Giáo trình Hàn khí (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:60

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Hàn khí (Nghề: Hàn - Trung cấp) được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí; Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong hàn khí như: Khí ô-xy, khí cháy, que hàn, thuốc hàn; Vận hành, sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hàn khí; Tính chế độ hàn, chọn phương pháp hàn phù hợp với chiều dày vật liệu và kiểu liên kết hàn. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn khí (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2020)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: HÀN KHÍ NGÀNH/NGHỀ: HÀN TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày…….tháng….năm ................... của Trường Cao đẳng nghề Hà Nam) Hà Nam - năm 20 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây, với nhu cầu công nghiệp hoá hiện đại hoá dạy nghề đó có những bước tiến nhằm thay đổi chất lượng dạy và học, để thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và ngành Hàn ở Việt Nam nói riêng đó có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề hàn đó được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các mô đun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật theo các mô đun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun: Hàn khí là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu công nghệ hàn trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế sản xuất. Mô đun bao gồm nội dung chính: - Vận hành, sử dụng thiết bị hàn khí. - Mối hàn giáp mối. - Hàn gấp mép tấm mỏng. - Hàn góc. - Kiểm tra mô đun. Mặc dù đó có nhiều cố gắng, nhung không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hòan thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nam, ngày …. tháng .... năm 20.... Tham gia biên soạn Chủ biên: Đào Văn Hiệp 1
MỤC LỤC Contents TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN..................................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................. 1 MỤC LỤC .............................................................................................................. 2 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN ................................................................... 4 BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÀN KHÍ ...................................... 5 1. Bản chất và đặc điểm, ứng dụng ........................................................................ 5 2. Điều chỉnh ngọn lửa hàn.................................................................................... 6 3. Phương pháp hàn............................................................................................... 7 4. Chế độ hàn khí .................................................................................................. 8 5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ ........................................................ 10 6. Các khuyết tật của mối hàn.............................................................................. 10 7. Những ảnh hưởng của quá trình hàn khí tới sức khoẻ công nhân hàn .............. 11 BÀI 2: VẬN HÀNH, SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ ...................................... 12 1. Dụng cụ, thiết bị hàn khí ................................................................................. 12 2. Lắp thiết bị hàn khí: ........................................................................................ 