Giáo trình hàn

Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
68
Phần thứ ba
Kỹ thuật Hàn và cắt kim loại
Chơng 1:
Khái niệm chung

1.1. Thực chất và đặc điểm của quá trình hàn
1.1.1. Thực chất của quá trình hàn
Hàn là phơng pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại thành một mà không thể
tháo rời đợc bằng cách nung nóng chúng tại vùng tiếp xúc đến trạng thái nóng chảy hay
dẻo, sau đó không dùng áp lực hoặc dùng áp lực để ép chi tiết hàn dính chặt với nhau.
Khi hàn nóng chảy, kim loại bị nóng chảy, sau đó kết tinh hoàn toàn tạo thành mối
hàn. Khi hàn áp lực, kim loại đợc nung đến trạng thái dẻo, sau đó đợc ép để tạo nên
mối liên kết kim loại và tăng khả năng thẩm thấu, khếch tán của các phần tử vật chất giữa
hai mặt chi tiết cần hàn làm cho các chi tiết liên kết chặt với nhau tạo thành mối hàn.
1.1.2. Đặc điểm của quá trình hàn
- Tiết kiệm kim loại, giảm đợc thời gian và giá thành chế tạo kết cấu nh dầm,
giàn, khung v.v Có thể tạo đợc các kết cấu nhẹ nhng khả năng chịu lực cao.
- Độ bền và độ kín của mối hàn lớn. Có thể hàn đợc hai kim loại khác nhau. Thiết
bị hàn đơn giản, vốn đầu t không cao.
- Trong kết cấu hàn tồn tại ứng suất nhiệt lớn, nên vật hàn dễ bị biến dạng và cong
vênh. Tổ chức kim loại gần mối hàn bị dòn nên kết cấu hàn chịu xung lực kém.
Hàn đợc sử dụng rộng rãi để tạo phôi trong tất cã các ngành kinh tế quốc dân, đặc
biệt trong ngành chế tạo máy, chế tạo các kết cấu dạng khung, giàn trong xây dựng, cầu
đờng, các bình chứa trong công nghiệp.
1.2. Phân loại các phơng pháp hàn
1.2.1.Theo trạng thái hàn
a/ Hàn nóng chảy: Hàn hồ quang, hàn khí, hàn điện xỉ, hàn bằng tia điện tử, hàn

bằng tia laze, hàn plasma Khi hàn nóng chảy, kim loại mép hàn đợc nung đến trạng
thái nóng chảy kết hợp với kim loại bổ sung từ ngoài vào điền đầy khe hở giữa hai chi tiết
hàn, sau đó đông đặc tạo ra mối hàn.
b/ Hàn áp lực: Hàn tiếp xúc, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn khí ép, hàn cao
tần, hàn khuếch tán Khi hàn bằng áp lực kim loại ở vùng mép hàn đợc nung nóng đến
trạng thái dẻo sau đó hai chi tiết đợc ép lại với lực ép đủ lớn, tạo ra mối hàn.
c/ Hàn nhiệt: là sử dụng nhiệt của các phản ứng hóa học phát nhiệt để nung kim
loại mép hàn đến trạng thái nóng chảy đồng thời kết hợp với lực ép để tạo ra mối hàn
1.2.2. Theo năng lợng sử dụng: Điện năng: Hàn hồ quang, hàn điện tiếp xúc Hoá
năng: Hàn khí, hàn nhiệt Cơ năng: Hàn ma sát, hàn nguội
1.2.3. Theo mức độ tự động hoá: hàn bằng tay; hàn bán tự động; hàn tự động.
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
85
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
. 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: 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. 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. 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.
Giáo trình:

kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
86
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
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. ở nhiệt
độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành benzel (C
6
H
6
), stirôn (C
8
H
8
)
Axêtylencó khả năng hoà tan trong nhiều chất lỏng với độ hoà tan lớn, đặc biệt là
trong axêtôn. Ví dụ: trong nớc 1,15 lít C
2
H
2
/ lít; trong Benzel: 4 lít C
2
H
2
/ lít; trong dầu
hoả: 5,7 lít C
2
H
2
/ lít; 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.
Trong axêtylen có nhiều tạp chất nh 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 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)%.
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.
a/ 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
3
5
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
87

b/ 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.













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.
H.4.2. 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
p

1

p
2

1
2
3 4
5
6
7
8
9
10
a/
p
1

p
2
b/
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
88
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.
c/ 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.
d/ 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.









Mỏ hàn kiểu tự hút 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.
Ngoài ra còn có 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.

