Hàn khí và kỹ thuật hàn

Hàn và cắt bằng khí là phương pháp hàn hoặc cắt, sử dụng nhiệt của ngọn lửa sinh ra khi đốt cháy các chất khí cháy (C2H2, CH4, C6H6 v.v...) hoặc H2 với ôxy để nung chảy kim loại Thông dụng nhất là hàn và cắt bằng khí Ôxy Axêtylen vì nhiệt sinh ra do phản ứng cháy của 2 khí này lớn và tập trung, tạo thành ngọn lửa có nhiệt độ cao (vùng cao nhất đạt tới 3200oC); còn ngọn lửa giữa O2 và các 22000C. Tuy nhiên khi hànchất khí cháy khác chỉ cho nhiệt độ từ 2000 dưới nước thường dùng ngọn lửa giữa O2 và H2 vì C2H2 rất dể nổ ở áp suất cao và nhiệt độ lớn

KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Thực chất đặc điểm a/ thực chất Hàn cắt khí phương pháp hàn cắt, sử dụng nhiệt lửa sinh đốt cháy chất khí cháy (C2H2, CH4, C6H6 v.v ) H2 với ôxy để nung chảy kim loại Thông dụng hàn cắt khí Ơxy - Axêtylen nhiệt sinh phản ứng cháy khí lớn tập trung, tạo thành lửa có nhiệt độ cao (vùng cao đạt tới 3200oC); lửa O2 22000C Tuy nhiên hànchất khí cháy khác cho nhiệt độ từ 2000 nước thường dùng lửa O2 H2 C2H2 dể nổ áp suất cao nhiệt độ lớn b/ đặc điểm • Có thể hàn nhiều loại kim loại hợp kim (gang, đồng, nhôm, thép ) • Hàn chi tiết mỏng loại vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp • Hàn khí sử dụng rộng rãi thiết bị đơn giản rẻ tiền • Năng suất thấp, vật hàn bị nung nóng nhiều nên dể cong vênh Hàn khí dùng nhiều hàn vật hàn có chiều dày bé, chế tạo sửa chữa chi tiết mỏng, sửa chữa chi tiết đúc gang, đồng thanh, nhơm, magiê, hàn nối ống có đường kính nhỏ trung bình Hàn chi tiết kim loại màu, hàn vảy kim loại, hàn đắp hợp kim cứng v.v Ngọn lửa khí hàn dùng để cắt loại thép mỏng, loại kim loại màu nhiều vật liệu khác 1.2 Khí hàn Khí hàn thường dùng gồm ôxy kỹ thuật loại khí cháy (C2H2, CH4, C3H8, C6H6v.v ) H2 Trong hàn khí thường dùng C2H2 nhiệt độ lửa cao (3200oC) có vùng hồn ngun tốt mm, hàn gang, đồng thau, hợp kim nhẹ,Khi hàn thép có chiều dày 2200oC)hàn vảy ta dùng khí khác có nhiệt độ cháy thấp (2000 H2, khí than mêtan, prơpan, butan, xăng, dầu hoả a/ Ơxy kỹ thuật 99,5% ơxy khoảngƠxy dùng để hàn khí ơxy kỹ thuật chứa từ 98,5 1,5%0,5 tạp chất (N2, Ar) Trong công nhiệp, 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 là: (-195,80C), (-185,70C) (-182,060C) Bằng phương pháp làm lạnh khơng khí xuống nhiệt độ -182,060C 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 Bảo quản thể lỏng, đòi hỏi dung tích bình chứa bé, tốn khâu bảo quản lạnh Trong phân xưởng khí, chủ yếu dùng ơxy thể khí, để giảm thể tích bình chứa, thông thường ôxy nén áp suất cao chứa bình thép có dung tích 40 lít, áp suất 150 at b/ 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 nấu chảy hỗn hợp đá 2.3000C) tavơi, than đá than cốc lị điện (nhiệt độ từ 1.900 thu đất đèn kỹ thuật: CaO + 3C  CaC2 + CO 25% CaO khoảng %80% CaC2, khoảng 10Đất đèn kỹ thuật chứa khoảng 65 tạp chất (CO2, SiO2) Khi cho đất dèn tác dụng với nước ta thu Axêtylen theo phản ứng: CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol Tính chất khí Axêtylen 83,6oC) thể lỏng, dưới- C2H2 thuộc nhóm CnH2n-2 Nhiệt độ từ (- 82,4 (85oC) thể rắn va chạm dể nổ - Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 420oC (ở áp suất at) - Dể phát nổ áp suất > 1,5 at nhiệt độ 500oC hỗn hợp với khí khác, ví dụ: Hỗn hợp với khơng khí (chứa 82% C2H2), hỗntừ 2,2 hợp với Ơxy (chứa 93% C2H2) có khả phát nổ nhiệt độtừ 2,3 thường áp suất at Hỗn hợp chứa 45% C2H2 + 55% CH4 hỗn hợp chứa 18% C2H2 + 82% H2 có khả phát nổ nhiệt độ thường áp suất 18 at - Ở nhiệt độ áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành hợp chất khác benzel (C6H6), stirôn (C8H8) Sự hịa tan axêtylen: có khả hoà tan nhiều chất lỏng với độ hoà tan lớn, đặc biệt axêtơn, ví dụ: - Hồ tan nước : 1,15 lít C2H2/ lít - Hồ tan Benzel : lít C2H2/ lít - Hồ tan dầu hoả: 5,7 lít C2H2/ lít - Hồ tan axêtơn (CH3COCH3): 23 lít C2H2/lít Sự hồ tan axêtôn dụng nhiều công nghiệp: dùng chất bọt xốp (than gỗ, sợi amiăng, điatômit) thấm ướt axêtơn để vào bình chứa, sau nén axêtylen vào bình để giảm khả nổ axêtylen áp suất cao Các tạp chất axêtylen 1,5%.- Không khí: làm tăng khả gây nổ, nên cho phép chứa 0,5 - Hơi nước: làm giảm nhiệt độ lửa hàn - Hơi axêtôn (CH3COCH3): ảnh hưởng xấu đến trình hàn, nên cho 50)g/m3 C2H2.phép chứa (45 - PH3: chất có hại tăng khả tự nổ hỗn hợp cho phép chứa 0,09% - H2S: làm hại đến chất lượng mối hàn, nên cho phép chứa 1,5)%.(0,08 THIẾT BỊ HÀN KHÍ 2.1 Sơ đồ chung trạm hàn khí Các thiết bị trạm hàn cắt khí gồm có phận sau: Bình chứa ơxy, bình chứa thùng điều chế axêtylen, khóa bảo hiểm, van giảm áp, dây dẫn khí, mỏ hàn 2.2 Bình chứa khí Bình chứa khí dùng để chứa khí ơxy khí axêtylen, chế tạo từ thép mmtấm dày phương pháp dập hàn Bình có đường kính ngồi 219 mm, cao 1.390 mm, dung tích 40 lít, trọng lượng 67 kg Bình chứa ơxy chứa lượng khí có áp suất khoảng 150 at tương ứng với m3 khí (ở 200C at) bên sơn màu xanh xanh da trời Bình chứa axêtylen chứa áp suất khí nạp tới 19 at, sơn màu vàng Trong bình chứa bọt xốp (thường than hoạt tính) tẩm 230 gram axêtơn/ một320 gram than hoạt tính tẩm 225axêtơn (khoảng 290 lít thể tích bình chứa) 2.3 Bình điều chế axêtylen Bình điều chế khí dùng để điều chế khí axêtylen từ đất đèn Trong thực tế, người ta dùng nhiều loại bình điều chế khí khác nhau, phân loại theo đặc trưng bản: - Theo suất: có loại nhỏ (dưới 3,2 m3/h) loại lớn (trên m3/h) 1,5 at) cao0,1 at), trung bình (0,1- Theo áp lực khí: thấp (0,01 1,75 at).