CHƯƠNG 3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHÔI BẰNG HÀN

Chương III CÔNG NGHỆ TẠO PHÔI BẰNG HÀN
3.1. Bản chất liên kết hàn. Phân loại các phương pháp hàn
3.1.1. Bản chất liên kết hàn
* Đònh nghóa
Hàn là quá trình nối cứng các phần tử kim loại với nhau bằng cách nung
nóng chỗ hàn đến trạng thái
hàn là chảy hay dẻo.Sau đó
kim loại đông đặc(hàn nóng
chảy) hoặc dùng áp lực để ép
chúng dính lại với nhau (hàn
áp lực)
Hình 3-1:Mối nối hàn
* Đặc điểm của quá trình hàn
- Tiết kiệm kim loại.
- Giảm được thời gian và giá thành chế tạo kết cấu.
- Hàn có thể nối được những kim loại có tính chất khác nhau.
- Thiết bò hàn tương đối đơn giản và dễ chế tạo.
- Chi tiết hàn dùng trong tải trọng tónh.
- Do nung nhanh và nguội nhanh nên hay tập trung ứng suất trong quá
trình hàn nếu có bọt khí thì mối hàn không chất lượng.
- Kết cấu tại mối hàn có độ bền rất cao.
- Giảm được tiếng động khi sản xuất.
* Bản chất quá trình hàn
Trong quá trình hàn nóng
Hình 3-2: Bể hàn và
chảy,mép kim loại hàn và
chuyển động của
kim loại phụ bò nóng chảy và
kim loại lỏng
tạo ra bể kim loại lỏng,vũng
hàn chung cho cả hai chi tiết.

- Phần I của vũng hàn diễn ra quá trình nấu chảy kim loại cơ bảnvà kim
loại phụ.
- Phần II diễn ra quá trình kết tinh-hình thành mối hàn.
- Cơ tính mối hàn cao hơn cơ tính của kim loại cơ bản.
- Vùng ảnh hưởng nhiệt có cơ tính kém hơn kim loại cơ bản và mối
hàn,là vùng hay tập trung ứng suất dễ bò phá hỏng.
3.1.2. Phân loại các phương pháp hàn
Dựa vào trạng thái hàn có hai nhóm:
1


a.Hàn nóng chảy:
Kim loại nóng chảy,hòa tan giữa kim loại vật hàn tại mối hàn và kim loại
que hàn ở trạng thái nóng chảy sau đó nguội kết tinh thành mối hàn.
*Phương pháp hàn hồ quang:
- Hàn hồ quang tay.
- Hàn hồ quang tự động và bán tự động.
+ Dùng thuốc bảo vệ mối hàn.
+ Dùng khí bảo vệ CO2,Ar,He…
- Phương pháp hàn khí:Hàn CO2+O2.
- Phương pháp hàn Plasma:Nguồn nhiệt cao,chất lượng mối hàn cao.
- Phương pháp hàn xỉ điện.
b. Hàn áp lực:
Trạng thái hàn là kim loại dẻo hoặc gần với kim loại chảy và phải dùng
lực làm các phần tử kim loại khuếch tán vào nhau tạo thành mối hàn.
- Hàn điện tiếp xúc:
Bề mặt mối nối tiếp xúc với nhau cường độ dòng điện lớn chạy vào
vật hàn,sau đó dùng lực ép lại.
+ Hàn điện tiếp xúc giáp mối.
+ Hàn điện tiếp xúc điểm.

+ Hàn điện tiếp xúc đường.
+ Hàn điện tiếp xúc đường giáp mối.
- Hàn nguội,hàn rèn …
Ngoài ra còn có hàn vẩy:Khi hàn chỉ cần đốt nóng mối hàn đến
một nhiệt độ nhất đònh sau đó cho nhỏ nguyên liệu hàn nóng chảy xuống
để nối vật hàn lại với nhau.
3.2. Hàn hồ quang
3.2.1. Khái niệm hồ quang điện và tổ chức kim loại mối hàn
3.2.1.1. Khái niệm hồ quang điện
a. Khái niệm:
Là sự phóng điện ổn đònh qua môi trường khí đã được ion hóa.Dòng
điện truyền qua khí nằm giữa hai cực:cực âm gọi là katod,cực dương gọi
là anod.
Tạo ra hồ quang do ánh sáng mạnh,nhiệt cao để làm nóng chảy kim loại.
b. Cách gây hồ quang:
- Phương pháp mồi hồ quang mổ thẳng.(Hình 3-3)
2


- Phương pháp mồi hồ quang ma sát.(Hình 3-4)

Hình. 3-3

Hình. 3-4

c. Hiện tượng thổi lệch hồ quang :
* Khi trục tuyến của cột hồ quang tạo một góc với trục của que hàn
làm cho nguồn nhiệt khó tập trung vào vũng hàn nên chất lượng mối hàn
kém.Hiện tượng này xảy ra khi hàn hồ quang bằng dòng một chiều.
* Biện pháp khắc phục:

- Nghiêng điện cực(que hàn)về phía cột hồ quang bò thổi lệch.
- Dùng tấm kim loại Ferit chắn về phía hồ quang bò thổi lệch.
- Thay đổi tiếp điểm đấu trên vật hàn.(Hình 3-5)

Hình 3-5
3.2.1.2.Tổ chức kim loại mối
hàn
a. Vùng mối hàn:
Trong vùng này kim loại
nóng chảy hoàn toàn khi nguội
lạnh có tổ chức tương tự tổ chức
thỏi đúc,thành phần và tổ chức
khác với kim loại que hàn và vật
hàn.
b. Vùng ảnh hưởng nhiệt:

Hình 3-6. Sự kết tinh của kim loại mối hàn

3


Vùng 1:Vùng kim loại
chảy không hoàn toàn.
Vùng 2:Vùng quá nhiệt.
Vùng 3:Vùng thường hoá.
Vùng 4:Vùng kết tinh lại không hoàn
toàn.
Vùng 5:Vùng kết tinh lại hoàn toàn.
Vùng 6:Vùng dòn xanh.
3.2.2. Hàn hồ quang tay. Thiết bò, vật liệu