21 3. Kiểm tra an toàn trước khi hàn khí: ................................................................. 23 4. Điều chỉnh áp suất hàn khí, ngọn lửa: .............................................................. 27 5. An toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh phân xưởng: ................................... 29 BÀI 3: HÀN MỐI HÀN GIÁP MỐI.................................................................... 31 1. Kiến thức có liên quan..................................................................................... 31 2. Trình tự thực hiện ............................................................................................ 33 3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ....................................................... 37 BÀI 4: HÀN GẤP MÉP TẤM MỎNG ................................................................ 39 1. Kiến có liên quan ............................................................................................ 39 2. Trình tự thực hiện ............................................................................................ 41 3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. ....................................................... 44 BÀI 5. HÀN GÓC................................................................................................. 46 1. Kiến có liên quan ............................................................................................ 46 2. Trình tự thực hiện ............................................................................................ 48 3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp ........................................................ 51 2
Bài 6. HÀN ỐNG .................................................................................................. 52 1. Kiến có liên quan ............................................................................................ 52 2. Trình tự thực hiện ............................................................................................ 54 3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp ........................................................ 57 Tài kiệu tham khảo: ................................................................................................ 59 3
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên môn học/mô đun: Hàn khí Mã môn học/mô đun: 20 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Là mô đun chuyên môn nghề, được bố trí sau khi học xong hoặc học song song với các môn học MH07- MĐ15. - Tính chất: Là mô đun chuyên ngành. - Ý nghĩa, vai trò mô đun: Là mô đun có vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Hàn, người học được trang bị những bước đầu những kiến thức, kỹ năng cơ bản về hàn bằng các công nghệ hàn khí. Mục tiêu của môn học/mô đun: - Kiến thức: + Làm việc trong các cơ sở sản xuất cơ khí. + Nhận biết đúng các loại vật liệu dùng trong hàn khí như: Khí ô-xy, khí cháy, que hàn, thuốc hàn. + Vận hành, sử dụng thành thạo thiết bị, dụng cụ hàn khí. + Tính chế độ hàn, chọn phương pháp hàn phù hợp với chiều dày vật liệu và kiểu liên kết hàn. - Kỹ năng: + Hàn các mối hàn cơ bản, hàn đắp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mối hàn không rỗ khí, ngậm xỉ, ít biến dạng, đủ lượng dư gia công. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có khả năng làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, sáng tạo ứng dụng kỹ thuật, công nghệ vào công việc trong điều kiện làm việc thay đổi; Có ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp. + Hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đã định sẵn theo sự phân công; + Đánh giá hoạt động của cá nhân và kết quả thực hiện của nhóm; + Quản lý, kiểm tra và giám sát quá trình thực hiện công việc của cá nhân, tổ, nhóm. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, bài tập 1 Bài 1: Những kiến thức cơ bản về hàn khí 5 5 0 0 4
Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, bài tập 2 Bài 2: Vận hành, sử dụng thiết bị hàn khí 5 1 4 0 3 Bài 3: Mối hàn giáp mối 10 1 8 1 4 Bài 4: Hàn gấp mép tấm mỏng 5 1 4 0 5 Bài 5: Hàn góc 10 1 8 1 6 Bài 6: Hàn ống 10 1 8 1 Cộng 45 10 32 3 2. Nội dung chi tiết: BÀI 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ HÀN KHÍ Mã bài: 20-1 Giới thiệu: Để thực hiện hàn khí người học cần biết được đặc điểm, ứng dụng hàn khí; phương pháp hàn; chế độ hàn; chuyển động mỏ hàn và que hàn bù; những khuyết tật thường gặp,… Mục tiêu: Sau khi học xong bài học này người học có khả năng: - Kiến thức: + Trình bày được bản chất, đặc điểm và ứng dụng phương pháp hàn khí. + Trình baỳ được các dạng khuyết tật thường gặp trong hàn khí, nguyên nhân và biện pháp khắc phục. - Kỹ năng: + Tính toán được chế độ hàn phù hợp với chiều dày vật liệu và vị trí hàn. + Chọn được phương pháp hàn, chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ phù hợp chiều dày vật hàn và vị trí hàn trong không gian. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Học tập nghiêm túc; có ý thức kỷ luật; làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đánh giá được kết quả thực hiện của bản thân và các thành viên trong nhóm. Nội dung chính: 1. Bản chất và đặc điểm, ứng dụng 1.1. Bản chất Hàn khí là quá trình nung nóng kim loaị chỗ cần nối và que hàn đến trạng thái nóng chảy bằng ngọn lửa của các khí cháy (axêtylen, mêtan, propan, butan, xăng…) với ôxy. Sơ đồ hàn khí như hình 1-1. 5
Ngọn lửa hàn 2 của hỗn hợp khí cháy với ôxy đi từ mỏ hàn 3 làm nóng chảy chỗ cần nối của chi tiết 1 và que hàn phụ 4 tạo thành vũng hàn 5. Sau khi ngọn lửa hfàn đi qua, kim 3 loại lỏng của vũng hàn kết tinh lại tạo thành mối hàn. 4 2 Thông dụng nhất là hàn bằng khí ôxy – axêtylen vì nhiệt sinh ra do phản ứng cháy của hai khí này lớn và tập trung, tạo thành ngọn lửa có nhiệt độ cao (vùng cao nhất đạt tới 3200 0C ); còn ngọn nửa giữa O2 và các chất khí cháy khác chỉ cho 5 1 nhiệt độ từ 2000 C đến 2200 C. Tuy nhiên khi hàn dưới nước Hình 1- 1. So dô hàn khí 0 0 thường dùng ngọn lửa giữa O2 và H2 vì C2H2 rất dễ nổ ở áp suất cao và nhiệt độ lớn 1.2. Đặc điểm - Có thể hàn được nhiều kim loại và hợp kim (gang, đồng, nhôm, thép…) - Hàn được các chi tiết mỏng và các loại vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp. - Hàn khí được sử dụng rộng rãi vì thiết bị đơn giản rẻ tiền. - Năng suất thấp, vật hàn nung nóng nhiều nên dễ bị cong vênh Hàn khí được dung nhiều khi khi hàn các vật liệu có chiều dày bé, chế tạo và sửa chữa các chi tiết mỏng, sửa chũa các chi tiết đúc bằng gang, đồng thanh, nhôm, magie, hàn nối ống có đường kính nhỏ và trung bình, hàn các chi tiết bằng hợp kim màu, hàn vẩy kim loại, hàn đắp hợp kim cứngv.v… 1.3 . Ứng dụng - Hàn khí được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp và công trường. - Hàn chi tiết mỏng, sửa chữa các khuyết tật của vật đúc, hàn vẩy, hàn đắp. 2. Điều chỉnh ngọn lửa hàn. Sự cháy của hỗn hợp ôxi – axêtylen ở một nhiệt độ nhất định. Đẻ có ngọn lửa hàn ta phải châm mồi. Để được các ngọn lửa khác nhau ta phải điều chỉnh sao cho tỷ lệ về thể tích giữa ôxi và axêtylen (ß =thể tích khí O2 / thể tích khí C2H2). - Ngọn lửa bình thường (còn gọi là ngọn lửa trung hòa) nếu ß = 1,1÷1,2. Nhân ngọn lửa (hình 1.2) có phần đuôi uấn tròn đều đặn màu sáng trắng, nhiệt độ vùng này chỉ khoảng 10000C nên vùng này không dùng để hàn. Vùng hoàn nguyên có màu sáng xanh, chiều dài vùng này khoảng 20mm, nhiệt độ vùng này khoản 3200 0C nên vùng này dùng để hàn rất tốt. Vùng cháy hoàn toàn (còn gọi là đuôi ngọn lửa) có màu nâu sẫm, nhiệt độ thấp và có thành phần khí là hơi nước và cacbonic nên không sử dụng để hàn. Hình 1.2. Ngọn lửa bình thường 1. Nhân ngọn lửa; 2. Vùng hoàn nguyên; 3. Vùng cháy hoàn 6 toàn
- Ngọn lửa ôxi hóa (hình 1.3) nếu ß >1,2. Nhân ngọn lửa có màu sáng nhạt. Vùng hoàn nguyên và vùng cháy hoàn toàn khó phân biệt ranh giới với nhau, có màu xanh tím. Ngọn lửa ôxi hóa chủ yếu dùng để hàn đồng thau, nung nóng và cắt hớt bề mặt kim loại. Hình 1.3. Ngọn lửa ôxi hóa 1. Nhân ngọn lửa; 2. Vùng hoàn nguyên; 3. Vùng cháy hoàn - Ngọn lửa cacbon hóa (hình 1.4) nếu nếu ß < 1,1. Hạt nhân của ngọn lửa kéo dài ra tạo thành một vành màu xanh ở cuối không có ranh giới rõ ràng với vùng hoàn nguyên. Đuôi ngọn lửa có màu vàng nhạt. Ngọn lủa cacbon hóa được dùng để hàn gang, hàn đắp thép cao tốc, tôi bề mặt và hàn thép hợp kim cứng. Hình 1.4. Ngọn lửa cacbon hóa 1. Nhân ngọn lửa; 2. Vùng hoàn nguyên; 3. Vùng cháy hoàn 3. Phương pháp hàn 3.1. Hàn phải (hình 1.5) Khi hàn, mỏ hàn và que hàn chuyển động từ trái qua phải (mỏ hàn đi trước, que hàn theo sau. Đặc điểm của phương pháp hàn này là ngọn lủa luôn hướng vào vũng hàn, nên hầu hết nhiệt tập trung vào việc làm nóng chảy kim loại hàn. Trong quá trình hàn do áp suất ngọn lửa mà kim loại lỏng của vũng hàn luôn luôn được xáo trộn đều, tạo điều kiện cho xỉ nổi lên tốt hơn. Mặt khác, do ngọn lửa bao bọc lấy vũng hàn nên vũng hàn được bảo vệ tốt, nguội chậm và có thể giảm được ứng suất và biến dạng do quá trình hàn gây ra. Phương pháp này thường dùng để hàn chi tiết dày (chiều dày lớn hơn 5mm) hoặc những vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao. 7
Hình 1.5. Phương pháp hàn phải 3.2. Hàn trái (hình 1.6) Khi hàn, mỏ hàn và que hàn chuyển động từ phải qua trái (que hàn theo trước, mỏ hàn theo sau). Phương pháp này có đặc điểm ngược với phương pháp hàn phải. Trong quá trình hàn, ngọn lửa không hướng trực tiếp vào vũng hàn, do đó nhiệt tập trung vào đây ít hơn, vũng hàn ít xáo trộn đều và xỉ khó nổi lên hơn. Ngoài ra điều kiện bảo vệ mối hàn không tốt, tỗc độ nguội của kim loại lớn, ứng suất và biến dạng sinh ra lớn hơn so với phương pháp hàn phải. Tuy nhiên phương pháp hàn này người thợ dễ quan sát mép chi tiết tạo khả năng nhận được mối hàn đều và đẹp. Phương pháp này thường được dùng để hàn chi tiết mỏng (dưới 5mm), hoặc những vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp. Hình 1.6. Phương pháp hàn trái 4. Chế độ hàn khí Chế độ hàn khí bao gồm: góc nghiêng mỏ hàn, công suất ngọn lửa và đường kính que hàn phụ. 4.1. Góc nghiêng mỏ hàn Góc nghiêng mỏ hàn là góc nghiêng của mỏ hàn so với bề mặt các chi tiết hàn. Trên hình 1.7 thể hiện góc nghiêng của mỏ hàn α khi hàn thép cacbon và thép hợp kim thấp có chiều dày khác nhau. Hình 1.7. Góc nghiêng của mỏ hàn α khi hàn thép cacbon và 8