(1,5 - Theo nguyên tắc tác dụng đất đất đèn nước: đá rơi vào nước, nước rơi vào đá đá tiếp xúc với nước Hình (H.4.2) giới thiệu sơ đồ nguyên lý số bình điều chế khí điển hình Bình điều chế kiểu đá rơi vào nước (H.4.2a) có hiệu suất sinh khí cao (trên 95%), khí C2H2 làm nguội làm tốt, địi hỏi đất đèn có độ hạt đều, tốn nhiều nước, kích thước lớn điều chỉnh phức tạp Kiểu bình điều chế nước rơi vào đá (H.4.2b) có kích thước bé, tốn 90 %), khí C2H2nước, không cần cỡ hạt hiệu suất thấp (85 khơng làm bị nung nóng mạnh Hai loại bình thuộc loại điều chỉnh lượng khí cách điều chỉnh lượng chất tham gia phản ứng Kiểu bình điều chế đá tiếp xúc với nước (H.4.2c) có kết cấu đơn giản, thuận tiện sử dụng khí C2H2 khơng làm làm nguội 2.4 Khoá bảo hiểm Để tránh tượng lửa cháy ngược theo ống dẫn khí trở bình điều chế khí gây nổ bình người ta dùng khóa bảo hiểm Trong trình hàn, nguyên nhân đó, lưu lượng khí phun mỏ hàn mỏ cắt giảm mạnh tốc độ cháy hỗn hợp tăng, dẫn đến tốc độ cháy hỗn hợp lan truyền nhanh tốc độ khí gây tượng lửa quặt Sự giảm lưu lượng khí xẩy tiết diện lỗ dẫn khí mỏ hàn mỏ cắt giảm, ống dẫn bị tắc Sự tăng tốc độ cháy xẩy nhiệt độ khí nhiệt độ mơi trường tăng, lượng ơxy tăng Khố bảo hiểm phân loại theo đặc trưng sau: • Theo kết cấu: loại hở, loại kín • Theo lượng tiêu thụ khí: loại nhỏ, loại lớn Khóa bảo hiểm kiểu hở (H.4.3a) dùng cho bình có áp lực thấp Khí C2H2 dẫn vào qua ống (1), qua nước vào ngăn chứa khí tới ống (2) mỏ hàn mỏ cắt Khi có lửa quặt, áp suất mặt nước của khóa bảo hiểm tăng lên, đẩy nước dâng lên ống (1) chặn khơng cho khí vào, đồng thời mực nước hạ xuống, miệng ống thoát (4) hở, khí qua ống ngồi Khố bảo hiểm kiểu kín (H.4.3b), dùng cho bình có áp lực trung bình Khi C2H2 dẫn vào qua ống (1), đẩy viên bi van (5) lên qua van, tập trung ngăn chứa khí, sau qua ống (2) tới mỏ hàn mỏ cắt Khi có lửa quặt, áp suất mặt nước tăng, viên bi bị đẩy xuống đóng kín đường dẫn khí, áp suất khí van vượt giá trị cho phép, màng chặn van an toàn (6) bị phá khí ngồi 2.5 Van giảm áp 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 ơxy áp suất khí bình đạt tới 150 at, áp suất khí làm 164 at, cịn khí axêtylen áp suất bình tới 15việc vào khoảng 1,5 at.at, áp suất làm việc 0,1 Trên hình sau trình bày sơ đồ nguyên lý số van giảm áp: tới mỏ hàn mỏ cắt Áp lực khí buồng hạ áp (6) phụ thuộc vào độ mở van (3) Khi lị xo (7) chưa bị nén, van (3) chịu tác dụng lò xo phụ (2) áp lực khí, đóng kín cửa van khơng cho khí vào buồng hạ áp (6) Khi vặn vít điều chỉnh (8), làm cho lị xo (7) bị nén, van (3) nâng lên, cửa van mở khí sang buồng hạ áp Tuỳ thuộc vào độ nén lị xo (7), độ nén lị 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 (9), van tự động điều chỉnh áp suất khí Nếu nguyên nhân đó, áp suất khí (p2) tăng, áp lực tác dụng lên mặt màng đàn hồi (9) 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 2.6 Dây dẫn khí Dây dẫn khí dùng để dẫn khí từ bình chứa khí, bình chế khí đến mỏ hàn mỏ cắt Yêu cầu chung ống dẫn khí: chịu áp suất tới 10 at dây dẫn ôxy, at với dây dẫn axêtylen, đủ độ mềm cần thiết không bị gấp khúc 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 2.7 Mỏ hàn Đây 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 Mỏ hàn kiểu tự hút (H.4.5a) sử dụng hàn với áp suất khí C2H2 thấp trung bình 1,2 at) dẫn vào qua ống (1),Khí C2H2 (áp suất 0,01 at) dẫn vào qua ống (2) Khi dịng ơxy phuncịn khí ơxy (áp suất đầu miệng phun (5) với tốc độ lớn tạo nên vùng chân khơng hút khí C2H2 theo mỏ hàn Hỗn hợp tiếp tục hoà trộn buồng (6), sau theo ống dẫn (7) miệng mỏ hàn đốt cháy tạo thành lửa hàn Điều chỉnh lượng khí ơxy C2H2 nhờ van (3) (4) Nhược điểm mỏ hàn tự hút thành phần hỗn hợp cháy không ổn định Mỏ hàn đẳng áp dùng hàn với áp lực khí C2H2 trung bình Khí ơxy at) tiếpC2H2 phun vào buồng trộn với áp suất (0,5 tục hòa trộn ống dẫn mỏ hàn, miệng mỏ hàn để đốt cháy tạo thành lửa Thuốc hàn Thuốc hàn chất dùng để khử ôxy cho kim loại, tạo hợp chất dễ chảy, dễ tách khỏi vũng hàn tạo màng xỉ để che phủ mối hàn Thuốc hàn chủ yếu dùng hàn số thép hợp kim, gang kim loại màu Yêu cầu thuốc hàn: - Nhiệt độ chảy phải thấp nhiệt độ chảy kim loại vật hàn - Thuốc hàn phải nhẹ có tính chảy lỗng tốt, khơng gây ăn mịn kim loại - Khơng sinh khí độc, dễ làm mối hàn Khi hàn gang thường dùng hỗn hợp K2O Na2O; Khi hàn đồng đỏ, đồng thau thường dùng borăc (Na2B4O7), axit boric (H3BO3); Khi hàn nhôm thường dùng muối florua CÁC LOẠI NGỌN LỬA HÀN Khi hàn khí, tuỳ thuộc vào tỉ lệ thành phần hỗn hợp cháy nhận ba loại lửa hàn khác nhau: Ngọn lửa bình thường, lửa ơxy hóa, lửa cácbon hóa Ngọn lửa hàn chia làm vùng: nhân lửa có màu sáng trắng, vùng trung tâm có màu sáng vàng, vùng (ơxy hố) màu vàng sẫm có khói 4.1 Ngọn lửa bình thường Ngọn lửa bình thường nhận tỉ lệ a/ Vùng nhân lửa Trong vùng xảy phản ứng phân hủy C2H2: 2C + H2 Ngọn lửaC2H2 có màu sáng trắng, nhiệt độ thấp thành phần khí giàu cácbon b/ Vùng cháy khơng hồn tồn Trong vùng xảy phản ứng cháy khơng hồn tồn cácbon: C2H2 + O2 = 2CO + H2 + Q Ngọn lửa vùng có màu sáng xanh, nhiệt độ cao (3.2000C), khí chứa nhiều CO H2 chất hồn ngun Những chất khơng tham gia vào phản ứng cacbon hố ơxy hố nên gọi vùng hoàn nguyên c/ Vùng cháy hoàn toàn Trong vùng xẩy phản ứng cháy hoàn toàn: sản phẩm vùng cháy với ơxy khơng khí: 2CO + H2 + 1,5O2kk = 2CO2 + H2O + Q Ngọn lửa vùng có màu vàng sẫm, chứa nhiều CO2 H2O chất ơxy hố nhiệt độ thấp vùng 4.2 Ngọn lửa ơxy hóa Ngọn lửa ơxy hố nhận tỉ lệ Quá trình cháy chia thành vùng vùng cháy khơng hồn tồn xảy theo phản ứng sau: C2H2 + 1,5O2 = 2CO + H2 + 0,5O2 + Q Sau chúng lại cháy tiếp với ơxy khơng khí: 2CO + H2 + 0,5O2 + O2kk = 2CO2 + H2O + Q Chúng ta nhận thấy nhân lửa ngắn lại, vùng dư O2 chứa CO2 nên có tính ơxy hóa mạnh vùng không phân biệt