Giáo trình Chế tạo phôi hàn (Áp dụng cho Trình độ Trung cấp)

bị, cắt khí đảm bảo an toàn, đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. - Vận hành và sử dụng thành thạo mỏ cắt khí cầm tay - Chọn chế độ cắt (chiều cao cắt, công suất ngọn lửa, tốc độ cắt, góc nghiên mỏ cắt) hợp lý. - Cắt được đường cắt thẳng, tròn đúng kích thước, ít ba via. - Thực hiện tốt công tác an toàn, phòng chống cháy nổ và vệ sinh phân xưởng. NỘI DUNG BÀI HỌC I. Thực chất của quá trình cắt Quá trình cắt khí là sự đốt cháy kim loại bằng dòng O2 để tạo nên các ôxít và các ôxít này bị thổi đi để tạo thành rãnh cắt. Để đốt nóng kim loại đến nhiệt độ cháy, dùng nhiệt của phản ứng giữa O2 và C2H 2 (hoặc các loại khí cháy CH 4, C6H 6...). Khi đã đạt đến nhiệt độ cháy, xả dòng O2 kỹ thuật độ tinh khiết ( 98  99,5 )% vào giữa rãnh cắt và nó sẽ trực tiếp ôxy hoá kim loại tạo thành ôxít sắt và thổi chúng khỏi rãnh cắt. Sự phát nhiệt trong quá trình cắt giúp cho việc nung nóng vùng xung quanh đến nhiệt độ cháy, dòng O2 tiếp tục mở để cắt cho đến kết thúc đường cắt. Cắt bằng O2 đuợc dùng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim và gia công kim loại, xây dựng... Hiện nay cắt bằng ph- ương pháp thủ công vẫn được ứng dụng rộng rãi để cắt tấm, thép tròn và các chi tiết đơn giản hay phức tạp...Cắt bằng máy cắt khí cháy với O2 ngày càng được phát triển và có năng suất cao, độ chính xác mép cắt phẳng, hiệu quả kinh tế cao. 3 II. Nguyên nhiên vật liệu cắt khí trong chế tạo phôi bằng mỏ cắt khí cầm tay 2.1. Khí ôxy (O2) Ở điều kiện bình thường ôxy là chất khí không màu, không mùi, không vị và nặng hơn không khí. Khối lượng của 1m3 ôxy ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 0oC là 1,429 kg. Ở nhiệt độ 200C và áp suất khí quyển, khối lượng của 1m3 ôxy là 1,33 kg. Bản thân ôxy không tự cháy, nhưng là chất duy trì sự cháy. Trong kỹ thuật ôxy được điều chế bằng các phương pháp: - Phương pháp hóa học. - Phương pháp điện phân nước. - Phương pháp phân giải không khí. Phương pháp điều chế gồm 3 bước: Bước đầu ta nén không khí ở áp suất cao, sau đó hóa lỏng không khí và cho dãn nở phân cấp loại khí ôxy, nitơ, argon. Dựa vào nhiệt độ hóa lỏng khác nhau của các khí, của Nitơ (-1960C), Argon (-1860C), Ôxy (- 183 0C). Dựa vào đó để thu được ôxy kỹ thuật. Sau khi nén khí ôxy lên áp suất cao rồi chứa vào các bình bằng thép có dung tích 40 lít và nén với áp suất 150 at. Khí ôxy điều chế như vậy có thể đạt được độ tinh khiết (98  99,5)%. 2.2. Khí axêtylen (C2H2 ) Axêtylen là hợp chất hóa học của cacbon và hyđrô. Công thức hóa học là C2H2. Axêtylen dùng trong công nghiệp là một chất khí không màu, có mùi đặc trưng. Nếu hít phải nhiều axêtylen trong thời gian dài sẽ bị váng đầu, buồn nôn và có thể trúng độc. Axêtylen nhẹ hơn không khí và rất dễ hòa tan trong các chất lỏng, nhất là hòa tan trong axêtôn. Trong khí axêtylen có chứa tạp chất như sunphuahyđrô (SH2), amôniac (NH3), photfuahyđrô (PH3), chúng làm cho khí axêtylen có mùi đặc biệt, ngoài ra khí axêtylen còn có hơi nước, không khí và các tạp chất như bột vôi, bột than. Hàm lượng PH3 trong khí axêtylen phải ít nhất, vì nếu lượng PH3 nhiều mà trong máy có lẫn không khí ở nhiệt độ tương đối cao thì có thể tự bốc cháy. Theo quy định lượng PH3 trong khí axêtylen 4 không được quá 0,06%. Axêtylen nhẹ hơn không khí. Khối lượng của 1m3 axêtylen ở nhiệt độ 200C, áp suất 1at là 1,09 kg. Khí axêtylen có thể gây nổ trong những trường hợp sau: - Khi nhiệt độ từ (4500C5000C) và áp suất lớn hơn 1,5at. - Ở nhiệt độ từ 3000C trở lên và áp suất 1at khí axêtylen hỗn hợp với ôxy theo tỷ lệ (2,8 93)% axêtylen sẽ trở thành hỗn hợp nổ. Hỗn hợp này nổ mạnh nhất khi tỷ lệ khí