Tài liệu Giáo trình hàn P4 pptx

Chơng 4 Hàn và cắt kim loại bằng khí

4.1 Khái niệm chung về hàn khí
4.1.1 Khái niệm
Hàn khí là phơng pháp đã đợc xuất hiện từ những năm 1895 1906.
Hàn khí là một quá trình nối liền các chi tiết lại với nhau nhờ ngọn lữa của
các khí cháy, cháy trong ô xy kỹ thuật . Các loại khí cháy đó là C
2
H
2
, CH
4
,
C
6
H
6
, H
2
, Hiện nay hàn khí đợc sử dụng rộng rãi vì thiết bị hàn đơn giản, giá
thành hạ mặc dù năng suất có thắp hơn so với hàn điện hồ quang. Hàn khí rất
thuận lợi cho những nơi xa nguồn điện. Hợp lý nhất là sử dụng phơng pháp này
để hàn các chi tiết có chiều dày bé, chế tạo và sửa chữa các loại chi tiết từ vật liệu:
thép, đồng , nhôm,
4.1.2 Sơ đồ một trạm hàn và cắt kim loại bằng khí
6
10
3
3
9
8

7

Hình 4-1 Sơ đồ một trạm hàn và cắt kim loại bằng khí
1 - Bình chứa khí, 2 - Bình chứa khí C
2
H
2
, 3 - Dây dẫn khí; 4- Đồng hồ
đo áp suất trong bình chứa; 5 - Đồng hồ đo áp suất ra dây dẫn khí và ra mỏ hàn;
6- Van giảm áp bình ôxy; 7- Van giảm áp bình axetylen 8 - Tay nắm; 9- Đầu mỏ
hàn 10 - Ngọn lữa hàn;

4.1.3 Vật liệu hàn khí :
Bao gồm các loại que hàn, thuốc hàn, các loại khí cháy, và ô xy kỹ thuật.
a. Que hàn : có thể là các dây thép, que đồng, nhôm, thiếc, Chúng có tác
dụng bổ sung kim loại cho mối hàn.
b. Khí hàn : ô xy kỹ thuật và các loại khí cháy khác : C
2
H
2
, CH
4
,
c. Thuốc hàn : có tác dụng tảy sạch mối hàn, tạo điều kiện cho quá trình
hàn dễ dàng, bảo vệ mối hàn và tăng cơ tính cho nó. Yêu cầu đối với thuốc hàn :

49
Dễ chảy, nhiệt độ nóng chảy của thuốc hàn phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của
kim loại cơ bản, tác dụng nhanh với ô xyd kim loại để tạo xỷ, giải phóng kim loại,
xỷ dể bong; Khối lợng riêng của thuốc hàn phải nhỏ hơn của kim loại cơ bản &

không có tác dụng xấu đối với kim loại cơ bản & kim loại mối hàn; Thuốc hàn
phải nóng chảy đều và bao phủ kín bè mặt vùng kim loại cần hàn; Thuốc hàn có
hai loại : có tính a xid & bazơ. Loại có tính a xid dùng để hàn các kim loại màu,
Loại có tính ba zơ thờng dùng để hàn gang;
Ví dụ: thuốc hàn đồng : Na
2
B
4
O
7
.10H
2
O, H
3
BO
3
.
ở nhiệt độ cao chúng sẽ bị phân huỷ và kết hợp theo các phản ứng :
Na
2
B
4
O
7
==> NaBO
2
+ B
2
O
3

NaBO
2
+ B
2
O
3
+ CuO ===> (NaBO
2
)
2
.Cu(BO
2
)
2
NaBO
2
+ B
2
O
3
+ ZnO ===> (NaBO
2
)
2
.Zn(BO
2
)
2
CuO + Na

2
B
4
O
7
===> (NaBO
2
)
2
.2Na(BO
2
)
2
có
T
nc
= < 1000
o
C
2P + 5 Cu2O ===> P
2
O
5
+ 10 Cu
P
2
O
5
+ 3 Cu
2

O ===> P
2
O
5
(CuO)
3

Ghi chú : nhiệt độ nóng chảy của :
T
nc
Cu = 1083
o
C;
T
nc
Cu
2
O = 1235
o
C
T
nc
CuO = 1336
o
C
Thuốc dùng cho hàn gang Na
2
CO
3
, NaHCO

3
, K
2
CO
3

Trong gang có chứa SiO
2
nên khi hàn nóng chảy sẽ xảy ra phản ứng :
Na
2
CO
3
+ SiO
2
==> Na
4
SiO
4
+ 2 CO
2

Thuốc hàn nhôm : AlF
3
.3NaF
Bảng 4-1
NaCl 30 45
KCl 45 30
LiCl 15 10
KF 7 15

Na
2
SO
4
3
Khi hàn xảy ra các phản ứng :
LiCl + Al
2
O
3
==> 2AlCl
3
+ 3Li
2
O
KCl + Al2O
3
==> 2AlCl
3

K
2
O + H
2
O ==> 2KOH
2KOH + Al
2
O
3
==> 2KAlO

2
+ H
2

NaF + Al ==> AlF
3
+ Na
Hơi Na bay lên , chọc thủng lớp ôxid nhôm


50
4.2 KHí hàn

4.2.1 Ôxy kỹ thuật
Khi hĂn khẽ ta cn ỏ xy kỵ thut cĩ ổ tinh khiặt cao ( 97 99.5 %)
cín li cĩ thè cĩ lạn cc tp cht nhừ Ar, N2, Nặu ổ tinh khiặt giăm thệ
ổ tiu hao O
2
tâng ln .