Góc nghiêng của mỏ hàn có thể thay đổi trong quá trình hàn (hình 1.8). Lúc đầu góc nghiêng của mỏ hàn có trị số lớn nhất (800 đến 900). Trong quá trình hàn góc nghiêng mỏ hàn thay đổi theo chiều dày và tính chất kim loại hàn. Lúc kết thúc, ngọn lửa hàn gần như trượt trên bề mặt chi tiết. a b c Hình 1.7. Vị trí của mỏ hàn ở các giai đoạn khác nhau khi hàn thép có chiều dày trung bình a. Nung nóng trước khi hàn; b. Giai đoạn hàn; c. Kết thúc hàn 4.2. Công suất ngọn lửa hàn Công suất ngọn lửa hàn được tính bằng lượng khí cháy tiêu hao trong một giờ. Công xuất ngọn lửa khi hàn thép cacbon và hợp kim thấp được xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với phương pháp hàn phải: VC2H2 = (120 ÷150)S, lít/giờ. Đối với phương pháp hàn trái: VC2H2 = (100 ÷ 120)S, lít/giờ. Trong đó, S là chiều dày của chi tiết hàn, mm. 4.3. Que hàn phụ Khi hàn các chi tiết mỏng có gấp mép thì không cần sử dụng que hàn phụ những trường hợp khác phải dùng que hàn phụ để bổ xung kim loại cho mối iều dahàn. Khi hàn chi tiết có chiều dày tới 15mm đường kính que hàn phụ d được tính theo công thức kinh nghiệm sau: S Đối với phương pháp hàn phải: d = , mm 2 S Đối với phương pháp hàn trái: d = + 1, mm 2 Trong đó, S là chiều dày chi tiết hàn, mm Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn hơn 15mm, đường kính que hàn phụ lấy bằng 6÷8mm. 9
5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ Để thực hiện các mối hàn sấp bằng phương pháp hàn trái (không vát mép) khi chiều dày chi tiết nhỏ hơn 3mm hoặc lớn hơn một chút bằng phương pháp hàn phải, chuyển động thường dùng nhất của mỏ hàn và que hàn phụ như giói thiệu trên hình 1.7a Khi thực hiện các mối hàn góc, để nhận được mối hàn bình thường nên chọn chuyển động mỏ hàn và que hàn phụ như hình 1.8b Khi các chi chi tiết hàn có vát mép, thì mỏ hàn nằm sâu trong rãnh hàn. Lúc này chỉ mỏ hàn chỉ chuyển động dọc, còn dao động ngang là do que hàn phụ thực hiện 1.8c Những chi tiết mỏng có uốn mép, khi hàn không cần sử dụng que hàn phụ để bổ xung kim loại cho nó. Chuyển động mỏ hàn trong trường họp này nên thực hiện theo hình xoắn ốc hay dao động hình sin như trên hình 1.8d,e. a b c d e Hình 1.8. Các chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ 1. Chuyển động của mỏ hàn; 2. Chuyển động của que hàn phụ 6. Các khuyết tật của mối hàn 6.1. Nứt Nứt xảy ra bên trong và bên ngoài của mối hàn. - Nguyên nhân: + Do hàm lượng lưu huỳnh, phốt pho trong kim loại vật hàn và que hàn quá nhiều. + Độ cứng vật hàn lớn và công suất ngọn lửa lớn. + Kết thúc đường hàn không điền đầy, sau khi co ngót thì xuất hiện đường nứt cuối đường hàn. - Biện pháp phòng tránh: 10
+ Chọn que hàn và vật hàn có hàm lượng P, S phù hợp + Chọn công suất ngọn lửa hàn thích hợp 6.2. Không ngấu - Nguyên nhân. + Không làm sạch xỉ hàn kim loại triệt để. + Công suất ngọn lửa hàn lớn. + Chuyển động mỏ hàn, que hàn nhanh và góc độ hẹp. - Biện pháp phòng tránh + Phải vệ sinh vật hàn sạch trước khi hàn + Điều chỉnh công suất ngọn lửa hàn và góc độ mỏ hàn, que hàn hợp lý 6.3. Khuyết cạnh - Nguyên nhân. + Do chuyển động mỏ hàn, que hàn không dừng lại ở hai bên mối hàn. + Do công suất ngọn lửa hàn lớn và góc độ đưa mỏ hàn, que hàn không hợp lý. - Biện pháp phòng tránh + Dao động mỏ hàn, que hàn sang hai bên phải có điểm dừng. + Chọn công suất ngọn lửa hàn hợp lý 6.4 . Vón cục - Nguyên nhân. Do công suất ngọn lửa hàn lớn, chuyển động mỏ hàn, que hàn chậm, góc độ que hàn không hợp lý - Biện pháp phòng tránh + Chọn công suất ngọn lửa hàn và chuyển động mỏ hàn, que hàn hợp lý. + Góc độ que hàn chính xác. 6.5. Lẫn xỉ, lỗ hơi - Nguyên nhân + Bề mặt kim loại bị han rỉ, không làm sạch xỉ ở lớp hàn đầu, que hàn bị ẩm. + Vận tốc hàn nhanh, que hàn chuyển động góc độ hẹp. - Biện pháp phòng tránh + Bề mặt vật hàn phải được làm sạch gỉ, que hàn phải được sấy trước khi hàn. + Vận tốc hàn và chuyển động que hàn chính xác. 7. Những ảnh hưởng của quá trình hàn khí tới sức khoẻ công nhân