ nguyên lý làm việc của khóa bảo hiểm kiểu hở. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 244 bằng coat nước H (hình 3-48b). Khi có ngọn lửa quặt, áp suất trong vỏ 1 tăng lên, ép nước vào cả hai ống 4 và 8, mực nước trong vỏ 1 hạ xuống cho đến khi chân ống 8 hở ra. Hỗn hợp nổ lập tức theo ống 8 vào phễu 7 phá vỡ màng bảo hiểm 6 đi ra ngoài (hình 3-48c). Sau khi ngọn lửa quặt bò dập tắt quá trình hàn trở lại bình thường (hình 3-48d). Cần kiểm tra thường xuyên lượng nước cần thiết trong vỏ 1 bằng van kiểm tra 2. 4. Van giảm áp. Van giảm áp dùng để giảm áp suất cao của khí ở trong bìng chứa tới áp suất thấp phù hợp với chế độ hàn và điều chỉnh lượng tiêu hao khí nén, giữ cho áp suất của hỗn hợp khí ở đầu mỏ hàn ổn đònh không phụ thuộc vào sự thay đổi áp suất trong bình chứa. Ví dụ áp suất của ôxy ở bình chứa là 150atm, ở mỏ hàn chỉ cần 35atm. p suất của C 2 H 2 ở bình chứa là 16atm, ở mỏ hàn chỉ yêu cầu 0,30,5atm, nhờ có van giảm áp mà ta duy trì được áp suất của hỗn hợp khí ở đầu mỏ hàn gần như không đổi. Theo nguyên lý tác dụng: có van giảm áp tác dụng thuận và van giảm áp tác dụng nghòch. Sau đây giới thiệu van giảm áp tác dụng nghòch vì nó là loại van được áp dụng rộng rãi nhất trong thực tế sản xuất. Sơ đồ nguyên lý làm việc được giới thiệu ở hình 3-49. Khi nén áp suất cao từ bình chứa theo ống 1 vào buồng 4 ( buồng cao áp), áp suất trong buồng cao áp được đo bằng đồng hồ 2. Nhờ có khe hở dưới nắp 5 khí sẽ đi xuống buồng thấp áp 8, với áp suất được xác đònh theo đồng đồng hồ 7, rồi đi ra mỏ hàn. Ban đầu, ta nhìn vào đồng hồ 7 điều chỉnh thể tích buồng 8 có áp suất yêu cầu bằng cách điều chỉnh màng cao su 11 nhờ vít 10 thông qua lò xo 9. Trong quá trình hàn, nếu áp suất ở buồng 8 thay đổi thì nó sẽ tự điều chỉnh. Ví dụ áp suất ở buồng 8 giảm thì lò xo 9 sẽ nâng màng cao su 11, thanh 12 và nắp van 5 lên làm cho thể tích buồng 8 thu hẹp lại và van 5 mở rộng ra, lượng khí từ buồng 4 sẽ đi xuống nhiều hơn do đó áp suất buồng 8 lại tăng lên tới mức yêu cầu. Ngược lại, nếu áp suất ở buồng 8 vì một lý do nào đó tăng lên, lúc đó màng cao su 11 sẽ nén lò xo 9 lại, kéo thanh 12 và nắp van 5 xuống làm cho cửa van 5 thu hẹp lại, khí từ buồng 4 đi xuống ít hơn và áp suất trong buồng 8 lại được giảm đến mức yêu cầu. Trường hợp áp suất của khí trong buồng 8 tăng lên quá mức làm cho Hình 3-49 Van giảm áp tác dụng nghòch. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 245 màng cao su không thể ép được lò xo 9 xuống hơn nữa thì van an toàn 6 sẽ mở và khí được thoát ra ngoài. Vì chiều mở của van 5 ngược chiều đi vào của dòng khí nên gọi là van giảm áp tác dụng nghòch. 5. Mỏ hàn. Mỏ hàn là dụng cụ quan trọng nhất trong trang bò của một trạm hàn khí. Nhiệm vụ cơ bản của nó là nhận khí O 2 và C 2 H 2 từ các bình chứa khí ( hoặc C 2 H 2 từ thùng điều chế ) đến buồng hỗn hợp đưa ra mỏ hàn tạo thành ngọn lửa cung cấp nhiệt năng cho quá trình hàn. Mỏ hàn phải rất an toàn trong sử dụng, ổn đònh được sự cháy của ngọn lửa, nhẹ nhàng, dễ điều chỉnh thành phần và công suất của quá trình hàn. Có 2 loại: a. Mỏ hàn hút: (hình 3-50). Cấu tạo mỏ hàn hút như sau : khí ôxy có áp suất 3-4 at theo ống dẫn 1 qua van điều chỉnh vào miệng phun 2. Vì đầu miệng phun có đường kính rất bé nên dòng O 2 đi qua có tốc độ lớn tạo thành vùng có áp suất thấp 3 xung quanh miệng phun. Nhờ vậy, khí axêtylen được hút vào buồng hỗn hợp 5 qua ống dẫn 4 kết hợp với ôxy tạo thành hỗn hợp khí. Hỗn hợp khí này theo ống 6 ( thân mỏ hàn ) đi ra đầu mỏ hàn 7 khi bò đốt sẽ cháy tạo thành ngọn lửa hàn. Đặc điểm của mỏ hàn này là buồng hỗn hợp khí có cấu tạo phức tạp , tuy yêu cầu chế tạo thấp hơn so với mỏ hàn đẳng áp. Theo nguyên lý cấu tạo kiểu hút ta cần phải chú ý là khi hàn phải mở ôxy trước, mở axêtylen sau. Vì nếu mở axêtylen trước thì do áp lực thấp nó sẽ không ra được. Trong quá trình hàn do sự bắn toé kim loại và xỉ lỏng, lỗ của đầu mỏ hàn có thể bò bám bẩn làm cho ngọn lửa không đạt được hình dạng và tính chất yêu cầu. Lúc đó, nên khoá các đường dẫn khí lại và thông lỗ đầu mỏ hàn. Khi mỏ hàn nóng quá, ngọn lửa chập chờn gián đoạn hoặc nghe rõ những tiếng nổ từ phía đầu mỏ hàn, thì cũng nên tắt ngọn lửa và nhúng nó vào nước để làm nguội sau đó mới tiếp tục hàn. b. Mỏ hàn đẳng áp. (hình 3-51) So với mỏ hàn hút mỏ hàn đẳng áp ít sử dụng hơn. Nó chủ yếu sử dụng khi cần bảo đảm thành phần hỗn hợp của ngọn lửa là không đổi (ví dụ khi hàn các loại hợp kim màu, thép hợp kim hoặc trong hàn khí tự động …) Cấu tạo mỏ hàn như sau: Khí O 2 và C 2 H 2 theo ống 4 và 5 vào buồng hỗn hợp dưới một áp suất như nhau, sau đó qua thân mỏ hàn 2 đi qua đầu mỏ hàn 1 để cháy thành ngọn Hình 3-50. Mỏ hàn hút. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 246 lửa. Lượng O 2 và C 2 H 2 được điều chỉnh bằng các khóa 3 và 6. Loại mỏ hàn này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, ngọn lửa cháy ổn đònh, dễ hàn song phải luôn đảm bảo được điều kiện ổn đònh áp suất khí đi vào mỏ hàn. Vì thế loại này chỉ sử dụng trong điều kiện cả O 2 và C 2 H 2 được lấy trực tiếp từ các bình chứa qua van giảm áp (ít dùng trong trường hợp C 2 H 2 được lấy ra trực tiếp từ thùng điều chế). Thông thường mỏ hàn khí được chế tạo thành bộ, gồm một thân mỏ và một số đầu hàn ( 4-7 đầu hàn ) đánh số thứ tự từ nhỏ đến lớn. Vì vậy, khi chuẩn bò hàn phải căn cứ vào công suất của ngọn lửa cần thiết để chọn số hiệu đầu hàn cho hợp lý. Khi thay đầu hàn cần chú ý vặn chặt để tránh rò khí ra ngoài. 