Vẽ dũ : ổ tinh khiặt giăm
0.5 %
thệ lừỡng tiu hao cĩ thè tâng tữ

(5 12) %
( khi ổ tinh khiặt ca nĩ trong khoăng
(97 99.5) %
.
Các phơng pháp sản xuất ôxy
a. Phơng pháp hoá học

Dùng cc phăn ửng ho hc è giăi phĩng ỏxy . Phừỗng php nĂy cho
nâng sut thp, khỏng kinh tặ , nn nĩ chì dùng trong cc phíng thẽ nghiẻm.
b. Phơng pháp đIện phan nớc
Kặt quă s thu ừỡc ỏxy & hydro. Cử 2 m
3
hydro s cĩ 1 m
3
ỏ xy (
trong ĩ cĩ chửa 0.7 % H
2
)
c. Phơng pháp chứng cất ôxy từ không khí
Băng 4-2 ThĂnh phn cc cht trong khỏng khẽ
ThĂnh phn Theo thè tẽch % Theo khõi lừỡng %
1 Nitỗ 78.03 75.66
2 ỏ xy 20.93 23.13
3 Argon 0.93 1.286
4 CO2 0.03 0.046
5 Hỗi nừốc 0.0001 0.0001
6 Kr 0.0003
7 Xe 0.00004
8 H2 0.0000036
9 Ne 0.0012
ở p sut bệnh thừộng cc cht khẽ ỏxy, nitỗ, argon ờ trng thi lịng
cĩ nhiẻt ổ sỏi lĂ :
Nitỗ (N
2
) - 195.8
o
C

Argon (Ar) - 185.7
o
C
xy (O
2
) - 182.96
o
C
Bng cch cho cc cht khẽ trn bốc hỗi ta ln lừỡt thu ừỡc chợng. è
ăm băo ổ tinh khiặt cao cn tiặn hĂnh chừng ct nhiậu ln.
è thu 1 m
3
ỏ xy cn tiu tõn khoăng ( 0,45 1,6) KW.h
Qu trệnh thu nhn ỏ xy tữ khỏng khẽ ừỡc thỳc hiẻn qua cc giai
on:
LĂm sch khỏng khẽ khịi cc tp cht ( bũi, CO
2
, hỗi nừốc, )

51
Nẫn khỏng khẽ tữ 6 200 at;
LĂm nguổi sỗ bổ khỏng khẽ nẫn, sau ĩ tch ỏxy & nitỗ. Trong qu trệnh
nĂy cĩ khi cín thu ừỡc NH
3
dùng cho my lnh.
Giăm p sut trong bổ phn ho lịng khỏng khẽ ; ( khi giăm 1 at thệ nhiẻt
ổ giăm 0.25 0.5
o
C );
Cho bay hỗi vĂ tch cc cht khẽ ra khịi họn hỡp;

Hệnh 4-2 Sỗ ó nẫn & ho lịng khỏng khẽ
1 - my nẫn khẽ; 2- bổ phn lĂm nguổi sỗ bổ;
3- Bổ phn trao ọi nhiẻt T = - 80
o
C
4- Khỏng khẽ lịng khoăng (5 6) %

Phừỗng php chừng ct ỏ xy ( săn xut bng phừỗng php nguổi lnh
cho nâng sut cao, tiu tõn ẽt nâng lừỡng, cn (0.45 1.6) (KW.h) / 1m
3

ỏxy).
Không khí
hoá lỏng
O
N
2
ốn
g
dẫn khí lỏn
g



Hệnh 4-3 Sỗ ó qu trệnh tch cc cht khẽ

Mổt lẽt ỏ xy lịng cho ta 860 lẽt ỏ xy dng khẽ. xy lịng cĩ rt nhiậu

tiẻn lỡi trong viẻc băo quăn, vn chuyèn; giăm khõi lừỡng thùng chửa xuõng
10 ln; giăm cc phừỗng tiẻn chuyn chờ, vệ thặ giăm ừỡc chi phẽ cho cỗ sờ

52
săn xut. ăm băo an toĂn hỗn vệ ỏxy lịng cĩ p sut nhị hỗn ờ dng khẽ
nẫn. Khi dùng ngừội ta mối cho ho hỗi ỏ xy nn lừỡng hỗi nừốc trong nĩ s
ẽt lĂm cho cht lừỡng hĂn tõt hỗn.

4.2.2 AXytylen C
2
H
2

a. Đặc tính của axetylen
Axtylen lĂ cht khẽ khỏng mĂu, trong nĩ cĩ chửa cc tp cht PH
3
( phõt phua hydro) H
2
S (sun phua hydro) nn cĩ mùi khĩ chu. ở p sut
thừộng ca khỏng khẽ axtylen
Ho lịng ờ nhiẻt ổ T = (- 82,4) - (-83.6)
o
C
ỏng ằc T = (- 85)
o
C
Khi ờ trng thi ỏng ằc C
2
H
2

d nọ khi va chm mnh .
ở p sut P = 61,6 at (KG/cm
2
), T = 35,9
o
C A xtylen s ho lịng.
Axtylen rt d b nọ ằc biẻt khi nĩ ờ dng lịng & ằc nn cn phăi thn
trng trong khi băo quăn vĂ vn hĂnh.

b. Cc tp cht trong axtylen:
Khỏng khẽ lĂ cht cĩ hi vệ tâng khă nâng nọ ca nĩ, lừỡng khỏng khẽ cho
phẫp chửa ( 0,5 1,5) %.
Hỗi nừốc lĂm giăm nhiẻt ổ ca ngn lựa, óng thội nĩ cín khuyặch tn
vĂo vủng hĂn lĂm giăm nâng sut , cht lừỡng hĂn.
Hỗi a xtỏn : khi nhiẻt ổ cĂng cao, p sut khẽ trong bệnh cĂng thp ,
lừỡng khẽ tiu thũ cĂng nhiậu thệ lừỡng a xtỏn cĩ trong a xtỏn cĂng
nhiậu. Lừỡng hỗi a xtỏn cho phẫp lĂ 45 50 g/m
3
. Nĩi chung hỗi a xtỏn
khỏng ănh hừờng ặn qu trệnh hĂn nhừng tâng nĩ ln thệ khỏng kinh tặ vĂ
tọn tht axtỏn lốn. Lừu ỷ mồi ln np khẽ axtylen cn bọ sung axtỏn vĂo
bệnh.
Sỳ hoĂ tan ca axtyle vĂo axtỏn