3.2.2.1. Hàn hồ quang tay
a. Khái niệm:
Là phương pháp hàn nóng
chảy mà nguồn nhiệt khi hàn
là hồ quang điện chạy giữa
hai điện cực. Sự cháy và duy
trì ổn đònh của hồ quang
trong quá trình hàn là do sự
điều khiển của tay người thợ
b. Đặc điểm:
Hàn được mối hàn ở các vò trí khác nhau
Hình 3-7
Hàn được trên các chi tiết to,nhỏ,đơn giản, phức tạp khác nhau.
Hàn trong môi trường khí bảo vệ,hàn dưới nước,hàn trong chân không…
Thiết bò hàn và trang bò gá lắp hàn đơn giản,dễ chế tạo.
Năng suất hàn thấp,chất lượng mối hàn không cao,phụ thuộc vào
trình độ công nhân.
c. Phân loại:
*. Phân loại theo điện cực:
- Điện cực không nóng chảy:(điện cực bằng C, graphit,W)
Đối với hàn vật hàn mỏng thì không cần dùng que hàn phụ,trong
trường hợp vật hàn dày cần bổ sung kim loại nóng chảy tại vũng hàn
bằng que hàn phụ.
- Điện cực nóng chảy:

4


Kim loại mối hàn do que hàn nóng chảy và một phần kim loại vật
hàn. Que hàn đồng thời vừa duy trì hồ quang,vừa bổ sung kim loại cho

mối hàn.
*.Phân loại theo cách nối dây:

Hình 3-8
Hình 3-9
Hình 3-10
Nối dây trực tiếp: Cả que hàn và vật hàn được nối trực tiếp với hai cực
của nguồn.(Hình 3-8)
Nối dây gián tiếp :Que hàn nối với nguồn điện còn vật hàn không nối
với nguồn điện(Hình 3-9)
- Nối hỗn hợp trực tiếp và gián tiếp:dùng nguồn điện ba pha(tạo ra 3 cột
hồ quang,hàn vật dày.)(Hình 3-10)
*. Phân loại theo dòng điện:
- Dòng điện xoay chiều:thiết bò gọn nhẹ,sử dụng đơn giản,vận hành
dễ,giá thành rẻ nhưng hồ quang không ổn đònh nên chất lượng mối hàn
không cao,nối điện tùy ý.
- Hàn bằng dòng điện một chiều: tạo hồ quang dễ và ổn đònh nên chất
lượng mối hàn cao nhưng thiết bò đắt tiền,cồng kềnh,sử dụng phức
tạp,khó bảo quản.
Tùy theo từng trường hợp hàn mà ta nối điện thuận hay nghòch.
3.2.2.2. Thiết bò, vật liệu
a. Thiết bò
*.Yêu cầu của nguồn điện hàn và máy hàn.
- Dòng xoay chiều:(220v hoặc 380v).
V0 = 60 ÷ 80v.
(lúc không tải.)
Vh = 25 ÷ 45v.
(lúc hàn.)
- Dòng một chiều:
V0 = 30 ÷ 55v.

5


Vh = 16 ÷ 35v.
- Khi hàn hay xảy ra hiện tượng đoản mạch nên
Hình 3-11
Iđoản mạch =(1.3 ÷ 1.4)Ih.
- Đường đặc tính của hồ quang(l3 >l2>l1) (Hình 3-11)
- 80Acột hồ quang không phụ thuộc vào cường độ dòng điện,nghóa là máy hàn
phải có cấu tạo sao cho điện thế thay đổi thích ứng với chiều dài cột hồ
quang.
- Quan hệ giữa Ih và Vh phải theo đường đặc tính dốc liên tục,càng dốc
càng tốt.
- Trong máy hàn phải thay đổi được cường độ dòng điện hàn để chọn chế
độ hàn thích hợp với vật hàn,U và I lệch pha nhau.
- Đường đặc tính ngoài của máy hàn.(Hình 3-12)
* .Máy hàn xoay chiều:
Với dòng xoay chiều có:
- Máy hàn xoay chiều có bộ
tự cảm rời.
- Máy hàn xoay chiều có bộ
tự cảm kết hợp.
- Máy hàn xoay chiều có lõi
di động.
*. Máy hàn một chiều:
- Động cơ – Máy phát tạo ra
dòng một chiều.
Hình 3-12
- Bộ phận chỉnh lưu dòng điện có các đi ốt để chỉnh lưu:

+ Dòng xoay chiều một pha.
+ Dòng xoay chiều ba pha.
- Máy phát điện một chiều kiểu các cực từ lắp rời dùng để hàn gồm bốn
cực từ, trên cực điện có lắp ba tổ chổi điện than cung cấp điện cho hồ
quang.
b. Vật liệu
*. Điện cực không nóng chảy.
- Gây hồ quang và duy trì hồ quangcháy ổn đònh.
- Vật liệu que hàn:C,graphit,T.
L =500 ÷700 mm
6


dq =1 ÷5 mm
đầu vát góc:60 ÷ 700
t0chảy thuốc bọc> t0chảy lõi.
*. Điện cực nóng chảy.
- Yêu cầu đối với que hàn:
Phải đảm bảo cơ tính cho mối hàn.
Đảm bảo thành phần hóa học của kim loại.
Dễ gây hồ quang và duy trì hồ quang cháy ổn đònh.
Có tính công nghệ tốt.
Hàn ở bất cứ vò trí không gian nào.
Mối hàn không bò rỗ khí,xỉ,nứt.
- Thuốc hàn:có tính ion hóa khí tốt,không tác dụng O2,N2 và không khí
gây rỗ,xỉ mối hàn.
Nổi xỉ,che phủ làm cho mối hàn kết tinh,nguội chậm lại.
Hợp kim hóa cho kim loại mối hàn.
Khử O2 của các ôxít kim loại…
- Lõi que hàn:

