Hàn và cắt bằng khí là ph−ơng pháp sử dụng nhiệt của ngọn lửa sinh ra khi đốt cháy khí cháy trong dòng ôxy để nung kim loại. Thông dụng nhất là hàn và cắt bằng khí ôxy - axêtylen. Hàn và cắt bằng khí có đặc điểm:
• Hàn đ−ợc nhiều loại kim loại và hợp kim (gang, đồng nhôm ... ) • Hàn đ−ợc các chi tiết mỏng. Thiết bị gọn, nhẹ, đơn giản
• Vốn đầu t− thấp, không cần nguồn điện.
• Năng suất thấp. Vật hàn bị nung nóng nhiều dẫn đến cơ tính giảm.
Hàn khí đ−ợc sử dụng nhiều khi hàn các chi tiết mỏng bằng thép, các chi tiết bằng gang, đồng, nhôm và một số kim loại màu khác, cắt tạo phôi từ tấm, cắt đứt thanh thỏi v.v...
b/ Khí hàn
Ôxy kỹ thuật ôxy dùng để hàn khí là ôxy kỹ thuật chứa từ 98,5ữ99,5 % ôxy và khoảng 0,5ữ1,5 % tạp chất (N2, Ar).
Trong công nghiệp, để sản xuất ôxy dùng ph−ơng pháp điện phân n−ớc hoặc làm lạnh và ch−ng cất phân đoạn không khí . Ôxy hàn chủ yếu dùng ph−ơng pháp làm lạnh không khí. Nh− chúng ta đã biết, trong thành phần không khí chứa khoảng 78,03 % N2, 0,93 % Ar và 20,93 % O2, nhiệt độ hoá lỏng của chúng t−ơng ứng là -195,8 oC, -185,7 oC và -182,06oC. Bằng ph−ơng pháp làm lạnh không khí xuống nhiệt độ d−ới -182,06 oC nh−ng trên nhiệt độ hóa lỏng của N2 và Ar, sau đó cho N2 và Ar bay hơi ta thu đ−ợc ôxy lỏng. Ôxy kỹ thuật có thể bảo quản ở thể lỏng hoặc khí. ở thể lỏng, ôxy đ−ợc chứa bằng các bình thép và giữ ở nhiệt độ thấp, khi hàn cho ôxy lỏng bay hơi, cứ 1 lít ôxy thể lỏng bay hơi cho 860 lít thể khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
Axêtylen
Axêtylen là hợp chất của cácbon và hyđrô có công thức hóa học là C2H2, khối l−ợng riêng ở điều kiện tiêu chuẩn 1,09 kg/m3, nhiệt trị 11.470 Cal/m3. Axêtylen đ−ợc sản xuất từ đất đèn CaC2. Khi cho đất dèn tác dụng với n−ớc ta thu đ−ợc Axêtylen theo phản ứng:
CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol Khí Axêtylen có các tính chất sau:
• Dễ phát nổ khi áp suất > 1,5 at và nhiệt độ trên 500oC
• ở nhiệt độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành các hợp chất khác nh−
benzel (C6H6), (C8H8) ...
• Có khả năng hòa tan trong nhiều chất lỏng với độ hoà tan lớn, đặc biệt là trong axêtôn: 23 lít C2H2/ lít.
Các tạp chất chứa trong khí axêtylen là PH3 làm tăng khả năng gây nổ và H2S là tạp chất có hại, làm giảm chất l−ợng mối hàn.
Ngoài khí axêtylen khi hàn và cắt ng−ời ta còn dùng các khí khác nh−
hyđrô, mêtal, hỗn hợp prôpan - butan.
5.4.2. Thiết bị hàn và cắt bằng khí
Các thiết bị chính của một trạm hàn hoặc cắt bằng khí gồm có các loại sau:
Bình chứa khí dùng để chứa khí oxy và khí axêtylen, đ−ợc chế tạo từ thép tấm dày 7 mm bằng ph−ơng pháp dập hoặc hàn. Bình có đ−ờng kính ngoài 219 mm, cao 1390 mm, dung tích 40 lít, trọng l−ợng 67 kg. Bình chứa oxy chịu đ−ợc áp suất khí nạp 150 at và đ−ợc sơn màu xanh hoặc xanh da trời.
Bình chứa axêtylen chịu đ−ợc áp suất khí nạp tới 19 at, đ−ợc sơn màu vàng hoặc màu trắng. Trong bình chứa bọt xốp (th−ờng là than hoạt tính) và tẩm axêtôn, l−ợng dùng khoảng 290 - 320 gram than hoạt tính và 225 - 230 gram a xêtôn cho một lít thể tích bình chứa.
H.5.6. Sơ đồ thiết bị của một trạm hàn khí