axêtylen khoảng 30%. - Ở nhiệt độ từ 3000C trở lên và áp suất 1at. Khí axêtylen hỗn hợp với không khí theo tỷ lệ (2,3 81)% axêtylen sẽ trở thành hỗn hợp nổ. Hỗn hợp này nổ mạnh nhất khi tỷ lệ khí axêtylen khoảng (7 13 )%. - Khí axêtylen tiếp xúc lâu ngày với đồng đỏ, bạc sẽ gây nổ khi bị va đập mạnh và nhiệt độ tăng cao. Trong công nghiệp điều chế khí Axêtylen bằng cách dùng nước phân hủy đất đèn trong các máy sinh khí axêtylen. CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + Q Khi cắt kim loại người ta có thể dùng các máy sinh khí di động đặt gần chỗ hàn, hoặc dùng đường ống dẫn khí cố định để cấp khí đến. Ngoài ra người ta còn sử dụng các bình chứa khí axêtylen để cắt. 2.3. Các loại khí khác Ngoài khí axêtylen, trong cắt khí người ta còn dùng các khí khác để thay thế cho axêtylen. Các khí thay thế là các khí cháy: - Hỗn hợp prôpan – butan. - Hyđrô. - Khí than cốc. - Hơi của chất lỏng (xăng và dầu hỏa). 5 III. Cấu tạo hệ thống cắt khí bằng mỏ cắt khí cầm tay Cấu tạo bao gồm: - Chai khí bao gồm: chai khí cháy và chai khí oxy. - Van giảm áp. - Van một chiều. - Ống dẫn khí. - Mỏ cắt khí. 3.1. Các chai khí Để bảo quản, vận chuyển các loại khí, người ta sử dụng các loại chai chứa khí với dung tích khác nhau. Chai khí thường dùng được chế tạo bằng thép, dưới đáy chai có đế để chai đứng vững. Trên miệng chai có ren vặn nắp đậy để bảo vệ ống lấy khí ra. Chai chứa dung tích 40lít có kích thước: Đường kính ngoài 319 mm, chiều dài phần vỏ bình là 1390 mm, chiều dày thành bình (đối với loại 200 at, chiều dày 9,3mm), khối lượng: 600 N. 3.1.1. Chai ôxy Chai ôxy thường được chế tạo với dung tích là 40 lít, sơn cổ chai mầu xanh. Áp suất làm việc của chai ôxy theo tính toán là 150 at. Lượng ôxy trong chai được tính bằng tích số của dung tích chai với áp suất. 3.1.2. Chai axêtylen Cấu tạo của chai axêtylen: Chai axêtylen sơn màu trắng, cổ bình viết chữ đỏ. Để giữ được axêtylen trong chai, người ta hòa tan axêtylen vào axêtôn và chất xốp để tạo cho hỗn hợp hòa tan này có diện tích tiếp xúc lớn. Một thể tích axêtôn ở điều kiện tiêu chuẩn có thể hòa tan 23 thể tích axêtylen. Chất xốp thường dùng là than hoạt tính có nhiều lỗ rỗng. Lượng chất xốp sử dụng là (300320) gam cho 1 lít dung dịch bình. Than hoạt tính cho vào bình được thấm ướt bằng axêtôn, lượng axêtôn sử dụng cho một lít dung tích bình là (220  300) gam. Axêtylen hòa trong axêtôn ở dạng bọt xốp sẽ trở nên an toàn về nổ và có thể bảo quản trong bình với áp suất nhỏ hơn 30at. Khi mở van chai khí, khí axêtylen được tách khỏi axêtôn qua bộ phận giảm áp tới ống mềm và mỏ cắt. Phần axêtylen còn lại 6 vẫn ở dạng bọt. Để giảm bớt lượng hao phí axêtôn, khi sử dụng phải để chai khí ở vị trí thẳng đứng. Lượng khí axêtylen trong chai được xác định bằng tích số của dung tích bình với áp suất khí và hệ số tính đến sự hòa tan của axêtylen trong axêtôn (hệ số này là 9,5). 3.1.3. Chai prôpan - butan Chai prôpan – butan được chế tạo bằng thép các bon. Áp suất làm việc lớn nhất của chai prôpan – butan là 19at. Dung tích chai là 50 lít, trọng lượng chai kể cả van và nắp là 35kg. Chai prôpan – butan được sơn màu đỏ, chữ viết trắng. Các chai khí đều ghi nơi sản suất, trọng lượng và ngày thử nghiệm. 3.1.4. Vận chuyển, bảo quản, sử dụng các chai khí - Khi vận chuyển các chai khí đến nơi hàn (cắt) phải hết sức tránh không được vận chuyển chai ôxy lẫn với các chai khí khác. Khi vận chuyển phải để các van về phía có gá kẹp chuyên dùng bằng gỗ. Các chai khí đã hóa lỏng phải để ở vị trí thẳng đứng. - Khi tháo, lắp các chai khí phải dùng các dụng cụ chuyên dùng. - Các chai đã nạp đầy khí phải để ở phòng riêng, tại chỗ để các chai khí và chỗ làm việc phải có bình chữa cháy và các thùng cắt. - Nơi bảo quản các chai khí phải thông thoáng, tránh các tia nắng chiếu trực tiếp vào chai khí. Nhiệt độ nơi bảo quản không được lớn hơn 350C. - Các chai khí phải đặt cách xa chỗ cắt và cách nguồn nhiệt khác ít nhất là 10 m. Chú ý khi sử dụng chai khí ôxy: + Tay không được dính dầu mỡ. + Khi vận chuyển không được mang vác bằng tay hoặc lăn chai. + Không được sử dụng các chai bị nứt, bị móp, sứt mẻ .. 