Giáo trình Chế tạo phôi hàn (Nghề: Hàn) - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG

GIÁO TRÌNH

Tên mơn học: Chế tạo phơi hàn
NGHỀ: HÀN
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP

Hải Phịng, năm 2019

1


MÔĐUN14: CHẾ TẠO PHÔI HÀN
BÀI 1: CHẾ TẠO PHÔI HÀN BẰNG MỎ CẮT KHÍ CẦM TAY
Mục tiêu của bài:
- Nêu 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, bình ngăn lửa tạt lại, ống dẫn khí.
- Lắp ráp thiết bị, cắt khí đảm bảo an toàn, đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Vận hành và sử dụng thành thạo mỏ cắt khí cầm tay
- Chọn chế độ cắt (chiều cao cắt, công suất ngọn lửa, tốc độ cắt, góc
nghiên mỏ cắt) hợp lý.
- Cắt được đường cắt thẳng, trịn đúng kích thước, ít ba via.
- Thực hiện tốt cơng tác an tồn, phịng chống cháy nổ và vệ sinh phân
xưởng.
NỘI DUNG BÀI HỌC
I. Thực chất của q trình cắt
Q trình cắt khí là sự đốt cháy kim loại bằng dịng O2 để tạo nên các
ơxít và các ơxít này bị thổi đi để tạo thành rãnh cắt.

Để đốt nóng kim loại đến nhiệt độ cháy, dùng nhiệt của phản ứng
giữa O2 và C2H 2 (hoặc các loại khí cháy CH 4, C6H 6...). Khi đã đạt đến
nhiệt độ cháy, xả dòng O2 kỹ thuật độ tinh khiết ( 98  99,5 )% vào giữa
rãnh cắt và nó sẽ trực tiếp ơxy hố kim loại tạo thành ôxít sắt và thổi
chúng khỏi rãnh cắt. Sự phát nhiệt trong q trình cắt giúp cho việc nung
nóng vùng xung quanh đến nhiệt độ cháy, dòng O2 tiếp tục mở để cắt cho
đến kết thúc đường cắt. Cắt bằng O2 đuợc dùng rộng rãi trong công
nghiệp luyện kim và gia công kim loại, xây dựng... Hiện nay cắt bằng phương pháp thủ công vẫn được ứng dụng rộng rãi để cắt tấm, thép tròn và
các chi tiết đơn giản hay phức tạp...Cắt bằng máy cắt khí cháy với O2
ngày càng được phát triển và có năng suất cao, độ chính xác mép cắt
phẳng, hiệu quả kinh tế cao.

2


II. Nguyên nhiên vật liệu cắt khí trong chế tạo phơi bằng mỏ cắt khí
cầm tay
2.1. Khí ơxy (O2)
Ở điều kiện bình thường ơxy là chất khí khơng màu, khơng mùi,
khơng vị và nặng hơn khơng khí. Khối lượng của 1m3 ơxy ở áp suất khí
quyển và nhiệt độ 0oC là 1,429 kg. Ở nhiệt độ 200C và áp suất khí quyển,
khối lượng của 1m3 ơxy là 1,33 kg.
Bản thân ôxy không tự cháy, nhưng là chất duy trì sự cháy. Trong kỹ
thuật ôxy được điều chế bằng các phương pháp:
- Phương pháp hóa học.
- Phương pháp điện phân nước.
- Phương pháp phân giải khơng khí.
Phương pháp điều chế gồm 3 bước:
Bước đầu ta nén khơng khí ở áp suất cao, sau đó hóa lỏng khơng khí
và cho dãn nở phân cấp loại khí ơxy, nitơ, argon. Dựa vào nhiệt độ hóa

lỏng khác nhau của các khí, của Nitơ (-1960C), Argon (-1860C), Ơxy (1830C). Dựa vào đó để thu được ôxy kỹ thuật. Sau khi nén khí ôxy lên áp
suất cao rồi chứa vào các bình bằng thép có dung tích 40 lít và nén với áp
suất 150 at. Khí ôxy điều chế như vậy có thể đạt được độ
tinh khiết (98  99,5)%.
2.2. Khí axêtylen (C2H2 )
Axêtylen là hợp chất hóa học của cacbon và hyđrơ. Cơng thức hóa
học là C2H2. Axêtylen dùng trong công nghiệp là một chất khí khơng màu,
có mùi đặc trưng. Nếu hít phải nhiều axêtylen trong thời gian dài sẽ bị
váng đầu, buồn nôn và có thể trúng độc. Axêtylen nhẹ hơn khơng khí và
rất dễ hòa tan trong các chất lỏng, nhất là hịa tan trong axêtơn.
Trong khí axêtylen có chứa tạp chất như sunphuahyđrơ (SH2),
amơniac (NH3), photfuahyđrơ (PH3), chúng làm cho khí axêtylen có mùi
đặc biệt, ngồi ra khí axêtylen cịn có hơi nước, khơng khí và các tạp chất
như bột vơi, bột than. Hàm lượng PH3 trong khí axêtylen phải ít nhất, vì
nếu lượng PH3 nhiều mà trong máy có lẫn khơng khí ở nhiệt độ tương đối
cao thì có thể tự bốc cháy. Theo quy định lượng PH3 trong khí axêtylen
3


