Giáo trình Hàn khí

chuyên mơn. Xuất phát nhu cầu thực tế sản xuất và nhu cầu học tập trong nhà trường, chúng tơi biên soạn cuốn giáo trình “Hàn khí". Giáo trình bao gồm những kiến thức cơ bản về nguyên lý, thiết bị, phương pháp cơng nghệ , kỹ thuật hàn khí và nhiều bài học thực hành cơ bản bổ ích và hiệu quả cho học viên. Trong quá trình biên soạn, chúng tơi đã tham khảo các tài liệu mới xuất bản trong nước, ngồi nước, các ý kiến đĩng gĩp của đồng nghiệp và các chuyên gia. nên nội dung của giáo trình đã phần nào đáp ứng được tính cấp thiết hiện tại. Tuy nhiên trong quá trình biên soạn cũng khĩ tránh khỏi những sai sĩt. Rất mong sự gĩp ý của bạn đọc để giáo trình được hồn thiện hơn Các tác giả chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của các đồng nghiệp, các chuyên gia trong quá trình biên soạn giáo trình này. Nam Định, ngày 20/11/2011 Các tác giả 2 MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU ............................................................................................................ 1 MỤC LỤC ................................................................................................................... 2 BÀI 1. VẬN HÀNH – SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ ........................................ 6 A. Mục tiêu ............................................................................................................... 6 B. Nội dung .............................................................................................................. 6 I. Thực chất của quá trình hàn khí ............................................................................ 6 II. Đặc điểm và cơng dụng của hàn khí .................................................................... 6 2.1. Đặc điểm ........................................................................................................ 6 2.2. Ưu nhược điểm và phạm vi dụng của hàn khí ............................................... 7 III. Các loại khí hàn, dụng cụ và thiết bị hàn khí ..................................................... 8 3.1. Khí hàn ........................................................................................................... 8 3.2. Thiết bị và dụng cụ dùng trong hàn khí ....................................................... 10 IV. Một số máy sinh khí Axetylen thơng dụng ...................................................... 12 4.1. Máy sinh khí Axetylen AHB-1,25 ............................................................... 12 4.2. Máy sinh khí axêtylen ACB ......................................................................... 15 4.2. Máy sinh khí axêtylen kiểu ANHA-2 .......................................................... 17 V. Bình an tồn ....................................................................................................... 19 5.1 Khái niệm và các yêu cầu cơ bản .................................................................. 19 5.2 Phân loại bình an tồn ................................................................................... 20 5.3 Thiết bị chống cháy ngược ............................................................................ 24 5.4 Bình đựng khí nén ......................................................................................... 26 5.5 Van giảm áp .................................................................................................. 30 5.6 Mỏ hàndùng trong hàn khí ............................................................................ 31 5.7 Dây dẫn khí ................................................................................................... 35 5.7 Thuốc hàn ...................................................................................................... 35 5.9 Que hàn phụ .................................................................................................. 37 VI. Các loại ngọn lửa hàn ....................................................................................... 38 6.1 Khái niệm ...................................................................................................... 38 6.2 Phân loại ........................................................................................................ 39 6.3 Lượng khí tiêu hao tương ứng với mỏ hàn và chiều dày vật hàn ................. 41 VII. Các quy tắc an tồn trong hàn khí ................................................................... 42 7.1 An tồn đối với chai chứa khí ....................................................................... 42 7.2 An tồn trong quá trình hàn khí .................................................................... 43 VIII. Bài tập thực hành: Lắp đặt và vận hành bộ thiết bị hàn khí .......................... 43 3 8.1. Trình tự lắp van giảm áp vào bình khí ......................................................... 44 8.2. Trình tự lắp ống dẫn khí ............................................................................... 46 8.3. Trình tự tháo thiết bị hàn khí. ....................................................................... 48 IX. Bài tập thực hành: Lấy và điều chỉnh ngọn lửa hàn ......................................... 49 9.1. Cơng việc chuẩn bị. ...................................................................................... 49 9.2. Mồi lửa. ........................................................................................................ 49 9.3. Điều chỉnh ngọn lửa trung tính..................................................................... 50 9.4. Tắt ngọn lửa. ................................................................................................. 50 9.5. Các nguyên nhân của ngọn lửa khơng bình thường. .................................... 50 9.6. Thơng bép hàn. ............................................................................................. 51 9.7. Thay đá lửa. .................................................................................................. 51 BÀI 2. HÀN GIÁP MỐI .......................................................................................... 