3.2. Thiết bị an toàn 3.2.1. Công dụng Thiết bị an toàn có tác dụng ngăn lửa tạt lại, chủ yếu do ngọn lửa hoặc khí ôxy đi ngược từ mỏ cắt vào bình chứa khí C2H2. Hiện nay chúng ta đang dùng loại mỏ cắt kiểu hút, nghĩa là áp suất của khí O2 cao hơn áp khí C2H2 rất nhiều (áp suất O2 từ 3÷14at, áp suất 7 khí C2H2 từ 0,01÷1,5at). Trường hợp mỏ cắt bị tắc hoặc bị nổ khí O2 và ngọn lửa sẽ đi ngược lại. Hiện tượng đó xảy ra khi tốc độ cháy hỗn hợp O2 + C2H2 lớn hơn tốc độ khí cung cấp. Tốc độ khí cung cấp càng giảm khi: Tăng đường kính lỗ mỏ hàn, giảm áp lực và lượng tiêu hao khí, ống dẫn bị tắc. Tốc độ cháy càng tăng khi: Tăng lượng O2, nhiệt độ khí cao, môi trường khô ráo và nhiệt độ cao. Thiết bị ngăn lửa tạt lại có nhiệm vụ dập tắt ngọn lửa không cho khí cháy ngược vào bình chứa khí. Yêu cầu chủ yếu của thiết bị ngăn lửa tạt lại: - Ngăn cản ngọn lửa cháy ngược và xả hỗn hợp cháy ra ngoài. - Có độ bền ở áp suất cao khi khí cháy đi qua bình. - Giảm khả năng cản thuỷ lực dòng khí. - Dễ kiểm tra, sửa chữa, lắp đặt. 3.2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 3.2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc thiết bị an toàn kiểu khô 3.2.2.1.1. Cấu tạo Hình 1.1: Cấu tạo của thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô 1 ; Vỏ thép 2 ; Thỏi sứ hình trụ 3 ; Nắp 4 ; Màng bảo hiểm 5 ; Nắp 6 ; Viên bi cao su Thỏi sứ hình trụ (2) đặt trong vỏ thép (1) và được bắt chặt bằng êcu. Hai mặt của vỏ thép (1) được kẹp chặt bằng hai nắp (3) và (5). Trong nắp (5) có đặt viên bi cao su (6). 3.2.2.1.2. Nguyên lý làm việc Khi làm việc khí axêtylen đi vào, đẩy viên bi (6), qua bọt sứ (2) đến nơi tiêu thụ. 8 Khi có ngọn lửa tạt lại, trụ sứ (2) có tác dụng dập tắt ngọn lửa: viên bi (6) đóng kín lỗ khí đi vào, đồng thời màng bảo hiểm (4) bị phá vỡ và khí cháy thoát ra ngoài. Thiết bị ngăn lửa tạt lại loại này dùng với lượng tiêu hao khí 2m 3 /h và áp suất nhỏ hơn 1.5 at. 3.2.2.1.3. Vị trí lắp đặt Hình 1.2: Vị trí lắp van chống cháy ngược - Lắp đặt đầu van giảm áp. - Lắp đặt đầu mỏ cắt. - Lắp đặt trên ống dẫn 9 Hình 1.3: Cách lắp van chống cháy ngược trên ống dẫn 3.2.2.2. Cấu tạo vầ nguyên lý làm việc thiết bị an toàn kiểu ướt Có 2 loại cơ bản: - Kiểu hở. - Kiểu kín. * Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu hở: - Cấu tạo Cấu tạo của thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu hở gồm: vỏ bình (1), ống dẫn khí (4) và ống bảo hiểm (8). Ống bảo hiểm được làm ngắn hơn ống dẫn khí. Trên ống bảo hiểm có gắn phễu (6) và màng bảo hiểm (7). Ống dẫn khí được bắt vào van (5) như hình dưới. Hình 1.4. cấu tạo bình ngăn lửa tạt lại kiểu hở 1; Vỏ bình 2;Van kiểm tra nước 3; Van khí 4; Ống dẫn khí 5; Van 6; Phễu 7; Màng bảo hiểm 8; Ống bảo hiểm - Nguyên lý làm việc 10 Nước được đổ vào bình (1) từ phễu (7) và chảy xuống qua ống dẫn (8) đến mức quy định. Kiểm tra mực nước trong bình bằng van (2). Sự chênh lệch giữa áp suất của bình và môi trường được biểu thị bằng độ cao H. Khi làm việc mở van (5), khí axêtylen từ bình sinh khí qua ống (4), qua nước rồi qua van (3) đến nơi tiêu thụ (mỏ hàn hoặc mỏ cắt). Khi có ngọn lửa tạt lại, áp suất trong bình tăng làm cho nước trong ống (4) và (8) dâng lên ngăn không cho khí axêtylen đi vào cho đến khi