hàn - Lửa gây ra bởi xỉ nóng chảy kim loại có thể gây ra hỏa hoạn, bỏng cơ thể. Do đó, người vận hành máy cần phải trang bị quần áo không bắt lửa khi làm việc như quần áo da, áo bò. - Khói sinh ra do hàn, nóng chảy kim loại. Do đó, bạn cần tránh hít phải các khí này, xưởng làm việc cần phải có hệ thống hút khí. Khi làm việc cần tránh để mặt tiếp xúc trực tiếp với phần khí sinh ra. Nếu được, bạn có thể trang bị hệ thống thiết bị khí thở riêng. - Hệ thống cung cấp khí. Hàn khí yêu cầu khí nén với áp suất cao, do đó có thể gây ra các tổn thương do rò khí, hoặc nổ bình áp suất cao khi bảo quản sai cách. Do 11
đó, người vận hành cần phải tuân thủ các yêu cầu an toàn khi sử dụng các bình khí, van, dây cấp khí…Nhà xưởng phải được lưu thông không khí, tránh đọng khí sẽ gây ra hiện tượng khó thở, nặng hơn có thể bị ngất vì thiếu oxy - Cháy nổ bình axetylen. Do đó người vận thiết bị hàn khí phải thực hiện đúng theo quy trình kỹ thuật. BÀI 2: VẬN HÀNH, SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ Mã bài:20-2 Giới thiệu: Để thực hiện mối hàn khí, người học cần hiểu được cấu tạo, nguyên lý làm việc của thiết bị hàn khí, từ đó biết cách thao tác sử dụng thực hiện công việc hàn khí. Mục tiêu: Sau khi học xong bài học này người học có khả năng: - Kiến thức: Trình bày đầy đủ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình sinh khí Axêtylen, mỏ hàn khí, van giảm áp, ống dẫn khí. - Kỹ năng: + Lắp mỏ hàn, ống dẫn khí, van giảm áp chai ôxy, bình sinh khí Axêtylen, bình chứa ga đảm bảo độ kín, thực hiện các thao tác lắp ráp trên thiết bị hàn khí chính xác theo yêu cầu kỹ thuật. + Điều chế khí Axêtylen từ đất đèn, bằng bình sinh khí áp suất thấp, đúng định lượng không vượt quá mức cho phép, đảm bảo an toàn. + Điều chỉnh áp suất khí Axêtylen, khí ô-xy phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu hàn. + Thực hiện đầy đủ các bước kiểm tra độ kín, độ an toàn của thiết bị hàn khí trước khi tiến hành hàn. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Học tập nghiêm túc; có ý thức kỷ luật; làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đánh giá được kết quả thực hiện của bản thân và các thành viên trong nhóm. Nội dung chính: 1. Dụng cụ, thiết bị hàn khí 1.1. Thiết bị: 12
Hình2.1 Thiết bị hàn khí 1. Bình chứa ôxy,2. Bình chứa axêtylen,3. Van giảm áp, 4.Khóa bảo hiểm 5. Ống dẫn khí, 6. Mỏ hàn, 7. 1.1.1. Mỏ hàn khí: 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 được ngọn lửa hàn hoặc cắt theo yêu cầu. Mỏ hàn có 2 loại là mỏ hàn kiểu hút và mỏ hàn đẳng áp 13
Hình2.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo mỏ hàn khí a/ Mỏ hàn kiểu hút. b/ Mỏ hàn đẳng áp. 1. Dây dẫn khí C2H2, 2. Dây dẫn khí ôxy, 3. Van điều chỉnh C 2H2, 4. Van điều chỉnh ôxy, 5. Buồng hút, 6. Đầu mỏ hàn Mỏ hàn kiểu tự hút (H.2.2a) sử dụng khi hàn với áp suất khí C2H2 thấp và trung bình. Khí C2H2 (áp suất 0,01÷1,2at) được dẫn vào qua ống (1), còn khí ôxy (áp suất 1÷4at) được 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 C2H2 theo ra mỏ hàn. Hỗn hợp tiếp tục được hòa trộn trong buồng (5), sau đó theo ống dẫn (6) ra miệng mỏ hàn và được đốt cháy tạo thành ngọn lửa hàn. Điều chỉnh lượng khí ôxy và C 2H2 nhờ các van (3) và (4). Nhược điểm của mỏ hàn tự hút là thành phần hỗn hợp khí cháy không ổn định. Mỏ hàn đẳng áp (H.2.2b) dùng khi hàn với áp lực khí C2H2 trung bình. Khí ôxy và C2H2 được phun vaò buồng trộn với áp suất bằng nhau (0,5÷1at) hòa trộn trong ống dẫn của mỏ hàn, đi ra miệng mỏ hàn để đốt cháy tạo thành ngọn lửa. 1.1.2. Áp kế: Hình1.3 Áp kế 14
