Giáo trình công nghệ hàn - Hàn và cắt kim loại - Phần 2 pdf

Giáo trình: công nghệ hàn
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
35
Chơng 4
Hàn và cắt kim loại bằng khí
4.1. Khái niệm chung
4.1.1. Thực chất và đặc điểm
a/ thực chất
Hàn và cắt bằng khí là phơng pháp hàn hoặc cắt, sử dụng nhiệt của ngọn lửa sinh ra
khi đốt cháy các chất khí cháy (C
2
H
2
, CH
4
, C
6
H
6
v.v ) hoặc H
2
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 3200
o
C); còn ngọn lửa giữa O
2
và các chất khí cháy khác chỉ cho nhiệt độ từ
2000ữ2200

0
C. Tuy nhiên khi hàn dới nớc thờng dùng ngọn lửa giữa O
2
và H
2
vì C
2
H
2

rất dể nổ ở áp suất cao và nhiệt độ lớn.
b/ đặc điểm
Có thể hàn đợc nhiều loại kim loại và hợp kim (gang, đồng, nhôm, thép )
Hàn đợc các chi tiết mỏng và các loại vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.
Hàn khí đợc sử dụng rộng rãi vì thiết bị đơn giản và rẻ tiền.
Năng suất thấp, vật hàn bị nung nóng nhiều nên dể cong vênh.
Hàn khí dùng nhiều khi hàn các vật hàn có chiều dày bé, chế tạo và sửa chữa các chi
tiết mỏng, sửa chữa các chi tiết đúc bằng gang, đồng thanh, nhôm, magiê, hàn nối các ống
có đờng kính nhỏ và trung bình. Hàn các chi tiết bằng kim loại màu, hàn vảy kim loại,
hàn đắp hợp kim cứng v.v
Ngọn lửa khí hàn cũng có thể dùng để cắt các loại thép mỏng, các loại kim loại màu
và nhiều vật liệu khác.
4.1.2. Khí hàn
Khí hàn thờng dùng gồm ôxy kỹ thuật và các loại khí cháy (C
2
H
2
, CH
4
, C

3
H
8
,
C
6
H
6
v.v ) hoặc H
2
.
Trong hàn khí thờng dùng là C
2
H
2
vì nhiệt độ ngọn lửa cao (3200
o
C) và có vùng
hoàn nguyên tốt.
Khi hàn thép có chiều dày dới 3ữ4 mm, hàn gang, đồng thau, hợp kim nhẹ, hàn vảy
ta có thể dùng khí khác có nhiệt độ cháy thấp hơn (2000ữ2200
o
C) nh H
2
, khí than
mêtan, prôpan, butan, xăng, dầu hoả

a/ Ôxy kỹ thuật
Giáo trình: công nghệ hàn
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006

36
Ôxy dùng để hàn khí là ôxy kỹ thuật chứa từ 98,5ữ99,5% ôxy và khoảng 0,5ữ1,5%
tạp chất (N
2
, Ar).
Trong công nhiệp, để sản xuất ôxy dùng phơng pháp điện phân nớc hoặc làm lạnh
và chng cất phân đoạn không khí. Ôxy hàn chủ yếu dùng phơng pháp làm lạnh không
khí. Nh chúng ta đã biết, trong thành phần không khí chứa khoảng 78,03 % N
2
, 0,93 %
Ar và 20,93 % O
2
, nhiệt độ hoá lỏng của chúng tơng ứng là: (-195,8
0
C), (-185,7
0
C) và (-
182,06
0
C).
Bằng phơng pháp làm lạnh không khí xuống nhiệt độ dới -182,06
0
C nhng trên
nhiệt độ hóa lỏng của N
2
và Ar, sau đó cho N
2
và Ar bay hơi ta thu đợc ôxy lỏng.
Ôxy kỹ thuật có thể bảo quản ở thể lỏng hoặc khí. ở thể lỏng, ôxy đợc 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. Bảo quản ở thể lỏng, tuy đòi hỏi dung
tích bình chứa bé, nhng tốn kém trong khâu bảo quản lạnh.
Trong các phân xởng cơ khí, chủ yếu dùng ôxy thể khí, để giảm thể tích bình chứa,
thông thờng ôxy đợc nén ở áp suất cao và chứa bằng bình thép có dung tích 40 lít, áp
suất 150 at.
b/ Khí Axêtylen
Axêtylen là hợp chất của cácbon và hyđrô có công thức hóa học là C
2
H
2
, khối lợng
riêng ở điều kiện tiêu chuẩn 1,09 kg/m
3
, nhiệt trị 11.470 Cal/m
3
. Axêtylen đợc sản xuất
từ đất đèn CaC
2
. Khi nấu chảy hỗn hợp đá vôi, than đá hoặc than cốc trong lò điện (nhiệt
độ từ 1.900ữ2.300
0
C) ta thu đợc đất đèn kỹ thuật:
CaO + 3C CaC
2
+ CO
Đất đèn kỹ thuật chứa khoảng 65ữ80% CaC
2
, khoảng 10ữ25% CaO và khoảng 6 %
các tạp chất nh (CO
2

, SiO
2
). Khi cho đất dèn tác dụng với nớc ta thu đợc Axêtylen
theo phản ứng:
CaC
2
+ 2H
2
O = C
2
H
2
+ Ca(OH)
2
+ 30.400 Cal/mol
Tính chất của khí Axêtylen
- C
2
H
2
thuộc nhóm C
n
H
2n-2
. Nhiệt độ từ (- 82,4ữ83,6
o
C) ở thể lỏng, dới (- 85
o
C) ở
thể rắn khi va chạm dể nổ.

- Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 420
o
C (ở áp suất 1 at).
- Dể phát nổ khi áp suất > 1,5 at và nhiệt độ trên 500
o
C hoặc hỗn hợp với khí khác,
ví dụ: Hỗn hợp với không khí (chứa từ 2,2ữ82% C
2
H
2
), hỗn hợp với Ôxy (chứa từ
2,3ữ93% C
2
H
2
) có khả năng phát nổ ở nhiệt độ thờng và áp suất 1 at. Hỗn hợp chứa 45%
C
2
H
2
+ 55% CH
4
và hỗn hợp chứa 18% C
2
H
2
+ 82% H
2
có khả năng phát nổ ở nhiệt độ
thờng và áp suất trên 18 at.

Giáo trình: công nghệ hàn
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
37
- ở nhiệt độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành các hợp chất khác nh benzel
(C
6
H
6
), stirôn (C
8
H
8
)
Sự hòa tan của axêtylen: có khả năng hoà tan trong nhiều chất lỏng với độ hoà tan
lớn, đặc biệt là trong axêtôn, ví dụ:
- Hoà tan trong nớc : 1,15 lít C
2
H
2
/ lít.
- Hoà tan trong Benzel : 4 lít C
2
H
2
/ lít.
- Hoà tan trong dầu hoả: 5,7 lít C
2
H
2
/ lít.

- Hoà tan trong axêtôn (CH
3
COCH
3
): 23 lít C
2
H
2
/lít.
Sự hoà tan trong axêtôn đợc sự dụng nhiều trong công nghiệp: dùng các chất bọt
xốp (than gỗ, sợi amiăng, điatômit) thấm ớt axêtôn để vào bình chứa, sau đó nén
axêtylen vào bình để giảm khả năng nổ của axêtylen ở áp suất cao.
Các tạp chất trong axêtylen
- Không khí: làm tăng khả năng gây nổ, nên chỉ cho phép chứa 0,5ữ1,5%.
- Hơi nớc: làm giảm nhiệt độ của ngọn lửa hàn.
- Hơi axêtôn (CH
3
COCH
3
): ảnh hởng xấu đến quá trình hàn, nên chỉ cho phép chứa
(45ữ50)g/m
3
C
2
H
2
.
- PH
3
: là chất có hại vì tăng khả năng tự nổ của hỗn hợp. cho phép chứa 0,09%.

- H
2
S: làm hại đến chất lợng mối hàn, nên chỉ cho phép chứa (0,08ữ1,5)%.