5.3 Công nghệ hàn khí. 5.3.1 Điều chỉnh ngọn lửa hàn. Căn cứ vào tỷ lệ của hỗn hợp khí, ngọn lửa hàn có thể chia làm 3 loại (hình 3- 52): a. Ngọn lửa bình thường. Khí có tỷ lệ 0 11 12 2 2 2 C H , , Ngọn lửa này chia làm 3 vùng (hình 3-52a). - Vùng nhân. O 2 và C 2 H 2 từ mỏ hàn ra, khí đốt C 2 H 2 bò phân hủy C 2 H 2 = 2C + H 2 . Vì thế vùng hạt nhân có màu sáng trắng, nhiệt độ thấp và trong đó có cacbon nên không dùng để hàn vì dễ làm cho mối hàn thấm cacbon trở nên dòn. - Vùng hoàn nguyên (cháy không hoàn toàn) C 2 H 2 + O 2 = 2CO + H 2 + Q. Vùng này có màu sáng xanh, nhiệt độ cao (hình 3-53), có CO và H 2 là những chất khí khử O 2 của ôxýt kim loại trong mối hàn, đồng thời chúng còn tác dụng với ôxy của Hình 3-51 Mỏ hàn đẳng áp. Hình 3 - 52 Các loại ngọn lửa hàn. a) Ngọn lửa bình thường. b) Ngọn lửa các bon hóa. c) Ngọn lửa ôxy hóa. 1. Nhân ngọn lửa. 2. Vùng hoàn nguyên. 3. Vùng cháy hoàn toàn. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 247 môi trường, bảo vệ cho mối hàn khỏi bò ô xy hóa. Vì vậy vùng này gọi là vùng hoàn nguyên hay vùng cháy không hoàn toàn và được dùng để hàn. - Vùng cháy hoàn toàn (vùng ôxy hóa). Sản phẩm của vùng trên tiếp tục cháy với O 2 của không khí. 2CO + H 2 + 1,50 2 = 2CO 2 + H 2 O + Q Vùng này màu nâu sẫm có khói, nhiệt độ thấp vì có hơi nước. Do hơi nước và khí CO 2 dễ bò phân hủy thành O 2 và ở nhiệt độ cao nó sẽ ô xy hóa kim loại hàn nên vùng này không dùng để hàn. Mặt khác khi cacbon bò cháy hoàn toàn lại có khả năng ôxy hóa kim loại nên vùng này gọi là vùng ô xy hóa. b. Ngọn lửa ô xy hóa. Ngọn lửa này có tỷ lệ 2,1 0 22 2 HC . Quá trình cháy xảy ra là: C 2 H 2 + 1,5 O 2 = 2CO + H 2 + 0,5 O 2 . Sau đó cháy tiếp với O 2 của không khí. 2CO + H 2 + 0,5 O 2 + O 2 = 2CO 2 + H 2 O. Do thừa O 2 nên nhân của ngọn lửa ngắn lại, vùng giữa và vùng đuôi không phân biệt rõ ràng (hình 3-52c). Ngọn lửa có màu sáng trắng, ngọn lửa này dùng để hàn đồng thau, nung nóng và cắt hớt bề mặt kim loại. c. Ngọn lửa cacbon hóa. Là ngọn lửa có tỷ lệ 1,1 0 22 2 HC . Quá trình cháy xảy ra là: C 2 H 2 + 0,50 2 = CO + C + H 2 . Sau đó cháy với O 2 của không khí. CO + C + H 2 + 2O 2 = 2CO 2 + H 2 O. Do vùng giữa của ngọn lửa này có một lượng cacbon tự do lớn nên ngọn lửa mang tính chất cacbon hóa. Nhân của ngọn lửa kéo dài ra sát nhập vào vùng giữa (hình 3-52b). Ngọn lửa này có nhiệt độ thấp vì có khí CO 2 và hơi nước. Mặt khác cacbon tự do dễ xâm nhập vào kim loại hàn nên nó thường được dùng để hàn gang, nhôm và hợp kim nhôm, tôi bề mặt, hàn hợp kim cứng. 5.3.2 Phương pháp hàn phải và hàn trái. Hình 3 - 53 . Sự phân bố nhiệt độ theo chiều dài của ngọn lửa bình thường. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh 248 Căn cứ vào sự dòch chuyển của mỏ hàn và que hàn ta chia hàn khí ra làm hai phương pháp hàn: 1. Phương pháp hàn phải: Khi hàn, mỏ hàn và que hàn chuyển động từ trái sang phải, mỏ hàn đi trước, que hàn đi sau (hình 3-54). Đặc điểm của phương pháp này là ngọn lửa luôn luôn hướng vào vũng hàn, hầu hết nhiệt tập trung vào việc làm chảy kim loại hàn. Trong quá trình hàn do áp suất của ngọn lửa mà kim loại lỏng của vũng hàn luôn luôn xáo trộn đều, tạo điều kiện cho xỉ nổi lên tốt hơn. Mặt khác, do ngọn lửa bao bọc lấy vũng hàn nên mối hàn