Giáo trình Hàn và cắt khí (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Việt Đức Hà Tĩnh

Chia sẻ: Tomjerry001 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Hàn và cắt khí cung cấp cho người học những kiến thức như: vận hành, sử dụng thiết bị hàn khí; Kỹ thuật hàn khí; Cắt kim loại và hợp kim bằng ngọn lửa khí; Cắt bằng hồ quang Plasma khí nén. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hàn và cắt khí (Nghề: Hàn - Trung cấp) - Trường CĐ Nghề Việt Đức Hà Tĩnh

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ TĨNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT - ĐỨC HÀ TĨNH GIÁO TRÌNH Mô đun/Môn học: HÀN VÀ CẮT KHÍ Nghề: HÀN Trình độ: TRUNG CẤP Biên soạn: Thạc sỹ Nguyễn Ngọc Sáng Tài liệu lưu hành nội bộ Năm 2017
MỤC LỤC Bài 1: VẬN HÀNH, SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍError! Bookmark not defined. 1.Thực chất, đặc điểm và ứng dụng của hàn khí.Error! Bookmark not defined. 1.1.Thực chất. ................................... Error! Bookmark not defined. 1.2 Đặc điểm, ứng dụng. ................... Error! Bookmark not defined. 2. Dụng cụ, vật liệu và thiết bị hàn khí.Error! Bookmark not defined. 2.1. Dụng cụ. ..................................... Error! Bookmark not defined. 2.2. Vật liệu. ...................................... Error! Bookmark not defined. 2.2.1. Khí hàn. ............................... Error! Bookmark not defined. + Tính chất của khí a xêtylen. .............. Error! Bookmark not defined. 2.3. Thiết bị hàn khí.......................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1. Sơ đồ chung của một trạm hàn khí. . Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Bình chứa khí. ..................... Error! Bookmark not defined. 2.3.3. Bình điều chế khí axêtylen . Error! Bookmark not defined. 2.3.4. Khóa bảo hiểm. ................... Error! Bookmark not defined. 2.3.5. Van giảm áp. ....................... Error! Bookmark not defined. 2.2.6. Dây dẩn khí . ...................... Error! Bookmark not defined. 2.2.7. Mỏ hàn. ................................ Error! Bookmark not defined. 3. Lắp rắp thiết bị hàn khí. .................. Error! Bookmark not defined. 3.1. Lắp van giảm áp vào bình. ........ Error! Bookmark not defined. 3.1.1. Thổi sạch bụi bẩn trước khi lắp van giảm áp.Error! Bookmark not defined. 3.1.2 Lắp van giảm áp ôxy. ......... Error! Bookmark not defined. 3.1.3. Lắp van giảm áp axêtylen. . Error! Bookmark not defined. 3.1.4. Nới lỏng vít điều chỉnh van giảm áp.Error! Bookmark not defined. 3.1.5. Mở van bình khí. ................ Error! Bookmark not defined. 3.1.6. Kiểm tra rò khí................... Error! Bookmark not defined. 3.2. Lắp ống dẩn khí. ........................ Error! Bookmark not defined. 3.2.1. Lắp bép hàn......................... Error! Bookmark not defined. 3.2.2. Lắp ống dẩn khí. ................. Error! Bookmark not defined. 3.2.3. Xả khí hổn hợp . .................. Error! Bookmark not defined. 3.2.4.Trình tự tháo thiết bị hàn. ... Error! Bookmark not defined. 4. Điều chỉnh áp suất khí. ..................... Error! Bookmark not defined. 5. Kiểm tra an toàn trước khi hàn. ...... Error! Bookmark not defined. 6. An toàn, phòng cháy nổ và vệ sinh phân xưỡng.Error! Bookmark not defined. 6.2. Chú ý an toàn trong quá trình hàn cắt bằng khí.Error! Bookmark not defined. Bài 2: Kỹ thuật hàn khí ............................ Error! Bookmark not defined.
1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật liệu và phôi hàn.Error! Bookmark not defined. 1.1. Chuẩn bị thiết bị. ....................... Error! Bookmark not defined. 1.2. Dụng cụ. ..................................... Error! Bookmark not defined. 1.3. Vật liệu và phôi hàn. .................. Error! Bookmark not defined. 2. Tính chế độ hàn. ............................... Error! Bookmark not defined. 2.1. Công suất ngọn lửa. ................... Error! Bookmark not defined. 2.2. Đường kính que hàn phụ: Kí hiệu d, đơn vị tính mm. ...... Error! Bookmark not defined. 3. Lấy lửa và chọn ngọn lửa. ................ Error! Bookmark not defined. 4. Kỹ thuật hàn. .................................... Error! Bookmark not defined. 4.1. Phương pháp hàn....................... Error! Bookmark not defined. 4.2. Góc độ mỏ hàn và que hàn phụ. Error! Bookmark not defined. 4.3. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ.Error! Bookmark not defined. 5. Kiểm tra chất lượng mối hàn. .......... Error! Bookmark not defined. 6. An toàn lao động, phòng cháy nổ và vệ sinh phân xưỡng. .... Error! Bookmark not defined. Bài 3: Cắt kim loại và hợp kim bằng ngọn lửa khíError! Bookmark not defined. 1.Điều kiện kim loại cắt được bằng khí cháy .... Error! Bookmark not defined. 2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật liệu.. Error! Bookmark not defined. 3. Tính chế độ cắt.................................. Error! Bookmark not defined. 2.1. Công suất ngọn lửa. ................... Error! Bookmark not defined. 4. Kỹ thuật cắt ...................................... Error! Bookmark not defined. 5.1. Phương pháp cắt. ....................... Error! Bookmark not defined. 5.2. Góc độ mỏ cắt. ........................... Error! Bookmark not defined. 5.3. Tiến hành cắt. ............................ Error! Bookmark not defined. Bài 4: Cắt bằng hồ quang Plasma khí nénError! Bookmark not defined. 1. Chuẩn bị phôi hàn. ........................... Error! Bookmark not defined. 2. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật liệu.. Error! Bookmark not defined. 3. Tính chế độ cắt.................................. Error! Bookmark not defined. 4. Gá đính phôi cắt .............................. Error! Bookmark not defined. 5. Kỹ thuật cắt ..................................... Error! Bookmark not defined.