Giáo trình: công nghệ hàn
4.2. Thiết bị hàn khí
4.2.1. Sơ đồ chung của một trạm hàn khí
Các thiết bị chính của một trạm hàn hoặc cắt bằng khí gồm có các bộ phận chính
sau: Bình chứa ôxy, bình chứa hoặc thùng điều chế axêtylen, khóa bảo hiểm, van giảm áp,
dây dẫn khí, mỏ hàn.
4
8
7
6
5
3
2

1













H.4.1. Sơ đồ một trạm hàn và cắt bằng khí
1. Bình chứa ôxy; 2. Bình chứa axêtylen; 3. Van gảm áp; 4. Đồng hồ đo áp
5. Khoá bảo hiểm; 6. Dây dẫn khí; 7. Mỏ hàn hoặc mỏ cắt; 8. Ngọn lửa hàn



4.2.2. Bình chứa khí
Bình chứa khí dùng để chứa khí ôxy và khí axêtylen, đợc chế tạo từ thép tấm dày
4ữ8 mm bằng phơng pháp dập hoặc hàn. Bình có đờng kính ngoài 219 mm, cao 1.390
mm, dung tích 40 lít, trọng lợng 67 kg. Bình chứa ôxy chứa đợc một lợng khí có áp
suất khoảng 150 at tơng ứng với 6 m
3
khí (ở 20
0
C và 1 at) bên ngoài đợc sơn màu xanh
hoặc xanh da trời.

Bình chứa axêtylen chứa đợc áp suất khí nạp tới dới 19 at, đợc sơn màu vàng.
Trong bình chứa bọt xốp (thờng là than hoạt tính) và tẩm axêtôn (khoảng 290ữ320 gram
than hoạt tính tẩm 225ữ230 gram axêtôn/ một lít thể tích bình chứa).
4.2.3. Bình điều chế axêtylen
Bình điều chế khí dùng để điều chế khí axêtylen từ đất đèn. Trong thực tế, ngời ta
dùng nhiều loại bình điều chế khí khác nhau, đợc phân loại theo các đặc trng cơ bản:
- Theo năng suất: có các loại nhỏ (dới 3,2 m
3
/h) và loại lớn (trên 5 m
3
/h).
- Theo áp lực khí: thấp (0,01ữ0,1 at), trung bình (0,1ữ1,5 at) cao (1,5ữ1,75 at).
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
38
Giáo trình: công nghệ hàn
- Theo nguyên tắc tác dụng giữa đất đất đèn và nớc: đá rơi vào nớc, nớc rơi vào
đá và đá tiếp xúc với nớc Hình (H.4.2) giới thiệu sơ đồ nguyên lý của một số bình điều
chế khí điển hình.

C
2
H
2
C
2
H
2
b
/
a

/

7
2
7
6

6
5
4
3
2
1


C
2
H
2
c
/

6
2
7
1

H.4.2. Sơ đồ nguyên lý bình điều chế khí a xêtylen
a) Kiểu đá rơi vào nớc b) Kiểu nớc rơi vào đá c) Kiểu đá tiếp xúc nớc
1) Nớc 2) Đất đèn (đá) 3) Nón cấp đất đèn 4) Phễu cấp nớc
5) Van điều chỉnh lợng nớc 6) ống dẫn khí ra 7) Ghi đỡ đất đèn



Bình điều chế kiểu đá rơi vào nớc (H.4.2a) có hiệu suất sinh khí cao (trên 95%), khí
C
2
H
2
đợc làm nguội và làm sạch tốt, nhng đòi hỏi đất đèn có độ hạt đều, tốn nhiều
nớc, kích thớc lớn và điều chỉnh phức tạp.
Kiểu bình điều chế nớc rơi vào đá (H.4.2b) có kích thớc bé, tốn ít nớc, không cần
cỡ hạt đều nhng hiệu suất thấp (85ữ90 %), khí C
2
H
2
không đợc làm sạch và bị nung
nóng mạnh. Hai loại bình trên thuộc loại điều chỉnh lợng khí bằng cách điều chỉnh lợng
chất tham gia phản ứng. Kiểu bình điều chế đá tiếp xúc với nớc (H.4.2c) có kết cấu đơn
giản, thuận tiện trong sử dụng nhng khí C
2
H

2
cũng không đợc làm sạch và làm nguội.
4.2.4. Khoá bảo hiểm
Để tránh hiện tợng ngọn lửa cháy ngợc theo ống dẫn khí trở về bình điều chế khí
gây nổ bình ngời ta dùng khóa bảo hiểm. Trong quá trình hàn, do một nguyên nhân nào
đó, lu lợng khí phun ra ở mỏ hàn hoặc mỏ cắt giảm mạnh hoặc tốc độ cháy của hỗn
hợp tăng, dẫn đến tốc độ cháy của hỗn hợp lan truyền nhanh hơn tốc độ đi ra của khí sẽ
gây ra hiện tợng ngọn lửa quặt.
Sự giảm lu lợng khí xẩy ra khi tiết diện lỗ dẫn khí ở mỏ hàn hoặc mỏ cắt giảm,
ống dẫn bị tắc Sự tăng tốc độ cháy xẩy ra khi nhiệt độ khí và nhiệt độ môi trờng tăng,
lợng ôxy tăng
Khoá bảo hiểm đợc phân loại theo các đặc trng sau:
Theo kết cấu: loại hở, loại kín.
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
39
Giáo trình: công nghệ hàn
Theo lợng tiêu thụ khí: loại nhỏ, loại lớn.

Khóa bảo hiểm kiểu hở (H.4.3a) dùng cho bình có áp lực thấp. Khí C
2
H
2
đợc dẫn
vào qua ống (1), đi qua nớc vào ngăn chứa khí tới ống (2) đi ra mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Khi
có ngọn lửa quặt, áp suất trên mặt nớc của của khóa bảo hiểm tăng lên, đẩy nớc dâng
lên trong ống (1) chặn không cho khí đi vào, đồng thời mực nớc hạ xuống, miệng ống
thoát (4) hở, khí qua ống thoát đi ra ngoài.
Khoá bảo hiểm kiểu kín (H.4.3b), dùng cho bình có áp lực trung bình. Khi C
2
H
2
dẫn
vào qua ống (1), đẩy viên bi của van (5) nổi lên và đi qua van, tập trung ở ngăn chứa khí,
sau đó qua ống (2) đi tới mỏ hàn hoặc mỏ cắt.
Khi có ngọn lửa quặt, áp suất trên mặt nớc tăng, viên bi bị đẩy xuống đóng kín
đờng dẫn khí, nếu áp suất khí trong van vợt quá giá trị cho phép, màng chặn của van an
toàn (6) bị phá và khí thoát ra ngoài.
C
2
H
2
C
2
H

2
4 3
2
1
C
2
H
2
C
2
H
2
b
/

1
6
5
2
3
a
/

H.4.3. Sơ đồ nguyên lý khoá bảo hiểm
a) Kiểu hở b) Kiểu kín
1) ống dẫn khí vào 2) ống dẫn khí ra 3) Van điều chỉnh
mức nớc 4) ống thoát khí 5) Van 6) Van an toàn
4.2.5. Van giảm áp
Van giảm áp là dụng cụ dùng để giảm áp suất khí trong bình chứa xuống áp suất
làm việc cần thiết và tự động duy trì áp suất đó ở mức ổn định. Đối với khí ôxy áp suất khí

trong bình đạt tới 150 at, áp suất khí làm việc vào khoảng 3ữ4 at, còn khí axêtylen áp suất
trong bình tới 15ữ16 at, áp suất làm việc 0,1ữ1,5 at.
Trên hình sau trình bày sơ đồ nguyên lý của một số van giảm áp:


Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
40
Giáo trình: công nghệ hàn