Bảng 4-3
o
C -15 -10 -5 0 5 10 15 20 30
lít C
2
H

2
/
l lít axeton
47 42 37 33 29 26 23 20 16

PH
3
cht nĂy ừỡc to thĂnh khi phn huý CaC
2
, P
2
Ca
3
, P
2
Ca
2
cĩ chửa
trong t n vĂ tc dũng vối nừốc theo cc phăn ửng :
P
2
Ca
3
+ 6 H
2
O > 2PH
3
+ 3Ca(OH)
2

P
2
Ca
2
+ 4 H
2
O > PH
3
+ 2Ca(OH)
2


53
ở nhiẻt ổ ( T = 100 - 200
o
C ) PH
3
d bt lựa, tỳ chy nn dè sinh ra nọ.
Chẽnh vệ thặ lừỡng PH
3
cn phăi hn chặ trong a xtylen khoăng 0.09% .
H
2
S lĂ cht cĩ hi cho nn cn hn chặ trong khoăng 0.08 - 1.5 %

c. Sỳ hoĂ tan ca a xtylen trong mổt sõ cht.
Axtylen cĩ khă nâng hoĂ tan trong 1 lẽt cht lịng nhừ sau :
1 lẽt nừốc hoĂ tan 1,15 lẽt C
2
H

2

-/- be zen -/- 4,0 -/-
-/- du hoă -/- 5,7 -/-
-/- CH
3
CO OCH
3
(mtyn xtt) 14,8 -/-
-/- CH
3
COCH
3
( Axtỏn) 23,0 -/-
Khi iậu chặ khẽ a xtylen s i qua nừốc nn sỳ hoĂ tan C
2
H
2
trong
nừốc s khỏng cĩ lỡi. chợng ta cn chợ ỷ è giăm bốt sỳ hoĂ tan ĩ. Sỳ hoĂ
tan khẽ axtylen trong axtỏn ừỡc ửng dũng nhiậu trong cỏng nghiẻp nhm
tâng lừỡng khẽ C
2
H
2
trong bệnh chửa, băo quăn, vn chuyèn khẽ a xtylen ờ
p sut cao ừỡc an toĂn. è tiặn hĂnh hoĂ tan C
2
H
2

ngừội ta dùng bt xõp
thm ừốt axtỏn & cho vĂo bệnh sau ĩ nẫn axtylen vĂo. Bt xõp cĩ tc
dũng ngân ngữa khă nâng pht trièn nọ; tâng khă nâng hoĂ tan C
2
H
2
.

d. Săn xut khẽ a xtylen

* Phừỗng php mổt: săn xut a xtylen tữ t n.
t n lĂ cht rn mĂu xm ừỡc chặ to tữ CaC
2
(cacbua can xy)
bng cch nu chăy vỏi vối than cõc trong lí hó quang iẻn vối nhiẻt ổ
khoăng 1900.2300
o
C. Cỏng sut lí 50 30 KW.
1 tn CaC
2
cn 1965 KWh ( theo lỷ thuyặt) .
Trong thỳc tặ cn :
3200 2800 KWh/tn õi vối lí 7500 30 000 KW;
4000 3200 -/- 1000 7500 KW
7000 4000 -/- < 1000 KW
1 tn CaC
2
cn 950 1000 kg CaO
600 610 kg than cõc hoằc than antraxit;
40 70 kg khõi lừỡng iẻn cỳc;

CaO + 3C = CaC
2
+ CO - 108 Kcal /(g mol)
56.08 36.03 64.1 28.01
1 kg CaC
2
cn 56.08/64.10 = 0.875 kg CaO
cn 36.03/64.10 = 0.562 kg Cacbon C
Trong cỏng nghiẻp ccbua can xi CaC
2
cĩ chửa :
CaC
2
= 65 80 % ;

54
CaO = 25 10 %
Cc tp cht góm cĩ : C, SiO
2
, MgO, Al
2
O
3
, CO
2
,
Qợa trệnh phn huý t n xăy ra theo phăn ửng:
CaC
2
+ 2H

2
O = C
2
H
2
+ Ca(OH)
2
+ Q
64,1 36,032 26,036 74,096
Theo lý thuyết
1 kg CaC
2
cn 36.032 / 64.10 = 0.562 kg nừốc;
26.036 / 64.10 = 0.406 kg C
2
H
2

74.096 / 64.10 = 1.156 kg Ca(OH)
2

t n d b phn huý trong khẽ m, ht cĂng bẫ vĂ khỏng khẽ cĩ ổ
m cĂng cao thệ nĩ cĂng d b phn huý.
Phăn ửng phn huý t n toă nhiậu nhiẻt nn lĂm nĩng khu vỳc phăn
ửng vĂ lĂm chy CaC
2
to thĂnh vỏi tỏi Ca(OH)
2
.
Vệ thặ trong thỳc tặ è trnh hiẻn từỡng qu nhiẻt vùng phăn ửng ngừội

ta cn dùng lừỡng nừốc nhiậu hỗn so vối tẽnh ton ờ trn.
1kg CaC
2
cn 10 lẽt nừốc chử khỏng phăi 0.562 lẽt.
Theo lỷ thuyặt : 1 kg CaC
2
thu ừỡc 372,5 lẽt C
2
H
2

