Giáo trình Thiết bị hàn và cắt kim loại - Nghề: Hàn - Trình độ: Cao đẳng nghề - CĐ Nghề Giao Thông Vận Tải Trung Ương II

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GTVT TRUNG ƢƠNG II
..............*&*..............

GIÁO TRÌNH
Tên mô đun: Thiết bị hàn và cắt kim loại
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ
(LƢU HÀNH NỘI BỘ)

Hải phòng, năm 2011


BÀI 1 - MÁY HÀN ĐIỆN
Các quy trình hàn hồ quang đòi hỏi nguồn điện áp tương đối thấp và cường độ
dòng điện cao để tạo ra và duy trì hồ quang ổn định cần thiết cho đường hàn chất lượng
cao . Các máy được thiết kế để cung cấp nguồn điện này được gọi là máy điện hàn hồ
quang . Hiện nay nhiều kiểu máy hàn khả dụng thích hợp với các quá trình hàn hồ quang ,
và có thể được phân loại thành nhiều cách . Sự phân loại đơn giản dựa trên thiết kế , công
suất và ứng dụng ví dụ máy hàn điện có thể là loại biến áp , chỉnh lưu tĩnh có sự điều
khiển dòng điện kiểu lõi bão hòa và đặc tuyến dòng điện không đổi điện ra AC/DC với
khoảng dòng điện 10 ÷400 A .
Các máy hàn đặc biệt . Ngày nay nhiều loại máy hàn được đưa ra để đáp ứng các
yêu cầu về tự động hóa , với độ chính xác và tính đáp ứng trong quy trình hàn các máy
này thường gọn nhẹ ví dụ :
1. Kiểu đa năng cung cấp điện AC/DC với dòng điện và điện áp không đổi .
2. Kiểu điện AC hoặc DC với nhiều thợ hàn cùng làm việc
3. Máy điện điều khiển bằng điện tử .
4. Máy hàn đặc biệt để hàn plasma , TIG .
5. Máy hàn đặc biệt để hàn MIG/MAG , STT …
I. YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY HÀN.

Hồ quang dùng để hàn và điện thường dùng có sự khác nhau rất lớn. Ví dụ, trong
khi dùng đèn điện, điện trở của nó hầu như cố định, nhưng sự biến đổi của hồ quang dùng
để hàn thì lại vô cùng phức tạp.
Khi mồi hồ quang, trước tiên là cho que hàn tiếp xúc với mặt vật hàn, để tạo
thành hiện tượng chập mạch tiếp đó, nhắc ngay que hàn lên để mồi hồ quang, trong quá
trình mồi như vậy, điện trở chập mạch bằng 0, khi hồ quang đốt cháy thì điện trở có một
trị số nhất định.
Trong quá trình đốt cháy hồ quang vì ta thao tác bằng tay cho nên chiều dài của
hồ quang luôn bị thay đổi như vậy hồ quang dài thì điện trở lớn , ngược lại khi hồ quang
ngắn thì điện trở nhỏ . Do đó muốn cho hồ quang hơi dài đốt cháy một cách ổn định thì
đòi hỏi phải có một điện thế hơi cao ngược lại nếu hồ quang hơi ngắn thì đòi hỏi điện
thế cũng phải hơi thấp. Ngoài ra còn do que hàn nóng chảy nhỏ giọt vào bể hàn. Trong
mỗi giây que hàn nóng chảy nhỏ giọt trên 20 giọt, khi những giọt to rơi xuống sẽ tạo
thành hiện tượng chập mạch làm hồ quang bị tắt sau đó để mồi lại hồ quang đòi hỏi
phải có một điện thế tương đối cao ngay lúc đó
Do những đặc điểm trên nếu dùng máy điện phát hay máy biến thế thông thường
để cung cấp điện cho hồ quang thì sẽ không thể nào duy trì một cách ổn định quá trình
đốt cháy hồ quang thậm chí không mồi được hồ quang đôi khi còn có thể cháy máy phát
điện hoặc máy biến thế . Để đáp ứng những nhu cầu trong khi hàn máy hàn điện phải đạt
những yêu cầu sau đây :


1. Điện thế không tải của máy hơi cao hơn điện thế khi hàn, đồng thời không gây
nguy hiển khi sử dụng (Uo 80 vôn ). Ví dụ, đối với dòng điện xoay chiều Uo = 55 80
vôn còn nguồn một chiều Uo = 30 55 vôn; Điện thế làm việc (khi hàn) của nguồn xoay
chiều là Uh = 25 45 vôn, của dòng điện một chiều là Uh = 16 35 vôn.
2. Khi hàn thường xẩy ra hiện tượng ngắn mạch, lúc này cường độ dòng điện rất
lớn dòng điện lớn không những làm nóng chảy thanh que hàn và vật hàn mà còn phá
hỏng máy do đó trong quá trình hàn không cho phép dòng điện ngắn mạch
Iđ = (1,3 1,4) Ih.