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
41








a
/

1
0

9

8

7

6
5
4
3

2
1
p
2
p
1
b
/

p
2
p
1
H.4.4. Sơ đồ nguyên lý van giảm áp
a/ Van kiểu thuận; b/ Van kiểu ngịch
1. Đờng dẫn khí cao áp; 2. Lò xo phụ; 3. Van; 4. Van an toàn;
5. Đờng dẫn khí ra; 6. Buồng thấp áp; 7. Lò xo chính; 8. Vít
điều chỉnh; 9. Màng đàn hồi; 10. thanh truyền





Nguyên lý làm việc: khí đợc dẫn vào van theo ống (1) và qua ống (5) đi tới mỏ hàn
hoặc mỏ cắt. áp lực khí trong buồng hạ áp (6) phụ thuộc vào độ mở của van (3). Khi lò

xo chính (7) cha bị nén, van (3) chịu tác dụng của lò xo phụ (2) và áp lực của khí, đóng
kín cửa van không cho khí vào buồng hạ áp (6). Khi vặn vít điều chỉnh (8), làm cho lò xo
chính (7) bị nén, van (3) đợc nâng lên, cửa van mở và khí đi sang buồng hạ áp.
Tuỳ thuộc vào độ nén của lò xo chính (7), độ nén của lò xo phụ (2), độ chênh áp
trớc và sau van, cửa van (3) đợc mở nhiều hay ít, ta nhận đợc áp suất cần thiết trong
buồng hạ áp. Nhờ có màng đàn hồi (9), van có thể tự động điều chỉnh áp suất ra của khí.
Nếu do một nguyên nhân nào đó, áp suất khí ra (p
2
) tăng, áp lực tác dụng lên mặt
trên của màng đàn hồi (9) tăng, đẩy màng đàn hồi dịch xuống và thông qua con đội van
(3) bị kéo xuống, làm cửa van đóng bớt lại, lợng khí đi vào buồng hạ áp giảm, làm áp
suất khí ra giảm. Ngợc lại, nếu p
2
giảm, cửa van (3) mở lớn hơn, lợng khí vào buồng hạ
áp tăng, làm p
2
tăng trở lại.
4.2.6. Dây dẫn khí
Dây dẫn khí dùng để dẫn khí từ bình chứa khí, bình chế khí đến mỏ hàn hoặc mỏ
cắt. Yêu cầu chung đối với ống dẫn khí: chịu đợc áp suất tới 10 at đối với dây dẫn ôxy, 3
at với dây dẫn axêtylen, đủ độ mềm cần thiết nhng không bị gấp khúc. Dây dẫn đợc chế
tạo bằng vải lót cao su, có ba loại kích thớc sau:
- Đờng kính trong 5,5 mm, đờng kính ngoài không quy định.
- Đờng kính trong 9,5 mm, đờng kính ngoài 17,5 mm.
- Đờng kính trong 13 mm, đờng kính ngoài 22 mm.


Giáo trình: công nghệ hàn
4.2.7. Mỏ hàn
Đây là dụng cụ dùng để pha trộn khí cháy và ôxy, tạo thành hỗn hợp cháy có tỉ lệ

thành phần thích hợp để nhận đợc ngọn lửa hàn hoặc cắt theo yêu cầu. Mỏ hàn có 2 loại
là mỏ hàn kiểu hút và mỏ hàn đẳng áp.

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
42

















a/
1
2
4
5

6

C
2
H
2
C
2
H
2
O
2
O
2
3
b/
H.4.5. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ hàn khí
a/ Mỏ hàn kiểu hút; b/ Mỏ hàn đẳng áp
1. Dây dẫn khí C
2
H
2
2. Dây dẫn khí oxy 3. Van điều chỉnh C
2
H
2

4. Van điều chỉnh oxy 5. Buồng hút 6. Đầu mỏ hàn
Mỏ hàn kiểu tự hút (H.4.5a) sử dụng khi hàn với áp suất khí C
2
H
2

thấp và trung bình.
Khí C
2
H
2
(áp suất 0,01ữ1,2 at) đợc dẫn vào qua ống (1), còn khí ôxy (áp suất 1ữ4 at)
đợc dẫn vào qua ống (2). Khi dòng ôxy phun ra đầu miệng phun (5) với tốc độ lớn tạo
nên một vùng chân không hút khí C
2
H
2
theo ra mỏ hàn. Hỗn hợp tiếp tục đợc hoà trộn
trong buồng (6), sau đó theo ống dẫn (7) ra miệng mỏ hàn và đợc đốt cháy tạo thành
ngọn lửa hàn. Điều chỉnh lợng khí ôxy và C
2
H
2
nhờ các van (3) và (4). Nhợc điểm của
mỏ hàn tự hút là thành phần hỗn hợp cháy không ổn định.
Mỏ hàn đẳng áp dùng khi hàn với áp lực khí C
2
H
2
trung bình. Khí ôxy và C
2
H
2
đợc
phun vào buồng trộn với áp suất bằng nhau (0,5ữ1 at) và tiếp tục đợc hòa trộn trong ống
dẫn của mỏ hàn, đi ra miệng mỏ hàn để đốt cháy tạo thành ngọn lửa.

4.3. Thuốc hàn
Thuốc hàn là những chất dùng để khử ôxy cho kim loại, tạo ra các hợp chất dễ chảy,
dễ tách khỏi vũng hàn và tạo màng xỉ để che phủ mối hàn. Thuốc hàn chủ yếu dùng khi
hàn một số thép hợp kim, gang và kim loại màu.

Giáo trình: công nghệ hàn
Yêu cầu đối với thuốc hàn:
- Nhiệt độ chảy phải thấp hơn nhiệt độ chảy của kim loại vật hàn.
- Thuốc hàn phải nhẹ và có tính chảy loãng tốt, không gây ăn mòn kim loại.
- Không sinh khí độc, dễ làm sạch mối hàn
Khi hàn gang thờng dùng hỗn hợp K
2
O và Na
2
O; Khi hàn đồng đỏ, đồng thau
thờng dùng borăc (Na
2
B
4
O
7
), axit boric (H
3
BO
3
); Khi hàn nhôm thờng dùng muối
florua.
4.4. Các loại ngọn lửa hàn
Khi hàn khí, tuỳ thuộc vào tỉ lệ thành phần của hỗn hợp cháy có thể nhận đợc ba
loại ngọn lửa hàn khác nhau: Ngọn lửa bình thờng, ngọn lửa ôxy hóa, ngọn lửa cácbon

hóa. Ngọn lửa hàn có thể chia làm 3 vùng: nhân ngọn lửa có màu sáng trắng, vùng trung
tâm có màu sáng vàng, vùng đuôi (ôxy hoá) màu vàng sẫm có khói.
4.4.1. Ngọn lửa bình thờng
Ngọn lửa bình thờng nhận đợc khi tỉ lệ
O
CH
2
22
11 1 2=ữ,,
.
a/ Vùng nhân ngọn lửa
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
43
Trong vùng này xảy ra phản ứng phân
hủy C
2
H
2
: C
2
H
2
2C + H
2
. Ngọn lửa có
màu sáng trắng, nhiệt độ thấp và thành
phần khí giàu cácbon.
b/ Vùng cháy không hoàn toàn
Trong vùng này xảy ra phản ứng cháy
không hoàn toàn của cácbon:

C
2
H
2
+ O
2
= 2CO + H
2
+ Q
Ngọn lửa vùng này có màu sáng xanh,
nhiệt độ cao nhất (3.200
0
C), khí chứa nhiều
CO và H
2
là những chất hoàn nguyên.
Những chất này không tham gia vào các phản ứng cacbon hoá và ôxy hoá nên gọi là
vùng hoàn nguyên.
II III I
T
(
o
C
)
3.150
L (mm)
H.4.6. Sơ đồ cấu trúc ngọn lửa hàn
I/ Nhân ngọn lửa; II/ Vùng cháy cha
hoàn toàn; III/ Vùng cháy hoàn toàn
c/ Vùng cháy hoàn toàn

Trong vùng này xẩy ra phản ứng cháy hoàn toàn: sản phẩm của vùng trên cháy với
ôxy của không khí: 2CO + H
2
+ 1,5O
2
kk
= 2CO
2
+ H
2
O + Q
Ngọn lửa vùng này có màu vàng sẫm, chứa nhiều CO
2
và H
2
O là những chất ôxy hoá
và nhiệt độ thấp hơn vùng giữa.