Hình 2.3.Áp kế Là dụng cụ đo áp suất làm việc của máy sinh 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 lắp áp kế cả ở trên buồng sinh khí và thùng chứa khí . 1.1.3. Nắp an toàn : 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 toàn kiểu quả tạ hay lò xo. Phải thiết kế đường kính và độ nâng của nắp an toàn thế nào để xả được khí thường khi năng suất máy cao nhất, đảm bảo áp suất làm việc của máy không tăng quá 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 mảng bảo hiểm sẽ bị hỏng, màng bảo hiểm thường được chế tạo bằng lá nhôm, lá thiếc mỏng, hoặc hợp kim đồng nhôm dày từ 0,1 ÷ 0,15mm . 1.1.4. 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 C2H2 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 C2H2 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 lớn 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 của nó là : - Ngăn cản ngọn lửa trở vào và xả hỗn hợp chạy 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 được chia làm hai loại: a . Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô. 15
Hình2.4 Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô Cấu tạo gồm vỏ thép (1) trong đặt thỏi hình trụ (2) bắt bọt sứ . Hai mặt của vỏ thép cặp hai nắp 3 và giữa lót cao su . Khi ngọn lửa bị tạt vào thì lập tức bị dập tắt b. Thiết bị ngăn lửa kiểu dùng chất lỏng, Hình2.5 Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu ướt 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 Khi có hỗn hợp khí tạt lại: Hỗn hợp nổ làm tăng áp suất trong bình làm nén nước nên viên bi 5 đóng lại không để hỗn hợp nổ đi qua và dập tắt ngọn lửa. 1.1.5. Van giảm áp: * Tác dụng và vị trí của van giảm áp: - Van giảm áp lắp ngay sau nguồn khí - Làm giảm áp suất của chất khí đến mức quy định - Giữ cho áp suất đó không thay đổi trong suốt quá trình làm việc. - Đều chỉnh áp suất khí ra. 16
- Van giảm áp cho khí O2 có thể điều chỉnh áp suất khí O2 từ 150at xuống khoảng 1 ÷ 1,5at. - Van giảm áp cho khí C2H2 có thể điều chỉnh áp suất khí C2H2 150at xuống khoảng 0,05 ÷ 1,5at. * 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: Đồng hồ áp lực thấp Van an toàn Đồng hồ áp lực cao Nút van Buồng áp lực cao Buồng áp lực thấp Màng cao su Lò xo Tay quay Hình 2.6: Van giảm áp đơn cấp 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 nhỏ hơn buồng (5) nên chất khí đi từ buồng sang buồng sẽ giãn nở làm áp suất giảm xuống đến áp suất làm việc rồi dẫn ra mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Muốn cho áp suất khí trong buồng cao hay thấp ta điều chỉnh khe hở giữa nắp van và gờ van. Nắp càng nâng cao thì áp suất trong buồng áp lực thấp càng cao và lưu lượng khí đi qua van giảm áp càng nhiều, do đó áp suất khí trong buồng (5) tăng dần đến mức quy định. Van giảm áp có nắp van an toàn, áp kế chỉ áp suất trong buồng cao áp và áp kế (4) chỉ áp suất trong buồng áp lực thấp. 1.1.6. Bình sinh khí Axêtylen: Trong công nghiệp dùng khí (C2H2) làm nhiên liệu hàn và cắt kim loại. C2H2 là chất khí không màu, có mùi đặc biệt, nếu hít phải nhiều hơi (C2H2) sẽ bị váng đầu buồn nôn và có thể trúng độc. C2H2 nhẹ hơn không khí và rất dễ hoà tan trong các chất lỏng nhất là Axêtôn. Ngọn lửa khí C2H2 kết hợp với O2 nguyên chất có từ 30500C  31500C. Axêtylen là một chất khí nổ nguy hiểm. Trong những trường hợp sau đây khí (C2H2) có thể nổ : 17