khơng được q 0,06%. Axêtylen nhẹ hơn khơng khí. Khối lượng của 1m3
axêtylen ở nhiệt độ 200C, áp suất 1at là 1,09 kg.
Khí axêtylen có thể gây nổ trong những trường hợp sau:
- Khi nhiệt độ từ (4500C  5000C) và áp suất lớn hơn 1,5at.
- Ở nhiệt độ từ 3000C trở lên và áp suất 1at khí axêtylen hỗn hợp với
ôxy theo tỷ lệ (2,8  93)% axêtylen sẽ trở thành hỗn hợp nổ. Hỗn hợp này
nổ mạnh nhất khi tỷ lệ khí axêtylen khoảng 30%.
- Ở nhiệt độ từ 3000C trở lên và áp suất 1at. Khí axêtylen hỗn hợp
với khơng khí theo tỷ lệ (2,3  81)% axêtylen sẽ trở thành hỗn hợp nổ.
Hỗn hợp này nổ mạnh nhất khi tỷ lệ khí axêtylen khoảng (7  13 )%.
- Khí axêtylen tiếp xúc lâu ngày với đồng đỏ, bạc sẽ gây nổ khi bị va

đập mạnh và nhiệt độ tăng cao.
Trong cơng nghiệp điều chế khí Axêtylen bằng cách dùng nước phân
hủy đất đèn trong các máy sinh khí axêtylen.
CaC2 + 2H2O

→

C2H2 + Ca(OH)2 + Q

Khi cắt kim loại người ta có thể dùng các máy sinh khí di động đặt gần
chỗ hàn, hoặc dùng đường ống dẫn khí cố định để cấp khí đến. Ngồi ra
người ta cịn sử dụng các bình chứa khí axêtylen để cắt.
2.3. Các loại khí khác
Ngồi khí axêtylen, trong cắt khí người ta cịn dùng các khí khác để
thay thế cho axêtylen. Các khí thay thế là các khí cháy:
- Hỗn hợp prơpan – butan.
- Hyđrơ.
- Khí than cốc.
- Hơi của chất lỏng (xăng và dầu hỏa).

4


III. Cấu tạo hệ thống cắt khí bằng mỏ cắt khí cầm tay
Cấu tạo bao gồm:
- Chai khí bao gồm: chai khí
cháy và chai khí oxy.
- Van giảm áp.
- Van một chiều.
- Ống dẫn khí.

- Mỏ cắt khí.
3.1. Các chai khí
Để bảo quản, vận chuyển các loại khí, người ta sử dụng các loại chai
chứa khí với dung tích khác nhau. Chai khí thường dùng được chế tạo
bằng thép, dưới đáy chai có đế để chai đứng vững. Trên miệng chai có ren
vặn nắp đậy để bảo vệ ống lấy khí ra.
Chai chứa dung tích 40lít có kích thước: Đường kính ngồi 319 mm,
chiều dài phần vỏ bình là 1390 mm, chiều dày thành bình (đối với loại
200 at, chiều dày 9,3mm), khối lượng: 600 N.
3.1.1. Chai ôxy
Chai ôxy thường được chế tạo với dung tích là 40 lít, sơn cổ chai mầu
xanh. Áp suất làm việc của chai ôxy theo tính tốn là 150 at. Lượng ơxy
trong chai được tính bằng tích số của dung tích chai với áp suất.
3.1.2. Chai axêtylen
Cấu tạo của chai axêtylen: Chai axêtylen sơn màu trắng, cổ bình viết
chữ đỏ. Để giữ được axêtylen trong chai, người ta hịa tan axêtylen vào
axêtơn và chất xốp để tạo cho hỗn hợp hịa tan này có diện tích tiếp xúc
lớn. Một thể tích axêtơn ở điều kiện tiêu chuẩn có thể hịa tan 23 thể tích
axêtylen. Chất xốp thường dùng là than hoạt tính có nhiều lỗ rỗng. Lượng
chất xốp sử dụng là (300  320) gam cho 1 lít dung dịch bình. Than hoạt
tính cho vào bình được thấm ướt bằng axêtơn, lượng axêtơn sử dụng cho
một lít dung tích bình là (220  300) gam. Axêtylen hịa trong axêtơn ở
dạng bọt xốp sẽ trở nên an tồn về nổ và có thể bảo quản trong bình với
áp suất nhỏ hơn 30at. Khi mở van chai khí, khí axêtylen được tách khỏi
axêtơn qua bộ phận giảm áp tới ống mềm và mỏ cắt. Phần axêtylen còn lại
5


vẫn ở dạng bọt. Để giảm bớt lượng hao phí axêtơn, khi sử dụng phải để
chai khí ở vị trí thẳng đứng. Lượng khí axêtylen trong chai được xác định