H.4.3. Sơ đồ cấu tạo của mỏ hàn khí
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
1
2
3
4
5
6
O
2
C
2
H
2
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
89
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.
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 12=ữ,,
.
a/ Vùng nhân ngọn lửa: Trong vùng
này xảy ra phản ứng: 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:
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.
c/ Vùng cháy hoàn toàn
Trong vùng này xẩy ra phản ứng cháy hoàn toàn: 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.
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: 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. Nhân của ngọn lửa ngắn lại, vùng giữa d O
2
và CO
2
nên có tính ôxy
hóa mạnh, 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.
3.150
T(

o
C)
L (mm)
H.4.4. Sơ đồ cấu trúc ngọn lửa hàn
I/ Nhân ngọn lửa; II/ Vùng cháy cha
hoàn toàn; III/ Vùng cháy hoàn toàn

I II III
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
90
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. Công tác chuẩn bị trớc khi hàn: Trớc khi hàn cần phải tiến hành các công tác
chuẩn bị sau: 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.



4.5.2. 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.

- Phơng pháp hàn phải: Khi hàn phải (H.4.5a), 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.
1
2
34 5 4
1
2
3
5 6
7
H.4.5. 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

1
2
3
4

a/
b/
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
91
- Phơng pháp hàn trái (H.4.5b): 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
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 (S là chiều dày vật hàn [mm]).
+ Khi hàn đồng đỏ: 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.4.7a).
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.4.7b).
Khi hàn sấp các tấm mỏng, ngời ta còn sử dụng phơng pháp hàn nhỏ giọt
(H.4.7c). Khi hàn, nung chảy que hàn tạo thành từng giọt dắp lên mép hàn, sau đó nhấc

H.4.6. Góc nghiêng mỏ hàn
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
92
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.

4.6. Cắt kim loại bằng khí
4.6.1. 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 ôxýt 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.
4.6.2. Điều kiện để cắt đợc bằng khí
a/ 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.
b/ 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.
Mỏ hàn
Que hàn
Mỏ hàn
Que hàn

H.4.7. Dịch chuyển mỏ hàn và que hàn
a/ Khi hàn sấp giáp mối; b/ Khi hàn góc, hàn chữ T c/ Hàn nhỏ giọt

a/
b/
c/
O
2

C
2
H
2
+O
2
H.4.8. 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
1
2
3
4
5
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
93
c/ 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. 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.
d/ 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.
4.6.3. Mỏ cắt khí
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:











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.4.10a). 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.4.10b).









5
H.4.9. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ cắt khí
1/ ống dẫn khí C
2
H
2
2/ ống dẫn khí ôxy 3/ Van điều chỉnh C
2
H
2
4/ Van điều chỉnh ôxy
5/ Van điều chỉnh dòng ôxy cắt; 6/ ống dẫn hỗn hợp khí cháy 7/ ống dẫn dòng ôxy cắt

1
2
3

4
6
7
C
2
H
2
O
2
I
II
c/
Hớng cắt
5ữ10
o
b/
Hớng cắt
a/
H.4.10. Kỹ thuật cắt khí
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
94
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 < 20 mm, đặt mỏ cắt tại vị trí
cắt lỗ, mở khí nung nóng sau đó mới mở ôxy cắt, với các tấm 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: 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: 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.4.11.a).
- Khi cắt phôi tiết diện tròn (H.4.11.b), bắt đầu nung nóng ở mặt trên và dịch
chuyển mỏ cắt một quảng ngắn, mở ôxy cắt để tiến hành cắt.









- 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 (H4.11c).
- 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.4.11d).






20ữ30
0

a/
b
d
c
H.4.11. Vị trí và sự di chuyển mỏ cắt
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
95
Chơng 5:

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:

QRIt= 024
2
,

I - cờng độ dòng điện hàn,
t - thời gian dòng điện chạy qua vật hàn; R - điện trở của toàn mạch.
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.
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
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
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.

P
P
H.5.1. Sơ đồ nguyên lý máy hàn

điện tiếp xúc
1
2
3
4
P
5
l
1
l
2

H.5.2. Sơ đồ máy hàn điện tiếp xúc giáp mối
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
96
5.2.2. Kỹ thuật và chế độ hàn
a/ 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 30 ữ 40 N/mm
2
để tạo thành mối hàn.
b/ Điện áp hàn: U = 1ữ12V.
c/ Cờng độ dòng điện hàn: có thể xác định bằng công thức sau:

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). Trong đó
o
- điện trở suất
vật hàn ở 0
o
c. - hệ số nhiệt điện trở. 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

d/ Công suất hàn: Công suất riêng thờng lấy (0,12ữ0,15) KVA/mm
2
. Khi hàn ống
lấy bằng 0,2 KVA/mm
2
.
đ/ Chiều dài phần nhô l
1
, l
2
: l
1
= (0,5ữ1,5)d ; l
2
= (0,5ữ4)d.



Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
97
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.
a/ Khi hàn điểm hai phía (H.5.3a): 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.
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.










b/ 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).
c/ Phơng pháp hàn điểm bằng điện cực giả
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:
P
P
H.5.4. Hàn điểm bằng điện cực giả
P
a/
H.5.3. Nguyên lý các phơng pháp hàn điểm
a/ Hàn điểm 2 phía; b/ Hàn điểm một phía
P
P
b/
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
98
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
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:










Khi hàn đờng ngời ta sử dụng các điện cực kiểu con lăn (H.5.5a), 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.5.5b).
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, đờng 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]. 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)%.

P
P
P
P
a
/

b
/
H.5.5. Sơ đồ nguyên lý máy hàn đờng
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
99
chơng 6:

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:
có một số yếu tố kỹ thuật nh sau:
- 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.
- 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:
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.
- 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.
H.6.2. Hàn bánh xe
gang bằng hàn nóng
H.6.1. Hàn nguội gang
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
100
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
a/ Hàn đồng đỏ bằng khí hàn:
Vật hàn phải chuẩn bị tốt, làm sạch mối hàn, vật
hàn mỏng S = (1,5ữ2)mm thì dùng kiểu uốn mép, S = (3ữ10)mm vát mép 45
0
, S > 10mm
vát mép 90
0
. Dùng ngọn lửa bình thờng, có thể nung sơ bộ (400 - 500
0
C). Dùng que hàn
đồng có thành phần nh vật hàn hoặc có thêm các chất khử ôxy nh P, Si nhng nhiệt độ
chảy của que này phải thấp hơn đồng. Trong quá trình hàn phải dùng thuốc hàn để bảo vệ
mối hàn khỏi bị ôxy hoá và khử ôxy của ôxýt đồng. Thờng hay dùng nhất là borắc
Na
2
B
4
O
7
và axit boríc H
3
BO
3
.
b/ Hàn đồng đỏ bằng hồ quang điện:

Có thể dùng điện cực than hoặc điện cực
kim loại. Các que hàn đợc bọc thuốc hàn nh hàn khí. Que hàn là hợp kim đồng có chất
khử ôxy là Phốtpho P với d
q
= (1,5ữ10) mm, I
h
= (35ữ65)d
q
.
6.2.3. Hàn đồng thau
a/ Hàn đồng thau bằng khí hàn
Đặc điểm cần chú ý là sự bốc hơi của kẽm (905
0
C) gần bằng nhiệt độ chảy của
đồng thau (<1000
0
C) hoặc tạo thành ZnO có hơi ảnh hởng đến sức khoẻ, làm mờ kính
hàn Vì thế khi hàn cần hạn chế sự cháy của kẽm.
Dùng ngọn lửa có thành phần O
2
/C
2
H
2
= 1,25 -1,4 làn ngọn lửa có thừa ôxy để tạo
thành lớp ZnO trên mặt mối hàn để ngăn cạn sự bốc hơi của kẽm và ôxy hoá của môi
trờng. Que hàn có thể dùng loại LCuZn32 và pha thêm các chất khử ôxy nh Al, Si, Ni,
Mn; thuốc hàn thờng dùng borắc hoặc axít boríc.
b/ Hàn đồng thau bằng hồ quang điện:
Dùng que hàn có lõi: LCuSi3Zn17;

BCuSi3Mn; LCuMnFeZn39 thành phần thuốc bọc tuỳ theo thành phần vật hàn và lõi que
hàn. Đờng kính que hàn: nếu S < 8 thì d = S; nếu S >8 thì d = S-1 (mm). I
h
= (27ữ40)d.

Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1

Trờng đại học bách khoa đà nẵng - 2007
101
6.2.4. Hàn đồng thanh
a/ Hàn đồng thanh bằng khí hàn:
Khi hàn đồng thanh để giảm sự cháy của thiếc
và kẽm thì nên dùng ngọn lửa bình thờng. Thuốc hàn khi hàn đồng thanh thiếc hoặc
đồng thanh silic thờng dùng borắc, còn khi hàn đồng thanh nhôm thì dùng loại: 45%
KCl + 20%BaCl +20%NaCl +15%NaF.
b/ Hàn đồng thanh bằng hồ quang điện:
Tiến hành nh hàn đồng thau.
6.3. Hàn nhôm và hợp kim nhôm
6.3.1. Đặc điểm chung
- Nhôm có ái lực mạnh với ôxy để tạo thành ôxyt nhôm Al
2
O
3
, ôxyt này có T
ch
=
2050
0
C rất cao so với nhôm và hợp kim của chúng T