Bài 1: VẬN HÀNH, SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ 1. Thực chất, đặc điểm và ứng dụng của hàn khí. Hàn khí là quá trình nung nóng kim loại chỗ cần nối và que hàn đến trạng thái hàn (nóng chảy) bằng ngọn 3 lửa của các khí cháy với ôxi. Sau khi ngọn lửa hàn đi qua, kim loại lỏng của vũng hàn kết tinh lại tạo thành mối hàn. Sơ đồ hàn khí được giới thiệu trên 4 2 hình 5-1. Ngọn lửa hàn 2 của hỗn hợp khí cháy với dòng ôxi từ mỏ hàn 3 ra làm nóng chảy chỗ cần nối của chi tiết 1và que hàn phụ 4 tạo thành vũng hàn 5. Ngoài ra ngọn lửa hàn có tác dụng bảo 5 vệ cho vùng hàn khỏi những ảnh hưởng 1 xấu của môi trường xung quanh, nhằm nâng cao chất lượng mối hàn. Hình 5 – 1. Sơ đồ hàn khí Hàn khí có phạm vi sử dụng hẹp hơn so với hàn điện hồ quang tay ( vì năng suất thấp hơn), song hiện nay nó vẫn được dùng khá phổ biến do thiết bị hàn khí đơn giản, rẻ, có thể trang bị ở những nơi xa nguồn điện. Hàn khí hợp lý nhất khi hàn những chi tiết có chiều dày mỏng, chế tạo và sửa chữa các chi tiết bằng gang, hàn nối ống có đường kính nhỏ, hàn vảy, hàn đắp. 2.Vật liệu và thiết bị dùng trong hàn khí 2.1. Các loại khí dùng trong hàn khí Khí dùng để hàn gồm có ôxi và các loại khí cháy. khí cháy có thể là các hợp chất của cacbuahyđrô ( mêtan, axêtylen, propan, butan, xăng…) hay khí hyđrô. Trong hàn khí thường dùng nhất là khí axêtylen, bởi vì khi cháy với ôxi nhiệt độ của ngọn lửa axêtylen khá cao ( tới 3150 0 C ) và có vùng hoàn nguyên tốt thuận lợi cho việc hàn và cắt kim loại. Tuy nhiên, đối với các chi tiết mỏng ( S< 4mm) hay các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, ta có thể sử dụng các loại khí cháy khác như mêtan, prôpan, butan, xăng, dầu hoả để hàn.
2.1.1.Khí ôxi. Ôxi dùng trong kỹ thuật hàn cần có độ tinh khiết từ 98,5  99,5% ( còn lại là các tạp chất khí khác nitơ và argon ) nên thường gọi là ôxi kỹ thuật. Ôxi là loại khí trong suốt không màu, không mùi vị, khi tác dụng với các chất hữu cơ nó sinh ra một nhiệt lượng lớn. Khí ôxi ở trạng thái bị nén, khi tiếp xúc với dầu mỡ khoáng vật hoặc các chất dễ cháy như bụi than… có thể tự bốc cháy. Vì vậy khi sử dụng ôxi, đặc biệt ở trạng thái bị nén phải kiểm tra cẩn thận, tránh dầu mỡ và các chất bẩn khác. 2.1.2. Khí axêtylen Axêtylen là một loại khí cháy, có công thức hoá học là C2H2. Axêtylen không màu, nhẹ hơn không khí và có mùi hắc khi ở dạng nguyên chất. Điều cần chú ý là ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao khí C2H2 rất dễ nổ. Ví dụ C2H 2 có thể nổ dưới áp suất 1,5at và nhiệt độ trên 580 0C, chính vì thế các bình điều chế C2H 2 phải có áp suất nỏ hơn 1,5at để tránh khả năng nổ khi ở nhiệt độ cao. Axêtylen được điều chế bằng cách cho đất đèn (công thức CaC2) tác dụng với nước: CaC2 + 2H2O  C2H 2 + Ca (OH)2  + Q Phản ứng sinh ra một lượng nhiệt Q khá lớn. Đất đèn là một hợp chất hoá học của canxi và cacbon, mặt gãy của đất có màu nâu xám. Nó thường được sản xuất bằng cách nấu chảy đá vôi với than cốc hoặc ăngtraxit trong lò điện ở nhiệt độ 19000  23000 C. Đất đèn trong công nghiệp chứa khoảng 65  80% CaC2 và từ 25  10% CaO, còn lại là các tạp chất như SiO2 , CO2 …. Đất đèn dễ bị phân huỷ trong môi trường khí ẩm. Hạt càng nhỏ,độ ẩm cao thì đất đèn phân huỷ càng mạnh. Theo lý thuyết thì cứ 1 kg CaC2 tác dụng với nước sẽ cho ra 372,5 lít khí C2H 2, nhưng trên thực tế phụ thuộc vào độ tinh khiết của đất đèn và điều kiện phản ứng, ta chỉ thu được khoảng 230  265 lít C2H2. Hỗn hợp của C2H 2 với các chất có chứa ôxi cũng rất dễ cháy nổ: khi C2H2 hoá hợp với không khí ở áp suất khí trời ở nhiệt độ từ 3050C đến 4700C hoặc với ôxi nguyên chất ở nhiệt độ từ 2970C đến 3060C chúng sẽ nổ. Khi nổ tốc độ cháy của C2H2 rất cao ( đạt tới 3000m/s và áp suất dư từ 350  600 at). 2.2. Thiết bị hàn khí. 2.2.1. Bình sinh khí Axêtylen. 1. Bình điều chế axêtylen loại nước rơi vào đá M - 55 a. Cấu tạo: 5 6 1. Ngăn chứa đất đèn 2. Buồng sinh khí 7 3. Thành bình 4. Vách ngăn 5. Ống dẫn C2H2 8 6. Ống cổ cong 4 7. Phễu chứa nước 3 9 10 8. Ống lưu thông 2 11 12 1