3. Tùy thuộc vào sự thay đổi chiều dài hồ quang, điện thế công tác của máy hàn
điện phải có sự thay đổi nhanh chóng cho thích ứng. Khi chiều dài của hồ quang tăng thì
điện thế công tác tăng, khi chiều dài hồ quang giảm thì điện thế công tác cũng giảm.
4. Quan hệ giữa điện thế và dòng điện của máy hàn gọi là đường đặc tính ngoài
của máy.
u

U
50
50

40

40

30

30

20
a

20

a

10

10
0

50

150 200 250

300

(a)

I

0

50

150 200 250

300

I

(b)

Hình 40: Đường đặc tính ngoài của máy hàn .
Đường đặc tính ngoài để hàn hồ quang tay yêu cầu phải là đường cong dốc liên
tục (Hình 40) .Tức là dòng điện trong mạch tăng lên thì điện thế của máy giảm xuống , và
ngược lại
Đường đặc tính ngoài càng dốc thì càng thỏa mãn những yêu cầu ở trên và càng
tốt , vì khi chiều dài hồ quang thay đổi dòng điện hàn thay đổi ít (Hình 40 a,b).Phối hợp
giữa đường đặc tính tĩnh của hồ quang 2 và đường đặc tính ngoài của máy hàn 1

(Hình 41) ta thấy chúng cắt nhau tại hai điêm B và A . Điểm B là điểm gây hồ quang , ở
đây có điện thế lớn để tạo điều kiện gây hồ quang , nhưng vì cường độ nhỏ nên không thể
duy trì sự cháy ổn định của hồ quang , mà điểm A mới là điểm hồ quang cháy ổn định.
5. Máy hàn phải điều chỉnh đường cường độ dòng điện để thích ứng với những
yêu cầu hàn khác nhau v.v ...

U

B
1

A
2
I

Hình 4: Đường đặc tính của hồ quang 2
và đường tính ngoài của máy 1
II. MÁY HÀN XOAY CHIỀU.
1. Máy hàn xoay chiều có lõi di động:
Đây là loại máy hàn xoay chiều có từ thông tán cao. Nguyên lý giới thiệu trên hình
42 ; giữa khoảng hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đặt một lõi di động A để tạo ra sự phân
nhánh từ thông o sinh ra trong lõi của máy.

B
W1

W2
Ø

Ø0

U1

A

Ø2

U2

Hình 42: Sơ đồ nguyên lý của máy hàn xoay chiều có lõi di động .
Từ thông re 2 thay đổi và phụ thuộc vào vị trí của lõi A . Nếu lõi A nằm trong
mặt phẳng gông từ B thì trị số từ thông rẽ càng lớn, phần từ thông 2 đi qua lõi của


cuộn dây thứ cấp giảm, sức điện động sinh ra trong cuộn thứ cấp nhỏ và dòng điện hàn
sinh ra trong mạch nhỏ. Ngược lại nếu điều chỉnh lõi A chạy ra và tạo nên khoảng không
khí lớn , thì số lượng từ thông rẽ nhỏ đi , lúc này sức điện động cảm ứng lớn và dòng điện
chạy trong mạch hàn lớn.
Đặc điểm của máy hàn này là điều chỉnh được vô cấp dòng điện hàn và điều
chỉnh được rất chính xác.
III. MÁY HÀN BẰNG DÒNG ĐIỆN CHỈNH LƢU.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ bán dẫn trong kỹ thuật hàn
ngày càng ứng dụng nhiều chỉnh lưu.
Máy hàn bằng dòng điện chỉnh lưu gồm hai bộ phận chính : máy biến thế (có cơ
cấu điều chỉnh) và bộ phận chỉnh lưu dòng điện. Máy biến thế hoàn toàn giống máy biến
thế hàn xoay chiều . Bộ phận chỉnh lưu bố trí trên mạch thứ cấp của máy biến thế và
thường dùng là chỉnh lưu Sêlen và Silic . Tác dụng của chỉnh lưu là biến dòng điện xoay
chiều thành dòng điện một chiều để hàn.

1. Máy hàn chỉnh lưu 1 pha
Trong nửa chu kỳ thứ nhất chỉnh lưu chỉ cho dòng điện đi qua 1 và 3; trong nửa chu kỳ
thứ hai chỉnh lưu chỉ cho dòng điện đi qua 2 và 4. Như vậy trong cả chu kỳ, dòng điện
hàn chỉ theo một hướng và hồ quang cháy ổn định.

Hình 43 : Sơ đồ nguyên lý của
máy hàn chỉnh lưu một pha

2. Máy hàn chỉnh lưu 3 pha.

4

1

3

2


Trong mỗi phần sáu chu kỳ chỉ có một cặp chỉnh lưu làm việc, tuần tự như sau: 1 – 5; 2 –
4; 3 – 6. Kết quả trong toàn bộ chu kỳ dòng điện được chỉnh lưu liên tục và đường cong
điện thế gần trở thành đường thẳng. Như vậy dòng điện xoay chiều 3 pha sau khi đi qua
chỉnh lưu cũng chỉ theo một hướng.

6

1

5

2

4

3

Hình 44: giới thiệu sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh lưu ba pha .
Máy hàn bằng dòng điện chỉnh lưu không có phần quay, nên đơn giản và tốt hơn máy
hàn một chiều kiểu động cơ máy phát. Ngoài ra nó còn có hệ số công suất hữu ích cao,
công suất không tải nhỏ hơn 5

6 lần so với máy hàn một chiều.

So với máy hàn xoay chiều thì quá trình hàn hồ quang ổn dịnh hơn, thuận lợi cho
việc sử dụng để hàn các vật liệu khác nhau.
Máy hàn chỉnh lưu được ứng dụng rộng rãi vì có nhiều ưu điểm: gọn nhẹ, đơn
giản và có tính kinh tế cao.