Giáo trình: công nghệ hàn
4.4.2. Ngọn lửa ôxy hóa
Ngọn lửa ôxy hoá nhận đợc khi tỉ lệ
O
CH
2
22
12> ,
.
Quá trình cháy cũng chia ra thành 3 vùng và vùng cháy không hoàn toàn xảy ra theo
phản ứng sau: C
2

H
2
+ 1,5O
2
= 2CO + H
2
+ 0,5O
2
+ Q
Sau đó chúng lại cháy tiếp với ôxy của không khí:
2CO + H
2
+ 0,5O
2
+ O
2
kk
= 2CO
2
+ H
2
O + Q
Chúng ta nhận thấy nhân của ngọn lửa ngắn lại, vùng giữa d O
2
và chứa cả CO
2
nên
có tính ôxy hóa mạnh và giữa 2 vùng không phân biệt rõ ranh giới, ngọn lửa có màu từ
vàng nhạt đến vàng sẫm.
Ngọn lửa ôxy hóa chỉ dùng khi hàn đồng thau, cắt và đốt sạch bề mặt các chi tiết

máy hoặc kết cấu máy.
4.4.3. Ngọn lửa các bon hóa
Ngọn lửa này nhận đợc khi tỉ lệ
O
CH
2
22
11< ,
.
Quá trình cháy nh sau: C
2
H
2
+ 0,5O
2
= CO + H
2
+ C + Q
Sau đó cháy tiếp với ôxy của không khí: CO + H
2
+ C + 2O
2
kk
= 2CO
2
+ H
2
O +Q
Nhân của ngọn lửa kéo dài, vùng giữa có một nguyên tử cacbon tự do nên ngọn lửa
mang tính cácbon hoá và có nâu sẫm.

Ngọn lửa cácbon hóa đợc dùng khi hàn gang, thép gió và thép hợp kim, hoặc để tôi
bề mặt các chi tiết máy.
4.5. Công nghệ hàn khí
4.5.1. Các loại mối hàn
- Khi hàn khí thờng dùng nhất là mối hàn giáp mối, nếu vật dày S > 5 mm thì cần
vát mép chữ V, X.
- Khi hàn vật mỏng dùng mối hàn kiểu uốn mép và không cần que hàn phụ.
- Mối hàn chồng dùng khi vật hàn có chiều dày S < 3 mm, hàn đính các tấm, thỏi,
tấm lót, ly hợp của ống dẫn.
4.5.2. Công tác chuẩn bị trớc khi hàn
Trớc khi hàn cần phải tiến hành các công tác chuẩn bị sau:
- Tiến hành vát mép trên máy bào, máy mài, bằng dũa hay bằng mỏ cắt khí.
- Làm sạch xỉ, ôxýt, dầu mỡ trên mép hàn rộng (20ữ30) mm bằng cách dùng mỏ đốt,
sau đó dùng bàn chải sắt để làm sạch hoặc làm sạch bằng phơng pháp tẩm thực.
- Gá lắp vật hàn hợp lý và hàn đính một số điểm để đảm bảo vị trí tơng đối của kết
cấu trong quá trình hàn.
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
44
Giáo trình: công nghệ hàn

7
6
5

3
2
1
454 3
2
1

4.5.3. Kỹ thuật và chế độ hàn khí
a/ Phơng pháp hàn
Tuỳ thuộc vật liệu hàn, chiều dày vật hàn, có thể sử dụng hai phơng pháp hàn khác
nhau: hàn phải và hàn trái.
b
/

a
/

4
3
2
1
H.4.7. Sơ đồ các phơng pháp hàn khí
a) Hàn phải b) Hàn trái
1) Mỏ hàn 2) Que hàn phụ 3) Mối hàn 4) Vật hàn

Phơng pháp hàn phải: Khi hàn phải (H.4.7a), trong quá trình hàn ngọn lửa hàn
hớng về phía mối hàn, mỏ hàn luôn đi trớc que hàn. Đặc điểm của hàn phải là nhiệt chủ
yếu tập trung vào vũng hàn nên độ ngấu của mối hàn sâu, vùng hoàn nguyên hớng vào
mép hàn, mối hàn nguội chậm và đợc bảo vệ tốt, lợng tiêu hao khí giảm. Phơng pháp
này đợc ứng dụng khi hàn các tấm dày hoặc kim loại vật hàn dẫn nhiệt nhanh. Thờng
dùng khi S > 5 mm.
Phơng pháp hàn trái (H.4.7b): trong quá trình hàn ngọn lửa hàn hớng về phía
cha hàn, que hàn đi trớc mỏ hàn đi sau. Trong trờng hợp hàn trái, mép hàn đợc nung
nóng sơ bộ nên kim loại vũng hàn đợc trộn đều hơn, đồng thời quan sát mối hàn dễ, mặt
ngoài mối hàn đẹp. Phơng pháp này đợc dùng khi hàn các tấm mỏng (S < 3 mm) hoặc
kim loại vật hàn dễ chảy.
b/ Chế độ hàn khí
Khi hàn khí, dựa vào tính chất của vật liệu, kích thớc, kết cấu vật hàn, vị trí mối
hàn và kiểu mối hàn để chọn chế độ hàn hợp lý, bao gồm chọn góc nghiêng mỏ hàn, công
suất ngọn lửa và đờng kính que hàn phụ.

Góc nghiêng mỏ hàn (

): so với mặt
phẳng hàn đợc chọn theo nguyên tắc sau:
Chiều dày càng lớn, góc nghiêng mỏ hàn càng
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
45
H.4.8. Góc nghiêng mỏ hàn
Giáo trình: công nghệ hàn
lớn; Nhiệt độ chảy và độ dẫn nhiệt của vật liệu
hàn càng cao, góc nghiêng càng lớn.
Ví dụ khi hàn đồng góc nghiêng = 60ữ80
o

, còn khi hàn chì 10
o
. Bắt đầu hàn
góc nghiêng lớn, gần kết thúc góc nghiêng giảm.
Công suất ngọn lửa: công suất ngọn lửa tính bằng lợng khí đợc đánh giá qua
lợng khí tiêu hao trong một giờ, chọn theo nguyên tắc: Vật hàn càng dày, công suất ngọn
lửa càng lớn; vật liệu có nhiệt độ chảy và độ dẫn nhiệt càng cao, công suất ngọn lửa càng
lớn. Công suất của ngọn lửa khi hàn phải cao hơn hàn trái.
Khi hàn thép cácbon thấp, đồng thau, đồng thanh thờng chọn lợng tiêu hao C
2
H
2

trong một giờ theo công thức sau:
V
C2H2
= (100 ữ 120).S [lít/h] - đối với hàn trái
V
C2H2
= (120ữ150).S [lít/h] - đối với hàn phải
Trong đó S là chiều dày vật hàn [mm].
Khi hàn đồng đỏ do tính dẫn nhiệt lớn nên tính theo công thức sau:
V
C2H2
= (150ữ200).S [lít/h]
Đờng kính que hàn: phụ thuộc vật liệu hàn và phơng pháp hàn. Khi hàn thép
cácbon chọn theo công thức kinh nghiệm sau:
Hàn trái:
d
S

=+
2
1 [mm]
Hàn phải:
d
S
=
2
[mm]
c/ Chuyển động của mỏ hàn và que hàn khí
Căn cứ vào vị trí mối hàn, kiểu mối hàn, chiều dày vật hàn để chọn chuyển động của
que hàn và mỏ hàn cho hợp lý. Khi hàn sấp và hàn góc có thể tiến hành theo phơng pháp
hàn phải hoặc hàn trái. Khi hàn sấp, dịch chuyển que hàn và mỏ hàn thờng theo đờng
dích dắc (H.4.9a).
Khi hàn góc, tại các điểm biên đảo chiều chuyển động, que hàn và mỏ hàn có thời
gian dừng thích hợp để nung nóng mép hàn tốt, để kim loại trộn đều và mối hàn liên kết
tốt (H.4.9b).
Khi hàn sấp các tấm mỏng, ngời ta còn sử dụng phơng pháp hàn nhỏ giọt
(H.4.9c). Khi hàn, nung chảy que hàn tạo thành từng giọt dắp lên mép hàn, sau đó nhấc
que hàn ra, đa mỏ hàn sát vào vật hàn nung chảy giọt kim loại ở mối hàn tạo thành một
điểm hàn, sau đó tiếp tục lặp lại để hàn điểm tiếp theo.