9. Ống dẫn nước 10. Van nước 11.Nắp 12.Ống xiphông Hình 5 - 2. Thùng điều chế khí axêtylen loại M - 55 b. Nguyên lý làm việc: Cho đất vào khay 1 cho vào buồng sinh khí số 2, đổ nước vào bình qua phễu 7, kiểm tra mức nước trong bình thông qua van kiểm tra mức nước ( không vẽ trong hình ). Mở van nước 10, nước sẽ tưới vào đất tạo ra phản ứng giữa đất và nước tạo ra khí C2H2 từ buồng sinh khí theo ống 6 lọc qua nước và được chứa ở ngăn dưới của bình ( dưới vách ngăn 4, thể tích của bình có sự thay đổi nó phụ thuộc vào lượng khí sinh ra). Sau đó khí được theo ống 5 qua khoá bảo hiểm đi ra mỏ hàn. Nếu áp suất trong buồng sinh khí tăng nước sẽ được nén từ ngăn dưới lên ngăn trên của bình làm tăng thể tích của buồng chứa khí, đồng thời làm giảm mức nước ở phễu 7, làm cho nước tưới vào đất giảm quá trình phản ứng chậm lại, lượng khí sinh ra giảm. Nếu áp suất giảm nước lại từ ngăn trên chảy xuống ngăn dưới của bình làm cho mức nước trong phễu 7 tăng, làm cho phản ứng trở lại bình thường. 2. Bình sinh khí axêtylen loại hỗn hợp kiểu HB - 1,25. a. Cấu tạo: 1. Van kiểm tra nước ( ở bình ngăn lửa tạt lại) 2. Bình ngăn lửa tạt lại 6 3. Ống hình côn 5 4. Phễu 4 5. Van khí 6. Ống mềm 7. Ống cứng 8. Vỏ bình 7 8 9. Vách ngăn 10. Ống dẫn khí 9 11. Van nước 10 12.Ống dẫn nước 3 11 13.Buồng sinh khí 14.Sàng nghiêng 12 15.Nắp buồng sinh khí 2 15 1 13 14 Hình 5 . 3: Bình điều chế axêtylen kiểu HB - 1,25. b. Nguyên lý làm việc:
Đổ nước vào bình thông qua van kiểm tra nước ( khi đổ nước phải đóng van11và mở van 5 ). Đối với bình ngăn lửa tạt lại 2 phải đổ nước từ phễu 4 và kiểm tra nước bằng van 1. Cho đất đèn vào sàng nghiêng 14, đưa vào buồng 13, khoá buồng 13, đóng nắp 15 và mở khoá11, nước sẽ theo ống 12 chảy vào buồng 13 tác dụng với đất đèn. Khí axêtylen sinh ra theo ống 10 vào phần dưới của bình và đẩy nước lên phần trên. Áp suất của khí axêtylen trong thùng và buồng tăng lên, nước ở buồng 13 sẽ bị đẩy vào ống hình côn 3 ( miệng hở ) và tới một lúc nào đó nước ở buồng 13 không tiếp xúc với đất nữa làm cho quá trình sinh khí tạm thời ngừng lại. Khi áp suất trong bình giảm xuống, nước ở ống hình côn 3 lại hạ xuống và quá trình sinh khí lại tiếp tục. Nếu áp suất ở trong bình hạ xuống dưới 230  250 mm cột nước, thì nước ở phần dưới của bình dâng lên đến mức van 11 và nước lại bắt đầu chảy vào buồng 13. Sau mỗi ca làm việc phải làm vệ sinh bình sinh khí. 2.2.2. Chai khí 1. Chai ôxi: Để bảo quản và vận chuyển các loại khí, người ta thường sử dụng các loại chai chứa khí. Chai chứa ôxi thường có dung tích 40 lít và chịu áp suất tối đa là 200 bar, mặt ngoài của bình được sơn màu xanh. Bình dung tích 40 lít có kích thước như sau: Đường kính ngoài: 219 mm Chiều dài phần vỏ bình: 1390 mm Chiều dày thành bình ( đối với loại 200bar ) : 9,3 mm Khối lượng của bình: 60 kg. Khí ôxi thường được nạp vào bình với áp suất tối đa là 150 bar 2. Chai axêtylen, khí hoá lỏng LPG - Khí axêtylen được nạp vào chai Với dung tích là 40 l và có kèm lượng axêtôn để phòng chống khả năng gây ra nổ khi sử dụng, với bình 40l lượng axêtôn thường là 13l. Áp suất trong chai 18at ( phụ thuộc nhiệt độ )lượng axêtylen 6000 l, lượng lấy ra tới 500l/h. - Khí hoá lỏng LPG ( Khí propan ) khí được nạp vào chai ở dạng lỏng, dung tích chai chỉ chiếm 80% khí ở trạng thái lỏng hoàn toàn. Áp suất làm việc lớn nhất 7,3 bar, lượng khí 33kg, kiểm tra nội dung thông qua cân. 2.2.3. Bình ngăn lửa tạt lại Bình ngăn lửa tạt lại thường được lắp sau bình sinh khí axêtylen, bình ngăn lửa tạt lại có nhiệm vụ dập tắt ((ngọn lửa cháy quặt )) để bảo vệ cho ống dẫn khí và thùng điều chế axêtylen. Bình ngăn lửa tạt lại thường có 2 loại là bình ngăn lửa tạt lại kiểu hở và bình ngăn lửa tạt lại kiểu kín. 1. Bình ngăn lửa tạt lại kiểu hở. a. Cấu tạo Nước C2H2 1. Thành bình 6 2. Van kiểm tra nước 7 3. Van 5 4. Ống dẫn C2H2 4 3 8