52 A. Mục tiêu ............................................................................................................. 52 B. Nội dung bài học ................................................................................................ 52 I. Phạm vi ứng dụng các các phương pháp hàn khí ................................................ 52 1.1 Phạm vi ứng dụng của hàn khí ...................................................................... 52 1.2 Các phương pháp hàn khí .............................................................................. 54 II Cơng nghệ hàn .................................................................................................... 56 2.1 Cơng nghệ hàn thép cacbon thấp. .................................................................. 56 2.2 Cơng nghệ hàn thép hợp kim ........................................................................ 58 2.3 Hàn gang ........................................................................................................ 60 2.4 Cơng nghệ hàn đồng và hợp kimđồng........................................................... 62 2.5 Cơng nghệ hàn nhơm và hợp kim nhơm ....................................................... 66 2.6 Cơng nghệ hàn các hợp kim khác ................................................................. 69 2.8 Kỹ thuật hàn giáp mối ................................................................................... 72 2.9 Kỹ thuật điền đầy mối hàn ............................................................................ 73 2.10 Kỹ thuật hàn ở các vị trí khác nhau trong khơng gian ................................ 74 2.11 Kỹ thuật hàn ống và hàn sửa chữa .............................................................. 75 III. Bài tập thực hành 1 – Hàn giáp mối khơng cĩ khe hở ..................................... 76 3.1. Đọc bản vẽ .................................................................................................... 76 3.2. Cơng tác chuẩn bị: ........................................................................................ 76 3.3. Tính chế độ hàn ............................................................................................ 77 3.4 Lấy lửa và chọn ngọn lửa .............................................................................. 78 3.5 Gá phơi hàn ................................................................................................... 78 4 3.6 Thực hiện hàn ................................................................................................ 78 3.7 Kỹ thuật hàn .................................................................................................. 79 3.8 Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn ......................................................... 86 3.9 Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn giáp mối .............. 86 IV Bài tập thực hành 2 – Hàn giáp mối cĩ khe hở ................................................. 88 4.1 Đọc bản vẽ ..................................................................................................... 88 4.2 Cơng tác chuẩn bị: ......................................................................................... 88 4.3Tính chế độ hàn .............................................................................................. 89 4.4. Lấy lửa và chọn ngọn lửa ............................................................................. 90 4.5. Gá phơi hàn .................................................................................................. 90 4.6. Thực hiện hàn ............................................................................................... 90 4.7. Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn ........................................................ 98 4.8. Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn giáp mối ............. 98 BÀI 3. HÀN GẤP MÉP TẤM MỎNG ................................................................. 100 A. Mục tiêu ........................................................................................................... 100 B. Nội dung bài học .............................................................................................. 100 I. Đặc điểm và kỹ thuật hàn .................................................................................. 100 1.1 Đặc điểm ..................................................................................................... 100 1.2 Kỹ thuật hàn ................................................................................................ 100 II. Bài tập thực hành: Hàn giáp mối gấp mép....................................................... 101 2.1 Chuẩn bị ...................................................................................................... 101 2.2 Hàn đính ...................................................................................................... 103 2.3 Tiến hành hàn .............................................................................................. 103 2.4. Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn ...................................................... 106 2.5 Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn gấp mép ............ 106 BÀI 4. HÀN GĨC .................................................................................................. 107 A. Mục tiêu ........................................................................................................... 107 B. Nội dung bài học .............................................................................................. 107 I. Đặc điểm và kỹ thuậthàn gĩc ............................................................................ 107 1.1 Đặc điểm ..................................................................................................... 107 1.2 Thơng số mối ghép và mối hàn gĩc trong hàn khí ...................................... 108 1.3 Kích thước mối hàn hơi............................................................................... 109 II. Bài tập thực hành ............................................................................................. 