Thành phần lõi que hàn phù hợp với kim loại vật hàn.
3.2.2.3. Công nghệ hàn hồ quang tay
a. Vò trí hàn:
Các dạng mối hàn ở các vò trí không gian khác nhau.
- Hàn sấp:mối hàn nằm trong các mặt phẳng ứng với góc từ 0 ÷600.
- Hàn đứng:mối hàn nằm trong các mặt phẳng phân bố từ 600 ÷1200.
- Hàn trần:mối hàn nằm trong các mặt phẳng phân bố từ 1200 ÷1800.
b. Các loại mối hàn:
* Hàn giáp mối:
S< 4 mm: không cần vát mép.
S >4 mm: vát mép làm tăng độ sâu ngấu của kim loại que hàn nóng chảy.
* Hàn chồng:(chồng mí)
* Mối hàn gấp mép(bẻ mí)
* Mối hàn góc.
* Mối hàn chữ T
* Mối hàn có tấm đệm(ít dùng).
* Mối hàn mặt đầu.
* Mối hàn viền mép.
7


* Mối hàn chốt.
c. Chuẩn bò mép hàn:
- Khi S >4 mm cần vát mép để làm tăng độ bền cho mối hàn.
- Khe hở làm tăng khả năng ngấu phía dưới của mối hàn.
- Kích thước phần không vát mép có tác dụng làm cho kim loại chảy
xuống phía dưới phần chưa hàn.
d. Chế độ hàn:
Đường kính que hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn.
- Hàn giáp mối:

Dq =S/2 +1
Trong đó:
Dq :đường kính que hàn.(m)
S: chiều dày của vật hàn.(m)
- Hàn góc, mối hàn chữ T: Dq = K/2 + 2
Trong đó:
K: cạnh mối hàn.
- Cường độ dòng điện hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn và vò trí hàn
trong không gian.
- Hàn sấp,que hàn thép: Ih = (β + αdq)dq
Trong đó:
β, α:hệ số.
β =20 ; α =6.
+
Hàn đứng:Ih giảm 10 ÷15% so với hàn sấp.
+
Hàn ngữa:Ih giảm 20 ÷25% so với hàn sấp.
e. Kỹ thuật hàn hồ quang tay:
* Chuyển động của que hàn.
+ Dòch chuyển que hàn dọc theo hướng hàn để hàn hết chiều dài vật
hàn(đường hàn).
+ Dòch chuyển que hàn dọc theo trục que hàn để duy trì hồ quang cháy ổn
đònh.
+ Dao động ngang của que hàn để tạo ra bề rộng của mối hàn.
* Kỹ thuật hàn ở các vò trí hàn khác nhau.
+ Với hàn đứng nên hàn từ dưới lên,que hàn nghiêng với trục thẳng đứng
từ 60 ÷ 800 .
+ Với hàn ngang:nên vát mép cạnh trên còn cạnh dưới không vát mép.
3.2.3. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc trợ dung. Thiết bò, vật liệu
8

a. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc trợ dung
- Bảo vệ hồ quang và vũng hàn khỏi bò tác dụng của môi trường không
khí xung quanh bằng thuốc bảo vệ,đảm bảo cơ tính của mối hàn rất
cao và có điều kiện lao động tốt, dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình
hàn.
- Hàn dưới lớp thuốc chỉ thực hiện ở vò trí hàn sấp. Những mối hàn
ngắn, khó thao tác dọc theo mối hàn thì dùng hàn bán tự động.

Hình 3-13. Sơ đồ hàn dưới lớp thuốc
1.Dây hàn; 2.Vật hàn; 3. Khoảng
trống; 4.Thuốc hàn; 5.Mối hàn; 6.Xỉ
hàn
b. Thiết bò và vật liệu

Hình 3-14

* Dây hàn
+ Que hàn dưới dạng dây hàn Þ (1÷2)mm được cuốn lại thành cuộn từ
(4 ÷ 20) kg.Các cuộn dây hàn được bảo quản, bao gói kỹ để chống gỉ
và tránh dầu mỡ.
+ Dây hàn bột:

9


Dây hàn bột được cấu tạo bởi một lớp vỏ kim loại bọc trong nó là
một hỗn hợp gồm bột kim loại và một số thành phần liên kết khác.
* Thuốc hàn:

- Thuốc hàn có nhiệm vụ bảo vệ hồ quang hàn và mối hàn.
- Thành phần thuốc hàn gồm các quặng kim loại, các chất hữu cơ,
được chia làm 3 loại:
 Thuốc hàn dùng cho thép C, thép hợp kim thấp.
 Thuốc hàn dùng cho thép hợp kim trung bình.
 Thuốc hàn dùng thép hợp kim cao, kim loại màu.
T0 chảy thuốc hàn < T0 chảy kim loại que hàn
- Theo phương pháp chế tạo ta chia thuốc hàn làm 2 loại: Thuốc hàn
nóng chảy và thuốc hàn không nóng chảy (thuốc hàn gốm).
3.2.4. Hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ
a. Bản chất
- Bảo vệ hồ quang và vũng hàn khỏi bò tác dụng của môi trường không
khí xung quanh bằng khí bảo vệ, cơ tính của mối hàn rất cao, điều
kiện lao động tốt, dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình hàn.
Khí bảo vệ là các loại khí trơ (Ar, He )hoặc khí hoạt tính (C02, CO,
H2) và dùng nhiều nhất là Ar và CO2
Hiện nay, hàn hồ quang TĐ, BTĐ và trong môi trường khí bảo vệ thường
gặp các dạng sau:
+ Hàn TIG (Tungsten Inert Gas):Hàn hồ quang dùng điện cực không
nóng chảy, bảo vệ bằng khí trơ.
+ Hàn MAG (Metal Active Gas):Hàn hồ quang dùng điện cực nóng
chảy bảo vệ bằng khí hoạt tính (CO, CO2, H2…)
+ Hàn MIG (Metal Inert Gas): Hàn hồ quang dùng điện cực nóng
chảy, bảo vệ bằng khí trơ.
b.Thiết bò, vật liệu:
*Khí CO2:
- Khí CO2 dùng để hàn
cần phải có độ sạch
nhất đònh.
- Bình đựng CO2 phải

làm sạch và sấy khô.