5. Van khí 6. Màng bảo hiểm 7. Phễu 8. Ống a) b) Hỗn hợp nổ Không khí c) d) Hình 5. 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình ngăn lửa tạt lại kiểu hở b. Nguyên lý làm việc: Đổ nước vào bình thông qua phễu 7 kiểm tra nước trong bình qua van 2. Mở van 5 khí C2H2 từ bình điều chế theo ống 4 lọc qua nước chứa ở ngăn trên của bình, qua van 3 ra mỏ hàn ( H 5 - 4a ). Sự chênh lệnh áp suất giữa C2H 2 và môi trường được biểu thị bằng cột nước H (H.5 - 4b ). Khi có hiện tượng (( ngọn lửa quặt)) áp suất trong bình 1 tăng lên, ép nước vào cả hai ống 4 và 8, mực nước trong vỏ 1 hạ xuống cho đến khi chân ống 8 hở ra. Hỗn hợp nổ lập tức theo ống 8 vào phễu 7 phá vỡ màng bảo hiểm 6 đi ra ngoài ( H. 5 - 4c). Sau khi (( ngọn lửa quặt)) bị dập tắt. Khi muốn trở lại làm việc ta phải kiểm tra nguyên nhân gây ra (( ngọn lửa quặt)), thay màng bảo hiểm 6 bổ sung nước vào bình sau đó mới làm việc. Trong một ca làm việc cần thường xuyên bổ sung nước vào bình từ 3 đến 4 lần. H n 2. Bình ngăn lửa tạt lại kiểu kín. 7 h p a. Cấu tạo: C2H2 n 1.Thành bình 6 5
2. Ống dẫn C2H2 3. Van khí 4. Lỗ dẫn khí 5. Ống trụ 6. Ống dẫn C2H2 7. Màng bảo hiểm 8. Van kiểm tra nước Hình 5 . 5. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bình ngăn lửa tạt lại kiểu kín b. Nguyên lý làm việc: Đổ nước vào bình, kiểm tra mức nước trong bình thông qua van kiểm tra số 8. Mở van khí từ bình điều chế khí C2H 2 từ bình qua ống 2, đẩy nắp van 3, qua lỗ 4 để vào ống 5 và theo ống 6 ra mỏ hàn, mỏ cắt ( H. 5 - 5a ).Khi có hiện tượng ngọn lửa quặt áp suất trong bình tăng lên, nắp van 3 sẽ đóng lại ngăn không cho khí C2H 2 cấp vào bình. Hỗn hợp nổ sẽ phá vỡ màng bảo hiểm 7 thoát ra ngoài ( H. 5 - 5b ). Muốn làm việc trở lại ta phải thay màng bảo hiểm 7, bổ xung nước vào bình sau đó mới làm việc bình thường. 2.2.4. Van giảm áp Van giảm áp thường được nắp sau chai ôxi hoặc chai khí, van giảm áp có những nhiệm vụ chủ yếu sau: Giảm áp suất cao của khí ở trong bình chứa xuống áp suất thấp phù hợp với chế độ hàn; điều chỉnh lượng khí nén và giữ cho áp của hỗn hợp khí ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi áp suất trong bình chứa; đảm bảo an toàn khi có hiện tượng tăng áp đột ngột. Van giảm áp có nhiều loại khác nhau. Căn cứ vào số lượng buồng giảm áp, người ta phân biệt loại van một buồng và loại van hai buồng. Căn cứ vào nguyên lý tác dụng người ta có loại van tác dụng thuận và loại van tác dụng nghịch. Vì nguyên lý làm việc của hai loại van ( thuận và nghịch ) tương tự nhau nên sau đây chỉ giới thiệu nguyên lý làm việc của loại van tác dụng nghịch. Van tác dụng nghịch là loại sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế sản xuất hiện nay. 1. Cấu tạo: 1. Ống dẫn khí vào 3 4 5 7 2. Đồng hồ đo áp suất cao 2 3. Lò xo 6 1 4. Buồng áp suất cao 5. Nắp van 6. Van an toàn 7. Đồng hồ đo áp suất thấp 12 8. Buồng áp suất thấp 8 9. Lò xo 13 11 9