Thỳc tặ : 1 kg CaC
2
thu ừỡc 235 - 285 lẽt C
2
H
2

Ht cacbua can xy cĂng bẫ thệ tõc ổ phn huý cĂng cao . Nhừng lừỡng
axtylen toă ra cĂng ẽt vệ cc ht CaC
2
b ph mổt lốp Ca(OH)
2
. Cho n
n
khi săn xut CaC
2
cn chn ổ ht thẽch hỡp. Nặu lừỡng nừốc chửa khoăng
20 % Ca(OH)
2

thệ tõc ổ phn huý t n giăm xuõng rt nhiậu , ằc biẻt
khi ờ nhiẻt ổ cao. Cho nn trong qu trệnh săn xut axtylen cn phăi thay
ọi nừốc, luỏn xo trổn CaC
2
vĂ tch Ca(OH)
2
ra khịi vùng phăn ửng .
ở iậu kiẻn P = 1.5 at, T >= 500
o
C axtylen dè b nọ nn thùng
iậu chặ cn cĩ p sut nhị hỗn 1,5 at. Oxyd óng tâng qu trệnh phn huý
nọ; Axtỏn + axtylen chì nọ khi p sut lốn hỗn 10 at;
Săn xut axtylen tữ ccbua can xy lĂ phừỗng php cóng kậnh, t
tiận, tiu hao nhiậu nâng lừỡng iẻn.

*Săn xut khẽ axtylen bng phừỗng php nhiẻt phn khẽ tỳ nhin
ThĂnh phn khẽ tỳ nhin góm cĩ :
CH
4
97,80 %
C
2
H
6
C
3
H
8
0,90 %
N

2
, CO
2
, 1,3 %
Nhiẻt phn khẽ tỳ nhin theo phăn ửng:
2 CH
4
+ Q > C
2
H
2
+ 3 H
2

So vối phừỗng php điều chế C
2
H
2
từ đất đèn thì y lĂ phừỗng php r hỗn
(30 40 %) mĂ tẽnh cht ca khẽ C
2
H
2
khỏng khc nhau my.

55
c/ Săn xut khẽ C
2
H
2

bng phn huý cc nhin liẻu lịng : nhừ du
lựa, du hoă, du xâng,

e. Cc loi khẽ chy khc & nhin liẻu sứ dũng è hĂn
Bảng 4-4
Butan C
4
H
10
chy trong ỏ xy cho nhiẻt ổ 2700 2900
o
C
H
2
-/- 2400 2600
CH
4
-/- 2400 2700
Than cõc -/- 2100 2300
Khẽ du mị -/- 2600 2800
Cc loi khẽ trn do cĩ nhiẻt ổ thp nn thừộng sứ dũng è gia cỏng
bậ mằt kim loi.
4.3 Ngọn lửa hàn
4.3.1 Cu to ngn lựa hĂn :
Ngn lựa ca cc cht khẽ chy trong ỏxy kỵ thut toă ra nguón nhiẻt
lốn. Nguón nhiẻt nĂy sứ dũng è gia cỏng & hĂn kim loi nn gi chung lĂ
ngn lựa hĂn.
Ngn lựa hĂn ừỡc chia thĂnh 3 vùng : Nhn ngn lựa, vùng trung
tm, vùng uỏi ngn lựa.

Hình 4-4 Cấu tạo của ngọn lữa hàn
3
2 1
1 - Nhn ngn lựa 2 - Vùng trung tm 3 - Vùng uỏi ca ngn lựa

Hệnh dng, kẽch thừốc vĂ cc loi ngn lựa hĂn phũ thuổc vĂo tý lẻ khẽ
ỏxy vối cc loi khẽ chy khc.

22
22
HC
O
khichay
o
V
V
V
V
==


V
O2
- Lừỡng khẽ ỏxy tiu hao ;
V
KC
- Lừỡng khẽ chy tiu hao ;
V
C2H2
- Lừỡng khẽ axtylen ơ tiu hao;

56
Tuỹ thuổc vaí hẻ sõ mĂ ta cĩ cc loi ngn lựa hĂn khc nhau.

4.3.2 Cc loi ngn lựa hĂn :
a. Ngn lựa bệnh thừộng =
V
V
O
CH
2
22
= 1,10 - 1,2
Cĩ tĂi liẻu =
V
V
O
CH
2
22
= 1,05 - 1,2
Vùng nhn ngn lựa khi hĂn xăy ra cc phăn ửng:
C
2
H
2
> 2C + H
2

2C

2
H
2
> CH
4
+ 3C Khi T > 800
o
C
CH
4
> C + H
2
Khi T > 1000
o
C
Vùng nĂy cĩ nhiẻt ổ sng chĩi , nhiẻt ổ thp. Săn phm phn huý cĩ
chửa nhiậu cc bon nn khỏng dùng è hĂn thẫp vĂ mổt sõ kim loi khc vệ
mõi hĂn d b thm cc bon trờ nn dín.
Vùng trung tm ( y lĂ vùng chy khỏng hoĂn toĂn)
C
2
H
2
+ O
2
> CO +H
2
+ O
+ Vùng nĂy cĩ mĂu sng xanh; nhiẻt ổ cao; ( gn 3200
o

C);
+ Săn phm chy ca vùng nĂy lĂ CO, H
2
, cĩ tẽnh hoĂn nguyn nn sứ
dũng nĩ è hĂn thẫp .
Vùng uỏi ca ngn lựa (Vùng chy hoĂn toĂn)
Săn phm chyca vùng trung tm s tiặp tũc chy vối ỏ xy ca
khỏng khẽ theo phăn ửng :
2CO + H
2
+ 3/2 O
2
> 2CO
2
+ H
2
O + Q
+ ờ y cc bon b chy hoĂn toĂn nn gi lĂ vùng chy hoĂn toĂn.
+ Săn phm chy chửa cc cht CO
2
, H
2
O nn cĩ tẽnh ỏ xy ho vĂ vệ
thặ gi lĂ vùng ỏ xy ho.
+ Vùng nĂy cĩ mĂu vĂng tẽm ( nu sm) nhiẻt ổ thp.