hở chân ống (8) thì hồn hợp khí cháy thoát ra ngoài. Sau khi khí cháy thoát ra ngoài làm áp suẩt trong bình giảm, khi đó nước từ ống (2) tụt xuống và quá trình lại tiếp tục. Chú ý: Sau khi khí cháy thoát ra ngoài, cần kiểm tra lại lượng nước trong bình. Nếu lượng nước trong bình bị thiếu thì phải bổ sung thêm đến mức van kiểm tra. * Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu kín Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu kín làm việc với áp suất trung bình (0.15 0.7)at có năng suất 3m 3 /h. - Cấu tạo Cấu tạo của thiết bị ngăn lửa tạt lại được biểu diễn như hình dưới Hình 1.5. Cấu tạo của bình ngăn lửa tạt lại kiểu kín 1 ; Vỏ bình 2 ; Nắp van 3; Ống dẫn khí axêtylen 4 ; Lỗ 5;Van kiềm tra nước 6 ; Ống 7; Ống dẫn khí 8;Màng bảo hiểm 11 - Nguyên lý làm việc Bình (1) được đổ đầy nước đến mức kiểm tra nhờ van kiểm tra (5). Khí axêtylen đi vào bình theo ống dẫn (3) qua nắp van (2), chui qua lỗ (4) qua nước vào ống (6), sau đó qua ống dẫn (7) tới nơi tiêu thụ. Trên đỉnh ống dẫn (7) có lắp màng bảo hiểm (8). Khi có ngọn lửa tạt lại vào bình (1) làm áp suất trong bình tăng, khi đó nắp van (3) đậy kín miệng ống (2) không cho khí axêtylen đi vào, đồng thời màng bảo hiểm (8) bị phá vỡ và khí cháy thoát ra ngoài. 3.3. Van giảm áp Van giảm áp là thiết bị để giảm áp suất khí chứa trong bình sinh khí hoặc chai khí đến áp suất làm việc và giữ cho áp suất đó không đổi trong suốt quá trình làm việc. 3.3.1. Phân loại van giảm áp - Theo công dụng: + Van giảm áp ôxy: Van giảm áp ôxy có thể giảm áp suất từ 150at xuống (1 1.5)at. + Van giảm áp axêtylen: Van giảm áp axêtylen có thể giảm áp suất xuống đến (0.1 1.5)at. - Theo số buồng: Có loại 1 buồng và loại 2 buồng. 3.3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van giảm áp 3.3.2.1. Cấu tạo Van giảm áp có nhiều loại khác nhau nhưng các bộ phận chính của chúng đều giống nhau. 12 Hình 1.6: Các loại van giảm áp a: Loại van một buồng; b: Loại van hai buồng Van giảm áp có cấu tạo: Hình 1.7: Cấu tạo van giảm áp 1; Thân (vỏ ), 2; Lò so 3; Màng 4; Buồng áp lực thấp 5; Buồng áp lực cao 6; Áp kế, 7; Lò so 8; Nắp van 9; Nắp an toàn 10; Áp kế, 11; Cần 12; Vít điều chỉnh 3.3.1.2. Nguyên lý làm việc Khí nén từ chai O2 hoặc từ máy sinh khí đi vào buồng áp lực cao sau đó qua khe hở giữa nắp van và gờ van để vào buồng áp lực thấp. Vì dung tích của buồng áp suất cao nhỏ hơn buồng áp suất thấp nên chất khí đi từ buồng áp suất cao sang buồng áp suất thấp sẽ giãn nở làm áp suất giảm xuống đến áp suất làm việc rồi dẫn ra mỏ cắt. Muốn cho áp suất khí trong buồng cao hay thấp ta điều chỉnh khe hở giữa nắp van và gờ van. Nắp van càng nâng cao thì áp suất trong buồng áp lực thấp càng cao và lưu lượng khí đi qua van giảm áp càng nhiều. Khi 13 nâng nắp van lên cao ta điều chỉnh vít me làm tăng độ giãn màng cao su và khe hở, do đó áp suất khí trong buồng tăng dần đến mức quy định và được báo qua áp kế. Việc duy trì áp suất trong buồng áp lực thấp được thực hiện tự động như sau: - Nếu lượng khí tiêu thụ ít thì áp suất trong buồng áp lực thấp tăng và tạo nên áp lực lớn ép vào màng (3) và lò xo (2) làm cho lò xo (2) bị nén. Khi lò xo (2) bị nén sẽ kéo cần (11) xuống phía dưới đậy nắp van (8) lại làm cho áp suất trong buồng áp lực thấp giảm xuống bằng trị số ban đầu. Nếu áp suất trong buồng áp lực thấp tăng quá mức quy định thì nắp an toàn (9) sẽ xả bớt khí ra ngoài. - Nếu lượng khí tiêu thụ quá nhiều thì áp suất trong buồng áp lực thấp giảm xuống, làm lò xo (2) bị giãn ra và đẩy màng (3) cong lên ép vào lò xo (7), khi đó nắp van (8) nâng cao và áp suất trong buồng áp lực thấp lại tăng lên đến mức quy định. Van giảm áp chỉ áp suất trong buồng cao áp là áp