được bảo vệ tốt, nguội chậm và giảm ứng suất biến dạng do quá trình hàn gây ra. Phương pháp này để hàn các chi tiết dày (> 5mm), hoặc những vật liệu có độ nóng chảy cao. 2. Phương pháp hàn trái. Khi hàn , mỏ hàn và que hàn chuyển động từ phải sang trái, que hàn đi trước, mỏ hàn theo sau (hình 3-55). Phương pháp này có đặc tính hầu như ngược với hàn phải. Trong quá trình hàn, ngọn lửa không hướng trực tiếp vào vũng hàn, do đó nhiệt tập trung vào đây ít hơn, vũng hàn ít được xáo trộn đều và xỉ khó nổi lên hơn. Ngoài ra, điều kiện bảo vệ mối hàn không tốt, tốc độ nguội của kim loại lớn, ứng suất và biến dạng hàn sinh ra lớn hơn trong phương pháp hàn phải. Tuy nhiên, bằng phương pháp hàn trái, người thợ hàn dễ quan sát mép chi tiết tạo khả năng nhận được mối hàn đều, đẹp. Phương pháp này thường sử dụng để hàn các chi tiết mỏng (dưới 5mm), hoặc những vật liệu có độ nóng chảy thấp. 5.3.3 Chuẩn bò chi tiết hàn: Trước khi hàn, tùy theo chiều dày của chi tiết có thể vát mép hoặc không. Hình 3 - 54 Phương pháp hàn phải. Hình 3-55 Phương pháp hàn trái. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh [...]... dày kim loại Chiều dày kim loại càng lớn thì chiều rộng rãnh càng lớn: Chiều dày kim 5 - 15 15 -3 0 30 - 60 60 -1 00 100 - 150 2 – 2 ,5 2 ,5 - 3,0 3,0 – 3 ,5 3 ,5 – 4 ,5 4 ,5 – 5, 5 loại, mm Chiều rộng rãnh cắt, mm 3 Chế độ cắt: công suất ngọn lửa nung nó ng, áp lực khí ôxy cắt và tốc độ cắt - Công suất của ngọn lửa: được đặc trưng bởi lượng khí cháy tiêu hao trong một đơn vò thời gian Khi cắt các kim loại. .. mép, khi hàn không cần sử dụng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho nó Chuyển động của mỏ hàn trong trườ ng hợp này nên thực hiện theo hình xoắn ốc hay dao động hình sin như hình 3 -5 8e,g ight opyr C uo © Tr HS ng D uat T y th am K u ph Chi P Ho h Min Hình 3 -5 8 Các chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ 1 Chuyển độ ng của mỏ hàn 2 chuyển động của que hàn phụ 5. 4 Cắt kim loại và hợp kim 5. 4.1 Cắt kim loại. .. t đế © Hình 3-6 3 Vò trí của mỏ cắt ight opyr cắt C khi cắt thép tròn Khi cắt bằng ngọn lửa ôxi – axêtylen, khoảng cách từ đầu cắt đến bề mặt chi tiết được xác đònh theo bảng sau: Chiều dày kim loại, 3 -1 0 10 - 25 25 - 50 5 0-1 00 10 0-2 00 2 -3 3 -4 3 5 4 –6 5- 8 20 0-3 00 mm Khoảng cách từ đầu cắt đến chi tiết, mm 7 - 10 Khi cắt bằng các khí cháy khác khoảng cách này được tăng lên 30 – 40% - Chiều rộng... nghiên g của mỏ© hànon thể thay đổi ru có T ht yrig đầu để nung nóng kim trong quá trình hàn Lúc Cop loại được tốt và hình thành mối hàn nhanh, góc nghiêng của mỏ hàn có trò số lớn nhất ( 80 - 900) Hình 3 -5 6 Góc nghiêng mỏ hàn Trong quá trình hàn, góc nghiêng cần được thay khi hàn thép C và hợ p kim thấp đổi cho phù hợp với chiề u dày và tính chất của kim loại hàn Lúc gần kết thúc, để mối hàn được điền... thực hiệ n các mối hàn góc, chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ như hình 3 -5 8b Khi các chi tiết hàn có vát mép tì mỏ hàn nằm sâu trong rãnh hàn (hình 3 -5 8c) Lúc này mỏ hàn chỉ có chuyển động dọc, còn dao động ngang là do que hàn phụ thực hiện Hàn khí có năng suất thấp nên ít khi sử dụng để hàn các chi tiết có chiều dày lớn, nếu cần thiết thì hàn nhiều lớp theo thứ tự như hình 3 -5 8d Những chi tiết... chảy kim loại, phải giảm góc nghiêng của mỏ hàn xuống Lúc đó, ngọn lửa hàn như trượt trên bề mặt các chi tiết (hình 3 -5 7) Hình 3 -5 7 Vò trí của mỏ hàn ở các giai đoạn khác nhau khi hàn thép có chiều dày trung bình a) Nung nóng trước khi hàn b) Giai đoạn hàn c) Kết thúc hàn 249 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn 2 Công suất ngọn lửa hàn: ... ©dùng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn igh y Cop Que hàn phụ dùng để hàn thép cacbon và hợp kim thấp phải thoả mãn các yêu cầu như: có đường kính tỷ lệ với chiều dày chi tiết hàn; bề mặt phải sạch (không gỉ, không dính dầu mỡ, và các chất bẩn khác); ít gây ra hiện tượng bắn toé kim loại lỏng ra khỏi vũng hàn; không chứa các chất phi kim và dễ tạo thành các bọt khí trong kim loại mối hàn Thông... và ứng dụ ng: - Cắt kim loại bằn g ngọn lửa khí cháy là quá trình dùng nhiệt lượng của ngọn lửa khí cháy (C2 H2 hoặc các khí cacbua hydro khác) với ôxy để nung nóng chỗ cắt đến nhiệt độ cháy của kim loại, tiếp đó dùng luồ ng ô xy có lưu lượng lớn thổi bạt lớp ôxýt kim loại đã nóng chảy để lộ ra phần kim loại chưa bò ôxy hoá; lớp kim loại này lập tức bò cháy 251 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn... của chế độ hàn khí là: góc nghiêng của mỏ hàn, công suất của ngọn lửa và đường kính que hàn phụ 1 Góc nghiêng của mỏ hàn: Góc nghiêng của mỏ hàn so với bề mặt các chi tiết hàn phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày và tính chất nhiệt lý của kim loại hàn Chiều dày càng lớn, góc nghiêng phải càng lớn Trên hình 356 giới thiệu sự phụ thuộc góc nghiêng mỏ hàn Chi P Ho h Min T khi hàn thép C và hợp kim thấp có... thường 254 Thu vien DH SPKT TP HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn - p lực khí ôxi cắt: phụ thuộc vào chiều dày kim loại, kích thước lỗ thổi ôxi cắt và độ tinh khiết của khí ôxi Khi tăng áp lực ôxy cắt sẽ làm cho lượng khí ôxy cắt bò tiêu hao nhiều hơn p lực khí ôxy cắt phụ thuộc vào chiề u dày kim loại Chiều dày kim loại, 5 - 20 20 – 40 3-4 4 -5 40 – 60 . Chiều dày kim loại, mm 3 - 10 10 - 25 25 - 50 50 - 100 100 - 200 200 - 300 Khoảng cách từ đầu cắt đến chi tiết, mm 2 -3 3 -4 3 5 4 –6 5 - 8 7 - 10 Khi. 15 - 30 30 - 60 60 - 100 100 - 150 Chiều rộng rãnh cắt, mm 2 – 2 ,5 2 ,5 - 3,0 3,0 – 3 ,5 3 ,5 – 4 ,5 4 ,5 – 5, 5 3. Chế độ cắt: công suất ngọn lửa. lửa hàn. Trong quá trình hàn có thể dùng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn, hoặc không cần dùng (khi hàn những tấm kim loại mỏng có gấp mép). - Khi hàn thép cơ tính của mối hàn phụ