ch
= 600 - 650
0
C. ôxyt này ở trong
mối hàn gây rỗ xỉ và ngăn cản quá trình hàn.
-
ở nhiệt độ cao nhôm và hợp kim nhôm có độ bền rất thấp nên chi tiết hàn có thể bị
phá hoại do khối lợng bản thân nó.
- Khối lợng riêng của ôxyt nhôm lớn hơn nhôm và hợp kim nhôm nên khó nổi lên
vũng hàn. ở nhiệt độ cao dể hoà tan khí H
2
tạo nên rỗ khí.
6.3.2. Hàn nhôm bằng khí hàn
Chi tiết trớc khi hàn phải làm sạch ôxyt nhôm cách mép hàn (30 - 35)mm. Nếu S
1,5mm thì phải uốn mép, nếu S > 4mm thì cần vát mép. Sử dụng ngọn lửa hàn bình
thờng để hàn vì nếu thừa ôxy thì dể tạo thành ôxyt nhôm, còn thừa axêtylen thì dể tạo
thành rỗ khí.
Công suất ngọn lửa lấy lớn hơn khi hàn thép một ít W = 150.S (l/giờ). Que hàn có
thành phần nh vật hàn, khi hàn nhôm có thể dùng que AK (có 5% Si) thì mối hàn tốt
hơn. Thuốc hàn chủ yếu là các muối clo và flo (NaCl, KCl, NaF, CaF
2
, ). Sau khi hàn
xong phải rửa sạch mối hàn để trách ăn mòn do thuốc hàn còn thừa trên mối hàn.
6.3.3. Hàn nhôm bằng hồ quang điện
Hàn bằng điện cực nóng chảy thờng dùng nhất là hàn tự động trong môi trờng
bảo vệ (thuốc hàn hoặc khí). Thuốc hàn gồm muối clo và flo. Ví dụ: 20%KCl + 24%LiCl
+ 39%KF +17%NaF để hàn nhôm-magiê.
Khi hàn điện cực than hoặc vonfram, nên dùng loại có d
q
= 12, 15, 20 mm với

dòng một chiều hoặc xoay chiều I
h
= (200 - 500)A. Thuốc hàn nh hàn khí. Đờng kính
que hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn S. nếu S = (5 ữ 7) mm thì d
q
= S +1; S = (8 ữ
10) mm thì d
q
= S/2 + 2; S = (11 ữ 15) mm thì d
q
= S/2 + 3; Cờng độ dòng điện tính theo
công thức: I
h
= B.d
q
(A). trong đó: B - mật độ dòng điện, lấy B = (32 - 35)A/mm đờng
kính điện cực; d
q
- đờng kính que hàn (mm); dùng dòng điện một chiều nối nghịch là tốt
nhất. Hàn hồ quang tự động dới lớp thuốc là phơng pháp có năng suất cao và chất
lợng mối hàn tốt, que hàn là dây nhôm nguyên chất hoặc hợp kim AK.

Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
69
1.3. Tổ chức kim loại mối hàn và vùng phụ cận
Sau khi hàn, kim loại lỏng ở vũng hàn sẽ nguội và kết tinh tạo thành mối hàn. Do
ảnh hởng của tác dụng nhiệt nên có sự thay đổi tổ chức và tính chất của vùng mối hàn.
1.3.1. Vùng mối hàn

Trong vùng này, kim loại
nóng chảy hoàn toàn, thành
phần bao gồm cả kim loại vật
hàn và kim loại bổ sung từ ngoài
vào, ở lớp biên có hạt nhỏ mịn,
lớp tiếp theo có hạt hình nhánh
cây kéo dài và vùng tâm có hạt
lớn và có lẫn chất phi kim.
1.3.3. Vùng ảnh hởng nhiệt
Kim loại vật hàn trong
vùng này bị nung nóng sau đó
nguội cùng mối hàn. Do ảnh
hởng của nung nóng và làm
nguội, tổ chức kim loại trong
vùng này thay đổi, dẫn đến cơ lý
tính thay đổi theo. Tuỳ thuộc vật
liệu hàn, nhiệt độ nung nóng,
trong vùng này có thể nhận đợc
nhiều tổ chức khác nhau. Khi
hàn thép các bon, tổ chức của
vùng này có các miền sau:
a/ Miền quá nhiệt: có nhiệt độ trên 1100
0
C kim loại bị quá nhiệt mạnh, vùng này
có hạt rất lớn có độ dai va chạm và tính dẻo kém, độ bền thấp và tính dòn cao là miền
yếu nhất của vật hàn.
b/ Miền thờng hóa: là miền có nhiệt độ 900
0
ữ 1100
0