10. Vít 11. Màng cao su 12. Cần đẩy 13.Lỗ thoát khí Hình 5 . 6: Van giảm áp tác dụng nghịch một buồng 2. Nguyên lý làm việc: Lắp van vào bình chứa khí kiểm tra độ kín của chỗ nối, sau đó mở van chai khí, Lúc này khí từ bình chứa qua ống 1 áp suất của nó được báo ở đồng hồ 2. Căn vào chế độ hàn và cắt ta điều chỉnh vít 10, vít 10 sẽ ép lò xo 9 tác dụng vào cần đẩy 12, mở nắp van 5 khí từ buồng áp suất cao 4 qua khe hở của van 5 xuống buồng áp suất thấp 8. Áp suất ở buồng 8 được báo ở đồng hồ 7, khí từ buồng 8 theo ống dẫn ra mỏ hàn và mỏ cắt. Vì một lý do nào đó áp suất trong buồng 8 tăng khí sẽ ép màng cao su 11 võng xuống làm tăng thể tích của buồng 8, đồng thời kéo theo cần đẩy 12 đậy nắp van 5 lại lượng khí từ buồng 4 xuống buồng 8 giảm và làm cho áp suất không tăng. Khi áp suất giảm thì lò xo 9 đẩy nắp van 5 mở rộng hơn làm cho lượng khí vào buồng 8 tăng. Trường hợp áp suất của khí trong buồng 8 tăng lên quá mức làm cho màng cao su không thể ép lò xo 9 xuống hơn nữa thì van an toàn 6 sẽ mở ra và khí được thoát ra ngoài. Nếu van an toàn bị kẹt thì khí sẽ phá màng cao su tại hai điểm lõm và thoát ra ngoài theo lỗ 13. Muốn làm việc trở lại ta phải tìm ra nguyên nhân gây ra sự cố, thay thế những chi tiết bị hỏng kiểm tra lại thiết bị sau đó mới làm việc. 2.2.5. Mỏ hàn kiểu hút Mỏ hàn là một dụng cụ quan trọng nhất trong trang bị của một trạm hàn khí. Nhiệm vụ cơ bản của mỏ hàn nhận khí O2 và C2H2 từ các bình chứa khí ( hoặc C2H2 từ thùng điều chế ) đến buồng hỗn hợp đưa ra đầu mỏ hàn tạo thành ngọn lửa cung cấp nhiệt năng cho quá trình hàn. Mỏ hàn phải rất an toàn trong sử dụng, ổn định được sự cháy của ngọn lửa, mỏ hàn phải nhẹ và dễ điều chỉnh thành phần và công suất của ngọn lửa hàn. 1. Cấu tạo: 2 8 1 O2 5 3 C2H 2 6 9 7 4
Hình 5 - 7. Mỏ hàn kiểu hút 1. Ống dẫn 6. Thân mỏ hàn 2. Miệng phun 7. Đầu mỏ hàn 3. Vùng áp suất thấp 8. Van 4. Ống dẫn 9. Van 5. Buồng hỗn hợp 2. Nguyên lý làm việc: Mở van 8 điều chỉnh O2 khí O2 có áp suất ( 3  4 ) at theo ống dẫn 1 qua van điều chỉnh vào miệng phun số 6. Vì đầu miệng phun có đường kính rất bé nên dòng O2 đi qua đó với tốc độ rất lớn tạo thành vùng áp suất thấp xung quanh miệng phun. Nhờ vậy khí axêtylen được hút vào buồng hỗn hợp 9 qua ống 2 kết hợp với ôxi tạo thành hỗn hợp khí. Hỗn hợp khí cháy theo ống 10 đi ra đầu mỏ hàn 11, khi bị đốt sẽ cháy tạo thành ngọn lửa hàn. Khi vận hành ta cần chú ý phải mở van ôxi trước và mở van axêtylen sau, có như vậy mới tạo ra sự hút của khí ôxi để kéo khí axêtylen vào buồng hỗn hợp vì áp suất của ôxi lớn hơn rất nhiều so với khí axêtylen. Trong quá trình hàn do sự bắn toé của kim loại lỏng và xỉ lỏng, lỗ đầu mỏ hàn có thể bị bám bẩn hoặc tắc làm cho ngọn lửa không đạt được hình dạng và tính chất yêu cầu. Lúc đó, nên khoá các đường dẫn khí lại và thông lỗ đầu mỏ hàn. Khi mỏ hàn quá nóng ngọn lửa cháy gián đoạn hoặc nghe tiếng nổ ở đầu mỏ hàn, thì cũng nên tắt ngọn lửa, nhúng nó vào nước để làm nguội sau đó mới tiếp tục hàn. Khi tắt ngọn lửa hàn phải đóng van axêtylen trước sau đó mới đóng van ôxi. Bài 2: Kỹ thuật hàn khí 2.1. Điều chỉnh ngọn lửa hàn Quá trình cháy của ôxi và axêtylen hoặc các chất khí khác ngọn lửa sinh ra nhiệt và ánh sáng. Nhiệt nung nóng vật hàn, que hàn và môi trường xung quanh. Căn cứ vào tỷ lệ giữa ôxi và axêtylen trong hỗn hợp khi cháy sẽ tạo ra ngọn lửa hàn có hình dáng, kích thước và tính chất khác nhau, có thể chia ngọn lửa hàn thành ba loại: ngọn lửa bình thường, ngọn lủa ôxi hoá, ngọn lửa các bon hoá. O2 a. Ngọn lửa bình thường: tỷ lệ C H = 1,1- 1, 2 ( Hình 5 - 8a ) 2 2 Ngọn lửa cân đối chia làm 3 vùng, vùng hạt nhân ngay sát đầu mỏ hàn và có màu sáng trắng, nhiệt độ vùng này khoảng từ 800  10000C. Ở vùng này có thừa các bon và hyđrô làm ảnh hưởng tới chất lượng mối hàn. Vùng hoàn nguyên có màu sáng xanh, nhiệt độ vùng này cao khoảng 32000C. Thành phần khí cháy của nó gồm có CO và H2 là những chất có khả năng bảo vệ vũng hàn tốt, chiều dài vùng này khoảng 20 mm. Vùng cháy hoàn toàn ( còn gọi là đuôi ngọn lửa ) có màu nâu xẫm, nhiệt độ vùng này thấp và có thành phần khí là hơi nước và các bon níc nên không sử dụng để hàn kim loại.