IV. CÁC KIỂU MÁY HÀN ĐẶC BIỆT.
Ngày nay nhiều loại máy hàn được đưa ra để đáp ứng các yêu cầu về công nghệ
hàn , tự động hóa , độ chính xác . Các máy này gọn nhẹ .
Ở đây sẽ trình bày khái quát một số máy hàn đặc biệt .
1. Kiểu đa năng.


Máy hàn dưới lớp thuốc SAW ( Submerged – Arc Welding) hãng LINCOLN 400 A hình (a) dòng hàn AC/DC với đầu hàn tự động( hình b) và đầu hàn điện cực chảy
LT7 (hình c) dây lõi thuốc.

a
)

b)

Hình 45.
b. Đầu hàn tự động SAW.

a. Máy hàn SAW- DC 400 A.

c). Đầu hàn dây hàn bột LINCOLN – LT7 của máy hàn SAW –DC 400

2. Máy hàn nhiều đầu mỏ .

a)

b)

Hình 46
Hình a. Máy hàn điện -1000 .A

Hình b. Các biến trở


Đây là máy hàn điện MHD -1000 là máy hàn điện có dòng định mức là 1000 -A với
điện áp vào 380 Vôn . Cung cấp dòng điện ra thông qua các biến trở (BT) hàn và để
điều chỉnh cường độ dòng hàn .
3.Máy hàn TIG –WP 300 .
Máy hàn TIG –WP 300 – là loại máy hàn đặc biệt .Loại máy này có các bộ phận như:
bộ tần số cao để mồi hồ quang tự động, bộ tụ điện để triệt DC khi hàn AC, hệ thống tuần
hoàn nước để làm nguội mỏ hàn. Với chức năng hàn TIG bằng tay và hàn hồ quang tay
que hàn thuốc bọc.

Hình 47: Máy hàn TIG – WP 300
V. CÁC PHỤ TÙNG ĐỂ HÀN HỒ QUANG TAY .
Hàn hồ quang tay cần có các dụng cụ chuyên dùng thường được cung cấp chung
với máy hàn các dụng cụ bao gồm :
- Dây điện hàn và dây nối mát .
- Kìm hàn để kẹp điện cực .
- Kẹp nối mát .


- Búa gõ xỉ và bàn chải sắt .
- Mặt nạ hàn với kính bảo vệ.
- Tủ sấy que hàn .
- Máy mài cầm tay …
Ngoài các phụ tùng trên thợ hàn cần được trang bị quần áo bảo hộ đặc biệt cho thợ
hàn thích hợp cho trong điều kiện làm việc có ánh hồ quang và sự bắn tóe của kim loại
và độc hại của khói hàn .
1. Kìm hàn điện hồ quang tay.

Hình 48 Kìm hàn.
2. Kẹp nối mát.

Hình 49. Kẹp nối mát.
Kẹp này nối dây nối mát đến chi tiết hàn. Đây là bộ phận rất quan trọng nếu nối
mát không tốt (tiếp xúc ), hồ quang sẽ không ổn định và không cung cấp đủ nhiệt cho
quá trình hàn, kẹp phải đảm bảo tiếp xúc điện tốt, dễ thao tác dễ sử dụng


3. Máy mài cầm tay.

Hình 50: Máy mài cầm tay.
Máy mài cầm tay là một trong những phụ tùng không thể thiếu được của thợ hàn,
dùng để sửa chữa mép hàn và dùng để mài nối que ( đầu nối que hàn )…
4. Tủ ủ que hàn.

Hình 51: Tủ ủ que hn

Do que hàn luôn có xu hướng hấp thụ hơi ẩm, để đảm bảo chất lượng mối hàn que
hàn cần được bảo quản thích hợp và có thể phải sấy lại trước khi sử dụng, do đó thợ hàn
cần phải có tủ sấy cá nhân hay gọi là tủ sấy di động trong quá trình hàn.
VI. BẢO QUẢN MÁY HÀN ĐIỆN.
1. Bảo quản máy hàn điện.


Kinh nghiệm cho thấy nếu sử dụng và bảo quản hợp lý thì có thể kéo dài được
thời gian sử dụng của máy tính năng công tác ổn định bảo đảm cho sản xuất . Người thợ
hàn phải tuân theo mấy điểm sau:
a) Khi đặt máy hàn điện phải đặt nơi thoáng gió và khô ráo, không để gần nơi
nóng quá và phải để máy thật vững vàng.
b) Khi đấu máy hàn điện với điện lưới, điện thế cần phải phù hợp với nhau.
c) Điều chỉnh dòng điện và cực tính phải tiến hành khi không hàn.
d) Không nên sử dụng dòng điện hàn quá mức quy định của máy hàn phải căn cứ
vào tỷ số tạm tải và dòng điện của máy hàn đo mà sử dụng.
e) Thường xuyên phải bảo đảm đầu nối của máy hàn điện với cáp điện hàn tiếp
xúc tốt, luôn kiểm tra sự cách điện của dây cáp điện xem có tốt không để đề phòng sự
chập điện với vật hàn.
g) Cần phải bảo đảm máy hàn điện phải sạch sẽ định kỳ, dùng khí nén để thổi sạch
những bụi bẩn bên trong.
h) Cần phải thường xuyên kiểm tra tình hình tiếp xúc của chổi điện than với cổ
góp điện của máy hàn điện một chiều , phải làm sạch những mặt than trên mặt cổ góp