suất của chai và áp kế chỉ áp suất trong buồng áp lực thấp là áp suất lấy ra mỏ để làm việc. 3.4. Mỏ cắt khí cầm tay 3.4.1. Phân loại mỏ cắt a) Phân loại theo khí cháy: - Mỏ cắt axêtylen hay các khí thay thế. - Mỏ cắt dùng chất lỏng (xăng, dầu hỏa). b) Phân loại theo công dụng Theo công dụng gồm có: - Loại vạn năng. - Loại dùng cho từng công việc khác nhau. c) Phân loại theo nguyên lý truyền khí cháy Theo nguyên lý truyền khí cháy trong buồng hỗn hợp có mỏ cắt kiểu hút và mỏ cắt kiểu đẳng áp. 3.4.2. Cấu tạo mỏ cắt 3.4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mỏ cắt kiểu hút - Cấu tạo: 14 Hình 1.8: Cấu tạo mỏ cắt khí kiểu hút - Nguyên lý làm việc: Khí axetylen và Oxy đi vào buồng hỗn hợp theo ống dẫn. Khí Oxy đi vào mỏ cắt theo ống dẫn phân thành 2 nhánh. + Nhánh thứ nhất: oxy đi qua van điều chỉnh vào miệng phun sau đó đi ra với tốc độc lớn để tạo nên khoảng chân không và hút axetylen vào để tạo nên hỗn hợp khí cháy ở buồng hỗn hợp. Từ buồng hỗn hợp khí cháy theo ống dẫn trên mỏ cắt đi ra đầu mỏ cắt bị đốt cháy tạo nhiệt nung kim loại tới trạng thái cháy. + Nhánh thứ hai: Oxy đi qua van theo ống dẫn riêng ra đầu mỏ cắt tạo thành luồng oxy có áp suất cao để đốt chát kim loại và thổi bay lớp oxyt hình thành mạch cắt gọi là oxy cắt 3.4.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động mỏ cắt đẳng áp - Cấu tạo: Hình 1.9: Cấu tạo của mỏ cắt kiểu đẳng áp 15 1; ống dẫn axêtylen 2; ống dẫn ôxy cắt. 3; van điều chỉnh ôxy hổn hợp 4; van điều chỉnh axêtylen 5; van điều chỉnh ôxy cắt 6; Ống dẫn khí nung 7; Ống dẫn ôxy cắt - Nguyên lý làm việc: Khí C2H2 và O2 theo ống vào thân mỏ cắt để phản ứng, khi ra đầu mỏ cắt cháy thành ngọn lửa. Lượng O2 và C2H2 điều chỉnh bằng các van vặn tay. Ở giữa bép có một lỗ hình trụ được nối với nguồn ôxy nguyên chất áp lực cao nhờ van được điều chỉnh bằng tay. Mỏ cắt kiểu này được gọi là đẳng áp, có kết cấu đơn giản dễ chế tạo, nhưng phải bảo đảm điều áp suất khí vào mỏ hàn ổn định trong quá trình hàn. Điều này chỉ thoả mãn nếu O2 và C2H2 đều chứa trong bình chứa qua bộ phận giảm áp hoặc nói cách khác là nếu khí C2H2 chứa trong bình chứa để hàn thì mới dùng loại mỏ hàn này. 3.4.2.3. Cấu tạo của bép cắt Hình 1.10: Cấu tạo bép cắt Bép cắt tùy thuộc vào khí cháy mà có cấu tạo khác nhau. Chủ yếu sử dụng gồm 2 loại: - Bép cắt bằng Gas. - Bép cắt bằng axetylen. Hình 1.11: Bép cắt mỏ cắt gas Hình 1.12: Bép cắt mỏ cắt axetylen 16 3.5. Ống dẫn khí Trong cắt khí thường dùng hai loại ống: Ống dẫn bằng kim loại và ống dẫn bằng cao su. Ống dẫn bằng kim loại được cố định trong các phân xưởng hoặc lắp giữa các máy sinh khí C2H2 với các phụ tùng. Ống cao su được nối từ bình O2 hoặc máy sinh khí đến mỏ cắt. - Ống dẫn bằng kim loại: Ống dẫn O2 có áp suất từ 16at trở xuống được chế tạo bằng ống thép không hàn, nhãn hiệu 10 hoặc 20. Ống dẫn khí áp lực cao được chế tạo bằng đồng đỏ hoặc đồng thau, ống dẫn khí C2H2 chỉ dùng loại ống thép không hàn nhãn hiệu 10 hoặc 20. Để giảm sự cố nổ khí áp suất làm việc từ 0,1÷0,5at phải hạn chế đường kính trong ống không được quá 50mm. - Ống dẫn bằng cao su: Hình 1.13: Ống dẫn khí Mỏ hàn, mỏ cắt và các thiết bị khác muốn nối liền với bình O2 máy sinh khí hoặc các ống dẫn khí đều phải dùng ống cao su, ống cao su phải mềm, để không ảnh hưởng đến thao tác của thợ hàn đường kính trong ống cao su căn cứ vào lượng khí tiêu thụ mà chọn. Để có đủ sức bền ở áp suất làm việc ống cao su phải có một hoặc nhiều lớp hoặc bọc bằng vải bông hoặc đay, đối với khí C2H2, ống được tính toán để làm việc ở áp suất đến 3at, còn đối với khí O2 thì tính toán để làm việc với áp suất 10at. Chiều dày lớp trong của ống cao su không được mỏng quá 2mm và