Ngọn lửa bình thường được ứng dụng để hàn thép các bon thấp, thép hợp kim thấp. O2 >1, 2 b. Ngọn lửa ô xy hoá: tỷ lệ C2 H2 ( Hình 5 - 8b ) Hình dạng ngọn lửa ngắm lại, bầu hơn so với ngọn lửa bình thường, ngọn lửa này có màu sáng trắng, vùng giữa và vùng đuôi không phân biệt rõ. Nhiệt độ của ngọn lửa ôxi hoá lớn hơn so với ngọn lửa bình thường, nhưng không dùng để hàn thép vì mối hàn nhận được rất giòn và rễ bị rỗ khí. Ngọn lửa ôxi hoá chủ yếu sử dụng để hàn đồng thau, nung nóng và tẩy hớt kim loại. O2 < , c. Ngọn lửa các bon hoá: tỷ lệ 11 ( Hình 5 -8c ) C2 H2 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 lửa các bon hoá có nhiệt độ thấp hơn ngọn lửa bình thường, có vùng hoàn nguyên thừa Cacbon rất rễ xâm nhập vào thành phần của kim loại đắp, vì thế ít dùng để hàn thép, mà chủ yếu là dùng để hàn gang, hàn đắp thép cao tốc, tôi bề mặt và hàn hợp kim cứng. 3 2 1 a) 3 2 1 b) 3 2 1 c) Hình 5 . 8: Các loại ngọn lửa hàn 2.2 Chuẩn bị mép hàn 2.2.1 Các loại mối hàn: Cũng như hàn hồ quang tay tuỳ theo vị trí hàn trong không gian mà người ta chia ra: hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang hay hàn trần. Căn cứ vào kết cấu của chi tiết hàn, hàn khí cũng có các mối hàn ghép giáp mối, chồng mối, ghép góc chữ T, L, I, U… mối hàn mặt đầu, mối hàn đinh tán… Hàn khí thường được ứng dụng hàn các chi tiết có chiều dày mỏng, vì chi tiết có chiều dày lớn thường sử dụng hàn điện. 2.2.2 Chuẩn bị vật hàn trước khi hàn:
Trước khi hàn phải tiến hành làm sạch mép hàn và khu vực xung quanh mối hàn rộng (20  30 ) mm. Khi hàn các vật mỏng có bề dày S = ( 0,5  1 ) mm ta dùng phương pháp uốn mép. Vật hàn dày (1  3 ) mm không cần vát mép mà chỉ cần để khe hở a phù hợp. Khi vật hàn dày hơn 5 mm người ta thường vát chữ V, X. Vật hàn trước khi hàn cần chọn gá lắp hợp lý và hàn đính một số điểm để đảm bảo vị trí tương đối của kết cấu trong quá trình hàn. Chiều dài của mối đính và khoảng cách của chúng phụ thuộc vào hình dạng của vật hàn, chiều dày và chiều dài mối hàn. Khi hàn các vật nhỏ bằng tấm mỏng chiều dài mối hàn đính 5 mm và khoảng cách của mối đính từ ( 50  100 ) mm. Khi hàn vật hàn lớn, tấm dày chiều dài mối hàn đính có thể đến ( 20  30 ) mm và khoảng cách giữa các mối đính cách nhau từ ( 300  500 ) mm. Chiều cao mối đính khoảng ( 0,5  0,7 ) mm. Trình tự hàn đính từ giữa ra. 2.3 Chế độ hàn khí Ngoài tốc độ hàn ra, các thông số cơ bản của chế độ hàn khí là: góc nghiêng của mỏ hàn, công suất ngọn lửa và đường kính que hàn phụ. 2.3.1 Góc nghiêng của mỏ hàn. Góc nghiêng của mỏ hàn so với bề mặt của chi tiết hàn phụ thuộc vào chiều dày của chi tiết hàn và tính chất lý nhiệt của kim loại hàn. Chiều dày càng lớn, góc nghiêng của mỏ hàn phải càng lớn. Trên hình 5 - 10 giới thiệu sự phụ thuộc của góc nghiêng mỏ hàn  khi hàn thép các bon và thép hợp kim thấp có chiều dày khác nhau. m mm 15m mm 80 >15 90° - 10 10 70° - m °7 7m 60 - °5 50 mm - 5 °3 40 3mm 1- 30° mm 20°
Góc nghiêng của mỏ hàn có thể thay đổi trong quá trình hàn. Lúc khởi đầu để nung nóng kim loại được tốt và hình thành mối hàn nhanh, góc nghiêng của mỏ hàn có trị số lớn nhất ( 80  900). Trong quá trình hàn, góc nghiêng cần được thay đổi cho phù hợp với chiều dày và tính chất của kim loại hàn. Khi kết thúc mối hàn, để mối hàn được điền đầy và tránh sự chảy kim loại, phải giảm góc nghiêng của mỏ hàn xuống. Lúc đó ngọn lửa hàn trược trên bề mặt chi tiết hàn ( Hình 5 . 11 ). a) b) c) Hình 5 . 15.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 2.3.2. Công suất ngọn lửa hàn. Công suất này được tính bằng lượng khí cháy tiêu hao trong một giờ. Nó phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày chi tiết hàn và tính chất lý nhiệt của kim loại cơ bản: chiều dày càng lớn, nhiệt độ nóng chảy và tính dẫn nhiệt của kim loại cơ bản càng cao, thì công suất của ngọn lửa hàn càng lớn và ngược lại. Hàn thép các bon và thép hợp kim thấp, công suất ngọn lửa hàn xác định theo công thức kinh nghiệm sau đây : 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 vật hàn ( mm ) Khi hàn gang, đồng thau, đồng thanh, hợp kim nhôm, công suất ngọn lửa hàn chọn như hàn thép. Khi hàn đồng đỏ do tính dẫn nhiệt của đồng tốt nên công suất ngọn lửa hàn tính theo công thức sau: VC2H2 = ( 150  200 ).S , lít/ giờ (a ) VC2H2 = ( 120  150 ).S , lít/ giờ ( b ) Khi hàn bằng một mỏ hàn ta dùng công thức a. Khi dùng hai mỏ hàn, mỏ để nung dùng công thức a, mỏ hàn dùng công thức b. Phải căn cứ vào công suất của ngọn lửa để chọn số liệu đầu mỏ hàn một cách thích hợp. 2.3.3 Que hàn phụ.