điện, bảo đảm bề mặt cổ góp điện bóng, sạch.
i) Những nơi có pa-li-ê trượt phải thường xuyên cho mỡ và định kỳ thay mỡ.
k) Định kỳ kiểm tra dây tiếp đất của vỏ ngoài máy hàn điện, để bảo đảm an toàn.
l) Khi máy hàn điện gặp sự cố phải lập tức ngắt nguồn điện sau đó báo cho
thợ điện sửa chữa.
III. THIẾT BỊ HN TIG
1. Mỏ hàn TIG


Chức năng mỏ hàn TIG là dẫn
dòng điện và khí trơ vào vùng hàn để
bảo vệ vùng hàn. Điện cực được lắp
chắc chắn – Đầu nhọn điện cực nằm
giữa tâm chụp khí bảo vệ vừa được
làm mát bằng chính khí bảo vệ và khí
bảo vệ cột hồ quang và bể hàn trong
q trình hàn .Tất cả các chi tiết của
mỏ hàn TIG được lắp nối với nhau
bằng ren và kẹp .Mỏ hàn TIG về cấu
tạo được phân làm 2 loại:
- Mỏ hàn làm mát bằng chính khí
bảo vệ nếu dòng hàn nhỏ hơn 120
A
- Mỏ hàn làm mát bằng nước nếu
dòng hàn lớn hơn 120 A .
Hình
18.
Cấu tạo mỏ hn TIG
a) Mỏ hàn TIG làm mát bằng nước ;
b) Mỏ hàn TIG có ống hội tụ .

a)

b)
Hình 19. Mỏ hàn TIG cấu tạo ngồi
2 . Đồng hồ điều chỉnh lƣu lƣợng khí
a. Cấu tạo :
1. Đồng hò báo áp suất của chai khí bảo vệ
2. Ong đo vật nổi ( biểu thị lưu lượng khí bảo vệ vùng hàn)
3. Van điều chỉnh lưu lượng khí bảo vệ
2

1
3

(1) Đồng hồ áp xuất chai
(2) Ống đo với vật nổi
(3) Van chỉnh


Hình 20. Đồng hồ khí Ar
b. Nguyên lý làm việc .
Khí bảo vệ từ chai khí được mở đồng hồ số 1 sẽ báo áp suất có trong chai khí,
sau đó ta có thể vặn vít số 3 để điều chỉnh lưu lượng khí cần chọn thông qua vật nổi
trong ống số 2 cho ta biết lưu lượng khí bảo vệ lít /phút
Dòng khí bảo vệ chảy qua sẽ nâng vật nổi trong ống đo dạng hình côn nằm
vuông góc với hướng chảy tỷ lệ thuận với dung lượng dòng chảy

BÀI 2: MỎ CẮT KHÍ CẦM TAY

Giới thiệu:
Khi chế tạo kết cấu, vật liệu ban đầu ở dạng tấm, dạng ống, dạng định hình
theo tiêu chuẩn. Để tạo thành kết cấu người thợ phải khai triển hình dạng và tách
chúng thành các chi tiết có kích thước và hình dáng theo yêu cầu. Công việc quan
trong ở đây là quá trình cắt, hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau từ hiện đại
tới đơn giản; cắt phôi bằng mỏ cắt khí cầm tay là phương pháp cắt mang lại hiệu
quả kinh tế cao vì thiết bị đơn giản, dễ thực hiện, nguồn khí có nhiều trong tự
nhiên và dễ điều chế. Theo nguồn thống kê của tổ chức kỹ thuật lao động và viện
bảo hộ lao động, hiện nay chế tạo phôi bằng mỏ cắt khí cầm tay chiếm 57,8% tổng
số công việc chế tạo phôi hàn.
Mục tiêu:
- Liệt kê được đầy đủ các loại dụng cụ, thiết bị cắt khí bằng mỏ cắt cầm tay.
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của mỏ cắt, van giảm áp, chai
chứa khí, máy sinh khí a-xê-ty-len, bình dập lửa tạt lại, ống dẫn khí.
- Lắp ráp thiết bị, dụng cụ cắt khí đảm bảo an toàn, đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Vận hành và sử dụng thành thạo mỏ cắt khí cầm tay
- Khai triển, tính toán phôi đúng hình dáng và kích thước của chi tiết.
- Chọn chế độ cắt(chiều cao cắt, công suất ngọn lửa, tốc độ cắt, góc nghiêng mỏ
cắt) hợp lý.
- Gá kẹp phôi chắc chắn, đảm bảo thoát xỉ tốt.
- Cắt được đường cắt thẳng, tròn đúng kích thước và đường cắt ít ba via.
- Chỉnh sửa phôi đạt hình dáng, kích thước theo yêu cầu kỹ thuật.
- Thực hiện tốt công tác an toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh công nghiệp.