10


- p suất CO2 trong bình khoảng (50 ÷ 60)at.
- Khí có tác dụng bảo vệ tốt và khử O 2
Hình 3-15
* Khí Ar:Không cháy, không nổ và không tạo thành hỗn hợp nổ.
Ngoài các loại khí trên
trong hàn còn sử dụng các loại
khí như N2, hoặc dùng hỗn
hợp khí Ar + CO2(trong đó 5
÷
25% khí CO2 ); Ar + O2
(trong đó 1% khí O2 );Ar +
He (trong đó He từ 20 ÷ 50%);
Ar +H2 (trong đó H2 từ 6 ÷
15%)
3.3. Hàn khí
3.3.1. Khí hàn và thiết bò hàn
Hình 3-16
3.3.1.1. Hàn khí
a. Hàn khí là gì?
Hàn khí là quá trình nung nóng vật hàn và que hàn đến trạng thái
hàn: kim loại nóng chảy bằng ngọn lửa của khí cháy (C2H2; CH4 ; C6H6
…) với O2.
b. Hàn khí có các đặc điểm sau:
- Thiết bò hàn đơn giản và rẻ tiền.
- Có thể hàn được nhiều vật liệu khác nhau như thép, gang, đồng,

nhôm…
- Hàn những vật liệu nhiệt độ chảy thấp, các kết cấu mỏng.
- Nhược điểm lớn nhất của hàn khí là vật hàn dễ bò biến dạng, cong
vênh, năng suất hàn thấp hơn.
c. Hàn khí có các công dụng sau:
- Hàn khí được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp và công
trường.
- Đối với một số thép thường, kim loại màu, sữa chữa các chi tiết đúc
bằng gang, hàn nối các ống có đường kính nhỏ và trung bình… hàn khí
đóng vai trò khá quan trọng.
d. Vật liệu hàn khí
11


* Khí Oxy:
Để hàn và cắt ta dùng O2 có độ tinh khiết cao gọi là Oxy kỹ
thuật(nồng độ gần như nguyên chất 99.2%) duy trì sự cháy rất tốt. Oxy
càng tinh khiết thì tốc độ cắt càng cao, mép cắt càng gọn sạch và tiêu
phí Oxy càng ít.
- Để sản xuất Oxy có thể dùng 3 phương pháp:
+ Phương pháp hóa học:
Dùng các phản ứng hóa học để giải phóng O2
+ Phương pháp điện phân:
Điện phân nước để nhận được O2
+ Phương pháp phân giải không khí:
Oxy được điều chế từ phương pháp hóa lỏng không khí, nén không
khí dưới áp suất cao sau đó cho bay hơi phân cấp dựa vào điểm sôi của
N2 = -1960C, Ar = -1860 C, O2 = -1830C để thu được khí oxy(gọi là Oxy
kỹ thuật).
Oxy được nén ở áp suất 150 at trong bình thép có dung tích 40 lit

(bình có thể chứa 6m3 O2 ).Khí Oxy được điều chế như vậy có độ
nguyên chất có thể đạt từ 98 ÷ 99.5%.
* Khí Axetylen:
- Khí Axetylen là gì ?
Là khí cháy, mùi hắc sản xuất bằng cách cho đất đèn
(CaC2) tác dụng với nước H2O:
CaC2 +H2O =Ca(OH)2 + C2H2 + Q
Sự nổ của C2H2 có thể xảy ra khi áp suất cao, nhiệt độ cao .
- Hiện tượng cháy nổ C2H2:
+ Nếu áp suất p >1.5 at và to>500 0C thì C2H2 dễ nổ.
+ Nếu áp suất p <3 at và to< 540 0C sẽ xảy ra quá trình trùng hợp.
+ Ở các áp suất, nhiệt độ và thời gian xác đònh, C2H2 tác dụng với Cu,
Ag tạo thành các hợp chất axêtenlua Cu,Ag, dễ nổ khi va đập mạnh
hay nhiệt độ tăng cao.
+ Hỗn hợp của C2H2 với các chất có chứa Oxy sẽ tạo nên khả năng
nổ: C2H2 hóa hợp với không khí ở áp suất khí trời với to = (305 ÷ 470
0
C) hoặc với Oxy nguyên chất ở áp suất khí trời và to = (297 ÷ 306 0C)
sẽ nổ.
* Que hàn -thuốc hàn:
12


- Que hàn:
Dây hàn có Þ =(0.3 ÷12)mm.
+ Que hàn phụ dùng để bổ sung kim loại cho mối hàn.
+ Que hàn để hàn khí cần phải:
 Que hàn là kim loại động chất với vật liệu hàn
 Đường kính que hàn phải tương đương chiều dày vật hàn.
 Bề mặt của que hàn phải sạch.