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
46
Mỏ hàn
Que hàn

Q
ue hàn
Mỏ hàn



Giáo trình: công nghệ hàn







d/ Hàn các mối hàn có vị trí khác nhau trong không gian
Trên (H.4.10) giới thiệu phơng pháp hàn tại các vị trị mối hàn khác nhau:
- Khi hàn đứng thờng dùng hàn trái từ dới lên (H.4.10a).
- Khi hàn ngang, mỏ hàn đặt lệch trục với hớng hàn để hạn chế kim loại vũng hàn
bị rơi khi hàn (H.4.10b).
- Đối với hàn trần (H.4.10c), cần nung nóng mép hàn tốt mới đa que hàn vào, khi
hàn nên hàn từng lớp mỏng và hàn nhiều lần nếu mối hàn lớn.

a/
b/
c/
H.4.10. Phơng pháp hàn một số vị trí mối hàn đặc biệt
a) Hàn đứng b) Hàn ngang c) Hàn trần






4.6. Cắt kim loại bằng khí
4.6.1. Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
47
Giáo trình: công nghệ hàn
Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí là đốt cháy kim loại cắt bằng dòng
ôxy, tạo thành các ôxýt (FeO, Fe
2
O
3
, Fe
3
O
4

), làm nóng chảy các ôxyt đó và thổi chúng ra
khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt.
Sơ đồ quá trình cắt kim loại bằng khí
đợc trình bày trên (H.4.11): Khi bắt đầu
cắt, kim loại ở mép cắt đợc nung nóng
đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt của ngọn lửa
nung, sau đó cho dòng ôxy thổi qua, kim
loại bị ôxy hóa mãnh liệt (bị đốt cháy) tạo
thành ôxýt. Sản phẩm cháy bị nung chảy
và bị dòng ôxy thổi khỏi mép cắt. Tiếp
theo, do phản ứng cháy của kim loại toả
nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung
nóng nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo
thành rãnh cắt.
O
2
C
2
H
2
+O
2
5
4
3
2
1
H.4.11. Sơ đồ cắt bằng khí
1) Dòng ôxy cắt 2) Dòng hỗn hợp khí cháy
3) Ngọn lửa nung nóng 4) Rãnh cắt 5) Phôi cắt

4.6.2. Điều kiện để cắt đợc bằng khí
Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mãn một số yêu cầu sau:
- Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó.
Đối với thép cácbon thấp C < 0,7% nhiệt độ cháy vào khoảng 1350
0
C còn nhiệt độ chảy
gần 1.500
0
C nên thoả mãn điều kiện này. Đối với các loại thép cácbon cao thì nhiệt độ
cháy gần bằng nhiệt độ chảy nên trớc khi cắt phải đốt nóng sơ bộ đến 300ữ650
0
C.
- Nhiệt độ nóng chảy của ôxýt kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim
loại đó. Thép hợp kim crôm hoặc crôm-niken, do khi cháy Cr tác dụng với O
2
để tạo
thành ôxýt crôm Cr
2
O
3
có nhiệt độ nóng chảy tới 2.050
o
C vì vậy phải dùng thuốc cắt mới
có thể cắt đợc. Nhôm và hợp kim của nhôm, do nhiệt độ nóng chảy thấp, khi cháy tạo
thành ôxýt nhôm Al
2
O
3
có nhiệt độ nóng chảy tới 2.000
o

C, mặt khác lại dẫn nhiệt nhanh
nên cũng không thể cắt bằng khí, trừ khi dùng thuốc cắt.
- Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để đảm bảo sự cắt đợc liên tục, quá
trình cắt không bị gián đoạn. Khi cắt các tấm mỏng bằng thép cácbon thấp nhiệt lợng
sinh ra khi cháy đạt tới 70% chỉ cần nhiệt lợng của ngọn lửa 30% nữa là đủ cắt liên tục.
- Ôxýt kim loại nóng chảy phải có độ chảy loãng tốt, để dễ tách ra khỏi mép cắt.
Gang không thể cắt bằng khí vì nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt cháy và khi cháy tạo ra
ôxýt silic SiO
2
có độ sệt cao.
- Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, tránh sự tản nhiệt nhanh làm cho mép cắt
bị nung nóng kém làm gián đoạn quá trình cắt.
4.6.3. Mỏ cắt khí
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
48
Giáo trình: công nghệ hàn
Để cắt bằng khí chủ yếu sử dụng các mỏ cắt dùng nhiên liệu khí. Sơ đồ cấu tạo
chung của chúng đợc trình bày trên hình sau:
1
2
3
4
6
O
2
C
2
H
2
7

5
H.4.12. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ hàn khí
1/ ống dẫn khí C
2
H
2
2/ ống dẫn khí ôxy 3/ Van điều chỉnh dòng C
2
H
2
4/
Van điều chỉnh dòng ôxy nung 5/ Van điều chỉnh dòng ôxy cắt
6/ ống dẫn hỗn hợp khí cháy 7/ ống dẫn dòng ôxy cắt












Khí axêtylen đợc dẫn vào ống (1) đi qua van (3), còn ôxy đợc dẫn vào ống (2),
sau đó phân làm hai nhánh, một dòng đi qua van (4) và tới miệng phun hút khí axêtylen
và hòa trộn tạo ra hỗn hợp cháy để nhận đợc ngọn lửa nung nóng, một dòng đi qua van
(5) tới đầu mỏ phun để tạo ra dòng ôxy cắt.
4.6.4. kỹ thuật cắt khí

a/ Bắt đầu cắt
Khi cắt phôi tấm theo đờng cắt hở, bắt đầu cắt từ mép phôi. Với phôi tấm dày dới
50 mm, mỏ cắt đặt thẳng góc với mặt phẳng cắt (H.4.13a). Nếu chiều dày phôi lớn hơn 50
mm, khi bắt đầu cắt nên nghiêng mỏ cắt một góc 5ữ10
o
theo hớng cắt để nung nóng tốt
mép cắt, sau đó đặt thẳng góc (H.4.13b).

I
II
c/
Hớng cắt
5
ữ
10
o
b/
Hớng cắt
a/
H.4.13. K
ỹ
thu
ậ
t cắt khí

Khi cắt phôi tấm theo đờng cắt kín, quá trình cắt bắt đầu ở giữa tấm, bởi vậy phải
tạo lỗ trớc bằng phơng pháp khoan hoặc dùng mỏ cắt để tạo lỗ cắt ban đầu.
Khi dùng mỏ cắt để tạo lỗ, để tránh hiện tợng nổ, đối với tấm mỏng dới 20 mm,
đặt mỏ cắt tại vị trí cắt lỗ, mở khí nung nóng trớc sau đó mới mở ôxy cắt, với các tấm
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
49
Giáo trình: công nghệ hàn
dày bắt đầu nung nóng ở vị trí (I) và di chuyển chậm mỏ cắt đến vị trí (II) mới bắt đầu mở
ôxy cắt (H.4.13c).
b/ Tốc độ cắt
Tốc độ cắt là tốc độ dịch chuyển của mỏ cắt dọc theo đờng cắt, cũng là một thông
số ảnh hởng lớn tới quá trình cắt. Khi tốc độ cắt nhỏ hơn tốc độ ôxy hóa kim loại theo
chiều dày cắt thì mép cắt bị phá hỏng, đồng thời năng suất cắt giảm.
Ngợc lại, nếu tốc độ cắt quá lớn, dẫn tới cắt bị sót hoặc quá trình cắt bị gián đoạn
do mép cắt không đợc nung nóng tốt.
Tuỳ theo kim loại cắt, chiều dày vật cắt, tốc cắt thờng từ 75 - 550 (mm/phút).
c/ Khoảng cách từ mỏ cắt đến kim loại cắt
Trong quá trình cắt khí cần phải khống chế khoảng cách từ mỏ cắt tới vật cắt thích
hợp. Khi cắt thép tấm, căn cứ vào chiều dài nhân ngọn lửa và chiều dày tấm cắt ta có thể
chọn khoảng cách này nh sau:
h = l + 2 [mm]. l - chiều dài nhân ngọn lửa
Để giữ đợc khoảng cách này không đổi khi cắt ta gá thêm một cặp bánh xe.
d/ Vị trí và sự di chuyển mỏ cắt
- Khi cắt tấm theo đờng thẳng, hợp lý nhất là mỏ cắt nên đặt nghiêng một góc
20ữ30
0
về phía ngợc hớng cắt (H.a).
- Khi cắt phôi tiết diện tròn (H.b), bắt đầu nung nóng ở mặt trên và dịch chuyển mỏ

cắt một quảng ngắn, mở ôxy cắt để tiến hành cắt.