Nội dung:
1. Tính toán hiệu suất sử dụng vật liệu.
a) Khai triển phôi.
Khai triển phôi là “trải qua” chi tiết từ dạng hình không gian ra hình phẳng,
sau đó tính toán, xác định các yếu tố công nghệ như: lượng dư gia công cơ, dung

sai, độ biến dạng của kim loại v.v ... rồi cắt ra các kích thước và hình dạng cần
thiết để từ đó đem tạo hình thành các chi tiết yêu cầu. Trong thực tế có thể triển
khai phôi theo ba phương pháp: phương pháp diện tích, phương pháp thể tích,
phương pháp khối lượng, trong đó phương pháp diện tích thường được dùng hơn
cả. Theo phương pháp này có thể triển khai phôi theo kích thước trong hay ngoài
các chi tiết khi chi tiết đó có chiều dày S ≤ 0,5 mm; còn đối với các chi tiết có
chiều dày S > 0,5 mm thì phải triển khai theo đường trung bình. Sau đó khai triển
song chú ý bố trí phôi trên tấm thép để cắt hợp lý, tức là phải bố trí thế nào đó để
đảm bảo hệ số sử dụng vật liệu lớn nhất mà không ảnh hưởng đến chất lượng phôi
cắt ra. Điều này có ý nghĩa về kinh tế rất lớn trong sản xuất, đặc biệt là đối với
dạng sản xuất loạt lớn hay hàng khối, bởi vì trong tổng giá thành của một chi tiết
nào đó thì giá thành vật liệu có thể chiếm tới 60 ÷ 70%, đối với các vật liệu qúy có
thể lớn hơn.
Trong sản xuất cũng như trong kỹ thuật, người ta thường dùng hệ số để đánh
giá mức độ sử dụng vật liệu. Hệ số này có thể tính theo công thức sau:
F0
.100%
F
n.f
.100%
hay
F
Trong đó:
F0: Tổng diện tích các phôi bố trí trên mặt cắt.
F: Diện tích tấm cắt
f: Diện tích của mỗi chi tiết (phôi) bố trí trên tấm cắt.
n: Số lượng phôi (chi tiết)
Trong thực tế sản xuất để chọn phương án cắt hợp lý người ta dùng giấy
cứng (bìa hay cát tông ...) cắt thành nhiều mẫu, rồi dùng những mẫu này xếp lên
tấm thép để cắt, so sánh các phương án xếp và chọn lấy phương án tối ưu, tức là

phương án có hệ số sử dụng vật liệu lớn nhất.
Khi xếp phôi cần chú ý tới mạch nối (khoảng cách giữa các phôi và mép
phôi với cạnh tấm cắt). Khoảng cách này cần phải đảm bảo sao cho khi cắt không
có hiện tượng uốn (gấp) theo phôi để tránh hiện tượng kẹt hay có thể vỡ khuôn khi


tạo hình. Trị số mạch nối phụ thuộc vào chiều dày, tính chất của vật liệu, hình dạnh
của phôi v.v ... Trị số nhỏ nhất của mạch nối có thể lấy theo bảng 28.1.9

Chiều dày của
phôi (mm)

Bảng 28.1.9 Trị số mạch nối
Trị số mạch nối
Chiều dày của
(mm)
phôi (mm)
a
b
1,4
2,3
4
1,0
1,8
5
1,2
2,0
6
1,4
2,2

7
1,6
2,5
8
1,8
2,8
8
2,0
3,0
19
2,2
3,2
10

0,3
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3
3,5
Chú thích:
a: Mạch nối khi cắt các phôi nhỏ có hình dạng đơn giản.
b: Mạch nối khi cắt các phôi lớn có hình dạng phức tạp.

Trị số mạch nối
(mm)
a
b

2,5
3,5
3,0
4,0
3,5
4,5
4,0
5,0
4,5
5,5
5,0
6,0
5,0
6,0
5,5
6,5

b/ Nắn
Việc nắn phẳng các tấm thép phổ biến nhất là bằng phương pháp cơ khí và
được thực hiện trên các máy nắn vạn năng hay chuyên dùng. Đối với các tấm thép
cacbon có chiều dày S ≤ 10 mm thường tiến hành nắn ở trạng thái nguội có chiều
dày S > 10 mm và các tấm hợp kim phải tiến hành nắn ở trạng thái nóng. Dù nắn
trên bất kỳ thiết bị nào, ở trạng thái nóng hay trạng thái nguội, sau khi nắn xong,
yêu cầu độ không phẳng của tâm không quá lớn hơn 1 mm mét chiều dài của tâm.
c/ Lấy dấu và đánh dấu
Tấm thép sau khi được nắn xong, tiến hành xép phôi lên đó để chọn lấy
phương án tối ưu. Khi đã chọn phương án tối ưu rồi, tiến hành lấy dấu và đánh
dấu phôi. Lấy dấu dù là vi việc cần thiết vì không những đảm bảo độ chính xác