 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.
- Thuốc hàn:
+ Tác dụng của thuốc hàn là tránh sự oxy hóa kim loại của mối hàn và
loại bỏ các ôxit kim loại tạo thành trong quá trình hàn.
+ Trong quá trình hàn, thuốc hàn đưa vào bể hàn sẽ nóng chảy ra và
kết hợp với các Oxít để tạo ra một lớp xỉ dễ nóng chảy nổi lên trên bề
mặt bể hàn.
+ Thuốc hàn có nhiệm vụ hoàn nguyên kim loại.
+ Tùy theo tính chất của kim loại hàn mà dùng thuốc hàn có tính axit
hay bazơ.
3.3.1.2. Thiết bò hàn khí:

Hình 3-17
a. Bình nén :
- Bình chứa dùng để chứa khí nén. Để hàn và cắt khí dùng bình chứa
có dung tích 40 lít, áp suất có thể đến 200 at.
- Bình chứa O2 có thể chứa được 6 m3 O2, (V = 40l, p = 150 at).
13


- Bình chứa C2H2 có dung tích 40 lít và áp suất
p < 19 at + than hoạt tính và axêton.
b. Bình điều chế Axetylen:
Dùng khi không có bình chứa sẵn, xa chỗ sản xuất C2H2 .
*.Phân loại:
 Theo năng suất:có các loại 0.8; 1.25; 3.2; 5; 10; 20; 40; 80 m3/h.
 Theo cách lắp đặt có loại di động và loại cố đònh
 Theo hệ thống điều chỉnh và theo sự tác dụng giữa CaC2 với nước.

*. Các loại thùng điều chế Axêtylen:
- Loại đá rơi vào nước:
Đất đèn chứa trong phễu 1, rơi
xuống thùng 4 qua cửa 2. Sau khi
tác
dụng với nước khí C2H2 theo ống
3
đi ra mỏ hàn. Bã vôi tôi Ca(OH)2
lọt qua sàng 6 xuống đáy thùng 4
và được tháo ra ngoài bàng nút 5.
• 1.Phễu chứa đất đèn
• 2.Cửa
• 3.Ống dẫn
• 4.Đáy thùng
• 5.Nút.
Hình 3-18
- Loại nước rơi vào đá:
Đất đèn chứa trong hộp 1 được đặt trong
buồng 2. Nước chứa trong bể 3 rơi xuống
hộp 1 nhờ khóa 4. Khí C2H2 được làm
nguội gián tiếp bởi nước chứa trong thùng 6
rồi theo ống 5 đi ra mỏ hàn.
1.Hộp chứa đất đèn
2.Buồng
3.Phễu chứa nước
4.Van khóa
Hình 3-19
5.Ống
6.Buồng chứa khí
14

- Loại đá và nước tiếp xúc nhau:
1.Mặt sàng
2.Ngăn trái
3.Ống dẫn
- Loại hỗn hợp:
Hình 3-20
Đây là hỗn hợp của loại nước tưới vào
đất đèn và loại đất đèn tiếp xúc với
nước. Nó có ưu điểm của 2 loại và hạn
chế được khuyết điểm của 2 loại. Loại
này thường dùng khi cần năng suất nhỏ
hơn 3,5m3/giờ.(hình 3-21)
c. Khóa bảo hiểm
- Là thiết bò bảo vệ cho bình điều chế khí
C2H2 và dây dẫn không bò cháy nổ khi
có ngọn lửa quặt ngược từ mỏ hàn, mỏ cắt
Hình 3-21
truyền đến. Hiện tượng này xảy ra khi tốc độ cháy của hỗn hợp O2 +
C2H2 lớn hơn tốc độ khí cung cấp.
-Yêu cầu của khóa bảo hiểm:
+Ngăn cản ngọn lửa cháy trở vào và xả hỗn hợp cháy ra ngoài
- Có độ bền ở áp suất cao khi khí cháy.
+Giảm khả năng cản thủy lực dòng khí.
+Tiêu hao nước ít khi dòng khí chạy qua.
+Dễ kiểm tra, rửa, sửa chữa.
-Có thể phân loại khóa bảo hiểm như sau:
+Theo kết cấu có:
♦ Khóa bảo hiểm kiểu hở.

♦Khóa bảo hiểm kiểu kín.
+Theo khả năng khí tiêu hao có:
♦ Loại đơn giản: lượng khí C2H2 tiêu hao dưới 3,2m3/h
♦ Loại lớn với lượng khí tiêu
hao 5÷ 10; 20 ÷ 35; 50 ÷ 75
m3/h
* Thiết bò ngăn lửa tạt lại kiểu hở

15


1. Vỏ bình
2.Ống kiểm tra
3.Khóa
4. Ống dẫn
5.Van
6. Màng bảo hiểm
7.Phễu
8.Ống
Hình 3-22
d.Van giảm áp:
- Van giảm áp gắn ở trên bình chứa khí dùng để giảm áp suất và điều
chỉnh lượng tiêu hao khí nén chứa trong bình từ áp suất cao tới áp suất
cần dùng.
- O2 ở bình chứa là 150 at,ở mỏ hàn chỉ cần (3÷5)at nên khi hàn phải qua
van giảm áp.
- C2H2 ở bình chứa là 16at, ở mỏ hàn chỉ cần (0.3÷0.5)at nên khi hàn
phải nhờ van giảm áp.
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý vận hành của van giảm áp loại đơn cấp
1.Buồng áp lực cao

2.Nắp van
3.Nắp an toàn
4.Áp kế
5.Buồng áp lực thấp
6.Lò xo
7.Vít điều chỉnh
8.Màng
9.Cần
10.Áp kế
11.Lò xo
e. Mỏ hàn(mỏ cắt):
Hình 3-23
* Phân loại mỏ hàn có nhiều cách:
 Theo số ngọn lửa có:loại một ngọn lửa và loại nhiều ngọn lửa.
 Theo kích thước và khối lượng có:loại bình thường và loại nhẹ.
 Theo loại khí dùng:axêtylen, hrô, benzen…
 Theo phương pháp sử dụng:bằng tay và bằng máy.

16


 Theo nguyên lý truyền khí cháy trong buồng hỗn hợp có: mỏ hút và
mỏ đẳng áp.