C, kim loại có tổ chức có
các hạt ferit nhỏ và một số hạt peclit, nó có cơ tính rất cao.
c/ Miền kết tinh lại: là miền từ nhiệt độ 720
0
ữ 900
0
C có tổ chức hạt lớn của pherit
lẫn với hạt ôstenit nhỏ, vì thế cơ tính không đều, từ 500
0
ữ 700
0
C do ở nhiệt độ này là
nhiệt độ biến mềm nên các sai lệch mạng đợc khắc phục, độ dẻo kim loại đợc phục
hồi.
d/ Miền dòn xanh: khi nhiệt độ < 500
0
C tổ chức kim loại giống tổ chức ban đầu
nhng do ảnh hởng nhiệt nên tồn tại ứng suất d khi thử mẫu, miền này thờng bị đứt.
H.1.1. Vùng kim loại mối hàn
Vùng KL kết tinh
có đ
ộ hạt lớn
Vùng KL kết tinh
có đ
ộ hạt nhỏ
Vùng KL chảy
khôn
g hoàn toàn
Viền chảy
Phần phi kim

H.1.2. Vùng ảnh hởng
nhiệt
1 2 3 4 5 6
0 1 2
%C
Vùng chy
Vùng chy không hon
Vùng quá nhiệt
Vùng thờng hóa
Vùng kt lại không ht
Vùng kt lại ht
Vùng
dòn
xanh
0
0
C
1500



1100
800

700

500

100
1
2
3
4
5
6
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
70
Vùng ảnh hởng nhiệt có chiều rộng thay đổi tuỳ thuộc rất lớn vào chiều dày vật
hàn, nguồn nhiệt hàn, điều kiện thoát nhiệt khỏi vùng hàn.
Chơng 2:
Hàn hồ quang tay

2.1. Khái niệm về hồ quang hàn
2.1.1. Thực chất của hồ quang hàn
Hàn hồ quang là phơng pháp hàn nóng chảy dùng nhiệt của ngọn lửa hồ quang
sinh ra giữa các điện cực hàn. Hồ quang hàn là dòng chuyển động của các điện tử và ion
về hai điện cực, kèm theo sự phát nhiệt lớn và phát sáng mạnh.
Trong các điều kiện bình thờng, không khí không dẫn điện, giữa 2 điện cực của
các loại máy hàn hồ quang có điện áp không tải nhỏ thua 80 vôn, vì vậy không có sự
phóng điện giữa chúng. Để gây hồ quang, ngời ta gây ra hiện tợng đoản mạch lúc đó
mật độ dòng điện tại chổ tiếp xúc của 2 điện cực rất lớn, theo định luật Jun-lenc thì Q =
0,24 RI
2
t, nhiệt lợng này đợc các điện tử tự do ở mặt đầu catốt hấp thụ. Sau khi nhận
đợc năng lợng dới dạng nhiệt các điện tử này có thế năng lớn và bứt ra khỏi quỹ đạo
của mình và phóng về anốt, trên đờng đi chúng sẽ bắn phá lên các nguyên và phân tử

chất khí bảo hoà để cho hoặc lấy đi của chúng một vài điện tử (tuỳ theo hoá trị của
chúng) và biến chúng thành những ion. Môi trờng ion là môi trờng dẫn điện rất tốt cho
nên quá trình gây hồ quang chỉ xảy ra ở giai đoạn ban đầu. Nh vậy hồ quang hàn là
dòng chuyển dịch của các ion dơng về catốt; ion âm và các điện tử về anốt. Các hạt này
sẽ bắn phá lên các vết cực, cơ năng sẽ biến thành nhiệt năng để làm nóng chảy hoặc hao
mòn các điện cực. Quá trình gây hồ quang khi hàn xảy ra ba giai đoạn:








a/ Giai đoạn chạm mạch ngắn (a): cho hai điện cực chạm vào nhau, do diện tích
tiết diện ngang của mạch điện bé và điện trở vùng tiếp xúc giữa các điện cực lớn vì vậy
trong mạch xuất hiện một dòng điện cờng độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh.
b/ Giai đoạn ion hoá (b): Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực thứ hai một
khoảng từ 2ữ5 mm. Các điện tử bứt ra khỏ quỹ đạo của mình và chuyển động nhanh về
phía anôt (cực dơng), trên đờng chuyển động chúng va chạm vào các phân tử khí trung
hoà làm chúng bị ion hóa. Sự ion hoá các phân tử khí kèm theo sự phát nhiệt lớn và phát
sáng mạnh.
-
-
+
-
+
+