109 2.1 Hàn gĩc ngồi ............................................................................................. 109 2.2 Hàn gĩc trong ở vị trí hàn ngang ................................................................ 111 5 2.3 Hàn gĩc trong ở vị trí hàn đứng .................................................................. 112 BÀI 5. HÀN ĐẮP MẶT TRỤ TRỊN ................................................................... 115 A. Mục tiêu ........................................................................................................... 115 B. Nội dung bài học .............................................................................................. 115 I. Khái niệm và đặc điểm của hàn đắp .................................................................. 115 1.1 Khái niện chung........................................................................................... 115 1.2 Đặc điểm ...................................................................................................... 115 II. Cơng nghệ hàn đắp ........................................................................................... 116 2.1 Hàn đắp kim loại màu ................................................................................. 116 2.2 Hàn đắp hợp kim cứng ................................................................................ 117 III Hàn đắp mặt trụ trịn ........................................................................................ 119 3.1 Chuẩn bị chi tiết hàn đắp ............................................................................. 119 3.2 Kỹ thuật hàn đắp trục trịn ........................................................................... 120 3.4 Các khuyết tật thường gặp khi hàn đắp ....................................................... 122 6 BÀI 1. VẬN HÀNH – SỬ DỤNG THIẾT BỊ HÀN KHÍ A. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học cĩ khả năng: - Trình bày đặc điểm cơng dụng của hàn khí - Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của bình sinh khí Axêtylen, mỏ hàn khí, van giảm áp, ống dẫn khí. - Trình bày đặc điểm và phạm vi ứng dụng của các ngọn lửa hàn - Trình bày các quy tắc an tồn trong hàn khí - Lắp đặt và vận hành bộ thiết bị hàn khí - Điều chỉnh ngọn lửa hàn B. Nội dung I. Thực chất của quá trình hàn khí Hàn khí là phương pháp hàn nĩng chảy. Quá trình hàn được thực hiện bằng cách dùng nhiệt của các phản ứng cháy giữa khí cháy với ơxy(ví dụ khí axetylen cháy với ơxy) để làm nĩng chảy mép chi tiết hàn và que hàn phụ.Kim loại nĩng chảy tự kết tinh và hình thành mối hàn. Hàn khí thường áp dụng để hàn các loại thép cĩ chiều dày nhỏ hơn 5 mm, các kim loại mầu, các kim loại yêu cầu nung nĩng ít và nguội chậm như thép cơng cụ, các kim loại cĩ yêu cầu nung nĩng sơ bộ như gang và một số thép đặc biệt. Bên cạnh đĩ cịn dùng để hàn vẩy hợp kim cứng, hàn đắp ...v v. Hàn khí dùng trong sửa chữa rất tiện lợi. II. Đặc điểm và cơng dụng của hàn khí 2.1. Đặc điểm Quá trình hàn khí bao gồm; đốt nĩng mép của chi tiết tại chỗ nối đến trạmg thái nĩng chảy bằng ngọn lửa của mỏ hàn. Đồng thời cùng một lúc đốt nĩng chảy kim loại phụ (dây hàn) để lấp đầy khe hở giữa hai chi tiết. Trong nhiều trường hợp cĩ thể khơng dùng kim loại phụ mà chỉ đốt nĩng kim loại mép hàn của vật hàn, nhờ lượng dư ghép nối trong chuẩn bị vật hàn mà một phần kim loại nĩng chảy của mép hàn lấp đầy khe hở giữa hai chi tiết hình thành mối hàn. 7 2.2. Ưu nhược điểm và phạm vi dụng của hàn khí 2.2.1.Ưu điểm - Phương pháp hàn đơn giản khơng địi hỏi thiết bị và dụng cụ phức tạp. - Khơng địi hỏi nguồn năng lượng điện. - Sự thay đổi cơng suất nhiệt của ngọn lửa và vị trí tương đối của ngọn lửa với vũng hàn, người thợ cĩ thể điều chỉnh trong một giới hạn rộng nhằm điều chỉnh tốc độ đốt nĩng và làm nguội của kim loại vật hàn một cách dễ dàng. - Khi hàn những kim loại như gang, đồng, đồng vàng dễ thực hiện hơn so với hàn hồ quang. 2.2.2.Nhược điểm - Tốc độ đốt nĩng kim loại nhỏ và vùng ảnh hưởng nhiệt lớn hơn so với hàn hồ quang nên biến dạng của vật hàn lớn hơn hàn hồ quang. Khi chọn và điều chỉnh đúng được cơng xuất ngọn lửa và thành phần của ngọn lửa, chọn đúng mã hiệu dây hàn và trình độ tay nghề của người thợ cao sẽ đảm bảo nhận được một mối hàn khí cĩ chất lượng tốt. - Do sự đốt nĩng chậm và sự tập trung nhiệt khơng cao trong hàn khí nên hiệu suất của quá trình hàn thấp. Đặc biệt giảm nhiều khi chiều dày của vật hàn tăng lên. Ví dụ khi hàn thép cĩ chiều dày 1mm tốc độ hàn khoảng 10m/giờ, khi hàn vật hàn cĩ chiều dày 10mm thì tốc độ hàn chỉ khoảng 2m/giờ. Vì thế khi chiều dày lớn hơn 6mm ít dùng hàn khí để hàn. - Giá thành của các khí cháy (axêtylen) và ơxy trong hàn khí đắt hơn giá thành của năng luợng điện dùng trong hàn hồ quang. Do vây hàn khí đắt hơn hàn hồ quang điện. 2.2.3.Cơng dụng của hàn khí - Hàn khí được ứng dụng khi chế tạo và sửa chữa các sản phẩm từ các tấm mỏng (hàn các ống, thùng chứa dung tích khơng lớn và các vết nứt,...vv). - Hàn sửa chữa các sản phẩm đúc từ gang, đồng đỏ. - Hàn lắp ghép các ống dẫn cĩ kích thước nhỏ và trung bình (<100mm) và các mặt bích trong các ống đĩ. - Hàn các sản phẩm bằng nhơm, hợp kim nhơm, đồng , hợp kim đồng, chì,...vv - Hàn đắp các sản phẩm bằng thép và gang bằng cách hàn vẩy cứng. 8 - Hàn gang đảm bảo cĩ độ bền cao bằng các dây đồng vàng, đồng đỏ ..vv III. Các loại khí hàn, dụng cụ và thiết bị hàn khí 3.1. Khí hàn - Khí hàn thường dùng gồm ơxy kỹ thuật và các loại khí cháy (C2H2, CH4, C3H8, C6H6v.v...) hoặc H2. - Trong hàn khí thường dùng là C2H2 vì nhiệt độ ngọn lửa cao (3200 0 C) và cĩ vùng hồn nguyên tốt. - Khi hàn thép cĩ chiều dày dưới 3÷4 mm, hàn gang, đồng thau, hợp kim nhẹ, hàn vảy ta cĩ thể dùng khí khác cĩ nhiệt độ cháy thấp hơn (2000÷22000C) như H2, khí than mêtan, prơpan, butan, xăng, dầu hoả.... 3.1.1. Ơxy kỹ thuật Ơxy dùng để hàn khí là ơxy kỹ thuật chứa từ 98,5÷99,5% ơxy và khoảng 0,5÷1,5% tạp chất (N2, Ar). Trong cơng nhiệp, để sản xuất ơxy dùng phương pháp điện phân nước hoặc làm lạnh và chưng cất phân đoạn khơng khí. Ơxy hàn chủ yếu dùng phương pháp làm lạnh khơng khí. Như chúng ta đã biết, trong thành phần khơng khí chứa khoảng 78,03 % N2, 