Khi hàn các chi tiết mỏng có gấp mép thì không cần sử dụng que hàn phụ còn những trường hợp khác phải dùng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn. Que hàn phụ dùng để hàn thép các bon và thép hợp kim thấp phải thoả mãn các yêu cầu như sau: có đường kính tỷ lệ với chiều dày chi tiết hàn; bề mặt phải sạch ( không gỉ không dính dầu mỡ và các chất bẩn khác ); ít gây ra hiện tượng bắn toé kim loại lỏng ra khỏi vũng hàn ; không chứa các chất phi kim và dễ tạo thành các bọt khí trong kim loại mối hàn. Thông thường que hàn phụ có dạng dây, đường kính từ 0,3  12 mm.Khi hàn các chi tiết có chiều dày tới 15 mm đường kính que hàn phụ d được chọn theo công thức kinh nghiện sau : S + Đối với phương pháp hàn trái: d = + 1 (mm) 2 + Đối với phương pháp hàn phải: S d= (mm) 2 S là chiều dày của chi tiết hàn, mm. d là đường kính que hàn phụ. Khi hàn các chi tiết có chiều dày lớn hơn 15 mm, đường kính que hàn phụ lấy bằng 6  8mm: 2.4.Các phương pháp hàn. Trong quá trình hàn khí, hướng chuyển động của mỏ hàn và độ nghiêng của nó so với mặt phẳng của các chi tiết hàn có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và chất lượng của mối hàn. Căn cứ vào chiều chuyển động của mỏ hàn và que hàn, người ta chia hàn khí thành hai phương pháp : hàn phải và hàn trái. 2.4.1. Phương pháp hàn phải. Khi hàn, mỏ hàn và que hàn chuyển động từ trái sang phải (mỏ hàn đi trước que hàn phụ theo sau). Đặc điểm của phương pháp này là ngọn lửa hàn luôn luôn hướng vào vũng hàn, nên hầu hết nhiệt tập trung vào việc làm chảy kim loại hàn. Trong quá trình hàn do áp suất của ngọn lửa mà kim loại lỏng của vũng hàn luôn luôm xáo trộn đều, tạo điều kiện cho xỉ nổi lên tốt hơn. Mặt khác, do ngọn lửa bao bọc lấy vũng hàn nên mối hàn được bảo vệ tốt, nguội chậm và giảm được ứng suất và biến dạng do quá trình hàn gây ra. Phương pháp này thường dùng để hàn các chi tiết có chiều dầy lớn hơn 5mm, hoặc những vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao. H ng h n
Hình 5 . 12: Phương pháp hàn phải 2.4.2 Phương pháp hàn trái. Khi hàn, mỏ hàn và que hàn phụ chuyển động từ phải sang trái (que hàn đi trước, mỏ hàn theo sau). Phương pháp này có đặc điểm là ngọn lửa hàn không hướng trực tiếp vào vũng hàn, do đó nhiệt tập trung vào đây ít hơn, kim loại vũng hàn ít được xáo trộn đều và xỉ khó nổi lên hơn. Ngoài ra, điều kiện bảo vệ mối hàn không tốt , tốc độ nguội của kim loại lớn, ứng suất và biến dạng hàn sinh ra lớn hơn phương pháp hàn phải. Tuy nhiên, phương pháp hàn trái người thợ dễ quan sát mép chi tiết tạo khả năng nhận được mối hàn đều và đẹp.. Phương pháp này thường sử dụng để hàn các chi tiết mỏng (dưới 5 mm) hoặc những vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp. H ng h n Hình 5 . 13: Phương pháp hàn trái 2.5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ có ảnh hưởng rất lớn đến việc hình thành mối hàn. Phải căn cứ vào vị trí của mối hàn trong không gian, chiều dầy của chi tiết hàn, yêu cầu về kích thước của mối hàn để chọn 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 dầy 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 giới thiệu trên hình 5 - 14a . Khi thực hiện các mối hàn góc để nhận được mối hàn bình thường nên chọn chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ như trên hình 5 - 14b . Khi các chi tiết hàn có vát mép, thì mỏ hàn nằm sâu trong rãnh hàn (Hình 5 - 14c). Lúc này mỏ hàn chỉ chuyển động dọc, còn giao động ngang do que hàn thực hiện. a) b) c) 1 2 v 2 v 2 1 1 §o¹n 1 §o¹n 2 §o¹n 3 §o¹n 4 9 3 12 6 Líp 3
Hình 5.14. Các chuyển động của mỏ hàn và que hàn phụ 1. Chuyển dộng của mỏ hàn; 2. Chuyển động của que hàn phụ Hàn khí vì có năng suất thấp nên ít sử dụng các chi tiết hàn có chiều dầy lớn song, nếu cần thiết phải sử dụng, thì mối hàn sẽ được thực hiện nhiều lớp theo thứ tự trình bầy trên hình 5 . 14d . Những chi tiết mỏng có uốn mép, khi hàn không cần sử dụng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho nó . Chuyển động của mỏ hàn trong trường hợp này nên thực hiện theo hình xoắn ốc hay giao động hình sin như trên hình 5 -14 e,g. Bài 3: Cắt kim loại và hợp kim bằng ngọn lửa khí . 3.1. Thực chất, đặc điểm và điều kiện ứng dụng 3.1.1. Thực chất và đặc điểm. Cắt kim loại bằng ngọn lửa khí cháy là quá trình dùng nhiệt lượng của ngọn lửa khí cháy (C2H2 hoặc các khí hyđro cácbua khác) với ôxi để nung nóng chỗ cắt đến nhiệt độ cháy của kim loại, tiếp đó dùng luồng ôxi có lưu lượng lớn thổi bạt lớp ô xit kim loại đã nóng chảy để lộ ra phần kim loại chưa bị ôxi hoá. Lớp kim loại này lại lập tức bị cháy ( ôxi hoá ) tạo thành lớp ôxit mới, rồi đến lượt lớp ôxit mới này bị nóng chảy và bị luồng ôxi cắt thổi đi. Cứ như thế cho đến khi mỏ cắt đi hết đường cắt. Cắt bằng ngọn lửa khí cháy có những đặc điểm sau đây: - Thiết bị cắt đơn giảm, dễ vận hành. - Có thể cắt được kim loại có chiều dày lớn. - Năng suất cắt khá cao - Chỉ cắt được những kim loại nào thoả mãn điều kiện cắt. - Vùng ảnh nhiệt lớn nên sau khi cắt chi tiết cắt dễ bị cong vênh, biến dạng, đặc biệt là khi cắt tấm dài. Cắt bằng ngọn lửa khí cháy được sử dụng rộng rãi trong ngành đóng tàu, chế tạo toa xe, xây dựng … để cắt thép tấm, phôi tròn và các dạng phôi khác.