lớp ngoài không được mỏng quá 1mm. Đường kính trong của ống cao su theo qui định là: 5,5; 9,5; 13; 16 và 19mm, loại ống có đường kính trong 9,5mm và đường kính ngoài 1,5÷22mm được dùng rộng rãi. 17 3.6. Điều kiện cắt được của kim loại bằng ôxy khí cháy Không phải mọi kim loại hay hợp kim loai đều có thể cắt đuợc bằng O2 mà kim loại cắt đuợc phải thoả mãn các điều kiện sau: - Nhiệt độ chảy cần phải cao hơn nhiệt độ cháy với O2. Đối với thép các bon thấp có hàm lượng C (0,7%) nhiệt độ cháy khoảng 13500C, còn nhiệt độ chảy gần 15000C nếu thoả mãn điều kiện này. Đối với thép các bon cao, ví dụ ( từ 1,1÷1.2%) nhiệt độ chảy gần bằng nhiệt độ cháy nên trước khi cắt cần phải đốt nóng từ (300÷6500C). Đối với thép các bon cao và thép kim cao Crôm - Ni ken, gang, kim loại màu muốn cắt phải dùng thuốc cắt. - Nhiệt độ cháy của ôxít kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ cháy của kim loại đó .Nếu ngược lại lớp ôxít được tạo ra trên bề mặt kim loại vì không bị chảy ra nên khi có dòng O2 thổi vào lớp ôxít sẽ ngăn cản việc ôxi hoá lớp kim loại phía dưới. - Nhiệt lượng sinh ra khi kim loại cháy trong dòng O2 phải đủ để duy trì quá trình cắt liên tục. Khi cắt thép, gần 70% lượng nhiệt sinh ra là do phản ứng cháy của kim loại với ôxy cung cấp, chỉ có 30% lượng nhiệt là do ngọn lửa nung nóng. - Tính dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, trường hợp quá cao thì nhiệt lượng bị truyền ra xung quanh, làm cho nhiệt độ cắt tại chỗ không đủ hoặc gián đoạn quá trình cắt. - Ôxít phải có tính chảy loãng cao để kim loại dễ bị thổi khỏi rãnh cắt, nếu ngược lại sẽ cản trở dòng O2 tức là cản trở quá trình cắt. - Kim loại dùng để cắt phải hạn chế bớt nồng độ của một số chất làm cản trở quá trình cắt như: C, Cr, Si, ....và một số chất nâng cao tính sôi của thép như Mo, W.... 4. Chế độ cắt khí. Căn cứ vào chiều dày vật liệu (Plate thickness) để chọn chế độ cắt, chế độ cắt gồm các thông số sau: Bảng1.1- Chế độ cắt trên mỏ gas 18 Bảng 1.2 - Chế độ cắt trên mỏ axetylen 6. Kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa khí 6.1. Quá trình cắt Ngọn lửa hướng vào vùng cắt để đốt nóng kim loại đến nhiệt độ cháy để đốt cháy cạnh tấm kim loại. Khi vật tương đối dày, mỏ cắt bắt đầu nghiêng đi một góc 5100 so với mặt vật cắt, nhằm mục đích làm cho mép vật cắt nung nóng tốt trên toàn bộ chiều dày và bắt đầu quá trình cắt dễ dàng. 19 Hình 1.14: Các bước thực hiện cắt thép tấm Khi vật dày dưới 50mm mỏ cắt bắt đầu đặt thẳng góc với vật. Khi cắt bắt đầu từ giữa tấm ra ngoài cần phải gia công trước một lỗ. Với chiều dày vật liệu nhỏ hơn 20mm có thể dùng mỏ cắt để cắt thành lỗ này, nhưng để tránh ngọn lửa tạt trở vào, trước tiên phải nung nóng đến nhiệt độ chảy sau đó mới phun dòng O2. Hình 1.15: Các bước thực hiện cắt lỗ Bắt đầu đốt vật cắt ở mép sau đó dịch mỏ cắt tới vị trí cắt lỗ. Khi chiều dày vật từ 20 mm trở lên dùng máy khoan để gia công lỗ, sau khi gia công lỗ xong ta bắt đầu cắt từ lỗ ra ngoài. Khi cắt vát phôi nghiêng mỏ cắt theo góc vát. 20 Hình 1.16: Các bước thực hiện cắt vát 6.2. Khoảng cách từ mỏ cắt đến bề mặt vật cắt Khoảng cách từ nhân ngọn lửa đến vật cắt tốt nhất là 1,5 2,5mm. Khoảng cách từ đầu mỏ đến mặt kim loại khi cắt tấm thép có chiều dày S < 100mm có thể tính như sau: h = L + 2 (mm) L - Chiều dài nhân ngọn lửa (mm) Để khoảng cách này không đổi trong khi cắt ta có thể gá thêm một cặp bánh xe. Khi cắt những tấm dày hơn 100mm, khoảng cách có thể lớn hơn. Bảng 1.3- Khoảng cách từ mỏ cắt đến bề mặt vật cắt Khoảng cách(mm) 2 3 3  4 3  5 4  6 6  8 Chiều dày tấm cắt 310 1025 2550 50100 200300 6.3. Tốc độ cắt Quá trình cắt ổn định, chất lượng mạch cắt tốt, có thể đạt được