0,93 % Ar và 20,93 % O2, nhiệt độ hố lỏng của chúng tương ứng là: (-195,8 0 C), (-185,7 0 C) và (-182,06 0 C). Bằng phương pháp làm lạnh khơng khí xuống nhiệt độ dưới -182,060C nhưng trên nhiệt độ hĩa lỏng của N2 và Ar, sau đĩ cho N2 và Ar bay hơi ta thu được ơxy lỏng. Ơxy kỹ thuật cĩ thể bảo quản ở thể lỏng hoặc khí. Ở thể lỏng, ơxy được chứa bằng các bình thép và giữ ở nhiệt độ thấp, khi hàn cho ơxy lỏng bay hơi, cứ 1 lít ơxy thể lỏng bay hơi cho 860 lít thể khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Bảo quản ở thể lỏng, tuy địi hỏi dung tích bình chứa bé, nhưng tốn kém trong khâu bảo quản lạnh. Trong các phân xưởng cơ khí, chủ yếu dùng ơxy thể khí, để giảm thể tích bình chứa, thơng thường ơxy được nén ở áp suất cao và chứa bằng bình thép cĩ dung tích 40 lít, áp suất 150 at. 3.1.2. Khí Axêtylen Axêtylen là hợp chất của cácbon và hyđrơ cĩ cơng thức hĩa học là C2H2, khối lượng riêng ở điều kiện tiêu chuẩn 1,09 kg/m3. Axêtylen được sản xuất từ đất đèn 9 CaC2. Khi nấu chảy hỗn hợp đá vơi, than đá hoặc than cốc trong lị điện (nhiệt độ từ 1900÷2300 0C) ta thu được đất đèn kỹ thuật: CaO + 3C → CaC2 + CO ↑ Đất đèn kỹ thuật chứa khoảng 65÷80% CaC2, khoảng 10÷25% CaO và khoảng 6% các tạp chất như (CO2, SiO2). Khi cho đất dèn tác dụng với nước ta thu được Axêtylen theo phản ứng: CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol 1. Tính chất của khí Axêtylen - C2H2 thuộc nhĩm CnH2n-2. Nhiệt độ từ (-82,4÷83,6 0C) ở thể lỏng, dưới (- 85 0C) ở thể rắn khi va chạm rất dễ nổ. - Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 4200C (ở áp suất 1 at). - Dễ phát nổ khi áp suất > 1,5 at và nhiệt độ trên 5000C hoặc hỗn hợp với khí khác, ví dụ: Hỗn hợp với khơng khí (chứa từ 2,282% C2H2), hỗn hợp với Ơxy (chứa từ 2,3÷93% C2H2) cĩ khả năng phát nổ ở nhiệt độ thường và áp suất 1 at. Hỗn hợp chứa 45% C2H2 + 55% CH4 và hỗn hợp chứa 18% C2H2 + 82% H2 cĩ khả năng phát nổ ở nhiệt độ thường và áp suất trên 18 at. - Ở nhiệt độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành các hợp chất khác như benzel (C6H6), stirơn (C8H8) ... 2. Sự hịa tan của axêtylen Axêtylen cĩ khả năng hồ tan trong nhiều chất lỏng với độ hồ tan lớn, đặc biệt là trong axêtơn, ví dụ: - Hồ tan trong nước : 1,15 lít C2H2/ lít. - Hồ tan trong Benzel : 4 lít C2H2/ lít. - Hồ tan trong dầu hoả: 5,7 lít C2H2/ lít. - Hồ tan trong axêtơn (CH3COCH3): 23 lít C2H2/lít. Sự hồ tan trong axêtơn được sử dụng nhiều trong cơng nghiệp: dùng các chất bọt xốp (than gỗ, sợi amiăng, điatơmit) thấm ướt axêtơn để vào bình chứa, sau đĩ nén axêtylen vào bình để giảm khả năng nổ của axêtylen ở áp suất cao. 3. Các tạp chất trong axêtylen - Khơng khí: làm tăng khả năng gây nổ, nên chỉ cho phép chứa 0,5÷1,5%. 10 - Hơi nước: làm giảm nhiệt độ của ngọn lửa hàn. - Hơi axêtơn (CH3COCH3): ảnh hưởng xấu đến quá trình hàn, nên chỉ cho phép chứa (4550)g/m3 C2H2. - PH3: là chất cĩ hại vì tăng khả năng tự nổ của hỗn hợp, cho phép chứa 0,09%. - H2S: làm hại đến chất lượng mối hàn, nên chỉ cho phép chứa (0,08÷1,5)%. 3.2. Thiết bị và dụng cụ dùng trong hàn khí 3.2.1. Bình sinh khí axetilen Bình sinh khí axetilen là máy dùng để lấy khí axetilen (C2H2) bằng cách phân hủy cacbua canxi với nước. Theo tiêu chuẩn OCT5190-78 các bình sinh khí axetilen dùng để hàn và cắt kim loại được phân loại theo các dấu hiệu sau: - Theo năng suất của bình: thường cĩ các loại 1,25; 3; 5; 10; 20; 40; 80; 160; 320; 640m 3 C2H2/h. - Theo cách sử dụng: + Loại lưu động trên các cơng trường: cĩ các loại bình năng suất từ 1,25 đến 3 m 3 C2H2/h + Loại cố định trong các nhà máy, xí nghiệp: cĩ các loại bình năng suất từ 5 đến 640 m 3 C2H2/h - Theo áp lực cơng tác chia làm 3 loại + Bình áp lực thấp: Đến 0,1kG/ cm2 = 1Mpa; + Bình áp lực trung bình 0,10,7 kG/cm2;v à bình từ 0,7 1,5 kG/cm2; + Bình áp lực cao từ 1,5 kG /cm2 trở lên. - Theo cách tác động tương hỗ giữa cacbua canxi và nước: + Bình sinh khí hệ thống KB (cho cac bua vào nước) trong đĩ người ta phân hịa cácbua canxi bằng cách cho một lượng nhất định vào khoang phản ứng đã để sẵn cacbua canxi; + Bình sinh khí hệ thống BB (chuyển nước) trong đĩ cácbua canxi được phân hĩa bằng cách cho nĩ tiếp xúc với nước tùy theo sự thay đổi mức nước trong khoang phản ứng và nước được di chuyển tùy theo lượng khí tạo thành 11 Các bình sinh khi axetylen, khơng phân biệt hệ thống nào, đều cĩ những bộ phận cơ bản sau đây: bộ phận tạo khí, bộ phận thu khí, bình an tồn, bộ phận điều chỉnh tư động lượng axetylen hình thành tùy theo yêu cầu Bảng 1. 1 Đặc tính kỹ thuật các máy sinh khí axêtylen Nhãn hiệu máy sinh khí Hệ thống của máy sinh khí Năng suất m 3 /h Áp suất làm việc (bar) Lượng các bua can xi cho vào máy mỗi lần (kg) Kích thước hạt các bua can xi (mm) Khối lượng tịnh của máy (kg) ΓHB-1,25 KB và BB 1,25 0,25÷0,8 4 2×80 42 AHB-1,25-73 KB và BB 1,25 0,015÷0,025 4 2×80 42 ACM-1,25-3 BB 1,25 0,1÷0,7 2,2 2×80 18 ACM-1-66 BB 1,25 0,1÷0,7 2 2×80 37 ACB-1,25 BB 1,25 0,1÷0,7 2 2×80 19 ΓBP-1,25M KB và BB 1,25 0,8÷1,5 4 2×80 50 AMB-1,25 BB 0,01÷0.07 0,1÷0,7 3,5 2×80 21 Trên thân bình sinh khí gắn một bảng ghi các số liệu sau: Nhãn hiệu, số hiệu của máy và năm sản suất máy; năng suất (m3/h); áp suất làm việc (MPa); lượng cacbua nạp mỗi lần (kg); giới hạn làm việc của bình. Các bình sinh khí axetilen hệ KB cĩ hệ số sử dụng cacbua canxi cao, bảo đảm điều kiện tốt nhất về phân hủy cacbua, làm lạnh và tẩy rửa khi đốt. Nhược điểm của bình sinh khí hệ KB là tiêu hao nhiều nước, làm cho kích thước máy phải tăng lên và cĩ một lớn số chất thải. Hệ thống này được dùng cho các bình sinh khí cố định cĩ năng suất lớn. Bình sinh khí axetilen hệ KB cĩ kết cấu đơn giản hơn, địi hỏi ít nước, cĩ thể làm việc với chất cacbua cĩ độ hạt khác nhau. Tốt nhất là dùng hệ thống này cho các bình lưu động cĩ năng suất axetilen dưới 10m3/h. Nhược điểm của bình sinh khí thuộc hệ này là cĩ khả năng làm nĩng axetilen ở vùng phản ứng và phân hĩa cacbua canxi khơng hồn tồn. Bình sinh khí axetilen hệ BB rất tin cậy trong sử dụng và thuận tiện trong sử dụng cũng như trong vận chuyển. Hệ này được dùng trong các bình lưu động cĩ áp 12 suất thấp và trung bình với năng suất khơng lớn hơn 10m3/h. Nhược điểm của