Hình 3-24
3.3.2. Công nghệ hàn khí
3.3.2.1.Ngọn lửa hàn: Ngọn lửa hàn có thể chia làm ba loại:
a. Ngọn lửa bình thường:
1:Vùng hạt nhân
2.Vùng hoàn nguyên

3.Vùng Oxy
- Khi tỷ lệ:O2/C2H2 =1.1÷1.2
- Ngọn lửa này chia làm 3 vùng:
Hình 3-25
+ Vùng I:Vùng hạt nhân: C2H2 = 2C +H2
+ Vùng II:Vùng hoàn nguyên(vùng cháy không hoàn toàn)
C2H2 + O2 = 2CO + H2 + 107.58 kcalo/g.mol
+ Vùng III: Vùng oxy(vùng cháy hoàn toàn)
2CO + H2 + 1.5 O2 = 2CO2 + H2O + 107.58 kcalo/g.mol
b. Ngọn lửa oxy hóa:
Tính chất hoàn nguyên của ngọn lửa
bò mất, khí sẽ mang tính chất oxy hóa nên
gọi là ngọn lửa oxy hóa.
- Khi tỷ lệ:O2/C2H2 >1.2
- Dùng để hàn đồng thau.
Hình 3-26
c. Ngọn lửa Cacbon hóa:
Vùng giữa của ngọn lửa thừa C tự do và
mang tính chất C hóa gọi là ngọn lửa C hóa.
- Khi tỷ lệ:O2/C2H2 < 1.1
- Dùng để hàn gang hay hàn đắp hợp kim
cứng.
Hình 3-27
3.3.2.2. Các loại mối hàn:
17


a. Mối hàn giáp mối:
- Với vật hàn có bề dày S≤ 2mm dùng mối hàn gấp mép (hình a) hoặc
không gấp mép(hình b)

- Với vật hàn có chiều dày S = (2÷5)mm có thể không cần vát mép
nhưng phải có khe hở(hình c)
b. Mối hàn chữ T(hình h)
c. Mối hàn góc(hình l, i )
d. Mối hàn mặt đầu(hình k)

Hình 3-28
3.3.2.3.Chuẩn bò vật hàn:
- Trước khi hàn, nếu cần phải váp mép, phải làm sạch mép hàn và khu
vực quanh mối hàn rộng 20÷30 mm mỗi phía.
- Mép hàn phải làm sạch xỉ, oxyt, dầu mỡ…
- Vật hàn trước khi hàn khí cần chọn gá lắp hợp lý và hàn dính một số
điểm để bảo đảm vò trí tương đương của kế cấu trong quá trình hàn.
3.3.2.4.Kỹ thuật và chế độ hàn khí:
a.Phương pháp hàn khí:
Căn cứ vào hướng dòch chuyển của mỏ hàn và que hàn, ta chia hàn khí
thành hai phương pháp:
- Phương pháp hàn trái:Khi ngọn lửa hướng về phía chưa hàn, quá trình
hàn dòch chuyển từ phải qua trái, que hàn đi trước mỏ hàn.(Hình a)
- Phương pháp hàn
phải:khi ngọn lửa hướng

18


lên mối hàn, quá trình hàn dòch chuyển từ trái qua phải, mỏ hàn đi trước
que hàn.(Hình b)
b. Chế độ hàn khí:
* Góc nghiêng của mỏ hàn:
Hình 3-29

- Góc nghiêng của mỏ hàn:tùy thuộc vào kim loại vật hàn như: tính
chất dẫn nhiệt, chiều dày của vật hàn.
- Góc nghiêng còn phụ thuộc vào lúc bắt đầu hàn, lúc hàn và kết thúc
đường hàn. (hình 3-30)
* Công suất của ngọn lửa hàn:
Là lượng tiêu hao khí cháy (C2H2) trong
một giờ phụ thuộc vào:
- Chiều dày vật hàn.
- Tính chất nhiệt lý của vật hàn.
- Phương pháp hàn:hàn phải hoặc hàn trái.
+ Hàn đồng:VC2H2 =(150 ÷ 200)S (l/h)
+ Hàn thép:Vkhi hàn phải :VC2H2 =(120 ÷ 150)S
Hình 3-30
Vkhi hàn trái : VC2H2 =(100 ÷120)S (l/h).
- Đường kính que hàn:
+ Hàn trái : dq= S/2+1 (mm)
+ Hàn phải : dq= S/2(mm)
* Chuyển động của mỏ hàn và que hàn:
Chuyển động của mỏ hàn
và que hàn ảnh hưởng rất lớn đến
sự tạo thành mối hàn.Căn cứ vào
vò trí mối hàn trong không gian,
chiều dày vật hàn, yêu cầu kích
thước của mối hàn để chọn
chuyển động của que hàn và mỏ
hàn hợp lý.
Hình 3-31
3.3.3. Cắt kim loại bằng khí
3.3.3.1. Bản chất của quá trình cắt:

19


- Quá trình cắt bằng khí là sự
đốt cháy kim loại bằng dòng
Oxy để tạo nên các ôxit và
các ôxit này bò thổi đi để tạo
thành rãnh cắt.
- Quá trình cắt bắt đầu bằng
sự đốt nóng kim loại đến
nhiệt độ cháy nhờ ngọn lửa
Hình 3-32
hàn , sau đó cho dòng oxy
thổi qua. Vật cắt được đốt
nóng đến nhiệt độ cháy nhờ
nhiệt của phản ứng giữa C2H2 và O2.Khi đạt đến nhiệt độ cháy, cho
dòng Oxy nguyên chất kỹ thuật vào ở rãnh giữa của mỏ cắt và nó sẽ trực
tiếp Oxy hóa kim loại tạo thành oxit sắt.
- Khi cắt do có sự phát nhiệt, nên giúp cho việc nung vùng xung quanh
đến nhiệt độ, cháy dòng O2 cứ tiếp tục mở để cắt cho hết đường cắt.
3.3.3.2. Điều kiện để kim loại cắt bằng khí:
- 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 độ C
còn nhiệt độ chảy gần 1.500 độ C nên thoả mãn điều kiện này. Đối với các
loại thép cácbon cao thì nhiệt độ cháy gần bằng nhiệt độ chảy nên trước khi
cắt phải đốt nóng sơ bộ đến 300 độ C
- Nhiệt độ nóng chảy của ơxýt kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy
của kim loại đó. Thép hợp kim crơm hoặc crơm-niken, do khi cháy Cr tác
dụng với O2 để tạo thành ơxýt crơm Cr2O3 có nhiệt độ nóng chảy tới
2.050oC vì vậy phải dùng thuốc cắt mới có thể cắt được. Nhơm và hợp kim