a
/

20ữ30
0

b
c
H.4.14. Vị trí và sự di chuyển mỏ cắt
d







- Đối với phôi tiết diện vuông bắt đầu cắt từ góc, ban đầu mỏ cắt đặt nghiêng 2ữ3
o

theo chiều ngợc hớng cắt, lúc đến gần cuối nghiêng theo chiều ngợc lại (H.c).
- Đối với phôi thép góc, mỏ cắt thờng đặt vuông góc với mặt cắt, bắt đầu cắt từ mép
tới đỉnh đến mép tiếp theo (H.d).

Chơng 5
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
50
Giáo trình: công nghệ hàn

Hàn điện tiếp xúc
5.1. Thực chất và đặc điểm
5.1.1. Thực chất
Hàn điện tiếp xúc (còn gọi là hàn tiếp xúc) là dạng hàn áp lực, sử dụng nhiệt do biến
đổi điện năng thành nhiệt năng bằng cách cho dòng điện có cờng độ lớn đi qua mặt tiếp
xúc của hai chi tiết hàn để nung nóng kim loại.
Sơ đồ nguyên lý của phơng pháp hàn
điện tiếp xúc nh sau: Khi hàn, hai mép hàn
đợc ép sát vào nhau nhờ cơ cấu ép, sau đó
cho dòng điện chạy qua mặt tiếp xúc, theo
định luật Jun-Lenxơ nhiệt lợng sinh ra
trong mạch điện hàn xác định theo công
thức:
P
H.5.1. Sơ đồ n
g
u
y
ên l
ý
má
y
hàn đi
ệ
n tiế
p
xúc
P

QRI= 024
2
, t
I - cờng độ dòng điện hàn,
t - thời gian dòng điện chạy qua vật hàn; R - điện trở của toàn mạch.
Do bề mặt tiếp xúc giữa hai mép hàn có độ nhấp nhô, diện tích tiếp xúc thực tế bé
hơn so với diện tích tiếp xúc danh nghĩa, mặt khác trên bề mặt có màng ôxýt và không
sạch hoàn toàn nên điện trở tiếp xúc lớn, lợng nhiệt sinh ra trong mạch chủ yếu tập trung
ở mặt tiếp xúc của hai mép hàn, nung nóng kim loại đến trạng thái hàn. Khi hai mép hàn
đợc nung nóng đến trạng thái hàn, hai chi tiết hàn đợc ép vào nhau với áp lực lớn tạo
thành mối hàn.
Phơng pháp này phụ thuộc vào điện trở suất . Kim loại có điện trở suất nhỏ thì
cờng độ dòng điện cần phải lớn và ngợc lại. Ví dụ: khi hàn đồng, nhôm và hợp kim của
chúng thì phải dùng máy hàn có công suất lớn.
5.1.2. Đặc điểm
- Thời gian hàn ngắn, năng suất cao. Mối hàn đẹp và bền.
- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa các hệ thống hàn điện tiếp xúc.
- Đòi hỏi phải có máy hàn công suất lớn (dòng điện hàn có thể lên đến vài chục ngìn
Ampe). Thiết bị hàn đắt, vốn đầu t lớn.



5.2. Hàn tiếp xúc giáp mối
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
51
Giáo trình: công nghệ hàn
Hàn tiếp xúc giáp mối là phơng pháp hàn điện tiếp xúc mà mối hàn đợc thực hiện
trên toàn bộ mặt tiếp xúc của hai chi tiết hàn.
5.2.1. Nguyên lý chung
5

P
4
3
l
2
l
1
2
1
Sơ đồ nguyên lý của phơng pháp
nh sau: hai chi tiết hàn (1) và (4) đợc
kẹp chặt trên giá cố định (2) và giá di
dộng (3), đợc nối với hai đầu cuộn dây
thứ cấp của biến áp hàn (5). Nhờ một cơ
cấu ép cơ khí hoặc thủy lực hai chi tiết
hàn đợc ép vào nhau khi hàn.
Theo trạng thái nung kim loại mép
hàn, có hai kiểu hàn giáp mối: hàn giáp
mối thuần điện trở và hàn giáp mối nóng
chảy.
H.5.2. Sơ đồ máy hàn điện tiếp xúc giáp mối
5.2.2. Chuẩn bị chi tiết trớc khi hàn
Hàn tiếp xúc giáp mối đợc ứng dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp, hình
sau giới thiệu một số kết cấu đợc chuẩn bị trớc khi hàn tiếp xúc giáp mối.

b
/
a
/
H.5.3. Chuẩn bị chi tiết hàn

a/ Chuẩn b
ị
khôn
g
đún
g
; b/ Chuẩn b
ị
đún
g










5.2.3. Kỹ thuật và chế độ hàn
a/ Hàn điện tiếp xúc giáp mối thuần điện trở
- Lực ép: sau khi hai chi tiết hàn đợc ép sát vào nhau với lực ép sơ bộ từ 10ữ15
N/mm
2
, tiến hành đóng điện nung kim loại mép hàn đến trạng thái dẻo, cắt điện và ép kết
thúc với lực ép từ 30ữ40 N/mm
2
để tạo thành mối hàn.
- Điện áp hàn: U = 1ữ12V.

- Cờng độ dòng điện hàn: có thể xác định bằng công thức sau:
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
52
Giáo trình: công nghệ hàn

I
T
Kt
CF
mR t
FC
h
h
tb tx
=
+
024 024
2
2
1
,. . .

, .




(A).
Trong đó: T

h
- Nhiệt độ cần hàn (0
0
C);
K
2
- hệ số tổn thất nhiệt. Đối với thép cácbon kết cấu thấp lấy bằng 0,75; các loại
thép khác lấy bằng 0,9.

tb
- điện trở suất trung bình.
tb
=
o
(1 + T
h
) (.cm).

o
- điện trở suất vật hàn ở 0
o
c. - hệ số nhiệt điện trở.
Đối với thép
tb
phụ thuộc T
h
và đợc xác định theo giản đồ. Thờng thì đối với
thép hợp kim thấp và cácbon thấp
tb
= 48 M.cm; Các loại thép khác

tb
= 96 M.cm
m
1
- Hệ số phụ thuộc điện trở tiếp xúc lấy gần đúng = 0,4.
R
tx
- Điện trở tiếp xúc lúc bắt đầu hàn; C - Điện dung kim lọai vật hàn.
- Khối lợng riêng kim loại vật hàn; F - Diện tích tiết diện chi tiết.
- Hệ số dẫn nhiệt ( Calo/cm.s); t - Thời gian cần thiết nung nóng
Ta có J t = K . 10
3
; J- mật độ dòng điện, đối với thép J = 20 ữ 60 A/mm
2