kích thước và hình dạng của phôi khi cắt mà còn tạo điều kiện dễ dàng cho quá
trình cắt. Khi lấy dấu cần chú ý một điểm cơ bản là phải tính đến lượng gia công
cơ tiếp theo và độ co của kim loại sau khi hàn.
Để tránh sự nhầm lẫn trong các nguyên công tiếp theo đặc biệt là nguyên
công lắp ghép - hàn và để dễ kiểm tra khi mất mát, sau khi lấy dấu xong cần phải
đánh dấu các phôi. Tuy nhiên, việc này chỉ cần thiết đối với trường hợp sản xuất
đơn chiếc hay loại nhỏ mà thôi, còn đối với dạng sản xuất hàng loạt lớn hàng khối
có thể không cần thiết, bởi vì trong trương hợp này, khi chuyển sang từ nguyên
công từ nguyên công này sang nguyên công khác, Các phôi thường được chứa
trong các thùng riêng, do dó ít xảy ra hiện tượng nhẫm lẫn và mất mát, đồng thời
nâng cao được năng suất lao động.
d/ Cắt
Cắt các phôi từ vật liệu tấm dùng phổ biến nhất là phương pháp cơ khí và
ngọn lửa hàn khí. Cắt bằng cơ khi thường tiến hành trên các máy, máy bào v.v ...
Phương pháp này có ưu điểm là phôi cắt ra có độ chính xác cao, mép cắt phằng,
vùng kim loại thay đổi tính chất cơ lý ở gần mép cơ lý ở gần mép cắt nhỏ v.v ...
Nhưng có khuyết điểm là khó hay không cắt được các tấm có chiều dày lớn và nói
chung để cắt đường thăng, ít khi có thể hiện bằng tay hay bằng máy. Phương pháp
này có ưu điểm có ưu điểm là cắt được cả các tấm mỏng và các tấm có chiều dày
lớn ; cắt được cắt được cả đường thẳng và đường cong phức tạp; nhưng có khuyết
điểm là mép cắt không thẳng và không phẳng, vùng kim loại thay đổi tính chất cơ
lý (vùng ảnh hưởng nhiệt) lớn; độ chính xác kích thước và hình dạng hình học thấp.
Sau khi cắt xong, phôi thường phải được đưa qua gia công cơ thêm.
Tuỳ theo mức độ yêu cầu, người ta thường chia độ chính xác kích thước của
phôi (chi tiết) cắt bằng khí ra ba loại sau đây:
Loại 1: Cắt ra các phôi (chi tiết) để hàn với nhau, dung sai cho phép là (0,5 ÷
1,5) mm
Loại 2: Cắt ra các phôi (chi tiết) để nối với hay đối với các chi tiết khác bằng
bu lông, định tán hay hàn chồng, dung sai cho phép là (1,5 ÷2,5) mm
Loại 3: Cắt ra các phôi (chi tiết) riêng biệt tức là không nối với nhau hay với

các chi tiết khác như (căn, đệm, nắp, mặt bích) v.v ...dung sai cho phép đến (5 mm)
e/ Tạo hình
Việc tạo hình các chi tiết hàn có thể thực hiện trong nhiều loại thiết bị khác
nhau (máy cán, máy uốn, máy dập v.v ..). Tuỳ theo chiều dày và hình dạng của chi
tiết có thể tiến hành ở trạng thái nóng hay trạng thái nguội. Khi tạo hình cần phải
đặc biệt chú ý đến bán kính uốn để sao cho tránh được hiện tượng nứt sinh ra
trong quá trình uốn. Đối với những chi tiết có cùng chiều dày và tính chất vật liệu


uốn ở trạng thái nóng, bán kính uốn cho phép lấy nhỏ hơn uốn ở trạng thái nguội.
Trị số bán kính uốn nhỏ nhất rmin đối với trường hợp uốn ở trạng thái nguội
thường lấy như sau:
rmin = 25 S, trong đó S - chiều dày của chi tiết.
Mỗi một chi tiết hàn có nhiều cách chuẩn bị khác nhau do đó, sau khi đã
chọn được phôi rồi cần phải phác thảo ra một số phương án qui trình công nghệ để
từ đó chọn lấy một qui trình tối ưu. Một qui trình tối ưu là qui trình cho phép thực
hiện các nguyên công dễ dàng, số lượng nguyên công ít nhất v.v ... mà vẫn đảm
bảo độ chính xác của chi tiết yêu cầu, nói một cách khác nó vừa đảm bảo tính kinh
tế và vừa bảo đảm tính kỹ thuật.
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thiết bị an toàn và mỏ cắt cầm tay.
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thiết bị an toàn:
2.1.1. Máy sinh khí axêtylen .
Máy sinh khí axêtylen (còn gọi là bình hơi hàn) là thiết bị trong đó dùng
nước phân huỷ đất đèn để lấy khí axêtylen .
Công thức phân huỷ như sau:
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca (OH)2.
Trong thực tế 1kg đất đèn cho ta khoảng 220 – 300 lít khí C2H2. Hiện nay
có nhiều loại máy sinh khí axêtylen, mỗi loại lại chia ra nhiều kiểu khác nhau,
nhưng bất cứ một máy sinh khí nào, không kể kiểu, áp suất làm việc, năng suất đều
phải có đầy đủ các bộ phận chính sau đây:

- Buồng sinh khí (một hoặc nhiều cái)
- Thùng chứa khí.
- Thiết bị kiểm tra và an toàn (như áp kế, nắp an toàn .v…v)
- Bình ngăn lửa tạt lại.
2.1.1.1. Phân loại:
Thông thường người ta phân loại máy sinh khí dựa theo một số đặc điểm sau:
a. Phân loại theo năng suất của máy sinh khí:
+ Loại I có năng suất 3m3/giờ, cho mỗi lần dưới 10kg CaC2.
+ Loại II có năng suất trên 3 ÷ 50m3/giờ, cho mỗi lần dưới 200kg CaC2.
+ Loại III có năng suất trên 50m3/giờ cho mỗi lần trên 200kg CaC2 trở lên.
Loại I chủ yếu dùng vào việc tu sửa và lắp ráp, còn loại II và loại III được đặt
cố định trong trạm để điều chế khí axêtylen hoà tan (đóng vào các chai), cung cấp
cho các xưởng hàn - cắt hơi.
b. Phân loại theo áp suất làm việc của máy:
+ Loại áp suất thấp: dưới 0,1at (dưới 1000mm cột nước)