rõ ranh giới, lửa có màu từ vàng nhạt đến vàng sẫm Ngọn lửa ơxy hóa dùng hàn đồng thau, cắt đốt bề mặt chi tiết máy kết cấu máy 4.3 Ngọn lửa bon hóa Ngọn lửa nhận tỉ lệ Quá trình cháy sau: C2H2 + 0,5O2 = CO + H2 + C + Q Sau cháy tiếp với ôxy không khí: CO + H2 + C + 2O2kk = 2CO2 + H2O +Q Nhân lửa kéo dài, vùng có nguyên tử cacbon tự nên lửa mang tính cácbon hố có nâu sẫm Ngọn lửa cácbon hóa dùng hàn gang, thép gió thép hợp kim, để tơi bề mặt chi tiết máy CÔNG NGHỆ HÀN KHÍ 5.1 Các loại mối hàn - Khi hàn khí thường dùng mối hàn giáp mối, vật dày S > mm cần vát mép chữ V, X - Khi hàn vật mỏng dùng mối hàn kiểu uốn mép không cần que hàn phụ - Mối hàn chồng dùng vật hàn có chiều dày S < mm, hàn đính tấm, thỏi, lót, ly hợp ống dẫn 5.2 Cơng tác chuẩn bị trước hàn Trước hàn cần phải tiến hành công tác chuẩn bị sau: - Tiến hành vát mép máy bào, máy mài, dũa hay mỏ cắt khí 30) mm cách dùng- Làm xỉ, ôxýt, dầu mỡ mép hàn rộng (20 mỏ đốt, sau dùng bàn chải sắt để làm làm phương pháp tẩm thực - Gá lắp vật hàn hợp lý hàn đính số điểm để đảm bảo vị trí tương đối kết cấu trình hàn 5.3 Kỹ thuật chế độ hàn khí a/ Phương pháp hàn Tuỳ thuộc vật liệu hàn, chiều dày vật hàn, sử dụng hai phương pháp hàn khác nhau: hàn phải hàn trái Phương pháp hàn phải: Khi hàn phải (H.4.7a), q trình hàn lửa hàn hướng phía mối hàn, mỏ hàn trước que hàn Đặc điểm hàn phải nhiệt chủ yếu tập trung vào vũng hàn nên độ ngấu mối hàn sâu, vùng hoàn nguyên hướng vào mép hàn, mối hàn nguội chậm bảo vệ tốt, lượng tiêu hao khí giảm Phương pháp ứng dụng hàn dày kim loại vật hàn dẫn nhiệt nhanh Thường dùng S > mm Phương pháp hàn trái (H.4.7b): trình hàn lửa hàn hướng phía chưa hàn, que hàn trước mỏ hàn sau Trong trường hợp hàn trái, mép hàn nung nóng sơ nên kim loại vũng hàn trộn hơn, đồng thời quan sát mối hàn dễ, mặt mối hàn đẹp Phương pháp dùng hàn mỏng (S < mm) kim loại vật hàn dễ chảy b/ Chế độ hàn khí Khi hàn khí, dựa vào tính chất vật liệu, kích thước, kết cấu vật hàn, vị trí mối hàn kiểu mối hàn để chọn chế độ hàn hợp lý, bao gồm chọn góc nghiêng mỏ hàn, cơng suất lửa đường kính que hàn phụ ): so với mặt phẳng hàn chọn theo nguyên tắcGóc nghiêng mỏ hàn ( sau: Chiều dày lớn, góc nghiêng mỏ hàn lớn; Nhiệt độ chảy độ dẫn nhiệt vật liệu hàn cao, góc nghiêng lớn Ví dụ: hàn đồng góc nghiêng  =60o80o, cịn hàn chì  10o Bắt đầu hàn góc nghiêng lớn , gần kết thúc góc nghiêng giảm Cơng suất lửa: cơng suất lửa tính lượng khí đánh giá qua lượng khí tiêu hao giờ, chọn theo nguyên tắc: Vật hàn dày, cơng suất lửa lớn; vật liệu có nhiệt độ chảy độ dẫn nhiệt cao, công suất lửa lớn Công suất lửa hàn phải cao hàn trái • Khi hàn thép cácbon thấp, đồng thau, đồng thường chọn lượng tiêu hao C2H2 theo công thức sau: 120).S [lít/h] - hàn tráiVC2H2 = (100 150).S [lít/h] - hàn phảiVC2H2 = (120 