các bình sinh khí hệ này là cĩ khả năng làm nĩng chất khí khi ngừng lấy khí. 4. Những yêu cầu cơ bản đối với bình sinh khí axetilen: - Nhiệt độ mơi trường xung quanh cho phép bình sinh khí axetilen cố định làm việc từ +5oC đến 35oC, bình lưu động từ - 25oC đến +40oC - Năng suất của bình sinh khí phải phù hợp với lượng tiêu thụ khí Axêtilen. - Độ phân hĩa cacbua canxi trong bình cần phải được điều chỉnh tự động tùy theo lượng khí tiêu hao. - Trong bình sinh khí khơng được dùng các chi tiết và các van làm bằng hợp kim chứa quá 70% đồng và cũng khơng được cĩ các vật tiệu cĩ khả năng tạo ra tia lửa khi làm việc. - Hệ số sử dụng cacbua canxi khơng nhỏ hơn 0,85. - Bình sinh khí phải được dự tính để làm việc với chất cacbua canxi cĩ độ hạt nhất định. - Bình sinh khí cần phải kín và bộ phận thu khí cĩ dung tích đủ lớn để khi ngừng lấy khí thì axêtilen khơng tỏa ra ngồi - Trong bình sinh khí phải dự kiến việc lùa cho khí axêtilen chiếm đầy kín hêt dung tích của bình để loại trừ mọi dư lượng khơng khí. - Kết cấu bình phải đảm bảo khả năng làm lạnh thật tốt vùng phản ứng sao cho nhiệt độ nước và vơi tơi rồi trong vùng phản ứng khơng vượt quá 800C và axêtilen khơng vượt quá 1150C. - Kích thước và khối lượng của bình lưu động cần phải nhỏ nhất. IV. Một số máy sinh khí Axetylen thơng dụng 4.1. Máy sinh khí Axetylen AHB-1,25 Đây là loại máy sinh khí di động áp suất thấp, lầm việc theo hệ thống BB kết hợp với hệ thống BK. Máy này thuộc loại cĩ một khoang sinh khí, dùng cho một vị trí, hoạt động gián đoạn. 4.1.1 Cấu tạo Máy gồm thân (1) bên trong cĩ gắn khoang sinh khí (2), khoang này cĩ chứa một khay đựng cacbua (3). Thân được chia làm hai phần bởi một vách ngăn nằm ngang (25), phần thân dưới là phần thu khí, phần thân trên cĩ phía trên để hở là nơi 13 chứa nước. Hai phần đĩ liên hệ với nhau bởi ống nối thơng (8) chạy gần xuống tận đáy của bường thu khí. Giữa buồng thu khí và bình an tồn bằng nước cĩ đặt bình sấy cacbua (22) nối liền với các bộ phận đĩ bởi các ống cao su (23) và (21). Hình 1. 1 Máy sinh khí axêtylen AHB-1,25 4.1.2 Hoạt động Nước được đổ đầy vào phần trên khơng cĩ nắp của thân máy sinh khí đến mức nước (24). Khi mở van (27) nước theo ống dẫn khí (28) qua lỗ (26) chảy vào khoang sinh khí. Khoang sinh khí được đậy kín bởi nắp (5) nhờ tay quay (6)và bu lơng đặc biệt (7). Do tác dụng giữa cacbua canxi và nước axêtylen tỏa ra sẽ đi theo ống dẫn khĩ (28) vào buồng chứa khí và đẩy nước ở trong đĩ lên phần trên của máy qua ống lưu thơng (8). 14 Nước chảy vào khoang sinh khí cho đến khi mức nước trong buồng chứa khí thấp hơn mức nước của van (27) thì nước khơng thể chảy khỏi buồng chứa khí nữa. Khi đĩ axêtylen tỏa ra thêm và áp suất axêtylen trong buồng chứa khí và khoang sinh khí tăng lên, nước sẽ từ khoang sinh khí đi theo ống (12) mà vào buồng (13). Vì nước ở khoang sinh khí chảy bớt đi nên khí tỏa ra chậm lại. Khi rút khí ở buồng chứa khí ra thì áp suất axêtylen trong buồng chứa và trong khoang sinh khí giảm xuống, nước lúc trước lên buồng (13) bây giờ trở lại khoang sinh khí và việc tạo khí lại bắt đầu. Khi áp suất khí trong máy hạ thấp xuống 2,3÷2,7 Kpa, nước trong buồng chứa khí dâng cao hơn van (27) và lại chảy đầy khoang sinh khí. Khi áp suất khí tăng quá 2,7 Kpa, nước ngừng chảy vào khoang sinh khí, tức là khi đĩ mức nước trong buồng chứa khí lại hạ xuống dưới mức của van (27). Khí được lấy ra, sẽ đi từ buồng chứa khí vào bình sấy cacbua (22) chứa đầy cacbua, rồi qua bình an tồn chứa nước (14), qua ống nối (15) mà tới mỏ hàn hoặc mỏ cắt. Bình sấy cacbua (22) là một bình hình trụ cĩ đầu vào và đầu ra. Bên trong thân bình cĩ đặt lưới trên đĩ xếp cacbua canxi. Bình an tồn chứa nước (14) dùng để bảo vệ máy sinh khí khơng bị làn sĩng nổ xâm nhập khi cĩ hiện tượng ngọn lửa cháy ngược. Ở nhiệt độ thấp, người ta bố trí bình an tồn chứa nước ở trong ống nối (8) để nĩ khơng bị đơng lạnh. Ở nhiệt độ cao, người ta bố trí bình an tồn ở bên ngồi máy, axêtylen đi vào bình an tồn chứa nước theo ống cao su (20). Để chỗ nối nắp dưới với thân bình an tồn được kín người ta dùng miếng đệm bằng cao su (10). Đầu dưới của ống cĩ 6 lỗ, qua đĩ axêtylen đi vào thân bình an tồn. Phía trên các ống của lỗ cĩ đặt một đĩa (9) dùng để phân tán khí. Axêtylen đi qua nước lúc đĩ đã dâng lên đến mức cao của van kiểm tra (11) sẽ đẩy một phần nước vào khoảng trống giữa ống an tồn và ống dẫn khí. Chất khí đi ra khỏi bình an tồn qua đầu nối (15). Khi cĩ hiện tượng lửa tạt lại, hỗn hợp nố sẽ đẩy nước vào ống an tồn và ống dẫn khí, cho đến khi lỗ hở dưới của ống an tồn khơng ra khỏi nước. Hỗn hợp sẽ đi ra ngồi khơng khí qua ống an tồn, mang theo cả nước nữa. Khi đi qua lỗ của ống, một phần nước sẽ lưu lại trong vành ống (17) và chảy ngược lại vào trong bình an tồn. Ống dẫn khí được đống chặt bởi nắp (16) Trước khi khởi động máy sinh khí, cần phải đặc biệt chú ý quan sát khơng được để cĩ bùn trong khoang sinh khí (2) và các ống (21), ...để khử ơxy cho kim loại nĩng chảy và loại bỏ các ơ xít tạo thành và các chất phi kim loại khác. Khi hàn khí, thuốc hàn được đưa vào bể hàn cả dưới dạng rắn và lỏng. Thuốc hàn được bơi trước vào các mép của kim loại hàn và trên que hàn, hoặc đưa vào bể hàn trong quá trình hàn bằng cách thỉnh thoảng lại nhúng que hàn vào bình chứa thuốc hàn. Trong quá trình hàn, thuốc hàn đưa vào bể hàn sẽ nĩng chảy ra và kết hợp với các ơ xít để tạo thành một lớp xỉ dễ nĩng chảy nổi lên trên bề mặt của bể hàn. Như vậy lớp xỉ phủ kín phần kim loại nĩng chảy của mối hàn và bảo vệ cho mối hàn khơng bị tác dụng của khơng khí bao quanh. Khi hàn kim loại màu và các hợp kim, hàn thép hợp kim chất lượng cao và gang cần phải dùng thuốc hàn bởi vì khi đốt nĩng kim loại đến nhiệt độ cao thì trên bề mặt của chúng tạo thành một lớp ơ xít, lớp này chảy vào bể hàn, làm cản trở việc nĩng chảy của kim loại cơ bản và kim loại hàn. Khi hàn thép các bon thường cĩ thể khơng cần dùng thuốc hàn. Các yêu cầu đối với thuốc hàn: - Nhiệt độ chảy phải thấp hơn nhiệt độ chảy của kim loại vật hàn và kim loại que hàn phụ. - Khi nĩng chảy, thuốc hàn phải trải đều trên bề mặt đốt nĩng của kim loại, tức là phải cĩ độ chảy lỗng cao và nhẹ. - Thuốc hàn nĩng chảy