H.2.1. Quá trình gây hồ quang khi hàn

Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
71
c/ Giai đoạn hồ quang cháy ổn định (c): Khi mức độ ion hoá đạt tới mức bão hòa,
cột hồ quang ngừng phát triển, nếu giữ cho khoảng cách giữa hai điện cực không đổi, cột
hồ quang đợc duy trì ở mức ổn định.
2.1.2. Sự cháy của hồ quang
Sự cháy của hồ quang phụ thuộc vào: điện thế giữa 2 điện cực khi máy cha làm
việc, cờng độ dòng điện và khoảng cách giữa chúng. Quan hệ giữa điện thế với cờng
độ dòng điện gọi là đờng đặc tính tĩnh của hồ quang.
Khi hồ quang cháy ổn định, nhiệt độ trong cột hồ quang đạt tới 6000
o
C, ở ca-tốt
khoảng 2400
o
C và ở a-nốt khoảng 2600
o
C.
Đặc tính tĩnh V-A của hồ quang hàn có
ba vùng đặc trng: vùng điện áp giảm (I), vùng
điện áp không đổi (II), và vùng điện áp tăng
(III). Điện áp không đổi của cột hồ quang có thể
xác định theo công thức:
UabL
hq hq
=+.

Trong đó: a - là tổng điện thế rơi trên 2 cực,
đối với que hàn nóng chảy a = 15ữ20 v; với que

hàn không nóng chảy a = 30ữ35 V
b - điện thế rơi trên 1 đơn vị chiều dài hồ quang lấy b = 15,7 v/cm. L
hq
- là chiều dài
cột hồ quang.
2.2. Phân loại hàn hồ quang tay
2.2.1. Phân loại theo dòng điện hàn
a/ Hàn bằng dòng điện xoay chiều: cho ta mối hàn có chất lợng không cao, khó
gây hồ quang và khó hàn song thiết bị hàn dòng xoay chiều đơn giản và rẻ tiền nên trên
thực tế hiện có khoảng 80% là máy hàn xoay chiều.
b/ Hàn bằng dòng điện một chiều: máy hàn đắt tiền nhng dể gây hồ quang, dể
hàn và chất lợng mối hàn cao. Hàn bằng dòng điện một chiều có 2 cách nối dây:
- Nối thuận: là nối que hàn với cực âm của nguồn điện, còn vật hàn nối với cực
dơng của nguồn. Do nhiệt độ ở vật hàn lớn nên dùng để hàn thép có chiều dày lớn. Khi
dùng điện cực không nóng chảy thì nên dùng cách nối này để điện cực đỡ bị mòn.
- Nối nghịch: que hàn nối với cực dơng, vật hàn nối với cực âm của nguồn điện.
Cách này thờng dùng khi hàn vật mỏng, kim loại màu hoặc gang bằng que hàn thép.
2.2.2. Phân loại theo điện cực
a/ Điện cực hàn không nóng chảy: Điện cực hàn không nóng chảy
đợc chế tạo từ các vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao nh grafit, vonfram.
Đờng kính que hàn d
q
= 1ữ5 mm đối với que hàn vonfram và d
q
= 6ữ12
U
hq
(V)
I
hq

(A)
I
II
III
U
h
H.2.2. Đờng đặc tính tĩnh
của hồ quang hàn
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
72
mm đối với que hàn grafit, chiều dài que hàn thờng là 250 mm, đầu vát
côn. Que hàn không nóng chảy cho hồ quang hàn ổn định, để bổ sung kim
loại cho mối hàn phải sử dụng thêm que hàn phụ.
b/ Điện cực hàn nóng chảy: Điện cực hàn nóng chảy (que hàn) đợc chế tạo từ
kim loại hoặc hợp kim có thành phần gần với thành phần kim loại vật hàn.
Lõi que hàn có đờng kính theo lý
thuyết d
q
= 6ữ12 mm, thực tế thờng dùng
d
q
= 1ữ6 mm. Chiều dài của que hàn L =
250ữ450mm; chiều dài phần kẹp l
1
= 30

5

mm; l
2
< 15mm; l
3
= 1ữ2 mm.
Lớp thuốc bọc có tác dụng tăng khả năng ion hóa để dễ gây hồ quang và duy trì hồ
quang cháy ổn định. Thông thờng ngời ta đa vào các hợp chất của kim loại kiềm. Bảo
vệ đợc mối hàn, tránh sự ôxy hoá hoà tan khí từ môi trờng. Tạo xỉ lỏng và đều, che phủ
kim loại tốt để giảm tốc độ nguội của mối hàn tránh nứt. Khử ôxy trong quá trình hàn.
2.2.3. Phân loại theo cách đấu dây các điện cực khi hàn