Trong S chiều dày vật hàn [mm] • Khi hàn đồng đỏ tính dẫn nhiệt lớn nên tính theo cơng thức sau: 200).S [lít/h]VC2H2 = (150 Đường kính que hàn: phụ thuộc vật liệu hàn phương pháp hàn Khi hàn thép cácbon chọn theo công thức kinh nghiệm sau: Hàn trái: [mm] Hàn phải: [mm] c/ Chuyển động mỏ hàn que hàn khí Căn vào vị trí mối hàn, kiểu mối hàn, chiều dày vật hàn để chọn chuyển động que hàn mỏ hàn cho hợp lý Khi hàn sấp hàn góc tiến hành theo phương pháp hàn phải hàn trái Khi hàn sấp, dịch chuyển que hàn mỏ hàn thường theo đường dích dắc Khi hàn góc, điểm biên đảo chiều chuyển động, que hàn mỏ hàn có thời gian dừng thích hợp để nung nóng mép hàn tốt, để kim loại trộn mối hàn liên kết tốt Khi hàn sấp mỏng, người ta sử dụng phương pháp hàn nhỏ giọt Khi hàn, nung chảy que hàn tạo thành giọt dắp lên mép hàn, sau nhấc que hàn ra, đưa mỏ hàn sát vào vật hàn nung chảy giọt kim loại mối hàn tạo thành điểm hàn, sau tiếp tục lặp lại để hàn điểm d/ Hàn mối hàn có vị trí khác khơng gian - Khi hàn đứng thường dùng hàn trái từ lên - Khi hàn ngang, mỏ hàn đặt lệch trục với hướng hàn để hạn chế kim loại vũng hàn bị rơi hàn - Đối với hàn trần, cần nung nóng mép hàn tốt đưa que hàn vào, hàn nên hàn lớp mỏng hàn nhiều lần mối hàn lớn CẮT KIM LOẠI BẰNG KHÍ 6.1 Thực chất q trình cắt kim loại khí Thực chất q trình cắt kim loại khí đốt cháy kim loại cắt dịng ơxy, tạo thành ôxýt (FeO, Fe2O3, Fe3O4), làm nóng chảy ôxyt thổi chúng khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt Sơ đồ q trình cắt kim loại khí trình bày (H.4.11): 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 6.2 Điều kiện để cắt khí Để cắt khí, kim loại cắt phải thoả mãn số yêu cầu sau: - Nhiệt độ cháy kim loại phải thấp nhiệt độ nóng chảy kim loại Đối với thép cácbon thấp C < 0,7% nhiệt độ cháy vào khoảng 13500C nhiệt độ chảy gần 1.5000C nên thoả mãn điều kiện Đối với loại thép cácbon cao nhiệt độ cháy gần nhiệt độ chảy nên 6500C.trước cắt phải đốt nóng sơ đến 300 - Nhiệt độ nóng chảy ôxýt kim loại phải thấp nhiệt độ nóng chảy kim loại Thép hợp kim crơm crôm-niken, cháy Cr tác dụng với O2 để tạo thành ơxýt crơm Cr2O3 có nhiệt độ nóng chảy tới 2.050oC phải dùng thuốc cắt cắt Nhơm hợp kim nhơm, nhiệt độ nóng chảy thấp, cháy tạo thành ôxýt nhôm Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy tới 2.000oC, mặt khác lại dẫn nhiệt nhanh nên cắt khí, trừ dùng thuốc cắt - Nhiệt toả kim loại cháy phải đủ lớn để đảm bảo cắt liên tục, trình cắt không bị gián đoạn Khi cắt mỏng thép cácbon thấp nhiệt lượng sinh cháy đạt tới 70% cần nhiệt lượng lửa 30% đủ cắt liên tục - Ôxýt kim loại nóng chảy phải có độ chảy lỗng tốt, để dễ tách khỏi mép cắt Gang cắt khí nhiệt độ nóng chảy cao nhiệt cháy 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 6.3 Mỏ cắt khí Để cắt khí chủ yếu sử