bằng tích số của dung tích bình với áp suất khí và hệ số tính đến sự hịa
tan của axêtylen trong axêtôn (hệ số này là 9,5).
3.1.3. Chai prôpan - butan
Chai prôpan – butan được chế tạo bằng thép các bon. Áp suất làm việc
lớn nhất của chai prôpan – butan là 19at. Dung tích chai là 50 lít, trọng
lượng chai kể cả van và nắp là 35kg. Chai prôpan – butan được sơn màu
đỏ, chữ viết trắng. Các chai khí đều ghi nơi sản suất, trọng lượng và ngày
thử nghiệm.
3.1.4. Vận chuyển, bảo quản, sử dụng các chai khí
- Khi vận chuyển các chai khí đến nơi hàn (cắt) phải hết sức tránh
không được vận chuyển chai ôxy lẫn với các chai khí khác. Khi vận
chuyển phải để các van về phía có gá kẹp chun dùng bằng gỗ. Các chai
khí đã hóa lỏng phải để ở vị trí thẳng đứng.
- Khi tháo, lắp các chai khí phải dùng các dụng cụ chuyên dùng.
- Các chai đã nạp đầy khí phải để ở phịng riêng, tại chỗ để các chai
khí và chỗ làm việc phải có bình chữa cháy và các thùng cắt.
- Nơi bảo quản các chai khí phải thơng thống, tránh các tia nắng chiếu trực
tiếp vào chai khí. Nhiệt độ nơi bảo quản khơng được lớn hơn 350C.
- Các chai khí phải đặt cách xa chỗ cắt và cách nguồn nhiệt khác ít
nhất là 10 m.
Chú ý khi sử dụng chai khí ơxy:
+ Tay khơng được dính dầu mỡ.
+ Khi vận chuyển không được mang vác bằng tay hoặc lăn chai.
+ Không được sử dụng các chai bị nứt, bị móp, sứt mẻ ..
3.2. Thiết bị an tồn
3.2.1. Cơng dụng
Thiết bị an tồn có tác dụng ngăn lửa tạt lại, chủ yếu do ngọn lửa
hoặc khí ơxy đi ngược từ mỏ cắt vào bình chứa khí C2H2.
Hiện nay chúng ta đang dùng loại mỏ cắt kiểu hút, nghĩa là áp suất
của khí O2 cao hơn áp khí C2H2 rất nhiều (áp suất O2 từ 3÷14at, áp suất

6


khí C2H2 từ 0,01÷1,5at). Trường hợp mỏ cắt 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 lớn hơn tốc độ khí cung cấp.
Tốc độ khí cung cấp càng giảm khi: Tăng đường kính lỗ mỏ hàn, giảm
áp lực và lượng tiêu hao khí, ống dẫn bị tắc.
Tốc độ cháy càng tăng khi: Tăng lượng O2, nhiệt độ khí cao, mơi
trường khơ ráo và nhiệt độ cao.
Thiết bị ngăn lửa tạt lại có nhiệm vụ dập tắt ngọn lửa khơng cho khí
cháy ngược vào bình chứa khí. u cầu chủ yếu của thiết bị ngăn lửa tạt
lại:
- Ngăn cản ngọn lửa cháy ngược và xả hỗn hợp cháy ra ngồi.
- Có độ bền ở áp suất cao khi khí cháy đi qua bình.
- Giảm khả năng cản thuỷ lực dịng khí.
- Dễ kiểm tra, sửa chữa, lắp đặt.
3.2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
3.2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc thiết bị an tồn kiểu khơ
3.2.2.1.1. Cấu tạo
1 ; Vỏ thép
2 ; Thỏi sứ hình trụ
3 ; Nắp
4 ; Màng bảo hiểm
5 ; Nắp
6 ; Viên bi cao su
Hình 1.1: Cấu tạo của thiết bị ngăn lửa tạt
lại kiểu khô

Thỏi sứ hình trụ (2) đặt trong vỏ thép (1) và được bắt chặt bằng

êcu. Hai mặt của vỏ thép (1) được kẹp chặt bằng hai nắp (3) và (5). Trong
nắp (5) có đặt viên bi cao su (6).
3.2.2.1.2. Nguyên lý làm việc
Khi làm việc khí axêtylen đi vào, đẩy viên bi (6), qua bọt sứ (2) đến
nơi tiêu thụ.
7


Khi có ngọn lửa tạt lại, trụ sứ (2) có tác dụng dập tắt ngọn lửa: viên bi
(6) đóng kín lỗ khí đi vào, đồng thời màng bảo hiểm (4) bị phá vỡ và khí
cháy thốt ra ngồi.
Thiết bị ngăn lửa tạt lại loại này dùng với lượng tiêu hao khí 2m 3 /h
và áp suất nhỏ hơn 1.5 at.
3.2.2.1.3. Vị trí lắp đặt

Hình 1.2: Vị trí lắp van chống cháy ngược

-

Lắp đặt đầu van giảm áp.

-

Lắp đặt đầu mỏ cắt.