2.3. Nguồn điện và máy hàn
2.3.1. Yêu cầu chung đối với nguồn điện và máy hàn
Nguồn điện hàn trong hàn hồ quang tay có thể là nguồn điện xoay chiều hoặc một
chiều. Nhìn chung nguồn điện hàn và máy hàn phải đảm bảo các yêu cầu chung sau:
- Điện áp không tải phải H
h
< U
0
< 80 v. Đối với
máy hàn xoay chiều: U
0
= 55ữ80 V, H

h
= 30ữ55 V.
Đối với máy hàn một chiều: U
0
= 25ữ45V, H
h
=
16ữ35V.
- Đờng đặc tính động V-A của máy hàn phải là
đờng dốc liên tục.
- Chịu đợc quá tải khi ngắn mạch I
đ
=
(1,3ữ1,4)I
h
.
- Có khả năng điều chỉnh dòng điện hàn trong
phạm vi rộng.

u
(V)

I
(A)

A
B
1
2
H.2.5.1- đờng đặc tính tĩnh của

hồ quang; 2- đờng đặc tính
động của máy hàn
L
l
1
1
2
l
2
l
3
H.2.3. Kết cấu của que hàn điện nóng chảy
1. lõi kim loại; 2. thuốc bọc que hàn


a/ đấu dây trực tiếp b/ đấu dây gián tiếp c/ đấu dây 3 pha
H.2.4. Các cách đấu dây điện cực hàn
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
73
- Máy hàn phải có khối lợng nhỏ, hệ số hữu ích lớn, giá thành rẻ, dễ sử dụng và dễ
sửa chữa.

2.3.2. Máy hàn hồ quang điện xoay chiều
Máy hàn hồ quang dùng dòng điện xoay chiều đợc sử dụng rộng rãi trong hàn hồ
quang tay vì chúng có kết cấu đơn giản, giá thành chế tạo thấp, dễ vận hành và sửa chữa.
Tuy nhiên chất lợng mối hàn không cao vì hồ quang cháy không ổn định so với hồ
quang dùng dòng điện một chiều. Máy hàn một chiều có nhiều loại, mỗi loại có tính
năng và những đặc điểm riêng, sau đây giới thiệu một số máy hàn xoay chiều đợc sử

dụng nhiều nhất trong thực tế công nghiệp. Máy hàn tổ hợp là loại máy thông dụng nhất
hiện nay vì có thể điều chỉnh I
h
bằng tổ hợp vừa thô vừa tinh đợc trình bày nh hình vẽ
sau:










Máy hàn có một lõi từ di động (A) nằm trong gông từ (B) của máy biến áp. Khi lõi
từ (A) nằm hoàn toàn trong mặt phẳng của gông từ (B) thì từ thông do cuộn sơ cấp sinh ra
có một phần rẽ nhánh qua lõi từ làm cho từ thông đi qua cuộn thứ cấp giảm, do đó điện
áp trên cuộn thứ cấp (u
2
) iảm. Khi di động lõi từ (A) ra ngoài (theo phơng vuông góc với
mặt phẳng của gông từ B), khe hở giữa lõi từ và gông từ tăng, từ thông rẽ nhánh giảm làm
cho từ thông qua cuộn thứ cấp tăng và điện áp trên cuộn thứ cấp tăng. Máy hàn này có
thể điều chỉnh cờng độ dòng điện hàn bằng 2 cách:
- Thay đổi điện áp của mạch thứ cấp bằng cách thay đổi số vòng dây W
2
. Cách này
chỉ thay đổi đợc cờng độ dòng điện hàn phân cấp.
- Thay đổi vị trí lõi từ trong khung từ có thể điều chỉnh dòng điện hàn vô cấp.
2.3.3. Máy hàn hồ quang điện một chiều

a/ Máy phát hàn hồ quang: máy hàn một chiều dùng máy phát có cuộn kích từ
riêng và cuộn khử từ mắc nối tiếp gồm máy phát điện một chiều (M) có cuộn dây kích từ
riêng (2) đợc cấp điện riêng từ nguồn điện xoay chiều qua bộ chỉnh lu (1). Trên mạch
ra của máy phát đặt cuộn khử từ (3). Ngời ta bố trí sao cho từ thông (
c
) sinh ra trên
cuộn khử từ luôn luôn ngợc hớng với từ thông (
kt
) sinh ra trong cuộn kích từ.
u
1

u
2

u
h
A
B
W
1

W
2
H.2.6. Sơ đồ nguyên lý của máy hàn xoay chiều

1

r

2
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
74
ở chế độ không tải, dòng điện hàn I
h
= 0 nên từ thông
c
= 0, máy phát đợc kích từ
bởi từ thông (
kt
) do cuộn dây kích từ (2) sinh ra:

kt kt
k
I
W
R
= . , trong đó I
kt
là dòng điện
kích từ, W và R
k
là số vòng dây và từ trở của cuộn kích từ. Khi đó điện áp không tải xác
định theo công thức:

uC
kt kt
= .