b. Ngn lựa ỏ xy ho :
=
V
V

O
CH
2
22
> 1.2
Khi hĂn xăy ra cc phăn ửng :
C
2
H
2
+ 3/2 O
2
> 2CO + H
2
+ 1/2 O
2

Sau ĩ chy tiặp vối ỏ xy ca khỏng khẽ vĂ to nn:
2CO + H
2
+ 1/2 O
2
+ O
2
> 2CO
2
+ H
2
O
- Vùng giựa ca ngn lựa cĩ chửa 6 - 7 % O

2
& 5% CO
2
. y lĂ
nhựng cht cĩ tẽnh ỏ xy ho nn gi ngn lựa ny lĂ ngn lựa ỏ xy ho.
- Nhn ngn lựa nhị & ngn ;
- Vùng giựa chửa nhiậu CO
2
+ H
2
, khĩ phn biẻt vối vùng uỏi;

57
- Vùng uỏi nhị li vĂ cĩ mĂu sng xanh;
- Loi ngn lựa nĂy sứ dũng è hĂn óng thau (Cu + Zn) , ct gt, lĂm
sch bậ mằt .

c. Ngn lựa cc bon ho
=
V
V
O
CH
2
22

< 1,05 - 1,1

ờ vùng giựa ỏ xy b chy hặt . Săn phm chy chửa nhiậu cc bon C
(thữa cc bon) nn gi lĂ ngn lựa cc bon ho.

- Nhn ngn lựa kẫo dĂi , nhp vối vùng giựa ;
- Hệnh dng ngn lựa khỏng ọn nh , khĩ phn biẻt giựa vùng giựa &
vùng nhn .
- Vùng uỏi cĩ kẽch thừốc lốn;
- ứng dũng è hĂn gang, tỏi bậ mằt, hĂn thẫp dũng cũ, thẫp cao tõc, vĂ
cc hỡp kim cửng.
4.3.3 Sỳ phn bõ nhiẻt ca cc ngn lựa


Hệnh 4-5 Sỳ phn bõ nhiẻt ca cc loi ngn lựa
T
o
C
1
2
3
L, (mm)
L - Khoảng cách từ đầu mỏ hàn đến vùng tâm của ngọn lữa có nhiệt độ cao nhất

58


L
3
2
1


















Hình 4-6 Hình dáng các loại ngọn lữa hàn
1 -ngn lựa ỏ xy ho; 2- ngn lựa bệnh thừộng; 3-ngn lựa cc bon ho;

4.4 Thiết bị hàn khí

Thiết bị hàn khí gồm có : Bình chứa khí ô xy, bình chứa khí axetylen hoặc
bình chế khí axetylen hoặc các bình chứa khí cháy khác (bình chứa khí metan, ).
Van giảm áp bình ôxy, van giảm áp bình axetylen, khoá bảo hiểm cho bình chế khí
axetylen, mỏ hàn, mỏ cắt, ống dẫn khí và một số dụng cụ kèm theo.

4.4.1 Bình chứa khí

Bình chứa khí đợc chế tạo từ thép các bon hay từ thép hợp kim bằng
phơng pháp dập (dùng cho các loại bình áp suất cao) hoặc hàn dùng cho bình có
áp suất thấp (bình chứa khí C
2
H
2
, NH
3
. Bình chứa khí thờng có dung tích 40 lít.
Bình chứa khí ôxy có áp suất 100, 150 và 200 át . Các loại khí cháy nh hydro,
mêtan, nitơ, không khí nén có thể cho vào bình áp suất cao (100, 150, 200 át) riêng
bình chứa khí axetylen, amôniác NH
3
phải cho vào bình có áp suất thấp. Bình chứa
khí C2H2 thờng có dung tích 40 lít và áp suất tối đa là 19 át, bên trong có chứa
bọt xốp và than hoạt tính có tẩm axetol nhằm chống nổ bình (một bình chứa
khoảng 290 - 320 gam than, 225 - 230 gam axeton cho 1 lít bình chứa). Sơ đồ cấu
tạo một số bình chứa khí và bình chế khí đợc thể hiện trên hình .


59

4.4.2 Bình chế khí :

Là loại thiết bị dùng để điều chế khí axetylen. Bình chế khí có dạng nh hình 4-8 Bình
chế khí A XÊTYLEN

4.4.3 Van giảm áp
Công dụng của van giảm áp
Van giảm áp có công dụng giảm áp suất từ bình chứa xuống áp suất khi làm
việc và làm ổn định áp suất đó trong suốt thời gian làm việc.
Phân loại van giảm áp : van giảm áp ôxy, van giảm áp axetylen,
Theo nguyên lý tác dung : có van giam áp tác dụng nghịch và tác dụng thuận;
Theo số buồng có loại 1 buồng, 2 buồng và nhiều buồng,

60
H×nh 47 S¬ ®å cÊu t¹o c¸c lo¹i b×nh chøa khÝ
1- B×nh chøa khÝ «xy; 2, 3- B×nh chøa khi axetylen
4 - B×nh chøa khÝ Prropan C3H8



61
B×nh §iÒu chÕ khÝ axªtylen

30
3
32
31
2

2
27
26
25 24
2
22
2
20
19
18
17
16
15
1
1
12
11
1
9
8
7
6
5
4
3
2
1
C
2
H

2

H×nh 4-8 S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o b×nh ®iÒu chÕ khÝ C2H2