dụng mỏ cắt dùng nhiên liệu khí Sơ đồ cấu tạo chung chúng trình bày hình sau: Khí axêtylen dẫn vào ống (1) qua van (3), cịn ơxy dẫn vào ống (2), sau phân làm hai nhánh, dịng qua van (4) tới miệng phun hút khí axêtylen hòa trộn tạo hỗn hợp cháy để nhận lửa nung nóng, dịng qua van (5) tới đầu mỏ phun để tạo dịng ơxy cắt 6.4 kỹ thuật cắt khí a/ Bắt đầu cắt Khi cắt phôi theo đường cắt hở, bắt đầu cắt từ mép phôi Với phôi dày 50 mm, mỏ cắt đặt thẳng góc với mặt phẳng cắt (H.4.13a) Nếu chiều dày phôi lớn 50 mm, bắt đầu cắt nên nghiêng mỏ cắt 10o theo hướng cắt để nung nóng tốt mép cắt, sau đặt thẳng gócgóc (H.4.13b) Khi cắt phơi theo đường cắt kín, q trình cắt bắt đầu tấm, phải tạo lỗ trước phương pháp khoan dùng mỏ cắt để tạo lỗ cắt ban đầu Khi dùng mỏ cắt để tạo lỗ, để tránh tượng nổ, mỏng 20 mm, đặt mỏ cắt vị trí cắt lỗ, mở khí nung nóng trước sau mở ơxy cắt, với dày bắt đầu nung nóng vị trí (I) di chuyển chậm mỏ cắt đến vị trí (II) bắt đầu mở ôxy cắt (H.4.13c) b/ Tốc độ cắt Tốc độ cắt tốc độ dịch chuyển mỏ cắt dọc theo đường cắt, thơng số ảnh hưởng lớn tới q trình cắt Khi tốc độ cắt nhỏ tốc độ ơxy hóa kim loại theo chiều dày cắt mép cắt bị phá hỏng, đồng thời suất cắt giảm Ngược lại, tốc độ cắt lớn, dẫn tới cắt bị sót trình cắt bị gián đoạn mép cắt khơng nung nóng tốt Tuỳ theo kim loại cắt, chiều dày vật cắt, tốc cắt thường từ 75 - 550 (mm/phút) c/ Khoảng cách từ mỏ cắt đến kim loại cắt Trong q trình cắt khí cần phải khống chế khoảng cách từ mỏ cắt tới vật cắt thích hợp Khi cắt thép tấm, vào chiều dài nhân lửa chiều dày cắt ta chọn khoảng cách sau: h = l + [mm] l - chiều dài nhân lửa Để giữ khoảng cách không đổi cắt ta gá thêm cặp bánh xe d/ Vị trí di chuyển mỏ cắt - Khi cắt theo đường thẳng, hợp lý mỏ cắt nên đặt nghiêng 300 phía ngược hướng cắt (H.a).một góc 20 - Khi cắt phơi tiết diện trịn (H.b), bắt đầu nung nóng mặt dịch chuyển mỏ cắt quảng ngắn, mở ôxy cắt để tiến hành cắt Đối với phôi tiết diện vuông bắt đầu cắt từ góc, ban đầu mỏ cắt đặt 3o theo chiều ngược hướng cắt, lúc đến gần cuối nghiêng theonghiêng chiều ngược lại (H.c) - Đối với phơi thép góc, mỏ cắt thường đặt vng góc với mặt cắt, bắt đầu cắt từ mép tới đỉnh đến mép (H.d)  ... q trình hàn 5.3 Kỹ thuật chế độ hàn khí a/ Phương pháp hàn Tuỳ thuộc vật liệu hàn, chiều dày vật hàn, sử dụng hai phương pháp hàn khác nhau: hàn phải hàn trái Phương pháp hàn phải: Khi hàn phải... nghiệm sau: Hàn trái: [mm] Hàn phải: [mm] c/ Chuyển động mỏ hàn que hàn khí Căn vào vị trí mối hàn, kiểu mối hàn, chiều dày vật hàn để chọn chuyển động que hàn mỏ hàn cho hợp lý Khi hàn sấp hàn góc... Khi hàn ngang, mỏ hàn đặt lệch trục với hướng hàn để hạn chế kim loại vũng hàn bị rơi hàn - Đối với hàn trần, cần nung nóng mép hàn tốt đưa que hàn vào, hàn nên hàn lớp mỏng hàn nhiều lần mối hàn