-

Lắp đặt trên ống dẫn

8

Hình 1.3: Cách lắp van chống cháy ngược trên ống dẫn

3.2.2.2. Cấu tạo vầ nguyên lý làm việc thiết bị an tồn kiểu ướt
Có 2 loại cơ bản:
- Kiểu hở.
- Kiểu kín.
* Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu hở:
- Cấu tạo
Cấu tạo của thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu hở gồm: vỏ bình (1), ống
dẫn khí (4) và ống bảo hiểm (8). Ống bảo hiểm được làm ngắn hơn ống
dẫn khí. Trên ống bảo hiểm có gắn phễu (6) và màng bảo hiểm (7). Ống
dẫn khí được bắt vào van (5) như hình dưới.

Hình 1.4. cấu tạo bình ngăn lửa tạt lại kiểu hở

1; Vỏ bình

3; Van khí

5; Van

7; Màng bảo hiểm

2;Van kiểm tra nước

4; Ống dẫn khí

6; Phễu

8; Ống bảo hiểm

- Nguyên lý làm việc

9


Nước được đổ vào bình (1) từ phễu (7) và chảy xuống qua ống dẫn (8)
đến mức quy định. Kiểm tra mực nước trong bình bằng van (2). Sự chênh
lệch giữa áp suất của bình và mơi trường được biểu thị bằng độ cao H.
Khi làm việc mở van (5), khí axêtylen từ bình sinh khí qua ống (4),
qua nước rồi qua van (3) đến nơi tiêu thụ (mỏ hàn hoặc mỏ cắt). Khi có
ngọn lửa tạt lại, áp suất trong bình tăng làm cho nước trong ống (4) và (8)
dâng lên ngăn khơng cho khí axêtylen đi vào cho đến khi hở chân ống (8)
thì hồn hợp khí cháy thốt ra ngồi. Sau khi khí cháy thốt ra ngồi làm
áp suẩt trong bình giảm, khi đó nước từ ống (2) tụt xuống và quá trình lại
tiếp tục.
Chú ý: Sau khi khí cháy thốt ra ngồi, cần kiểm tra lại lượng nước trong
bình.
Nếu lượng nước trong bình bị thiếu thì phải bổ sung thêm đến mức van
kiểm tra.
* Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu kín
Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu kín làm việc với áp suất trung bình
(0.15  0.7)at có năng suất 3m 3 /h.
- Cấu tạo
Cấu tạo của thiết bị ngăn lửa tạt lại được biểu diễn như hình dưới

Hình 1.5. Cấu tạo của bình ngăn lửa tạt lại kiểu kín

1 ; Vỏ bình

5;Van kiềm tra nước

2 ; Nắp van

6 ; Ống

3; Ống dẫn khí axêtylen

7; Ống dẫn khí

4 ; Lỗ

8;Màng bảo hiểm
10


- Nguyên lý làm việc
Bình (1) được đổ đầy nước đến mức kiểm tra nhờ van kiểm tra (5).
Khí axêtylen đi vào bình theo ống dẫn (3) qua nắp van (2), chui qua lỗ (4)
qua nước vào ống (6), sau đó qua ống dẫn (7) tới nơi tiêu thụ. Trên đỉnh
ống dẫn (7) có lắp màng bảo hiểm (8). Khi có ngọn lửa tạt lại vào bình (1)
làm áp suất trong bình tăng, khi đó nắp van (3) đậy kín miệng ống (2)
khơng cho khí axêtylen đi vào, đồng thời màng bảo hiểm (8) bị phá vỡ và
khí cháy thốt ra ngoài.
3.3. Van giảm áp
Van giảm áp là thiết bị để giảm áp suất khí chứa trong bình sinh khí
hoặc chai khí đến áp suất làm việc và giữ cho áp suất đó khơng đổi trong
suốt q trình làm việc.

3.3.1. Phân loại van giảm áp
-

Theo công dụng:

+ Van giảm áp ôxy: Van giảm áp ôxy có thể giảm áp suất từ 150at
xuống (1  1.5)at.
+ Van giảm áp axêtylen: Van giảm áp axêtylen có thể giảm áp suất
xuống đến (0.1  1.5)at.
-

Theo số buồng: Có loại 1 buồng và loại 2 buồng.
3.3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van giảm áp
3.3.2.1. Cấu tạo

Van giảm áp có nhiều loại khác nhau nhưng các bộ phận chính của
chúng đều giống nhau.

11


Hình 1.6: Các loại van giảm áp
a: Loại van một buồng; b: Loại van hai buồng

Van giảm áp có cấu tạo:
1; Thân (vỏ ), 2; Lò so
3; Màng
4; Buồng áp lực thấp
5; Buồng áp lực cao
6; Áp kế, 7; Lò so