ở
chế độ làm việc, dòng điện hàn I
h
0
nên từ thông
c
0, máy phát đợc kích từ bởi
từ thông tổng hợp () do cuộn dây kích từ (2)
và cuộn khử từ (3) sinh ra:


=
kt c

Sức điện động sinh ra trong phần cảm của
máy phụ thuộc vào từ thông kích từ:
EC C
kt c
== ( )

. Trong đó C là hệ số phụ
thuộc vào máy.
b/ Máy hàn dùng dòng điện chỉnh lu:
Máy hàn dùng dòng điện chỉnh lu có hai
bộ phận chính: Biến áp hàn (1) và bộ chỉnh lu (2), bộ biến trở R (3) dùng để điều chỉnh
cờng độ dòng điện hàn.

Máy hàn dùng dòng điện chỉnh lu có hồ quang cháy ổn định hơn máy hàn xoay
chiều, phạm vi điều chỉnh dòng điện hàn rộng, hệ số công suất hữu ích cao, công suất
không tải nhỏ, kết cấu đơn giản hơn. Nhợc điểm của máy hàn chỉnh lu là công suất bị
hạn chế, các đi-ôt dễ bị hỏng khi ngắn mạch lâu và dòng điện hàn phụ thuộc lớn vào điện
áp nguồn.
Ngoài ra còn một số loại máy hàn một chiều: máy phát hàn một chiều Diezen, máy
phát hàn một chiều động cơ điện v.v

ổ
n áp
1

kt

2
K
M

c

3
H.2.7. Máy phát hàn hồ quang
a/
I
h
(A)
t(s)
0
1
2
3
U
h
2
R
I
h
(A)
t(s)
0
2
H.2.8. a/ Sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh lu ba pha
b/ Sơ đồ nguyên lý máy hàn chỉnh lu một pha
b/
R
Giáo trình:
kỹ thuật chế tạo máy 1
Trờng đại học bách khoa - 2007
75

2.4. Công nghệ hàn hồ quang tay
2.4.1. Vị trí, phân loại và chuẩn bị mép hàn
a/ Vị trí mối hàn trong không gian:
Theo vị
trí mối hàn trong không gian, ngời ta phân ra các
dạng hàn sau:
- Hàn sấp: mặt phẳng hàn tạo với mặt phẳng
ngang một góc từ 0ữ60
o
.
- Hàn ngang: phơng hàn song song với mặt
phẳng ngang và nằm trong mặt phẳng hàn tạo với
mặt phẳng ngang một góc từ 60ữ120
o
.
- Hàn đứng: mặt phẳng hàn tạo với mặt phẳng ngang một góc từ 60ữ120
o
trừ phơng
song song với mặt phẳng ngang.
- Hàn trần: mặt phẳng hàn tạo với mặt phẳng ngang một góc từ 120ữ180
o
.
b/ Các loại mối hàn
- Mối hàn giáp mối (a): có thể không cần vát mép khi s
4 mm và vát mép khi s > 4 mm.
- Mối hàn gấp mép (b): dùng khi s 2 mm.
- Mối hàn chồng (c): dùng khi sửa chửa các kết cấu hàn.
- Mối hàn có tấm đệm (d): dùng khi sửa chửa kết cấu.
- Mối hàn góc (đ): có thể vát mép hoặc không vát mép.

- Mối hàn chữ T (e): dùng trong các kết cấu chịu uốn.
- Mối hàn mặt đầu (g): dùng khi lắp ghép 2 tấm có bề
mặt tiếp xúc nhau.
- Mối hàn viền mép (h): dùng trong trờng hợp chi tiết
hàn không cho phép tăng kích thớc.
- Mối hàn kiểu chốt (i): khoan lỗ lên 2 chi tiết chồng lên
nhau, sau đó hàn theo từng lỗ một.
2.4.2. Chế độ hàn hồ quang tay
a/ Đờng kính que hàn
: phụ thuộc vào vật liệu hàn, chiều dày vật hàn, vị trí mối
hàn trong không gian, kiểu mối hàn để chọn có thể tra theo sổ tay công nghệ hàn hoặc
xác định theo các công thức kinh nghiệm.
Đối với hàn thép, đờng kính que hàn đợc xác định nh sau:
S
H.2.10. Các loại mối hàn
a/
b/
c/
d/
đ/
e/
g/
h/
i/
0-60
0
60-120
0
120-180
0

H.2.9. Vị trí mối hàn trong không gian
I- Vị trí hàn sấp; II- Vị trí hàn đứng;
III- Vị trí hàn trần
I
II
III