khơng được tỏa ra khí độc hại - Thuốc hàn phải cĩ khả năng phản ứng cao, khử tốt các lớp ơ xít, chuyển nĩ thành những hợp chất hĩa học rất dễ chảy hoặc hịa tan để loại bỏ nĩ đi sao cho quá trình hịa tan phải kết thúc trước khi bể hàn đơng cứng. - Tạo ra một lớp xỉ cĩ khả năng bảo vệ tốt cho kim loại nĩng chảy khơng bị ơ xy hĩa bởi ơ xy và ni tơ của khơng khí trong quá trình hàn. - Lớp xỉ cần phải được dễ tách ra khỏi mối hàn sau khi hàn. - Tỷ trọng của thuốc hàn cần phải nhỏ hơn tỷ trọng của kim loại cơ bản và kim loại que hàn để sao cho trong quá trình hàn lớp xỉ do thuốc hàn tạo ra phải nổi lên trên bề mặt bể hàn và khơng cịn lại trong kim loại của mối hàn. - Thuốc hàn phải giữ được các tính chất của nĩ trong suốt cả quá trình hàn. - Thuốc hàn phải rẻ tiền và dễ kiếm. 37 Tùy theo dạng kim loại, trong bể hàn sẽ hình thành các ơ xít bazơ và các ơ xít axít. Nếu hình thành ơ xít badơ thì phải dùng thuốc hàn axít. Nếu hình thành ơ xít axít thì dùng thuốc hàn badơ. Trong cả hai trường hợp phản ứng sẽ xảy ra như sau: ơ xít axít + ơ xít bazơ = muối. Để làm thuốc hàn người ta dùng borăc, axít bơric, ơ xít và muối bari, kali, liti, Thành phần thuốc hàn được xác định tùy theo tính chất của kim loại hàn. Khi hàn gang, trong bể hàn hình thành SiO2, để hịa tan nĩ phải đưa vào các ơxít bazơ mạnh như: K2O, Na2O. Để làm thuốc hàn bazơ người ta dùng cacbơnat natri (Na2CO3), cacbơnat cali (K2CO3) và borăc (Na2B4O7) Khi hàn đồng và đồng thanh sẽ hình thành các ơxít bazơ (CuO2, ZnO, FeO,). Do đĩ để hịa tan chúng phải dùng thuốc hàn axít, thường là những chất của borăc. 5.9 Que hàn phụ Để điền đầy khe hở hàn và tạo ra mối hàn, người ta đưa vào bể hàn một kim loại phụ dưới dạng dây, que hàn hoặc thanh hàn cắt ra từ tấm kim loại cĩ cùng thành phần hoặc gần giống như kim loại hàn. Khơng được hàn khi khơng biết nhãn hiệu hoặc thành phần của que hàn phụ. Để nâng cao chất lượng kim loại mối hàn, người ta thêm vào kim loại que hàn những phần tử hợp kim hĩa khác. Các nhãn hiệu dây hàn được sử dụng theo ΓOCT 2246-70 bao gồm 6 nhãn hiệu dây hàn thép các bon thấp, 30 nhãn hợp kim, 41 nhãn hợp kim chất lượng cao khơng mạ đồng và cĩ mạ đồng. Thành phần hĩa học một số nhãn dây hàn dùng trong hàn khí thép các bon, thép hợp kim và gang được tra trong bảng sau Bảng 1. 5Que hàn thép các bon thấp Nhãn dây Thành phần hĩa học,%, khơng quá C Si Mn Cr Ni Al S P CB-08 0,10 0,03 0,35÷0,6 0,15 0,30 0,01 0,040 0,040 CB-08A 0,10 0,03 0,35÷0,6 0,12 0,25 0,01 0,030 0,030 CB-08AA 0,10 0,03 0,35÷0,6 0,10 0,25 0,01 0,020 0,020 CB-08AA 0,10 0,03 0,8÷1,1 0,10 0,25 - 0,025 0,030 CB-10ΓA 0,10 0,03 1,1÷1,4 0,20 0,30 - 0,025 0,030 CB-10ΓA 0,12 0,03 1,5÷1,9 0,20 0,30 - 0,030 0,030 38 Bảng 1. 6Que hàn hợp kim Nhãn dây Thành phần hĩa học,%, khơng quá C Si Mn Cr Ni S P CB-08 0,10 0,6÷0,85 1,4÷1,7 0,2 0,30 0,025 0,030 CB-12ΓC 0,14 0,6÷0,9 0,8÷1,1 0,2 0,25 0,025 0,030 CB-08 Γ2C 0,05÷0,11 0,7÷0,95 1,8÷2,1 0,2 0,25 0,025 0,030 Trước khi hàn, dây hàn (que hàn) cần phải được làm sạch cẩn thận hết vết dầu mỡ, hoen gỉ và các vết bẩn khác. Dây hàn cĩ đường kính 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0) được cuốn thành cuộn nặng khơng quá 80kg, hoặc các thanh cĩ chiều dài 800÷1000mm được đĩng trong các hộp. Trên mỗi cuộn dây, hộp dây cĩ gắn nhãn ghi rõ nhà máy sản xuất, ký hiệu quy ước dây hàn, số loại. Ký hiệu dây hàn gồm hai chữ CB (hàn) và một ký hiệu chữ số về thành phần. Các yếu tố hợp kim hĩa cĩ trong kim loại dây hàn được ký hiệu như sau: Б-niobi; B- vonfram; Γ-mangan; Д-đồng; M-mơlipđen; H-niken; C-silic; Ф-vanađi; X-crơm, Ц- zirioni, Ю-nhơm, Con số đặt sau chữ CB chỉ rõ thành phần các bon trong dây hàn tính theo phần trăm, cịn con số đặt sau ký hiệu chữ của nguyên tố hợp kim hĩa chỉ rõ phần tử đĩ thuộc thành phần dây hàn, tính theo phần trăm. Nếu khơng cĩ con số sau chữ thì cĩ nghĩa là phần tử hợp kim hĩa đĩ cĩ trong dây hàn dưới 1%. Chữ A đặt ở cuối ký hiệu quy ước của nhãn hiệu quy ước của nhãn hiệu que hàn loại các bon thấp và hợp kim chỉ rõ độ tinh khiết cao của kim loại về chất lưu huỳnh và phốt pho chứa trong nĩ. Ký hiệu cĩ hai chữ A thể hiện hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho rất thấp so với dây cĩ ký hiệu một chữ A. Thí dụ, dây hàn cĩ đường kính 4mm nhãn CB-08Acĩ mạ đồng đượcký hiệu là 4CB-08A ΓOCT 2246-70. Dây hàn cĩ đường kính 3mm, nhãn CB-08Γ2C khơng mạ đồng ký hiệu 3CB-08Γ2C ΓOCT 2246-70 VI. Các loại ngọn lửa hàn 6.1 Khái niệm Khi hàn khí, tuỳ thuộc vào tỉ lệ thành phần của hỗn hợp cháy cĩ thể nhận được ba loại ngọn lửa hàn khác nhau: Ngọn lửa bình thường, ngọn lửa ơxy hĩa, ngọn lửa cácbon hĩa. Ngọn lửa hàn cĩ thể chia làm 3 vùng: nhân ngọn lửa cĩ màu sáng trắng, vùng trung tâm cĩ màu sáng vàng, vùng đuơi (ơxy hố) màu vàng sẫm cĩ khĩi. 39 Hình 1. 16Sơ đồ cấu trúc ngọn lửa hàn I- Nhân ngọn lửa; II- Vùng cháy chưa hồn tồn; III- Vùng cháy hồn tồn 6.2 Phân loại 6.2.1 Ngọn lửa trung tính Ngọn lửa bình thường nhận được khi tỉ lệ: 2,11,1 22 2  HC O Hình 1. 17 Ngọn lửa trung tính 40 a) Vùng nhân ngọn lửa Trong vùng này xảy ra phản ứng phân hủy C2H2: C2H2→ 2C + H2. Ngọn lửa cĩ màu sáng trắng, nhiệt độ thấp và thành phần khí giàu cácbon. b) Vùng cháy khơng hồn tồn Trong vùng này xảy ra phản ứng cháy khơng hồn tồn của cácbon: C2H2 + O2 = 2CO + H2 + Q↑ Ngọn lửa vùng này cĩ màu sáng xanh, nhiệt độ cao nhất (3.2000C), khí chứa nhiều CO và H2 là những chất hồn nguyên. Những chất này khơng tham gia vào các phản ứng cacbon hố và ơxy hố nên gọi là vùng hồn nguyên. c) Vùng cháy hồn tồn Trong vùng này xẩy ra phản ứng cháy hồn tồn: sản phẩm của vùng trên cháy với ơxy của khơng khí: 2CO + H2 + 1,5O2kk = 2CO2 + H2O + Q↑ Ngọn lửa vùng này cĩ màu vàng sẫm, chứa nhiều CO2 và H2O là những chất ơxy hố và nhiệt độ thấp hơn vùng giữa. 6.2.2 Ngọn lửa ơxy hĩa Ngọn lửa ơxy hố nhận được khi tỉ lệ: 22 2 HC O > 1,2 Quá trình cháy cũng chia ra thành 3 vùng và vùng cháy khơng hồn tồn xảy ra theo phản ứng sau: C2H2 + 1,5O2 = 2CO + H2 + 0,5O2 + Q↑ Sau đĩ chúng lại cháy tiếp với ơxy của khơng khí: 2CO + H2 + 0,5O2 + O2kk = 2CO2 + H2O + Q↑ Hình 1. 