8; Nắp van
9; Nắp an tồn
10; Áp kế, 11; Cần
Hình 1.7: Cấu tạo van giảm áp

12; Vít điều chỉnh

3.3.1.2. Nguyên lý làm việc
Khí nén từ chai O2 hoặc từ máy sinh khí đi vào buồng áp lực cao
sau đó qua khe hở giữa nắp van và gờ van để vào buồng áp lực thấp. Vì
dung tích của buồng áp suất cao nhỏ hơn buồng áp suất thấp nên chất khí
đi từ buồng áp suất cao sang buồng áp suất thấp sẽ giãn nở làm áp suất
giảm xuống đến áp suất làm việc rồi dẫn ra mỏ cắt.
Muốn cho áp suất khí trong buồng cao hay thấp ta điều chỉnh khe hở
giữa nắp van và gờ van. Nắp van càng nâng cao thì áp suất trong buồng áp
lực thấp càng cao và lưu lượng khí đi qua van giảm áp càng nhiều. Khi
12


nâng nắp van lên cao ta điều chỉnh vít me làm tăng độ giãn màng cao su
và khe hở, do đó áp suất khí trong buồng tăng dần đến mức quy định và
được báo qua áp kế. Việc duy trì áp suất trong buồng áp lực thấp được
thực hiện tự động như sau:
Nếu lượng khí tiêu thụ ít thì áp suất trong buồng áp lực thấp tăng
và tạo nên áp lực lớn ép vào màng (3) và lò xo (2) làm cho lò xo (2) bị
nén. Khi lò xo (2) bị nén sẽ kéo cần (11) xuống phía dưới đậy nắp van (8)
lại làm cho áp suất trong buồng áp lực thấp giảm xuống bằng trị số ban
đầu. Nếu áp suất trong buồng áp lực thấp tăng quá mức quy định thì nắp
an tồn (9) sẽ xả bớt khí ra ngồi.
- Nếu lượng khí tiêu thụ q nhiều thì áp suất trong buồng áp lực

thấp giảm xuống, làm lò xo (2) bị giãn ra và đẩy màng (3) cong lên ép vào
lị xo (7), khi đó nắp van (8) nâng cao và áp suất trong buồng áp lực thấp
lại tăng lên đến mức quy định.
Van giảm áp chỉ áp suất trong buồng cao áp là áp suất của chai và
áp kế chỉ áp suất trong buồng áp lực thấp là áp suất lấy ra mỏ để làm việc.
3.4. Mỏ cắt khí cầm tay
3.4.1. Phân loại mỏ cắt
a) Phân loại theo khí cháy:
- Mỏ cắt axêtylen hay các khí thay thế.
- Mỏ cắt dùng chất lỏng (xăng, dầu hỏa).
b) Phân loại theo cơng dụng
Theo cơng dụng gồm có:
- Loại vạn năng.
- Loại dùng cho từng công việc khác nhau.
c) Phân loại theo nguyên lý truyền khí cháy
Theo nguyên lý truyền khí cháy trong buồng hỗn hợp có mỏ cắt kiểu
hút và mỏ cắt kiểu đẳng áp.
3.4.2. Cấu tạo mỏ cắt
3.4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mỏ cắt kiểu hút
-

Cấu tạo:

13


Hình 1.8: Cấu tạo mỏ cắt khí kiểu hút

- Ngun lý làm việc:
Khí axetylen và Oxy đi vào buồng hỗn hợp theo ống dẫn. Khí Oxy đi

vào mỏ cắt theo ống dẫn phân thành 2 nhánh.
+ Nhánh thứ nhất: oxy đi qua van điều chỉnh vào miệng phun sau đó
đi ra với tốc độc lớn để tạo nên khoảng chân khơng và hút axetylen vào để
tạo nên hỗn hợp khí cháy ở buồng hỗn hợp. Từ buồng hỗn hợp khí cháy
theo ống dẫn trên mỏ cắt đi ra đầu mỏ cắt bị đốt cháy tạo nhiệt nung kim
loại tới trạng thái cháy.
+ Nhánh thứ hai: Oxy đi qua van theo ống dẫn riêng ra đầu mỏ cắt tạo
thành luồng oxy có áp suất cao để đốt chát kim loại và thổi bay lớp oxyt hình
thành mạch cắt gọi là oxy cắt
3.4.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động mỏ cắt đẳng áp
- Cấu tạo:

Hình 1.9: Cấu tạo của mỏ cắt kiểu đẳng áp

14


1; ống dẫn axêtylen

5; van điều chỉnh ôxy cắt

2; ống dẫn ơxy cắt.

6; Ống dẫn khí nung

3; van điều chỉnh ôxy hổn hợp

7; Ống dẫn ôxy cắt

4; van điều chỉnh axêtylen

- Nguyên lý làm việc:
Khí C2H2 và O2 theo ống vào thân mỏ cắt để phản ứng, khi ra đầu
mỏ cắt cháy thành ngọn lửa. Lượng O2 và C2H2 điều chỉnh bằng các van
vặn tay. Ở giữa bép có một lỗ hình trụ được nối với nguồn ơxy ngun
chất áp lực cao nhờ van được điều chỉnh bằng tay. Mỏ cắt kiểu này được
gọi là đẳng áp, có kết cấu đơn giản dễ chế tạo, nhưng phải bảo đảm điều
áp suất khí vào mỏ hàn ổn định trong q trình hàn. Điều này chỉ thoả
mãn nếu O2 và C2H2 đều chứa trong bình chứa qua bộ phận giảm áp hoặc
nói cách khác là nếu khí C2H2 chứa trong bình chứa để hàn thì mới dùng
loại mỏ hàn này.
3.4.2.3. Cấu tạo của bép cắt

Hình 1.10: Cấu tạo bép cắt

Bép cắt tùy thuộc vào khí cháy mà có cấu tạo khác nhau. Chủ yếu
sử dụng gồm 2 loại:
-

Bép cắt bằng Gas.