nếu tốc độ dịch chuyển của mỏ cắt tương ứng với tốc độ ôxy hoá kim loại theo chiều dày tấm cắt hoặc phôi. Tốc độ cắt nhỏ sẽ làm hỏng mép cắt, tốc độ cắt lớn sẽ làm sót lại nhiều phần vật liệu không cắt hết và phá huỷ quá trình cắt. Tốc độ cắt chọn trên bảng chế độ cắt. 21 Hình 1.17: Hình dáng tia lửa và vết cắt tương ứng tốc độ cắt Độ ổn định và chất lượng của quá trinh cắt phụ thuộc vào tốc độ cắt. Khi cắt tốc độ cắt phải phù hợp với tốc độ cháy của kim loại. Chiều dày vật cắt càng lớn thì mép càng nhám và chiều rông mép cắt càng lớn. Hình 1.18: Bề mặt mép cắt chuẩn Hình 1.19: Các sai hỏng bề mặt mép cắt e) Chiều rộng rãnh cắt. Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào phương pháp cắt. Cắt băng máy cho ta mép cắt phẳng hơn và chiều rộng rãnh cắt nhỏ hơn cắt bằng tay. Chiều dày kim loại càng lớn thì chiều rộng rãnh cắt càng lớn. Chiều dày kim loại mm 515 1530 3060 60100 100 150 Chiều rộng rãnh cắt mm 22,5 2,53,0 3,03,5 3,54,5 4,55,5 22 Bảng 1.4 - Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào chiều dày kim loại Cắt bằng ngọn lửa ôxy- khí cháy có những đặc điểm sau: - Thiết bị đơn giản dễ sử dụng; - Có thể cắt được kim loại có chiều dày lớn; - Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn do vậy sau khi cắt vật cắt dễ bị cong vênh, biến dạng, đặc biệt khi cắt các tấm dài. *Thực hành: - Lắp đặt vận hành hệ thống cắt khí cầm tay. - Kỹ thuật chế tạo phôi hàn bằng mỏ cắt khí cầm tay. BÀI 2: CHẾ TẠO PHÔI HÀN TỪ VẬT LIỆU THÉP TẤM BẰNG MÁY CẮT CON RÙA Mục tiêu của bài: - Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy cắt khí con rùa. - Vận hành thành thạo máy cắt khí con rùa. - Chọn chế độ cắt (Chiều cao cắt, tốc độ cắt, công suất ngọn lửa) phù hợp với chiều dày và tính chất của vật liệu. - Lấy lửa và điều chỉnh đúng ngọn lửa cắt. - Gá phôi chắc chắn. - Cắt phôi tấm đúng kích thước bản vẽ, đường cắt thẳng. không có bavia. NỘI DUNG CỦA BÀI: I. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy cắt khí bán tự động Để tự động hoá quá trình cắt để giảm nhẹ lao động và nâng cao hiệu suất cắt người ta đưa vào sử dụng máy cắt khí tự động kiểu xách tay, nhỏ gọn để cơ động trên hiện trường, 23 Máy chuyển động trên thanh ray định hình nhờ động cơ một chiều có tốc độ điều khiển được bằng núm xoay. Bánh dẫn hướng đảm bảo máy luôn bám vào đường ray, còn bánh dẫn động cơ có nhiệm vụ truyền chuyển động từ động cơ (qua hộp giảm tốc). 1. Cấu tạo của máy cắt khí con rùa Hình 2.1: Hình dạng ngoài máy cắt khí con rùa Máy cắt khí con rùa bao gồm các bộ phận chính: - Cơ cấu điều chỉnh mỏ cắt để điều chỉnh vị trí, góc độ mỏ cắt. - Hệ thống ống dẫn, khóa và mỏ cắt khí. - Cơ cấu dịch chuyển bao gồm động cơ điều chỉnh có cấp và ray cắt. Cụ thể máy cắt khí con rùa có có cấu tạo cụ thể như sau: Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo máy cắt khí con rùa 1: Bép cắt 8: Nút lắp ống oxy 2: Nút điều chỉnh khoảng cách mỏ cắt 9: Ren vít 3: Nút van điều chỉnh oxy phản ứng 10: Mô tơ 4: Nút van điều chỉnh dòng oxy thổi 11: Công tắc điều khiển tiến lùi 5: Nút van điều chỉnh gas 12: Bánh xe 6: Núm điều tầm với của mỏ cắt 13: Vỏ máy cắt 7: Nút lắp ống gas 14 Bàn đỡ 24 2. Vận hành máy cắt khí bán tự động. - Lắp đồng hồ ôxy kiểm tra khí trong chai khí ôxy. - Lắp đồng hồ khí ga kiểm tra khí ga và đồng hồ. - Lắp ống dẫn khí ôxy vào đồng hồ và máy cắt. - Lắp ống dẫn khí cháy vào đồng hồ và máy cắt. Ống và đầu dẫn khí ôxy có màu xanh, ống dẫn khí cháy có màu đỏ hoặc nâu. Hai ống này có ren ngược chiều nhau. Khí ôxy có ren phải, khí cháy có ren trái. Đặt ray lên vật cắt, đặt máy lên ray. Yêu cầu ray phải song song với đường cắt và cách đường cắt một khoảng để đầu cắt có thể với tới