62
Các bộ phận chính của bình chế khí C
2
H
2
: (xem hình 4-8)

1. Van một chiều không cho không khí đi ngợc vào buồng phản ứng.
2. Van bảo hiểm (P < 1,5 at)
3. Vít vặn
4. Thanh ngang giữ nắp bình
5. Van xả khí
6. Nắp đạy
7. Đồng hồ đo áp suất trông bình
8. Miệng ống đỗ nớc vào bình
9. Buồng chứa khí axetylen
10. Khoá đóng mở khí Axetylen

11. Van giảm áp
12. Nắp đạy và màng bảo hiểm
13. Khoá bảo hiểm
14. Van mở khí đi ra mỏ hàn
15. Van kiểm tra mức nớc an toàn cho khoá bảo hiểm làm việc bình thờng
16. Van tháo nớc
17. ống dẫn;
18. Mức nớc trong buồng phản ứng;
19. Vách ngăn giữa 2 buồng;
20. Khí kế áp nớc
Van kiểm tra mực nớc trong khí áp kế nớc;
21. Nắp tháo nớc vôi;
22. Móc treo giỏ các bua khi không làm việc
23. Thanh ngang của giỏ các bua can xi CaC2;
24. Cử dới (mức dới) của đòn bảy khi hạ xuống;
25. Cơ cấu nâng hạ giỏ đựng các bua can xi
26. Đòn bảy;
27. Miệng ống thải nớc;
28. Van kiểm tra mực nớc trong bình chứa khí;
29. Giỏ chứa các bua can xi (đất đèn);
30. Quai cầm của giỏ chứa cacbua can xi CaC2;
31. Buồng phản ứng;
32. ẩng dẫn khí từ buồng phản ứng ra buồng chứa;

Đặc tính kỹ thuật của bình chứa :

1. Khối lợng các bua can xi trong mỗi lần nạp : 3 kg
2. Kích thớc hạt các bua can xi (CaC2) : d = 50 - 80 mm
3. áp lực khí : P = 1,5 at
4. Năng suất khi sản xuất liên tục : Q = 2000 lít/giờ

5. Năng suất lớn nhất : Q = 2000 lít / giờ





63

Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu nghịch
Hình 4-11 Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu nghịch
1 - đồng hồ đo áp suất trong bình chứa 2 - đồng hồ đo áp suất ra mỏ hàn,
3 - lò xo giữ nắp van 4 - Màng đàn hồi
5 - lò xo điều chỉnh màng đàn hồi 6 - Vít điều chỉnh vị trí màng đàng hồi

Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu thuận
(chiều ra của khí cùng chièu với chiều mở van)
Khí ra mỏ hàn
Khí ra từ
bình
2
4
3
5
6
1
Khí ra từ
bình chứa
Khí ra mỏ hàn

Hình 4-12 Sơ đồ nguyên lý van giảm áp kiểu thuận









64
4.4.3 Khoá bảo hiểm

a. Hiện tợng va đập ngợc hay hiện thợng cháy quặt lại của ngọn lữa.
Ngọn lữa hàn cháy ổn định sẽ đảm bảo sự nung nóng và làm nóng chảy đều
kim loại, quá trình vận hành sẽ an toàn. Sự cháy ổn định của ngọn lữa phụ thuộc
vào tốc độ đi ra của hổn hợp với tốc độ cháy. Nếu tốc độ chảy lớn hơn tốc độ đi ra
của hổn hợp (khi áp suất trong bình chế nhỏ hơn bên ngoài) thì ngọn lữa có thể
cháy quặt lại vào phía trong mỏ hàn đến ống dẫn khí và vào đến bình chế khí; lúc
đó có kảh năng gây nổ bình đe doạ trực tiếp tính mạng ngời sử dụng. Hiện tợng
đó gọi là hiện tợng cháy quặt lại của ngọn lữa hay hiện tợng va đập ngợc.
nguyên nhân có thể là khi sử dụng bình chế khí có thể có hiện tợng áp suất trong
bình chế khí giảm và có thể xảy ra trờng hợp nhỏ hơn áp suất bên ngoài mỏ hàn,
hoặc do đầu mỏ hàn bị nung nóng và cháy mòn rộng ra, kết quả là áp suất giảm ,
tốc độ ra nhỏ hơn tốc độ cháy. Khi sử dụng bình chứa khí thì áp suất trong bình
luôn lớn hơn áp suất bên ngoài nên ngọn lữa hàn luôn nằm ngoài mỏ hàn nên
không cần sử dụng khoá bảo hiểm.
Yêu cầu đối với khoá bảo hiểm : Đảm bảo ngăn cản và dập tắt hiện tợng
cháy quặt lại của ngọn lữa, có độ bền cao để chịu áp suất cao do quá trình cháy, dể

quan sát, dể vận hành bảo quản và sửa chữa, tiêu hao ít nớc, Khoá bảo hiểm có
nhiều loại hở, kín, khô,

Sơ đồ nguyên lý khoá bảo hiểm kiểu kín (xem hình 4-9, 4-10 )
Khi làm việc bình thờng, khí cháy (C
2
H
2
) đi từ bình chế khí qua van 5 ra mỏ hàn.
Khi có hiện tợng va đập ngợc áp suất trong khoá bảo hiểm tăng lên làm đóng
van 5 lại, khí cháy không đi vào đợc; khi áp lực do khí cháy trong khoá bảo hiểm
cao thì màng 8 sẽ bị thủng tạo điều kiện cho khí cháy thoát ra ngoài (xem hình 4-
7, 4-9).

C
2
H
2
C
2
H
2

Ngọn lửa
cháy quặt lại

Hình 4-9 Sơ đồ nguyên lý các loại khoá bảo hiểm kiểu ớt.