của nhơm, do nhiệt độ nóng chảy thấp, khi cháy tạo thành ơxýt nhơm Al2O3
có nhiệt độ nóng chảy tới 2.000oC, mặt khác lại dẫn nhiệt nhanh nên cũng
khơng thể cắt bằng khí, trừ khi dùng thuốc cắt.
- Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để đảm bảo sự cắt được liên tục,
q trình cắt khơng bị gián đoạn. Khi cắt các tấm mỏng bằng thép cácbon
thấp nhiệt lượng sinh ra khi cháy đạt tới 70% chỉ cần nhiệt lượng của ngọn
lửa 30% nữa là đủ cắt liên tục.
- Ơxýt kim loại nóng chảy phải có độ chảy lỗng tốt, để dễ tách ra khỏi mép
cắt. Gang khơng thể cắt bằng khí vì nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt cháy
và khi cháy tạo ra ơxýt silic SiO2 có độ sệt cao.

20


- Độ dẫn nhiệt của kim loại khơng q cao, tránh sự tản nhiệt nhanh làm cho
mép cắt bị nung nóng kém làm gián đoạn q trình cắt.
- Kim loại dùng để cắt phải hạn chế bớt nồng độ một số chất cản trở quá
trình cắt(C, Cr, Si…) và một số chất nâng cao tính sôi của thép(Mo,W…)
3.3.3.3. Mỏ cắt:
- Phải đảm bảo cắt được tất cả các hướng.
- Phải có tỷ lệ thích đáng giữa lỗ hỗn hợp nung nóng và lỗ O2
- Có thể điều chỉnh ngọn lửa và dòng oxi cắt
- Có bộ phận gá lắp để cắt vòng và lỗ.
- Các rãnh trong mỏ cần có độ nhẵn cao.
- Bộ mỏ cắt có nhiều đầu cắt để cắt các chiều dày khác nhau.
- Mỏ cắt phải có chiều dài lớn để đảm bảo khoảng cách từ tay cầm
đến đầu mỏ tránh bỏng.
3.3.3.4.Kỹ thuật và chế độ cắt:
a. Lúc bắt đầu cắt:
- Lúc bắt đầu cắt:góc độ cắt từ

80° ÷ 90°.Trong quá trình cắt
phải nghiêng mỏ cắt góc hợp với
phương thẳng đứng10÷20°, khi
kết thúc đường cắt thì góc α =0
- Cắt vật mỏng thì cắt từ ngoài
vào(không cần khoan lỗ), đối với
vật dày phải khoan lỗ và cắt từ
giữa tấm cắt ra.
Hình 3-33
b. Khoảng cách từ mỏ cắt đến vò trí cắt:
- Khoảng cách từ mỏ cắt đến vật cắt:
h =(l +2)mm
(l:chiều dài của nhân ngọn
lửa)
c.Vò trí và sự dòch chuyển của mỏ
cắt:
Khi cắt theo đường thẳng, mỏ
cắt đặt nghiêng một góc 20 ÷ 300 về
phía ngược với hướng cắt. Khi cắt

21


các tấm có chiều dày (20 – 30) mm cho phép nâng cao năng suất của quá
trình cắt.
d. Tốc độ cắt:
Hình 3-34
Quá trình cắt ổn đònh, chất lượng mối cắt tốt có thể đạt được nếu tốc độ
dòch chuyển của mỏ cắt tương ứng với tốc độ ôxy hóa kim loại theo chiều
dày tấm cắt hoặc phôi.Tốc độ cắt nhỏ sẽ làm hỏng mép cắt, tốc độ cắt

lớn sẽ sót nhiều không cắt hết và phá hủy quá trình cắt. Tốc độ cắt của
một số loại mỏ cắt thường từ (75÷ 556) mm /ph
e. Các phương pháp cắt:
* Cắt kim loại bằng Ôxi - thuốc:
- Tác dụng thuốc làm bốc đi hoặc mài mòn lớp ôxít kim loại khó cháy
- Nâng cao nhiệt độ cho ôxít kim loại tạo thành dễ chảy ra
- Bột(Fe, Al, Mg) là thuốc dạng lỏng, bôi lên đường cắt trước khi cắt.
* Cắt kim loại bằng hàn hồ quang
- Tính kinh tế thấp
- Vết cắt không đẹp (gồ ghề)
- Dùng điện cực cacbon nối
thuận và thuốc cắt.
- Dùng điện cực nóng
chảy(que hàn có thuốc bọc
dày)
- Icắt > Ihàn (30%)
* Cắt bằng hồ quang Plasma:
Mỏ cắt PAC(Plasma arc
cutting) – cắt bằng hồ quang
Plasma được thiết kế tương tư
Hình 3-35
mỏ hàn hồ quang Plasma. Nguồn DC được sử dụng với điện cực Volfram
nối vào cực âm. Hồ quang được duy trì giữa điện cực trong mỏ cắt và chi
tiết gia công, được tạo ra bằng máy phát tần số cao. Khí dẫn được cấp
nhiệt trước lỗ bằng Plasma hồ quang sẽ giảm nổ và phun qua tiết lưu với
tốc độ cao. Kim loại nóng chảy bằng hồ quang bò thổi lệch ra xa bằng
động năng của dòng khí. Công suất khoảng 100kw có thể cắt thép dày
30mm với vận tốc cắt 4m/phút.
Ưu điểm:
- Vết cắt đẹp

- Có thể cắt được nhiều loại vật liệu khac nhau
22


- Ít biến dạng nhiệt do tập chung nhiệt độ cao trên moat diện tích
nhỏ
- Có thể điều khiển để cắt thủng hoặc cắt không thủng vật liệu