-

Bép cắt bằng axetylen.

Hình 1.11: Bép cắt mỏ cắt gas

Hình 1.12: Bép cắt mỏ cắt axetylen

15

3.5. Ống dẫn khí
Trong cắt khí thường dùng hai loại ống: Ống dẫn bằng kim loại và
ống dẫn bằng cao su. Ống dẫn bằng kim loại được cố định trong các phân
xưởng hoặc lắp giữa các máy sinh khí C2H2 với các phụ tùng. Ống cao su
được nối từ bình O2 hoặc máy sinh khí đến mỏ cắt.
- Ống dẫn bằng kim loại:
Ống dẫn O2 có áp suất từ 16at trở xuống được chế tạo bằng ống thép
không hàn, nhãn hiệu 10 hoặc 20. Ống dẫn khí áp lực cao được chế tạo
bằng đồng đỏ hoặc đồng thau, ống dẫn khí C2H2 chỉ dùng loại ống thép
khơng hàn nhãn hiệu 10 hoặc 20. Để giảm sự cố nổ khí áp suất làm việc
từ 0,1÷0,5at phải hạn chế đường kính trong ống khơng được q 50mm.
- Ống dẫn bằng cao su:

Hình 1.13: Ống dẫn khí

Mỏ hàn, mỏ cắt và các thiết bị khác muốn nối liền với bình O2 máy sinh
khí hoặc các ống dẫn khí đều phải dùng ống cao su, ống cao su phải mềm,
để không ảnh hưởng đến thao tác của thợ hàn đường kính trong ống cao
su căn cứ vào lượng khí tiêu thụ mà chọn. Để có đủ sức bền ở áp suất làm
việc ống cao su phải có một hoặc nhiều lớp hoặc bọc bằng vải bơng hoặc
đay, đối với khí C2H2, ống được tính tốn để làm việc ở áp suất đến 3at,
cịn đối với khí O2 thì tính tốn để làm việc với áp suất 10at. Chiều dày
lớp trong của ống cao su khơng được mỏng q 2mm và lớp ngồi khơng
được mỏng quá 1mm. Đường kính trong của ống cao su theo qui định là:
5,5; 9,5; 13; 16 và 19mm, loại ống có đường kính trong 9,5mm và đường
kính ngồi 1,5÷22mm được dùng rộng rãi.

16

3.6. Điều kiện cắt được của kim loại bằng ôxy khí cháy
Khơng phải mọi kim loại hay hợp kim loai đều có thể cắt đuợc bằng O2
mà kim loại cắt đuợc phải thoả mãn các điều kiện sau:
- Nhiệt độ chảy cần phải cao hơn nhiệt độ cháy với O2. Đối với thép
các bon thấp có hàm lượng C (0,7%) nhiệt độ cháy khoảng 13500C, còn
nhiệt độ chảy gần 15000C nếu thoả mãn điều kiện này. Đối với thép các
bon cao, ví dụ ( từ 1,1÷1.2%) nhiệt độ chảy gần bằng nhiệt độ cháy nên
trước khi cắt cần phải đốt nóng từ (300÷6500C). Đối với thép các bon cao
và thép kim cao Crôm - Ni ken, gang, kim loại màu muốn cắt phải dùng
thuốc cắt.
- Nhiệt độ cháy của ơxít kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ cháy của kim
loại đó .Nếu ngược lại lớp ơxít được tạo ra trên bề mặt kim loại vì khơng
bị chảy ra nên khi có dịng O2 thổi vào lớp ơxít sẽ ngăn cản việc ơxi hố
lớp kim loại phía dưới.
- Nhiệt lượng sinh ra khi kim loại cháy trong dòng O2 phải đủ để duy
trì quá trình cắt liên tục. Khi cắt thép, gần 70% lượng nhiệt sinh ra là do
phản ứng cháy của kim loại với ơxy cung cấp, chỉ có 30% lượng nhiệt là
do ngọn lửa nung nóng.
- Tính dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, trường hợp quá cao thì
nhiệt lượng bị truyền ra xung quanh, làm cho nhiệt độ cắt tại chỗ khơng
đủ hoặc gián đoạn q trình cắt.
- Ơxít phải có tính chảy lỗng cao để kim loại dễ bị thổi khỏi rãnh cắt,
nếu ngược lại sẽ cản trở dịng O2 tức là cản trở q trình cắt.
- Kim loại dùng để cắt phải hạn chế bớt nồng độ của một số chất làm
cản trở quá trình cắt như: C, Cr, Si, ....và một số chất nâng cao tính sơi
của thép như Mo, W....
4. Chế độ cắt khí.
Căn cứ vào chiều dày vật liệu (Plate thickness) để chọn chế độ cắt,

chế độ cắt gồm các thông số sau:
Bảng1.1- Chế độ cắt trên mỏ gas

17


Bảng 1.2 - Chế độ cắt trên mỏ axetylen

6. Kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa khí
6.1. Q trình cắt
Ngọn lửa hướng vào vùng cắt để đốt nóng kim loại đến nhiệt độ
cháy để đốt cháy cạnh tấm kim loại. Khi vật tương đối dày, mỏ cắt bắt đầu
nghiêng đi một góc 5100 so với mặt vật cắt, nhằm mục đích làm cho mép
vật cắt nung nóng tốt trên tồn bộ chiều dày và bắt đầu q trình cắt dễ
dàng.