65

C
2
H
2
C
2
H
2

Hình 4-10 Sơ đồ nguyên lý các loại khoá bảo hiểm kiểu khô

4.4.4 Mỏ hàn khí
Mị hĂn khẽ lĂ bổ phn to nn ngn lựa hĂn. Cỏng sut, hệnh dng,
kẽch thừốc ca ngn lựa cĩ thè iậu chình theo yu cu ca ngừội sứ dũng.
Mị hĂn cĩ nhiậu loi & ừỡc phn loi theo mổt sõ ằc ièm sau :
Theo nguyn lỷ truyận khẽ chy trong buóng họn hỡp :
- mị hĂn kièu hợt;
- mị hĂn kièu ng p;
Theo sõ ngn lựa : Loi mổt ngn lựa vĂ loi nhiậu ngn lựa;
Theo cỏng sut ngn lựa :
- loi nhị 10 400 lẽt/ h khẽ C
2
H
2

- Loi vữa 400 2800 -/-
- Loi lốn 2800 7000 -/-
Theo phừỗng php sứ dũng : bng tay; bng my;
Theo chửc nâng :
- vn nâng ( hĂn , ct, hĂn văy, hĂn p, õt nĩng, )
- Chuyn mỏn ho ( chì è hĂn, hoằc chì è õt nĩng, )
- Theo loi khẽ chy ừỡc sứ dũng : ( C
2
H
2
, H
2
, cht lịng,

a/ Mị hĂn kièu ng p
Là loại mỏ hàn có áp suất khí ôxy và axetylen đi vào mỏ hàn nh nhau.
Sơ đồ nguyên lý của mỏ hàn ( xem hình 4-13 )
O
2
Hình 4-13 Sơ đồ nguyên lý mỏ hàn kiểu đẳng áp
2
1
C
2
H
2
1- Đầu mỏ hàn 2- Tay nắm



66
b/ Mị hĂn kièu hợt
Sơ đồ nguyên lý của mỏ hàn ( xem hình 4-14 )
Nguyn tc lĂm viẻc : khẽ i vĂo buóng họn hỡp vối p sut dừ tữ 1 4 at.
díng ỏ xy chuyèn ổng vối vn tõc lốn to nn trn thĂnh õng u mị hĂn cĩ
p sut nhị. A xtylen i vĂo tữ õng 2 chy quanh buóng 3 vĂ b buóng chn
khỏng hợt vĂo buóng 7. ờ ĩ hai loi khẽ hoĂ vĂo nhau di ra mị hĂn . Khi hĂn
p sut ỏ xy khoăng 1 4 at, axtylen > 0.01 at. Khi hĂn bng mị hĂn nay
mờ ỏ xy trừốc. khi tt thệ tt C
2
H
2
trừốc.

67

Hình 4-14Sơ đồ nguyên lý mỏ hàn kiểu hút và đầu mỏ cắt



4.4.5 õng dạn khẽ
Yu cu:
cĩ ổ bận cao, chu p sut cao, khỏng b gy gp khi vn hĂnh.

68
Chặ to :
bng văi lĩt cao su . Sõ lốp văi vĂ chiậu dĂy lốp cao su phũ thuổc p
sut khẽ khi hĂn. õi vối khẽ chy P < 3 at ( p sut dừ); P
O2
< 10 at
ũỗng kếnh trong : d = 5.5 ; 9.5; 13; mm
ngoĂi : D = 17.5 22 mm
Chièu dĂy lờp cao su bận trong S > 1 mm
S

Hình 4-15 Hình dáng ống dẫn khí hàn bằng cao su lót vải

4.5 Công nghệ hàn khí

4.5.1 Cc v trẽ ca mõi hĂn trong khỏng gian : ( từỗng tỳ nhừ khi hĂn hó
quang).

4.5.2 Cc loi mõi hĂn : ( Nhừ khi hĂn hó quang).

4.5.3 Chun b vt hĂn vĂ vt liẻu hĂn :
Vt mẫp theo yu cu, lĂm sch mẫp hĂn,
Chun b thuõc hĂn, khẽ hĂn, chn que hĂn hỡp lỷ vậ kẽch thừốc vĂ
thĂnh phn ho hc,

HĂn ẽnh mẫp cn hĂn vối khoăng cch
L = 300 500 mm,
chiậu
dĂi mõi hĂn
l = 20 30 mm
Mối hàn đính


Hệnh 4-16 Sỗ ó hĂn ẽnh vt hĂn





69
4.5.4 Cc phừỗng php hĂn khẽ
a - Phừỗng php hĂn phăi

Hình 4-17 Phừỗng php hĂn phăi
1 - Que hĂn; 2 - u mị hĂn; 3 - Ngn lựa hĂn; 4- Vt hàn

Que hĂn chuyèn dch sau mị hĂn, qu trệnh hĂn dch chuyèn tữ tri
qua phăi nn gi lĂ hĂn phăi. Khi hĂn ngn lựa hừống vậ mõi hĂn cung cp
nhiẻt bọ sung cho nĩ nn tõc ổ nguổi chm ngân căn sỳ tc dũng ca khỏng
khẽ xung quanh. Chẽnh vệ vy mĂ cht lừỡng hĂn tõt . Phừỗng php nay phù

hỡp cho loi mõi hĂn cĩ chiậu dĂy S > 5 6 mm.

b/ Phừỗng php hĂn tri.


V
hàn
2
3
V
hàn
1
3
4
5
2
4
1
Hình 4-18 Sơ đồ nguyên lý phơng pháp hàn trái
1 - Que hĂn; 2 - u mị hĂn ; 3- Ngn lựa hĂn;
4 - Vùng mõi hĂn; 5 - Kim loi cỗ băn;

Hừống hĂn tữ phăi qua tri ; que hĂn chuyèn dch trừốc mị hĂn, kim
loi cỗ băn ừỡc lĂm nguổi sỗ bổ, vùng kim loi mõi hĂn khỏng ừỡc băo vẻ,
tõc ổ nguổi nhanh; è theo dịi qu trệnh hĂn,nn thun lỡi cho hĂn cc chi

70
tiặt mịng ( vệ cn chuyèn ổng chẽnh xc. Phừỗng php nĂy hao phẽ nhiậu
kim loi do bn toẫ nhiậu mĂ khỏng ừỡc bọ sung.