Phương pháp này ngày nay đã được tự động hoá, từ máy cắt tự động kiểu con rùa đến máy cắt khí điều khiển số hay máy cắt giàn CNC với nhiều mỏ cắt cùng một lúc, mang lại hiệu quả và năng suất cao. 3.2. Điều kiện để cắt kim loại cắt bằng khí cháy với ôxi. 1. Nhiệt độ cháy của kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó. 2. Nhiệt độ nóng chảy của ôxit kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó. Nếu điều kiện này không thoả mãn thì ôxit kim loại sinh ra trên bề mặt do phản ứng cháy với ôxi sẽ không nóng chảy và không bị thổi đi, làm cản trở sự ôxi hoá của lớp kim loại tiếp theo. Ví dụ Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy 20500C trong khi đó nhiệt độ nóng chảy của Al là 6000C, do vậy không thể cắt Al bằng ngọn lửa khí cháy với ôxi. 3. Nhiệt lượng sinh ra trong phản ứng cháy của kim loại phải đủ để duy trì quá trình cắt liên tục. Khi cắt thép cần 70% lượng nhiệt sinh ra là do phản ứng cháy của kim loại ôxi cung cấp, chỉ có 30% là do ngọn lửa nung nóng. 4. Xỉ tạo thành khi cắt phải có tính chảy loãng cao để có thể rễ ràng thổi khỏi rãnh cắt. 5. Tính dẫn nhiệt của kim loại và hợp kim không được cao quá. Bởi vì nếu cao quá nhiệt sẽ bị truyền nhanh khỏi chỗ cắt làm cho quá trình cắt không ổn định và có thể bị ngắt bất cứ lúc nào. 6. Kim loại cắt phải hạn chế bớt nồng độ một số chất làm cản trở quá trình cắt như (C, Cr, Si…) 3.3.Thiết bị cắt bằng khí. 3.3.1. Mỏ cắt bằng tay. Mỏ cắt có tác dụng trộn hỗn hợp khí cháy với ôxi tạo thành ngọn lửa nung nóng và dẫn luồng ôxi thổi vào mép cắt. Có thể phân loại mỏ cắt theo các đặc điểm sau : - Theo loại khí cắt phân ra mỏ cắt khí axêtylen, mỏ cắt khí đốt ( gas ). - Theo nguyên lý trộn hỗn hợp với ôxi phân ra mỏ cắt kiểu phun, kiểu không phun. - Theo phạm vi ứng dụng phân ra mỏ cắt vạn năng, mỏ cắt chuyên dùng. - Theo phương pháp cắt phân ra mỏ cắt bề mặt, mỏ cắt ôxi - thuốc cắt,.. a. Cấu tạo: 10.Đầu cắt 18.Van 11.Ống dẫn 19.Mỏ hút 12.Van 20.Êcu 13. Van 21.Buồng hỗn hợp 14. Ống dẫn 22.Ống dẫn 15.Ống dẫn 14. Lỗ mỏ trong 16.Tay cầm 15. Lỗ mỏ ngoài 17.Vỏ 4 3 2 5 o2
Hình 5 - 15 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo mỏ cắt kiểu phun b. Nguyên lý làm việc: Khí cháy theo ống dẫn 6 đi vào buồng hỗn hợp 12 qua van điều chỉnh 9, còn ôxi theo ống dẫn 5 qua van 4 đi vào buồng hỗn hợp để tạo hỗn hợp khí cháy theo ống 13 ra đầu mỏ cắt để tạo thành ngọn lửa nung. Luồng ôxi cắt thì đi theo van 3 qua ống dẫn 2 để đến trực tiếp đầu mỏ cắt. Việc chọn số hiệu đầu cắt, áp lực ôxi cắt và điều chỉnh công suất ngọn lửa tuỳ thuộc vào chiều dày kim loại được cắt, làm sao đảm bảo quá trình cắt đạt năng suất cao nhất. 3.3.2. Máy cắt khí tự động sách tay ( Máy cắt con rùa ) Để tự động quá trình cắt, làm giảm nhẹ lao động và nâng cao hiệu suất cắt người ta đã đưa vào sử dụng máy cắt khí tự động kiểu sách tay, nhỏ gọn để dễ cơ động trên hiện trường. Máy chuyển động trên 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 theo đường ray, còn bánh dẫn động có nhiệm vụ truyền động từ động cơ ( qua hộp giảm tốc ). Ví dụ. Thông số kỹ thuật của máy IK- 12 Hunter như sau: - Điện áp sử dụng : 220V xoay chiều, 50/60 Hz - Tốc độ cắt : 100  1000 mm/ phút - Động cơ : 24V một chiều, 2800 vòng / phút - Chiều dày cắt max: 100 mm ( khi dùng mỏ cắt No 5) - Góc nghiêng mỏ cắt : 0  45 0 - Ray cắt : dài 1800 mm - Khối lượng máy : 9,8 kg 3.4. Kỹ thuật cắt bằng khí. 3.4.1 Bắt đầu cắt: Ngọn lủa hướng vào vùng cắt, đốt nóng kim loại đến nhiệt độ cháy ( thực tế đốt đến khi chảy lớp bề mặt kim loại ). Khi vật cắt tương đối dày, mỏ cắt để nghiêng một góc 5  100 ( hình 5- 17 ) so với bề mặt vật cắt, nhằm mục đích làm cho mép vật cắt nung nóng tốt trên toàn bộ chiều dày và bắt đầu quá trình cắt dễ dàng.
Khi cắt vật mỏng ( S