+ Loại áp suất trung bình: Từ 0,1 ÷ 1,5at thường đuợc chế tạo gọn nhẹ để
dùng trong việc hàn và cắt di động. Còn loại máy sinh khí C2H2 áp suất cao chỉ
dùng đặc biệt để điều chế khí C2H2 theo yêu cầu của công nghiệp.
c. Phân loại dựa theo lượng nước cần thiết để điều chế khí C2H2:
+ Bình sinh khí C 2H2 loại khô.
+ Bình sinh khí C2H2 loại ướt.
2.1.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của máy sinh khí Axêtylen kiểu ΓBP-125
(Liên xô),

Hình 13.1.1. Máy sinh khí Axêtylen ΓBP-125.
1. Thùng; 2. Hòm chứa nước; 4. Bộ phận điều chỉnh nước; 6. Ngăn đất đèn;
7. Buồng sinh khí; 9. Vòi kiểm tra nước; 10. Bình ngăn lửa tạt lại; 11. Màng
bảo hiểm; 12. Nắp an toàn; 13. Ống dẫn;14. Aùp kế.

Đây là máy sinh khí axêtylen kiểu kín có áp suất làm việc loại trung bình
(0,15 ÷ 0,3at) và năng suất thấp. Khi dùng khí axêtylen có áp suất trung bình để
cắt thì mỏ cắt được ổn định, không gây hiện tượng ngọn lửa tạt lại, do đó loại máy
ΓBP – 1,25 rất thích hợp.
Máy gồm một thùng kín (1), hòm chứa nước cung cấp (2) buồng sinh khí (7),
máy điều chỉnh nước vào buồng sinh khí (4), nắp an toàn (12), màng bảo hiểm (11),
áp kế (14) và bình ngăn lửa tạt lại (10).


Khi bắt đầu vận hành, ta đổ nước vào ống (13) để nước chảy xuống hòm
nước (2) và thùng (1) đến khi nước trong thùng đầy đến vòi thăm nước (9) thì
ngưng việc cung cấp nước. Cho đất đèn vào ngăn (6) rồi đặt vào trong buồng sinh
khí (7), sau đó đóng kín buồng sinh khí lại. Nước từ hòm (2) chảy qua máy điều
chỉnh (4) mà vào buồng sinh khí. Khí axêtylen đi vào thùng (1) rồi qua bình ngăn
lửa tạt lại (10) trước khi đến mỏ hàn. Máy điều chỉnh (4) có van nối liền với tấm
màng lò xo. Nếu áp suất trong bình sinh khí thấp (0,16 ÷ 0,18at) thì van và tấm
màng bị lò xo ép về bên trái; như vậy nước có thể chảy qua máy điều chỉnh mà vào
buồng sinh khí.
Nếu áp suất trong bình ngăn cao (0,19 ÷ 0,20at) sẽ ép chặt lò xo trên tấm
màng mà đóng van lại làm nước không chảy qua được.
Khi áp suất trong buồng sinh khí tăng cao sẽ có tác dụng đẩy nước từ phần
bên phải qua phần bên trái của buồng, do đó làm giảm sự phân giải của đất đèn, áp
suất trong bình tăng lên từ từ. Khi tiêu thụ bớt khí Axêtylen, áp suất trong buồng
sinh khí giảm xuống, nước lại từ phần bên trái chảy sang phần bên phải làm tăng
thêm tốc độ phân giải đất đèn. Như vậy, khí Axêtylen được tự động điều chỉnh tuỳ
theo tình hình tiêu thụ.
Cỡ hạt đất đèn thích hợp cho loại này là 25 x 50mm hoặc 50 x 80 mm.
Hiện nay khí axêty len được sản xuất tại các nhà máy và đóng nạp thành các
chai (chai khí axêtylen hay còn gọi là bình chứa khí) và được vận chuyển đến nơi
tiêu thụ , còn ít trường hợp sử dụng các máy sinh khí dùng trong sản xuất vì bất

tiện .
2.1.2. Bình chứa khí .
Để bảo quản , vận chuyển các loại khí người ta sử dụng các loại bình có
dung tích khác nhau và màu sơn khác nhau .Trong sản xuất hàn và cắt kim loại
bằng khí thường dùng nhất là hỗn hợp khí (C2H2 + O2) . Các bình chứa khí được
chế toạ bằng thép có dung tích 40 lít và chịu được áp suất 200 at . Mặt ngoài được
sơn màu :
- Bình ôxy được sơn màu xanh .
- Bình khí axêtylen sơn màu trắng .
- Bình sơn màu vàng là bình chứa khí hyđrô ..


Hình 13.1.2. Các loại bình chứa khí.
Bình chứa dung tích 40 lít có kích thước như sau :
- Đường kính ngoài : 219 mm
- Chiều dài phần vỏ bình : 1390 mm
- Chiều dày thành bình (đối với loại 200 at ) : 9.3 mm
- Khối lượng bình : 600 N
Khí ôxi thường được nạp vào chứa dưới áp suất tối đa là: 150at, còn
axêtylen – tối đa là 16at. Để ngăn ngừa nguy cơ nổ của khí axêtylen, người ta phải
bỏ vào bình các chất bọt xốp tẩm axêton là loại dung môi tốt cho sự hoà tan của
axêtylen.
* Cấu tạo của bình chứa khí:


Cấu tạo bình chứa khí.
Nắp bảo vệ

Nắp bảo vệ
Van giả

giảm áp
Mà
Màng
ng an
toà
toàn

Khí
Khí chá
cháy
Lớ
Lớp xố
xốp
chố
á
ng
cho ng nổ
nổ

Xỉ lỏ
lỏng
ng
Ruộ
Ruột
bình

1/7th Rule

Oxygen Cylinder

Acetylene Cylinder

Hình 13.1.3. Cấu tạo các loại bình chứa khí.
2.1.3. Áp kế:

Hình 13.1.4. Áp kế
Là dụng cụ đo áp suất khí. Trên mặt áp kế phải có kẻ một vạch đỏ rõ ràng ở
ngay sau số chỉ áp suất cho phép làm việc bình thường loại áp suất trung bình mà
thùng chứa khí được tạo thành một bộ phận riêng thì phải nắp áp kế cả ở trên
buồng sinh khí và thùng chứa khí.
2.1.4. Nắp an tồn:
Là thiết bị dùng để khống chế áp suất làm việc của máy sinh khí. Tất cả các
loại máy sinh khí kiểu kín đều phải được trang bị ít nhất một nắp an tồn kiểu quả
tạ hay lò xo. Phải thiết kế đường kính và độ nâng của nắp an tồn thế nào để xả
được khí thường khi năng suất máy cao nhất, đảm bảo áp suất làm việc của máy
khơng tăng q 1,5at trong mọi trường hợp.


Nhiều khi lắp màng bảo hiểm thay cho nắp an toàn, màng bảo hiểm sẽ bị xé
vỡ khí C2H2 bị nổ phá huỷ hay khi áp suất trong bình tăng lên cao. Khi áp suất tăng
2,5 ÷ 3,5at thì màng bảo hiểm sẽ bị phá huỷ, màng bảo hiểm thường sẽ đuợc chế
tạo bằng lá nhôm, lá thiếc mỏng, hoặc hợp kim đồng nhôm dày từ 0,1 đến 0,15mm.
2.1.5. Thiết bị ngăn lửa tạt lại:
Là dụng cụ ngăn lửa chủ yếu do ngọn lửa hoặc khí Ôxy đi ngược từ mỏ hàn
hay mỏ cắt vào máy sinh khí C 2H2 bắt buộc phải có thiết bị ngăn lửa tạt lại.
Hiện nay chúng ta đang dùng loại mỏ hàn hoặc cắt kiểu hút, nghĩa là áp suất của
khí O2 cao hơn áp khí C 2H2 rất nhiều (áp suất O2 từ 3 ÷ 14at, áp suất khí C2H2 từ
0,01 ÷ 1,5at). Trường hợp mỏ hàn bị tắc hoặc bị nổ khí O2 và ngọn lửa sẽ đi ngược
lại. Hiện tượng đó xảy ra khi tốc độ cháy hỗn hợp O2 + C2H2 > hơn tốc độ khí cung
cấp.

Tốc độ khí cung cấp càng giảm khi: tăng đường kính lỗ mỏ hàn giảm lực và
tiêu hao khí , ống dẫn bị tắc....
Tốc độ cháy càng tăng khi: Tăng lượng O2 nhiệt độ khí cao, môi trường hàn
khô ráo và nhiệt độ cao.... Thiết bị ngăn lửa tạt lại có nhiệm vụ dập tắt ngọn lửa
không cho khí cháy vào máy sinh khí. Yêu cầu chủ yếu nó là:
- Ngăn cản ngọn lửa tạt lại và xả hỗn hợp cháy ra ngoài.
- Có độ bền ở áp suất cao khi khí cháy đi qua bình.
- Giảm khả năng cản thuỷ lực dòng khí.
- Dễ kiểm tra, dễ rửa, dễ sửa chữa.
Thiết bị ngăn lửa tạt lại đuợc chia làm hai loại:
2.1.5.1. Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô.

Hình 13.1.5. Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô
Cấu tạo gồm vỏ thép trong đặt thỏi hình trụ bắt bọt sứ. Hai mặt của vỏ thép
cặp hai nắp và giữa lót cao su. Khi ngọn lửa bị tạt đi vào thì lập tức bị dập tắt.


2.1.5.2. Thiết bị ngăn lửa kiểu dùng chất lỏng, kín.
Hoạt động bình thường: Khí từ bình sinh khí qua ống (3) đi quan van (5) chui
qua nước và ra van (4) đến mỏ cắt.

Hình 13.1.6. Thiết bị hoạt động bình thường
Khi có hỗn hợp nổ tạt lại: Hỗn hợp nổ làm tăng áp xuất trong bình làm nén
nước nên viên bi (5) đóng lại không để hỗn hợp nổ đi qua và dập tắt ngọn lửa.

Hình 13.1.7. Thiết bị ngăn lửa tạt lại
2.1.6. Van giảm áp:
2.1.6.1. Tác dụng: Van giảm áp lắp ngay sau nguồn khí và có tác dụng:
- Làm giảm áp suất của các chất khí đến mức quy định.

- Giữ cho áp suất đó không thay đổi trong suốt quá trình làm việc.
- Điều chỉnh áp suất khí ra.
- Van giảm áp cho khí O2 có thể điều chỉnh áp suất khí O2 từ 150at xuống
khoảng 1 ÷ 15at.
- Van giảm áp cho khí C 2H2 có thể điều chỉnh áp suất khí C2H2 15at xuống
khoảng 0,05 ÷ 1,5at.
2.1.6.2. Van giảm áp đơn cấp: Có nhiều loại van giảm áp khác nhau nhưng nguyên
lý chung của các bộ phận chính thì giống nhau.
- Cấu tạo:


Hình 13.1.8. 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.