K - Hệ số phụ thuộc tính chất vật hàn, tiết diện chi tiết và chiều dài phần nhô:
Vật liệu hàn Chiều dài phần nhô
l
1
, l
2
(mm)
Đờng kính vật hàn
(mm)
K
Thép Cacbon thấp d
4 ữ10
10
Thép hợp kim thấp
(0,7ữ1)d 10 ữ 40

8
Đồng 2d 27
Đồng thanh 1,5d 20
Nhôm 1,5d
12ữ15

- Công suất hàn: Công suất riêng thờng lấy (0,12ữ0,15) KVA/mm
2
. Khi hàn ống
lấy bằng 0,2 KVA/mm
2
.
- Lực ép: Lực ép sơ bộ trớc khi nung nóng có thể xác định với áp suất (10ữ15)
N/mm
2
, và sau khi nung nóng với áp suất (30ữ40) N/mm
2
- Chiều dài phần nhô l
1
, l
2
: l
1
= (0,5ữ1,5)d ; l
2
= (0,5ữ4)d.
Hàn tiếp xúc giáp mối thuần điện trở đòi hỏi các mép hàn phải phẳng và song song
với nhau, tiết diện tại mép hàn không chênh lệch nhau nhiều và bề mặt tiếp xúc phải đợc
làm sạch kỹ trớc lúc hàn. Hàn tiếp xúc giáp mối thuần điện trở chủ yếu ứng dụng để hàn
các thanh, thỏi và dây kim loại có tiết diện đơn giản (hình tròn, vuông, đa giác ) có diện

tích tiếp xúc dới 1000 mm
2
.
b/ Hàn giáp mối nóng chảy
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
53
Giáo trình: công nghệ hàn
Đây là phơng pháp hàn mà kim loại mép hàn đợc nung đến trạng thái nóng chảy.
Có hai phơng pháp tiến hành hàn giáp mối nóng chảy: liên tục và gián đoạn.
Với quá trình hàn liên tục: ban đầu hai mép hàn đợc ép nhẹ, đồng thời đóng điện.
Ban đầu do tiếp xúc không hoàn toàn, mật độ dòng điện tại các đỉnh tiếp xúc lớn, nhanh
chóng làm nóng chảy các đỉnh nhấp nhô, diện tích tiếp xúc tăng dần và cờng độ dòng
điện tăng nhanh.
Khi kim loại trên mặt tiếp xúc nóng chảy hoàn toàn, các ôxyt và một phần kim loại
nóng chảy cùng vật lẫn bị đẩy ra ngoài do tác dụng của lực điện từ, cắt điện và tiến hành
ép với lực ép lớn ( từ 2500ữ5000 N/mm
2
) tạo thành mối hàn.
Điện áp hàn khi hàn nóng chảy liên tục U = 1ữ12 V, mật độ dòng điện từ 10ữ50
A/mm
2
.
Với quá trình hàn gián đoạn: điện đợc đóng liên tục, còn hai chi tiết hàn đợc ép
tiếp xúc với nhau theo chu kỳ. Khi hai mép hàn tiếp xúc, kim loại bị nung nóng bởi dòng
điện chạy qua mặt tiếp xúc, còn khi hai mép hàn tách ra, giữa hai mép hàn xuất hiện tia
lửa điện làm tăng tốc độ nung nóng mép hàn.
Khi kim loại hai mép hàn nóng chảy tốt, tiến hành ép kết thúc với lực ép từ 15 ữ 50
N/mm
2
, để tạo thành mối hàn. Điện áp hàn nóng chảy gián đoạn U = 5ữ15 V, mật độ

dòng điện J = 3ữ15 A/mm
2
.
Hàn giáp mối nóng chảy không đòi hỏi làm sạch bề mặt hàn kỹ trớc khi hàn, hàn
đợc các tiết diện phức tạp hơn và chênh lệch nhau lớn.
Phơng pháp hàn nóng chảy gián đoạn công suất của thiết bị yêu cầu thấp hơn hàn
liên tục.
5.3. Hàn điểm
5.3.1. Định nghĩa
Hàn điểm là phơng pháp hàn điện tiếp xúc mà mối
hàn không thực hiện liên tục trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc
mà chỉ thực hiện theo từng điểm riêng biệt gọi là điểm hàn.
5.3.2. Các phơng pháp hàn điểm
Khi hàn điểm hai chi tiết hàn dạng tấm đợc đặt xếp chồng lên nhau. Theo cách bố
trí điện cực hàn có hai kiểu hàn điểm: hàn một phía và hàn hai phía.
- Khi hàn điểm hai phía (H.5.4a), các tấm hàn đợc đặt giữa hai điện cực hàn. Sau
khi ép sơ bộ và đóng điện, dòng điện trong mạch chủ yếu tập trung ở một diện tích nhỏ
trên mặt tiếp xúc giữa hai tấm nằm giữa các điện cực, nung nóng kim loại đến trạng thái
nóng chảy. Tiếp theo cắt điện và ép với lực ép đủ lớn, tạo nên điểm hàn.
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
54
Phơng pháp hàn hai phía mỗi lần hàn chỉ đợc một điểm hàn giữa hai tấm, nhng
có thể đợc các tấm dày hoặc hàn cùng một lúc nhiều tấm xếp chồng.
Giáo trình: công nghệ hàn

P
P
b
/

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
55






P
a
/


H.5.4. Nguyên lý các phơng pháp hàn điểm
a/ Hàn điểm 2 phía; b/ Hàn điểm một phía


- Khi hàn điểm một phía (H.5.4b), hai điện cực bố trí cùng một phía so với vật hàn.
Sự nung nóng các điểm hàn do dòng điện chạy qua tấm dới của vật hàn. Để tăng cờng
dòng điện chạy qua các điểm hàn, ngời ta bố trí thêm tấm đệm bằng đồng.
Sau khi điểm hàn đợc nung chảy, tiến hành ép với lực ép đủ lớn ta nhận đợc hai
điểm hàn. Còn hàn một phía, mỗi lần hàn chỉ hàn đợc hai tấm, nhng cùng một lúc có
thể hàn đợc từ hai (trên máy có hai điện cực) hoặc nhiều điểm hàn (trên máy hàn nhiều
điện cực).
- Phơng pháp hàn điểm bằng điện cực giả (H.5.5)
P

H.5.5. Hàn điểm bằng điện cực giả
P

Đây là phơng pháp hàn điểm mà nguyên lý
là lợi dụng các phần nhô ra của hai chi tiết cần
hàn để coi chúng nh là các điện cực hàn. Mỗi
phần nhô và tiếp xúc của hai chi tiết sẽ là một
điểm hàn.
5.3.3. Chế độ hàn điểm
Chế độ hàn điểm phụ thuộc vào vật liệu hàn. Khi hàn thép cácbon thấp hoặc thép
hợp kim thấp, dùng chế độ hàn mềm:
J = 80 - 160 A/mm
2
; P = 15 - 40 N/mm
2
; t = 0,5 - 3 giây
Khi hàn thép không rỉ và các hợp kim dẫn nhiệt nhanh nh hợp kim nhôm, hợp kim
đồng hoặc các tấm có lớp phủ bảo vệ, dùng chế độ hàn cứng:
J = 120 - 360 A/mm
2
; P = 40 - 100 N/mm
2
; t = 0,001- 0,1 giây
Điện cực thờng chế tạo bằng đồng hoặc hợp kim đồng có tính dẫn điện và dẫn nhiệt
cao, bên trong có nớc làm nguội, do đó mặt tiếp xúc giữa điện cực và chi tiết ít sinh nhiệt
so với tại điểm hàn.