18 Ngọn lửa ơ xy hĩa Chúng ta nhận thấy nhân của ngọn lửa ngắn lại, vùng giữa dư O2 và chứa cả CO2 nên cĩ tính ơxy hĩa mạnh và giữa 2 vùng khơng phân biệt rõ ranh giới, ngọn lửa 41 cĩ màu từ vàng nhạt đến vàng sẫm. Ngọn lửa ơxy hĩa chỉ dùng khi hàn đồng thau, cắt và đốt sạch bề mặt các chi tiết máy hoặc kết cấu máy. 6.2.3 Ngọn lửa các bon hĩa Ngọn lửa này nhận được khi tỉ lệ : 22 2 HC O <1,1 Quá trình cháy như sau: C2H2 + 0,5O2 = CO + H2 + C + Q↑ Sau đĩ cháy tiếp với ơxy của khơng khí: CO + H2 + C + 2O2kk = 2CO2 + H2O +Q↑ Hình 1. 19 Ngọn lửa các bon hĩa Nhân của ngọn lửa kéo dài, vùng giữa cĩ một nguyên tử cacbon tự do nên ngọn lửa mang tính cácbon hố và cĩ nâu sẫm. Ngọn lửa cácbon hĩa được dùng khi hàn gang, thép giĩ và thép hợp kim, hoặc để tơi bề mặt các chi tiết máy. 6.3 Lượng khí tiêu hao tương ứng với mỏ hàn và chiều dày vật hàn Số hiệu mỏ hàn (No) Đường kính lỗ đầu mỏ hàn (mm) Chiều dày chi tiết hàn (mm) Chiều dài ngọn lửa (mm) Lượng khí tiêu hao (m 3 /giờ) Đường kính dây hàn phụ (mm) O2 C2H2 1 ~ 0,94 0,8÷1,5 5,0 0,113 0,103 1,6 2 ~ 1,07 1,5÷3,2 6,5 0,142 0,129 1,6÷3,2 3 ~ 1,40 3,2÷4,8 8,0 0,227 0,206 3,3 4 ~ 1,60 4,8÷8,0 9,5 0,340 0,309 3,2 5 ~ 1,93 8,0÷12 11,2 0,538 0,489 6,2÷6,4 6 ~ 2,18 12÷16 13,0 0,652 0,593 >6,4 7 ~ 2,50 16÷20 13,0 0,991 0,900 >6,4 42 8 ~ 2,71 20÷25 14,3 1,359 1,235 >6,4 9 ~ 2,95 >25 16,0 1,614 1,467 >6,4 10 ~ 3,56 - 19,0 2,690 2,445 >6,4 11 ~ 3,74 - 24,0 2,382 2,165 >6,4 12 ~ 3,80 - 24,0 2,382 2,165 >6,4 VII. Các quy tắc an tồn trong hàn khí 7.1 An tồn đối với chai chứa khí 7.1.1 An tồn trong bảo quản, vận chuyển - Chỉ sử dụng các chai cịn trong hạn sử dụng. - Thơng thường việc vận chuyển chai bằng tay rất khĩ khăn, nên sử dụng các phương tiện vận chuyển chuyên dùng. Cĩ thể lăn chai ở trạng thái nghiêng nhưng khơng được kéo lê, lăn chai đặt nằm. - Chai phải được bảo vệ để tránh bị va đập, khơng được để chai bị rơi hay và đập vào nhau. - Khơng dùng chai làm con lăn, giá đỡ. - Chai phải cĩ dấu hiệu nhận biết rõ ràng để nhận biết các loại khí. Khi cĩ nghi ngờ về thành phần khí, phải trả lại chai khơng được sử dụng. - Chai đã sử dụng hết khí phải để riêng, đánh dấu rõ ràng. - Khi bảo quản chai, nhà để chai phải đảm bảo thơng giĩ. Khơng để chai oxy cùng gian nhà với các chai chứa khí cháy hay các chất oxy hố. -Khơng đặt chai gần nguồn nhiệt hay chạm vào dây điện. 7.1.2 An tồn khi sử dụng chai - Các chai, đặc biệt là chai LPG, C2H2 phải đặt ở vị trí đứng và được cố định chắc chắn. - Khi mở van chai phải mở bằng tay, mở từ từ. Nếu khơng mở được phải trả lại chai, khơng cố tính dùng các dụng cụ khác để mở. - Áp kế và van giảm áp phải phù hợp với loại khí và áp suất khí bên trong chai. Khơng được phép tự sửa chữa chai, van giảm áp. - Khơng cho phép tia lửa, kim loại nĩng chảy, dây điện, khí nĩng hay ngọn lửa tiếp xúc với chai. - Khơng được để dầu mỡ dây vào chai oxy. 43 - Khơng được phép dùng oxy thay thế cho khí nén, khí ni tơ trong các phương tiện dùng khí nén hay khi thử đường ống. - Chỉ mở khơng quá 1,5 vịng đối với van chai C2H2. - Khơng được phép dùng 1 chai oxy cho 2 chai khí cháy bằng cách sử dụng ống nối chữ T trên đường ống cấp khí. - Biện pháp xử lý khi phát hiện chai bị rị rỉ: Ngưng sử dụng, khĩa ngay van chai, đưa chai ra vị trí thống giĩ, xa nguồn nhiệt và tia lửa, đặt biển báo và thơng báo cho người cung cấp chai. 7.2 An tồn trong quá trình hàn khí - Khơng dùng ống mềm quá dài, tránh để ống bị xoắn. Ống phải được bảo vệ khơng để xe hay các vật khác cán qua. - Xử lý ngay các vị trí xì hở, các đầu nối ống bị hở phải cắt hay thay mới, khơng được phép băng bĩ. - Định kỳ kiểm tra ống mềm. Kiểm tra độ kín bằng cách nạp khí trơ vào ống đến áp suất làm việc rồi nhúng vào nước - Ống mềm phải được bảo vệ tránh tia lửa hàn, xỉ hàn và dầu mỡ. Khi khơng sử dụng phải bảo quản cẩn thận. - Khi mồi lửa, trước hết phải mở van oxy, sau đĩ mới mở van khí cháy. Nếu mở van khí cháy trước, nếu áp lực oxy khơng đủ cĩ thể gây ra cháy ngược - Khơng được phép để mỏ hàn, mỏ cắt quá nĩng cĩ thể gây hiện tượng cháy ngược. - Khi thay mỏ hàn, mỏ cắt phải khĩa van giảm áp, khơng được bẻ gập ống - Khi ngưng cắt/hàn trong thời gian ngắn cĩ thể khĩa van trên mỏ cắt/hàn, khơng cần khĩa van chai. - Nếu ngưng/hàn cắt trong thời gian dài, phải: + Khĩa van chai + Mở van mỏ hàn, mỏ cắt để xả hết khí thừa trong ống + Đĩng van mỏhàn, mỏ cắt và xả lỏng hết vít điều chỉnh trên van giảm áp. VIII. Bài tập thực hành: Lắp đặt và vận hành bộ thiết bị hàn khí Các thiết bị và dụng cụ cần thiết cho bài thực hành: - Máy sinh khí axêtylen hoặc chai khí axêtylen - Chai khí oxy 44 - Van giảm áp ơ xy. - Van giảm áp axêtylen. - Chìa vặn van chai khí. - Mỏ lết. - Mỏ hàn. - Bép hàn các loại. - Ống dẫn khí ơ xy vàaxêtylen. 8.1. Trình tự lắp van giảm áp vào bình khí Bước 1. Thổi sạch bụi bẩn trước khi lắp van giảm áp. - Quay cửa xả khí về phía trái người thao tác. - Mở và đĩng nhanh van chai khí từ 1 đến 2 lần. - Để tay quay tại van của chai khí. Bước 2. Lắp van giảm áp ơ xy. - Kiểm tra gioăng của van giảm áp. - Lắp van giảm áp ơ xy vào chai khí sao cho lỗ xả khí của van an tồn quay xuống phía dưới. - Dùng mỏ lết xiết chặt đai ốc. Bước 3. Lắp van giảm áp axêtylen. - Kiểm tra các hư hại của gioăng. - Điều chỉnh phần dẫn khí vào van giảm áp nhơ ra khỏi mặt trong của gá kẹp khoảng 20 mm. - Để van giảm áp nghiêng khoảng 450 so với mặt nằm ngang. - Siết chặt gá kẹp. 45 Bước 4. Nới lỏng vít điều chỉnh van giảm áp. Nới lỏng vít điều chỉnh tới khi quay nhẹ nhàng. Bước 5. Mở van bình khí. - Khơng đứng phía trước van giảm áp. - Quay chìa vặn mở van chai khí nhẹ nhàng khoảng 1/2 vịng. - Kiểm tra áp suất khí trên đồng hồ áp suất cao. - Để chìa vặn trên van chai khí. Bước 6. Kiểm tra rị khí. - Dùng nước xà phịng để kiểm tra. - Kiểm tra các bộ phận sau: + Van chai khí. + Chỗ lắp ghép giữa van giảm áp và chai khí. + Chỗ lắp ghép giữa vít điều chỉnh và thân van giảm áp. + Chỗ lắp đồng hồ đo áp suất. 46 Bước 7. Cách xử lý khi phát hiện rị rỉ khí. - Rị khí từ vít điều chỉnh của van chai khí. + Mở vít điều chỉnh hết cỡ để ép thân van vào gioăng. + Xiết chặt vít điều chỉnh xong vặn đai ốc hãm và thay gioăng. - Rị khí từ đầu lắp van giảm áp. + Xiết chặt thêm đai ốc hãm. + Nếu gioăng hỏng thì thay gioăng. - Rị khí từ vít điều chỉnh van giảm áp. + Thay vít điều chỉnh hoặc van giảm áp. 8.2. Trình tự lắp ống dẫn khí Bước 1. Lắp bép hàn Lựa chọn bép hàn phù hợp với chiều dày vật hàn. Bảng 1. 