18


Hình 1.14: Các bước thực hiện cắt thép tấm

Khi vật dày dưới 50mm mỏ cắt bắt đầu đặt thẳng góc với vật. Khi
cắt bắt đầu từ giữa tấm ra ngoài cần phải gia công trước một lỗ. Với chiều
dày vật liệu nhỏ hơn 20mm có thể dùng mỏ cắt để cắt thành lỗ này, nhưng
để tránh ngọn lửa tạt trở vào, trước tiên phải nung nóng đến nhiệt độ chảy
sau đó mới phun dịng O2.

Hình 1.15: Các bước thực hiện cắt lỗ

Bắt đầu đốt vật cắt ở mép sau đó dịch mỏ cắt tới vị trí cắt lỗ. Khi

chiều dày vật từ 20 mm trở lên dùng máy khoan để gia công lỗ, sau khi
gia công lỗ xong ta bắt đầu cắt từ lỗ ra ngồi. Khi cắt vát phơi nghiêng mỏ
cắt theo góc vát.

19


Hình 1.16: Các bước thực hiện cắt vát

6.2. Khoảng cách từ mỏ cắt đến bề mặt vật cắt
Khoảng cách từ nhân ngọn lửa đến vật cắt tốt nhất là 1,5 2,5mm.
Khoảng cách từ đầu mỏ đến mặt kim loại khi cắt tấm thép có chiều dày S
< 100mm có thể tính như sau:
h = L + 2 (mm)
L - Chiều dài nhân ngọn lửa (mm)
Để khoảng cách này không đổi trong khi cắt ta có thể gá thêm một
cặp bánh xe. Khi cắt những tấm dày hơn 100mm, khoảng cách có thể lớn
hơn.
Bảng 1.3- Khoảng cách từ mỏ cắt đến bề mặt vật cắt

Khoảng
cách(mm)
Chiều dày
tấm cắt

2 3

3 4

3 5

4 6

6 8

3  10

10  25

25  50

50  100

200  300

6.3. Tốc độ cắt
Quá trình cắt ổn định, chất lượng mạch cắt tốt, có thể đạt được nếu
tốc độ dịch chuyển của mỏ cắt tương ứng với tốc độ ôxy hố kim loại theo
chiều dày tấm cắt hoặc phơi. Tốc độ cắt nhỏ sẽ làm hỏng mép cắt, tốc độ
cắt lớn sẽ làm sót lại nhiều phần vật liệu khơng cắt hết và phá huỷ quá
trình cắt. Tốc độ cắt chọn trên bảng chế độ cắt.

20


Hình 1.17: Hình dáng tia lửa và vết cắt tương ứng tốc độ cắt

Độ ổn định và chất lượng của quá trinh cắt phụ thuộc vào tốc độ cắt.
Khi cắt tốc độ cắt phải phù hợp với tốc độ cháy của kim loại.
Chiều dày vật cắt càng lớn thì mép càng nhám và chiều rơng mép

cắt càng lớn.

Hình 1.18: Bề mặt mép cắt chuẩn

Hình 1.19: Các sai hỏng bề mặt mép cắt

e) Chiều rộng rãnh cắt.
Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào phương pháp cắt. Cắt băng máy
cho ta mép cắt phẳng hơn và chiều rộng rãnh cắt nhỏ hơn cắt bằng tay.
Chiều dày kim loại càng lớn thì chiều rộng rãnh cắt càng lớn.
Chiều dày kim
loại mm

5  15

15  30

30  60

60  100 100  150

Chiều rộng rãnh
cắt mm

2  2,5

2,5  3,0

3,0  3,5

3,5  4,5

4,5  5,5
21


Bảng 1.4 - Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào chiều dày kim loại

Cắt bằng ngọn lửa ơxy- khí cháy có những đặc điểm sau:
-

Thiết bị đơn giản dễ sử dụng;

-

Có thể cắt được kim loại có chiều dày lớn;

- Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn do vậy sau khi cắt vật cắt dễ bị cong
vênh, biến dạng, đặc biệt khi cắt các tấm dài.
*Thực hành:
-

Lắp đặt vận hành hệ thống cắt khí cầm tay.

-

Kỹ thuật chế tạo phơi hàn bằng mỏ cắt khí cầm tay.