nhưng không quá gần máy cắt. - Kiểm tra và chọn số hiệu bép cắt tuỳ theo chiều dày vật liệu. - Mở vít hãm điều chỉnh mỏ cắt về vị trí cắt, điều chỉnh khoảng cách đầu mỏ cắt đến mặt phẳng vật liệu hợp lý tuỳ theo chiều dầy vật liệu hoặc chỉnh góc độ của mỏ. - Cắm phích vào ổ cắm điện 220V. - Mở núm đóng tự động để cho máy di chuyển tự do, chỉnh rà máy đi lại cho thẳng với đường dấu. - Đưa máy về mép ngoài đường dấu - Đặt chế độ cắt (tuỳ thuộc chiều dày vật liệu) - Đóng núm tự động của máy - Điều chỉnh áp suất khí đồng hồ ôxy (áp suất phụ thuộc chiều dày vật liệu) Hình 2.3: Áp kế và chiều tăng giảm áp trên van giảm áp 25 - Điều chỉnh áp suất khí đồng hồ khí cháy (áp suất phụ thuộc chiều dày vật liệu). - Lấy lửa, chỉnh ngọn lửa: Hình 2.4: Ngọn lửa nung + Mở van ôxy trước tương ứng quay núm điều chỉnh lượng ôxy trên mỏ khoảng 1/4 vòng (khoảng 5% lượng ôxy). + Mở van khí cháy ứng quay núm điều chỉnh lượng khí cháy khoảng 1/8 vòng. + Lấy lửa và chỉnh cả hai van để đạt ngọn lửa nung là ngọn lửa thường hóa. - Đưa về mép nung, nung cho đến khi kim loại mép cắt đạt đến nhiệt độ cháy (tới màu cà chua sáng có hoa lửa bắn ra) thì xả dòng ôxy cắt đồng thời bật công tắc di chuyển. - Bật công tắc cho máy chạy để thực hiện cắt (công tắc này có 3 nấc chỉnh: tiến, lùi và đứng tại chỗ). 26 Hình 2.5: Cắt đường thẳng bằng máy cắt khí con rùa - Khi hàn vật liệu dày cần gia công vát mép phôi hàn bằng cách điều chỉnh góc nghiêng mỏ cắt 300350. Hình 2.6: Cắt vát mép bằng máy cắt khí con rùa Chú ý: Khi quá trình cắt vật liệu bị cong vênh hoặc vật liệu không phẳng nên theo dõi và chỉnh mỏ cắt lên xuống hoặc tốc độ cắt cho phù hợp. 3. An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. - Quần áo bảo hộ lao động giày mũ gọn gàng đúng quy định. - Lắp dây tiếp đất cho máy đúng quy định. - Bình chứa ôxy phải để cách xa ngọn lửa trần ít nhất 10m. - Không được để các chai ôxy ở gần dầu mỡ, các chất cháy và các chai dễ bắt lửa. - Khi vận chuyển các chai oxy phải thật nhẹ nhàng tránh va chạm mạnh. 27 - Van giảm áp của loại khí nào chỉ được phép dùng riêng cho khí ấy, không được dùng lẫn lộn. - Trước khi lắp van giảm áp phải kiểm tra xem ống nhánh trên van khoá của bình ôxy có dầu mỡ và bụi bẩn không. *Thực hành: - Vận hành máy cắt khí con rùa. - Cắt thép tấm mỏng. - Cắt vát mép tấm. BÀI 3: CHẾ TẠO PHÔI HÀN TỪ VẬT LIỆU THÉP ỐNG BẰNG MÁY CẮT KHÍ CHUYÊN DÙNG Mục tiêu: - Mô tả cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy cắt khí chuyên dùng. - Vận hành thành thạo máy cắt khí chuyên dùng. - Cắt phôi tấm đúng kích thước bản vẽ, đường cắt tròn đều. không có ba-via. NỘI DUNG CỦA BÀI I. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy cắt khí chuyên dụng 1. Cấu tạo Máy cắt khí chuyên dụng gồm có các bộ phận sau: - Hệ thống gá kẹp ống. - Cơ cấu quay. - Cơ cấu điều chỉnh tốc độ cắt. - Hệ thống mỏ cắt và ống dẫn khí vào mỏ. - Cơ cấu điều chỉnh vị trí, chiều cao và góc nghiêng mỏ cắt. 2. Nguyên lý hoạt động Trường hợp 1: Máy cắt khí chuyên dụng ống đứng im máy cắt quay theo ống. Khi thực hiện cắt cơ cấu quay (bằng từ, bằng đai răng hoặc xích) quay quanh ống với tốc độ bằng tốc độ cắt. Điều chỉnh mỏ cắt đúng vị trí cắt, góc 28 nghiêng mỏ cắt sau đó thực hiện cắt. Khi cắt đứt vị trí ống di chuyển máy cắt tới vị trí mới để thực hiện cắt vị trí tiếp theo. Trường hợp 2: Máy cắt khí có cơ cấu quay ống, mỏ cắt đứng im trong quá trình cắt. Gá ống lên mâm cặp và rà độ đồng trục, đồng tâm của ống. Điều chỉnh chiều quay ống và tốc độ quay của ống. Điều chỉnh vị trí mỏ, chiều cao mỏ, góc độ cắt. Điều chỉnh ngọn lửa và thực hiện cắt. Khi cắt đoạn ống tiệp theo cần di chuyển mỏ dọc theo trục ống tới vị trí cần cắt. Hìn