1- Khi nhiệt độ 450  5000C và áp suất cao quá 1,5at. 2- Khí C2H2 hỗn hợp với O2 ở nhiệt độ từ 3000c trở lên và dưới áp suất khí quyển. Hỗn hợp nổ trong phạm vi tỷ lệ từ 2,3  93% khí C2H2 và nổ mạnh nhất khi khoảng 30% khí C2H2.. 3- Khí C2H2 hỗn hợp với không khí theo tỷ lệ 2,3 ÷ 81% khí C2H2 (cùng với nhiệt độ và áp suất như trên). Khí C2H2 chiếm 7 - 13% trong hỗn hợp là nổ mạnh nhất . 4- Khi cho khí C2H2 tiếp xúc lâu ngày với đồng đỏ và bạc. Vì chất này tác dụng với nhau sẽ tạo ra Axêtylua-đồng Axêtylua-bạc dễ nổ khi va đập mạnh hoặc nhiệt độ tăng cao. 5- Khi nhiệt độ của bã đất đèn ở khu vực phản ứng quá 80 0c hoặc nhiệt độ của C2H2 cao quá 900c. Trong công nghiệp điều chế khí C 2H2 bằng cách dùng nước phân huỷ đất đèn (CaC2) trong các máy sinh khí (C2H2): CaC2+ 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 +Q Khí C2H2 điều chế như vậy thường lẫn nhiều tạp chất có hại như: Sunfuhyđrô (SH2), amôniắc (NH3), phốtphohyđrô (PH3), chúng làm cho khí C2H2 có mùi đặc biệt và làm giảm chất lượng mối hàn, ngoài ra trong khí C2H2 còn có hơi nước, không khí và các tạp chất như bột vôi, bột than,... Hàn lượng PH3 trong khí C2H2 không quá 0,06%. Khí hàn hoặc cắt kim loại người ta có thể dùng máy sinh khí di động đặt gần chỗ hàn, cắt, hoặc dùng đường ống dẫn khí C2H2 từ trạm sinh khí cố định. Ngoài ra dùng các bình chứa khí C2H2 đã nạp sẵn để hàn - cắt, bình chứa khí C2H2 bằng thép có dung tích 40 lít, bên trong bình chứa dầy xốp và dùng axêtôn làm dung môi hoà tan. Áp suất tối đa khí C2H2 ở trong là 16at. Axêtylen được sử dụng rộng rãi do tốc độ bắt cháy và công suất ngọn lửa cao nhất, nhiệt độ của ngọn lửa có thể đạt tới 32000C và có vùng hoàn nguyên tốt hơn các loại khí nhiên liệu khác vì thế ta chỉ nghiên cứu khí C2H2 và O2. Các loại khí nhiên liệu khác (C2H4; C6H6 ; hơi xăng dầu ...) có tính chất về khả năng tự bốc cháy, nhiệt giải phóng từ phản ứng cháy tương tự Axêtylen nhưng nhiệt độ thấp hơn, nguy cơ cháy nổ thấp hơn, bảo quản dễ dàng hơn chi phí thấp hơn nhưng do công suất nguồn nhiệt và năng suất lao động thường thấp hơn, nên ít sử dụng. + Điều chế khí C2H2 Bình sinh khí C2H2: Là thiết bị trong đó dùng nước phân huỷ CaC2 để lấy khí C2H2. CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 Trong thực tế 1kg CaC2 cho ta khoảng 220 ÷ 300 lít khí C2H2. Hiện nay có nhiều loại bình sinh khí C2H2 mỗi loại chia ra nhiều kiểu khác nhau , nhưng bất kỳ một máy sinh khí nào cũng đều phải có các bộ phận chính sau đây: - Buồng sinh khí ( một hoặc nhiều buồng ) - Thùng chứa khí. 18
- Thiết bị kiểm tra và an toàn ( áp kế nắp an toàn .....). Các bộ phận trên có thể bố trí thành một kết cấu trung hay riêng rồi nối với nhau bằng các ống . a. Phân loại Thông thường người ta xếp các loại máy sinh khí dựa theo một số đặc điểm sau: - 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 dưới 200kg CaC2 trở lên. Loại I chủ yếu dùng vào việc tu sửa và lắp ráp, phần lớn kiểu di động, 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. - 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 được 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. - Phân loại dựa theo số lượng nước cần thiết để điều chế khí C2H2: + Bình sinh khí C2H2 loại khô + Bình sinh khí C2H2 loại ướt : b. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình sinh khí axetylen hỗn hợp áp xuất thấp. - Cấu tạo: Hình2.7: Cấu tạo của bình sinh khí. - Nguyên lý hoạt động: Mở cửa số 1 để đổ nước vào buồng phản ứng 3, đẩy cần 4 lên cao sau đó cho giỏ đất 2 vào buồng phản ứng, lúc này do cần 4 ở vị trí cao nên đất không chạm nước, sau khi cho đất thì đóng nắp 1 lại. Khi hạ cần 4 xuống, đất sẽ tiếp xúc với nước sinh ra khí axetylen bay lên qua vòi dẫn vào buồng chứa khí 5. Khí được đi ra mỏ cắt qua van số 6. Khi bên ngoài chưa sử dụng, áp xuất buồng chứa khí 19