4.5.5 Chặ ổ hĂn khẽ :
Góm gĩc nghing mị hĂn, ừộng kẽnh que hĂn,cỏng sut ngn lựa,
gĩc nghing que hĂn . Gĩc nghing mị hĂn cĩ ănh hừờng rt lốn ặn cỏng
sut ngn lựa, cht lừỡng mõi hĂn. Gĩc nghing mị hĂn phũ thuổc chiậu dĂy
vt hĂn, tẽnh dạn nhiẻt ca kim loi hĂn, nhiẻt ổ nĩng chăy ca kim loi hĂn.
Vẽ dũ : óng cĩ tẽnh dơn nhiẻt cao nn gĩc nghing mị hĂn vĂo
khoăng 60 - 80 ổ. Chệ d chăy nn gĩc nghing mị hĂn ẽt khoăng 10 ổ.

a - Gĩc nghing mị hĂn khi hĂn thẫp
80
o
, S> = 15 mm
40
o
, S< =3-5mm
45
o
60
o
, S< =7-1-
50
o
, S< =5-7mm
30
o
, S<1-3mm
20
o
, S<1mm

Hệnh 4-19 Sỗ ó sỳ phũ thuổc gõc nghing mị hĂn vối chiậu dĂy vt
hĂn.
S - lĂ chiậu dĂy ca vt hĂn.

b/ Gĩc nghing que hĂn :
khoăng 45 ổ

c/ ừộng kẽnh que hĂn :

S <= 15 mm d = S/2 + 1 mm ( hĂn tri)
d = S/2 (hĂn phăi)
S >= 15 mm d = 6 8 mm

d/ Cỏng sut ngn lựa
phũ thuổc chiậu dĂy vĂ tẽnh cht vt hĂn & ừỡc tẽnh
bng lừỡng khẽ axtylen tiu hao cho qu trệnh hĂn.

71

Khi hĂn thẫp :
V
C2H2
= ( 120 150 ). S lẽt/ h hĂn phăi
= ( 100 120 ). S -/- hĂn tri

Khi hĂn óng cĩ tẽnh dạn nhiẻt cao:

V
C2H2
= ( 150 200).S lẽt/ h ( khi hĂn phăi)

= ( 120 150).S lẽt/ h ( khi hĂn tri)

4.5.6 Kỵ thut hĂn khẽ

è trnh hiẻn từỡng cc bon ho, khi hĂn khỏng nn cho vt hĂn tiặp
xợc vối nhn ngn lựa. è trnh ỏ xy ho lợc u cn iậu chình ngn lựa cĩ
hẻ sõ : = 1.05 1.1
Phừỗng php chuyèn ổng que hĂn vĂ u mị hĂn phũ thuổc v trẽ mõi hĂn
trong khỏng gian, chiậu dĂy vt hĂn, vĂ cc kièu gẫp hĂn.

4.6 Cắt kim loại bằng khí

Ct kim loi bng khẽ lĂ sỳ õt chy kim loi bng díng oxy ct è to
nn cc ỏxyd , dừối tc dũng ca p sut díng oxy ct cc ỏxyd nĂy b thọi i
vĂ to thĂnh rănh ct.

4.6.1 Phn loi cc phừỗng php ct:
Bng tay ặ Theo ừộng thng,
cong , theo ừỗng bt
kỹ
ặ Ct tch rội
Ct KL bng khẽ Bng my ặ theo ừộng thng,
theo mu
ặ C t bậ mằt ặ Bng tay ặ Khoan, khoẫt,
lĂm sch bậ
mằt;
Bng my bĂo , gt,tiẻn,
tiẻn ngoĂi,

72
2/ Sỗ ó qu trệnh ct kim loi bng khẽ
O
2
C
2
H
2
2
1
3

Hình 4-20 Sơ đồ nguyên lý quá trình cắt kim loại bằng ngọn lữa hàn
khí

1- Vật cắt 2- Đầu mỏ cắt 3 - Dòng ôxy cắt

Cc giai on ct kim loi bng khẽ:
Giai on mổt nung kim loi ặn nhiẻt ổ chy;
Cho díng ỏ xy ct i vĂo , qu trệnh ỏ xy ho xăy ra mănh liẻt vĂ to nn
lốp văy st.
Dừối tc dũng ca p sut díng ỏ xy ct 5 14 at cc săn phm chy (
cc ỏxyd ) b thọi i vĂ to nn rănh ct.

3- iậu kiẻn è ct kim loi bng khẽ
Nhiẻt ổ nĩng chăy ca kim loi vt hĂn phăi lốn hỗn nhiẻt ổ chy ca
kim loi ĩ;
Nhiẻt ổ nĩng chăy ca kim loi phăi nhị hỗn nhiẻt ổ nĩng chăy ca ỏ
xid kim loi ĩ nặu khỏng thệ to thĂnh ỏ xid khĩ chăy, khỏng cĩ ổ chăy

loăng, căn trờ sỳ chy vĂ sỳ ct;
xid kim loi phăi cĩ tẽnh chăy loăng cao è dè dĂng b thọi i vĂ to
thĂnhrănh ct.
Nhiẻt lừỡng sinh ra khi kim loi chy trong díng ỏxy ct phăi è duy
trệ qu trệnh chy lin tũc;
vẽ dũ :
Khi ct vt cĩ S = 5 mm thệ 2/3 nguón nhiẻt sinh ra do ngn lựa;

73