BÀI 2: CHẾ TẠO PHƠI HÀN TỪ VẬT LIỆU THÉP TẤM BẰNG
MÁY CẮT CON RÙA

Mục tiêu của bài:
- Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy cắt khí con rùa.
- Vận hành thành thạo máy cắt khí con rùa.
- Chọn chế độ cắt (Chiều cao cắt, tốc độ cắt, công suất ngọn lửa) phù
hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu.
- Lấy lửa và điều chỉnh đúng ngọn lửa cắt.
- Gá phôi chắc chắn.
- Cắt phơi tấm đúng kích thước bản vẽ, đường cắt thẳng. khơng có
bavia.
NỘI DUNG CỦA BÀI:
I. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy cắt khí bán tự động
Để tự động hố q trình cắt để giảm nhẹ lao động và nâng cao hiệu
suất cắt người ta đưa vào sử dụng máy cắt khí tự động kiểu xách tay, nhỏ
gọn để cơ động trên hiện trường,
22


Máy chuyển động trên thanh ray định hình nhờ động cơ một chiều có tốc
độ điều khiển được bằng núm xoay. Bánh dẫn hướng đảm bảo máy luôn
bám vào đường ray, cịn bánh dẫn động cơ có nhiệm vụ truyền chuyển
động từ động cơ (qua hộp giảm tốc).
1. Cấu tạo của máy cắt khí con rùa

Hình 2.1: Hình dạng ngồi máy cắt khí con rùa

Máy cắt khí con rùa bao gồm các bộ phận chính:
-

Cơ cấu điều chỉnh mỏ cắt để điều chỉnh vị trí, góc độ mỏ cắt.

-

Hệ thống ống dẫn, khóa và mỏ cắt khí.

-

Cơ cấu dịch chuyển bao gồm động cơ điều chỉnh có cấp và ray cắt.

Cụ thể máy cắt khí con rùa có có cấu tạo cụ thể như sau:

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo máy cắt khí con rùa
1: Bép cắt

8: Nút lắp ống oxy

2: Nút điều chỉnh khoảng cách mỏ cắt

9: Ren vít

3: Nút van điều chỉnh oxy phản ứng

10: Mô tơ

4: Nút van điều chỉnh dịng oxy thổi

11: Cơng tắc điều khiển tiến lùi

5: Nút van điều chỉnh gas

12: Bánh xe

6: Núm điều tầm với của mỏ cắt

13: Vỏ máy cắt

7: Nút lắp ống gas

14 Bàn đỡ

23


2. Vận hành máy cắt khí bán tự động.
-

Lắp đồng hồ ơxy kiểm tra khí trong chai khí ơxy.

-

Lắp đồng hồ khí ga kiểm tra khí ga và đồng hồ.

-

Lắp ống dẫn khí ơxy vào đồng hồ và máy cắt.

-

Lắp ống dẫn khí cháy vào đồng hồ và máy cắt.

Ống và đầu dẫn khí ơxy có màu xanh, ống dẫn khí cháy có màu đỏ

hoặc nâu. Hai ống này có ren ngược chiều nhau. Khí ơxy có ren phải, khí
cháy có ren trái. Đặt ray lên vật cắt, đặt máy lên ray. Yêu cầu ray phải
song song với đường cắt và cách đường cắt một khoảng để đầu cắt có thể
với tới nhưng không quá gần máy cắt.
-

Kiểm tra và chọn số hiệu bép cắt tuỳ theo chiều dày vật liệu.

- Mở vít hãm điều chỉnh mỏ cắt về vị trí cắt, điều chỉnh khoảng cách
đầu mỏ cắt đến mặt phẳng vật liệu hợp lý tuỳ theo chiều dầy vật liệu hoặc
chỉnh góc độ của mỏ.
-

Cắm phích vào ổ cắm điện 220V.

- Mở núm đóng tự động để cho máy di chuyển tự do, chỉnh rà máy đi
lại cho thẳng với đường dấu.
- Đưa máy về mép ngoài đường dấu
- Đặt chế độ cắt (tuỳ thuộc chiều dày vật liệu)
- Đóng núm tự động của máy
- Điều chỉnh áp suất khí đồng hồ ơxy (áp suất phụ thuộc chiều dày vật
liệu)

Hình 2.3: Áp kế và chiều tăng giảm áp trên van giảm áp

24


- Điều chỉnh áp suất khí đồng hồ khí cháy (áp suất phụ thuộc chiều dày
vật liệu).

- Lấy lửa, chỉnh ngọn lửa:

Hình 2.4: Ngọn lửa nung

+ Mở van ơxy trước tương ứng quay núm điều chỉnh lượng ôxy trên
mỏ khoảng 1/4 vịng (khoảng 5% lượng ơxy).
+ Mở van khí cháy ứng quay núm điều chỉnh lượng khí cháy khoảng
1/8 vịng.
+ Lấy lửa và chỉnh cả hai van để đạt ngọn lửa nung là ngọn lửa
thường hóa.
- Đưa về mép nung, nung cho đến khi kim loại mép cắt đạt đến nhiệt
độ cháy (tới màu cà chua sáng có hoa lửa bắn ra) thì xả dịng ơxy cắt đồng
thời bật cơng tắc di chuyển.
- Bật công tắc cho máy chạy để thực hiện cắt (cơng tắc này có 3 nấc
chỉnh: tiến, lùi và đứng tại chỗ).

25