Hình 3-36

Hình 3-37
3.4. Hàn hợp kim
3.4.1. Hàn thép, gang
3.4.1. Hàn thép
3.4.2. Hàn gang
23


Kỹ thuật hàn gang là một kỹ thuật cực kỳ khó và phức tạp, nhưng
không phải là không thể hàn. Thông thường phương pháp hàn chỉ dùng để
sửa chữa, chứ không dùng để
Hình 3-38
kết nối các chi tiết với nhau. Như sửa chữa khuôn đúc hay sửa lỗi các sản
phẩm sau khi đúc hoặc sau gia công bởi vì tính dòn của hầu hết các loai
gang. Gang có hàm lượng carbon từ 2-4% và cứng gấp 10 lần thép.
* Các khó khăn khi hàn gang:
Thứ nhất, Khả năng biến dạng dẻo của gang rất thấp. Trong biểu đồ thử kéo
của gang thì gần như không có vùng biến dạng chảy rõ rệt.
Thứ hai, Gang rất nhạy cảm với nhiệt, nên rất dễ thay đổi về tổ chức trong
quá trình hàn và quá trình nguội sau khi hàn. Do tốc độ nguội của gang lớn

nên mối hàn và vùng kim loại liền kề dễ hình thành tổ chức tôi, tổi chức
gang trắng có độ cứng, giòn cao ( lên tới 800HB) dễ gây nứt mối hàn.
Thứ 3: Các sản phẩm gang rất đa dạng về mặt thành phần hóa học, tổ chức
nên khi hàn khó xác định chính xác chế độ hàn và chế độ gia công nhiệt.
Thứ tư: Ở thể lỏng gang có tính chảy loãng cao. Gang khó hàn ở tư thế khác
hàn sấp.
* Khi hàn gang, cần phải tuân thủ những vấn đề sau:
- Loại quy trình hàn áp dụng:
Quy trình nguội: Hàn từng đoạn ngắn từ 2-3 cm sau đó để nguội cho đến khi
chạm vào được mối hàn rồi mới hàn tiếp. Trình tự hàn nên áp dụng theo kiểu
phân đoạn nghịch hoặc hàn đối xứng.
Quy trình nóng: Nung nóng vượt lên nhiệt độ chuyên biến pha 600-650 0C
và đồng thời liên tục giữ nhiệt trong quá trình hàn. Sau khi hàn cần làm
nguội chậm vật hàn (120 0C/s) trong lò hoặc bằng cách bọc vỏ cách
nhiệt(khó thực hiện với những kết cấu lớn)
Mẹo bổ sung cho quy trình hàn nóng là nung gang cần hàn đến khí thấy có
màu cà chua chín là được (mẹo dùng gỗ thông khô gạt lên chỗ vừa nung
thấy có tàn than bay là ok).
- Vật liệu hàn:
Lựa chọn vật liệu hàn gang đúng: Thông thường vật liệu hàn gang cần có độ
dẻo rất cao, nên thành phần Nikel trong đó là rất cao, lên đến 90%. Nên chọn
que hàn và chế độ hàn hợp lý, loại que hàn thường dùng là que hàn đồng,
que hàn innox. Hàn tốt nhất là sử dụng que hàn hợp kim niken đồng và dùng
ngọn lủa các bon hoá để bù đắp lượng các bon trong gang bị cháy.
Đối với bề mặt gang bị nứt chúng ta vẫn có thể tiến hành hàn được
bằng que hàn đặc biệt.
24


Loại que hàn: Eutectic 240 (Que hàn nối và đắp cho các loại gang)

Nguồn hàn: AC/DC+
Thành phần: Ni Fe Mn C
Độ bền kéo:55 000 psi (380 MPa)
- Một số kỹ thuật, kinh nghiệm khi hàn
gang:
Do gang cứng và dòn, nên ứng suất dư trong
gang khá lớn, các vết nứt sẽ tiếp tục phát
triển trong quá trình sử dụng và đặc biệt là
trong quá trình hàn. Vì thế, để tránh vết nứt
tiếp tục xé, người ta thường khoan chặn 2 đầu vết nứt trước khi hàn. Bước
tiếp theo
Hình 3-39
là dùng trình tự hàn từ chỗ bắt đầu nhánh nứt cho tứi chỗ chúng gặp nhau.
Sau cùng, tiến hành hàn các vị trí lỗ khoan.
Với những chi tiết lớn, ta có thể sang phanh (tức là tạo ra rãnh chữ V
giống kiểu hàn thép) sau đó gia công các lỗ ren tùy ý có thể là lỗ ren 6, 8,
10…và cố gắng càng nhiều càng tốt nên xếp theo dãy đến đây ta bắt các bu
lông vào và cắt đi (nhớ để thừa ra 5 tới 10 mm để chút nữa ta sẽ hàn lên nó) .
Nhờ có
thêm các đầu thừa
bulong nhô lên và
đã ăn vào chi tiết
quá trình hàn sẽ
thuận lời hơn rất
nhiều và kết cấu
tốt hơn (do lúc này
ta sẽ hàn lên cả
gang và thép mà
thép thì sẽ dễ hàn).
Khi hàn gang phải được thưc hiện trong môi trường cách ly với gió

nếu không quá trình nung và hàn sẽ xảy ra hiện tượng tách, nứt thêm.
Với những chi tiết có độ cứng vững cao nhưng có thể tiến hành nung
nóng cục bộ (phần gạch chéo) thay vì nung nóng toàn bộ. Mục đích nung
nóng sơ bộ là tạo điều kiện cho kim loại mối hàn và vùng kim loại liền kề có
tốc độ nung và làm nguội đồng đều, tránh hiện tựng nứt do ứng suất nhiệt.
Hình 3-40
3.4.2. Haøn nhoâm, ñoàng
3.4.2.1. Haøn nhoâm
25