5.4. Hàn đờng
Giáo trình: công nghệ hàn
5.4.1. Nguyên lý chung
Hàn đờng là phơng pháp hàn tiếp xúc, trong đó mối hàn là tập hợp các điểm hàn
liên tục. Sơ đồ nguyên lý của hàn đờng trình bày trên hình sau:

P
P
a
/

b
/

H.5.6. Sơ đồ nguyên lý máy hàn đờng
P

P









Khi hàn đờng ngời ta sử dụng các điện cực kiểu con lăn (H.5.6a), nhờ đó vật hàn
có thể dễ dàng chuyển động để dịch chuyển điểm hàn dùng để hàn 2 tấm kim loại có
chiều dày từ 0,3ữ3 mm với nhau. Hàn đờng cũng đợc dùng để hàn các loại ống khi sản
xuất ống có mối hàn (H.5.6b).
Theo chế độ hàn ngời ta phân ra ba kiểu hàn đờng: hàn đờng liên tục, hàn đờng
gián đoạn và hàn bớc.
- Khi hàn đờng liên tục: trong quá trình vật hàn chuyển động, điện cực thờng
xuyên ép vào vật hàn và đóng điện liên tục. Phơng pháp này đơn giản về công nghệ
nhng vật hàn bị nung nóng liên tục, dễ bị cong vênh, vùng ảnh hởng nhiệt lớn và điện

cực bị nung nóng mạnh, chóng mòn, nhất là khi đờng hàn dài.
- Khi hàn đờng gián đoạn: vật hàn chuyển động liên tục, nhng dòng điện chỉ
đợc cấp theo chu kỳ, thời gian cấp từ 0,01ữ0,1 giây, tạo thành các đoạn hàn cách quãng.
- Khi hàn bớc: vật hàn dịch chuyển gián đoạn, tại các điểm dừng vật hàn đợc ép
bởi các điện cực và cấp điện tạo thành điểm hàn.
5.4.2. Chế độ hàn đờng
a/ Bớc hàn: là khoảng cách giữa 2 điểm hàn thờng lấy S = (1,5 ữ 4,5) mm.
b/ Đờng kính đĩa điện cực
Đối với các máy hàn đờng thờng có điện cực chế tạo bằng đồng, đ
ờng kính đĩa
điện cực: D = 200 ữ 250 mm.

c/ Lực ép: khi hàn xác định theo công thức:
P
d
b
=

2
4
[N]
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
56
Giáo trình: công nghệ hàn
Trong đó d - đờng kính điện cực [mm];
b
- giới hạn bền của vật liệu hàn [N/mm
2
].
d/ Thời gian hàn

Thời gian hàn là tổng thời gian dòng điện chảy qua đờng hàn để hàn và thời gian
phụ đợc tính nh sau:
t
S
V
h
=
006,.
(s).
S - bớc hàn; V
h
- tốc độ hàn, thờng lấy bằng (0,5ữ3) m/phút.
đ/ Dòng điện hàn: khi hàn đờng nên chọn cao hơn hàn điểm từ (20 ữ 80)%.

chơng 6
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
57
Giáo trình: công nghệ hàn
Hàn Gang, đồng, nhôm
6.1. hàn gang
6.1.1. Đặc điểm của hàn gang
- Gang là hợp chất Fe-C mà C > 2%, ngoài ra còn Mn, Si, S, P gang hợp kim có thêm
Cr, Ni, Al, Ti, Mo, Cu và các nguyên tố khác.
- Lu huỳnh S dể tạo thành cácbít, do đó dể sinh nứt khi hàn.
- Gang có tính dẻo kém, độ cứng, dòn cao nên khi hàn dể nứt.
- Khi hàn gang thờng sinh ra sự biến đổi cục bộ grafit thành xêmentit nên càng tăng
độ dòn và cứng của gang.
- Trong quá trình hàn C bị cháy và tạo ra khí CO gây cho mối hàn rỗ khí, còn Si bị
cháy tạo thành SiO
2
khó nóng chảy.
- Nhiệt độ chảy của gang không cao và độ chảy loãng lớn nên khi hàn mối hàn đứng,
hàn trần hoặc mối hàn ngang rất khó.
6.1.2. Các phơng pháp hàn gang
a/ Hàn nguội
Hàn nguội có một số yếu tố kỹ thuật nh sau:
H.6.1. Hàn nguội gang
- Trớc hết vát mép hàn rồi khoan các lỗ và tarô ren
sau đó cắm các chốt thép có d = (5ữ13)mm (nh hình

vẽ) vì độ liên kết giữa thép và gang không tốt lắm.
- Dùng que hàn thép cácbon C 08 có bọc một lớp
thuốc dày 0,3 mm hàn ôm xung quanh phần nhô ra của
chốt cho dính chặt với gang sau đó hàn đắp cho đầy mối
hàn.
- Nếu hàn các vết nứt thì trức hết phải khoan các lỗ nhỏ ở 2 đầu vết nứt để vết nứt
không còn phát triển.
Ưu điểm dùng que hàn thép là cho phép sửa chửa các chi tiết nhỏ mà không cần tháo
rời ra khỏi kết cấu.
Ngoài ra còn có thể dùng que hàn mônen: 30%Cu, 65%Ni, 1,5%Mn, 3%Fe còn thành
phần thuốc bọc: 45% grafit, 15% tinh quẳng cao lanh, 20% đất sét, 10% than gổ vụn và
10% xút dùng để hàn các kết cấu không chịu bền cao.




b/ Hàn nóng
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
58
Giáo trình: công nghệ hàn
Hàn nóng là phơng pháp hàn có nung nóng sơ bộ 500ữ600
0
C:
- Chuẩn bị hàn: vát mép, làm sạch, khoan lỗ ở 2 đầu vết nứt.
- Chế tạo khuôn bằng vật liệu: bột grafit, cát rây nhào
trỗn với thuỷ tinh lỏng có khi trỗn với đất sét.
H.6.2. Hàn bánh xe gang
bằn
g
hàn nón

g
- Lắp khuôn lên vị trí hàn để không cho gang lỏng chảy
ra ngoài. Sấy khuôn và nung sơ bộ chổ mối hàn đến
500ữ600
0
C bằng ngọn lửa khí cháy.
- Dùng que hàn gang có d = (6ữ20) mm; I
h
= 300ữ1000 A.
- Khi mối hàn ở trạng thái lỏng cho borắc (Na
2
B
4
O
7
) vào vũng hàn để tạo xỉ. Ngoài ra
còn bỏ vào vũng hàn fêrô silic để tăng nồng độ Si cho gang, do đó gang xám sau khi hàn
xong phải làm nguội chậm để chống nứt.
Chú ý: - Có thể hàn gang bằng phơng pháp hàn khí bằng cách dùng ngọn lửa cácbon
hoá. Tất cả các trờng hợp hàn gang bằng ngọn lửa hàn khí đều hàn nóng.
- Thuốc hàn gang: borắc và một số chất: Na, bicácbônat, ôxyt silic.
- Cũng có thể sử dụng các loại que hàn đồng và một số que hàn chế tạo bằng kim loại
khác để hàn gang.
- Phơng pháp hàn nóng tốt hơn hàn nguội.
6.2. hàn đồng và hợp kim đồng
6.2.1. Đặc điểm chung
- Đồng và hợp kim đồng có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao (gấp 6 lần Fe), do đó để tạo
nên vũng hàn yêu cầu nguồn nhiệt lớn. Vùng ảnh hởng nhiệt lớn làm giảm cơ tính của
vật hàn, gây biến dạng lớn khi nung nóng và làm nguội.
- ở nhiệt độ cao độ bền mối hàn giảm, do đó ứng nhiệt sinh ra khi hàn dể tạo nên nứt

nẻ trong mối hàn.
- Cu dể bị ôxy hoá tạo nên CuO hoặc Cu
2
O khi nguội làm cho mối hàn dòn.
- Nhiệt độ chảy thấp nên dễ quá nhiệt, khi hàn trần, hàn đứng kim loại dể bị chảy ra
ngoài.
- Khi hàn đồng thau, kẽm dễ bị cháy làm thay đổi thành phần kim loại mối hàn so với
vật hàn.
- ở nhiệt độ cao H
2
và CO khuyết tán vào kim loại và tác dụng với ôxy trong kim loại
tạo thành H
2
O và CO
2
không hoà tan trong kim loại mà sẽ bay ra ngoài với áp suất lớn.
Khi mối hàn nguội lạnh áp suất này gây nứt nẻ cho mối hàn.

6.2.2. Hàn đồng đỏ
Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2006
59
a/ Hàn đồng đỏ bằng khí hàn