7 Số hiệu pép hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn Chiều dày vật hàn 0,8÷1,5 1,5÷3,2 3,2÷4,8 4,8÷8,0 8,0÷12 12÷16 16÷20 Số hiệu pép hàn 1 2 3 4 5 6 7 Bước 2. Lắp ống dẫn khí ơ xy. Lắp ống dẫn khí ơ xy vào vị trí nối của van giảm áp ơ xy và mỏ hàn. 47 Chú ý: + Ống dẫn khí axêtylen màu đỏ, ống dẫn khí ơ xy màu xanh. + Xiết chặt đầu nối bằng vịng hãm. Bước 3. Điều chỉnh áp suất khí ơ xy. - Quay nhẹ nhàng vít điều chỉnh van giảm áp ơ xy cùng chiều kim đồng hồ. - Điều chỉnh áp suất ơ xy ở mức 2,5 ÷ 3,0 bar. Bước 4. Kiểm tra độ hút. - Mở van axêtylen. - Mở van ơ xy. - Kiểm tra độ hút tại điểm nối ống dây axêtylen trên mỏ hàn. - Đĩng van ơ xy và axêtylen. + Trong trường hợp khơng cĩ độ hút thì thay mỏ hàn Bước 5. Lắp ống dẫn khí axêtylen. - Lắp ống dẫn khí axêtylen vào van giảm áp axêtylen và mỏ hàn. - Xiết chặt điểm nối bằng vịng hãm. 48 Bước 6. Điều chỉnh áp suất khí axêtylen. - Quay nhẹ nhàng vít điều chỉnh của van giảm áp cùng chiều kim đồng hồ. - Điều chỉnh áp suất khí axêtylen ở mức 0,5bar. Bước 7. Kiểm tra rị khí. - Kiểm tra các vị trí sau: + Phần lắp ghép đồng hồ áp suất khí ra mỏ hàn với van giảm áp. + Phần nối ống dẫn khí vào van giảm áp. + Phần nối ống dẫn khí vào mỏ hàn. + Các van của mỏ hàn. + Phần lắp ghép bép hàn vào đầu mỏ hàn. Bước 8. Xả khí hỗn hợp. - Trước khi xả khí kiểm tra xung quanh khơng cĩ lửa. - Mở van axêtylen khoảng 10 giây. - Kiểm tra khí xả bằng cách đưa mỏ hàn lại gần thùng đựng nước và quan sát mặt nước. 8.3. Trình tự tháo thiết bị hàn khí. - Đĩng van chai khí ơ xy và axêtylen. - Mở van ơxy và axêtylen của mỏ hàn để xả hết khí trong ống dẫn. - Khi đồng hồ trên van giảm áp chỉ về vạch “0” thì đĩng các van mỏ hàn lại. - Nới lỏng vít điều chỉnh ở van giảm áp. - Tháo ống dẫn khí ơ xy và axêtylen ở mỏ hàn. 49 - Tháo ống dẫn khí ơ xy và axêtylen ở van giảm áp. - Tháo van giảm áp ra khỏi chai khí. Các nguyên nhân khơng hút khi kiểm tra. - Bép hàn bị nới lỏng. - Lỗ dẫn khí bị tắc bởi các tạp chất đưa từ ngồi vào. - Van phun bị tắc bởi các tạp chất từ bên ngồi vào. Khơng hút là do hỏng chức năng phun và nĩ gây ra hiện tượng ngọn lửa tạt ngược. Khơng dùng mỏ hàn đĩ. IX. Bài tập thực hành: Lấy và điều chỉnh ngọn lửa hàn Các trang thiết bị và dụng cụ cần thiết: - Bộ thiết bị hàn. - Kính hàn. - Găng tay. - Tạp dề. - Giày bảo hộ. - Bật lửa. - Bộ que thơng bép hàn. Hình 1. 20 Trang bị bảo hộ lao động 9.1. Cơng việc chuẩn bị. - Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ tương tự như trong bài sử dụng, bảo dưỡng thiết bị và dụng cụ hàn khí. - Dùng kính hàn số 3 hoặc số 4. - Mặc quần áo bảo hộ với áo dài tay. - Dùng găng tay da mềm. 9.2. Mồi lửa. - Mở van ơ xy khoảng 1/4 vịng quay. - Mở van axêtylen khoảng 1/2 vịng quay. - Chú ý hướng của ngọn lửa. - Dùng bật lửa để mồi lửa. 50 Hình 1. 21 Phương pháp mồi ngọn lửa 9.3. Điều chỉnh ngọn lửa trung tính. - Mở thêm van axêtylen và xác định chiều dài nhân ngọn lửa. - Mở từ từ van ơ xy và điều chỉnh nhân ngọn lửa để đạt được ngọn lửa trung tính. a) b) Hình 1. 22 Điều chình ngọn lửa hàn a) Ngọn lửa khi mồi; b) Ngọn lửa sau khi đã điều chỉnh 9.4. Tắt ngọn lửa. - Đĩng van axêtylen. - Đĩng van ơ xy. Hình 1. 23 Phương pháp tắt ngọn lửa hàn hơi 9.5. Các nguyên nhân của ngọn lửa khơng bình thường. - Ngọn lửa tắt. + Áp suất ơ xy thừa quá mức. + Ngọn lửa quá lớn. + Xỉ bám vào lỗ bép hàn. - Nổ khi mồi lửa. + Tỷ lệ khí khơng phù hợp. 51 + Áp suất ơ xy quá lớn. + Thiếu axêtylen. + Lỗ bép hàn to ra hoặc bị biến dạng. - Ngọn lửa tạt lại. + Bép hàn quá nĩng. + Áp suất khí nhỏ. + Xỉ bám vào lỗ bép. + Van phun khơng bình thường. 9.6. Thơng bép hàn. Dùng que thơng thích hợp với đường kính lỗ của bép hàn. Bảng 1. 8Số hiệu và đường kính lỗ của bép hàn Số hiệu pép hàn 1 2 3 4 5 6 7 Đường kính lỗ bép ~ 0,94 ~ 1,07 ~ 1,40 ~ 1,60 ~ 1,93 ~ 2,18 ~ 2,50 Hình 1. 24 Phương pháp thơng bép hàn 9.7. Thay đá lửa. Hình 1. 25 Cách thay đá lửa 52 BÀI 2. HÀN GIÁP MỐI A. Mục tiêu Sau khi học xong bài này người học cĩ khả năng: Trình bày đặc điểm, phạm vi ứng dụng, cơng nghệ và kỹ thuật hàn giáp mối bằng phương pháp hàn khí. - Chuẩn bị phơi hàn đúng quy cách - Tính tốn và tra cứu tài liệu để xác định chế độ hàn giáp mối khi biết loại vật liệu, chiều dày vật liệu, vị trí mối hàn trong khơng gian (đường kính que hàn, loại ngọn lửa, cơng suất ngọn lửa, phương pháp hàn.) - Lấy lửa và điều chỉnh ngọn lửa hàn. - Kỹ thuật hàn các mối hàn giáp mối - Hàn các loại mối hàn giáp mối đáp ứng tiêu chuẩn của mối hàn. - Kiểm tra, chỉnh sửa những khuyết tật bên ngồi của mối hàn. - An tồn lao động và vệ sinh cơng nghiệp. B. Nội dung bài học I. Phạm vi ứng dụng các các phương pháp hàn khí 1.1 Phạm vi ứng dụng của hàn khí Người ta dùng hàn khí khi chế tạo và sửa chữa các vật phẩm bằng thép lá mỏng cĩ chiều dày 1 ÷ 3mm, khi lắp các dường ống cĩ đường kính nhỏ và trung bình, khi hàn các mối nối chế tạo bằng các ống mỏng, khi hàn các vật phẩm bằng nhơm, đồng, đồng thau và chì, khi hàn gang với que hàn bằng gang, đồng thau và đồng thanh, khi đốt nĩng chảy các hợp kim cứng và đồng thau gắn trên các chi tiết bằng gang và thép. Hàn khí cĩ thể ghép nối được hầu hết tất cả các kim loại và hợp kim, ứng dụng trong các ngành cơng nghiệp hiện nay. Hàn khí được sử dụng rộng rãi nhất trong cơng việc xây dựng lắp ghép, trong nơng nghiệp và trong sửa chữa. Để thực hiện cơng việc hàn, ngọn lửa hàn cần phải cĩ một cơng suất nhiệt phù hợp. Cơng suất nhiệt của ngọn lửa hàn được xác định bằng lượng axêtylen qua mỏ hàn trong một giờ. Cơng suất ngọn lửa đã chọn phụ thuộc vào chiều dày của kim loại hàn và tính chất của nĩ. Lượng axêtylen cần dùng trong một giờ cho 1mm chiều dày của 53 kim loại hàn được xác lập qua các thực nghiệm. Khi hàn thép các bon thấp, 1mm chiều dày kim loại hàn cần cĩ 100÷130dm3 axêtylen trong một giờ. Ví dụ: Khi hàn thép các bon thấp cĩ chiều dày 4mm, thì cơng suất ngọn lửa của mỏ hàn cĩ thể lấy trong khoảng 400÷520 dm3 axêtylen/h. Để hàn kim loại khác nhau cần cĩ một dạng ngọn lửa hàn nhất định, người thợ hàn điều chỉnh và xác lập dạng ngọn lửa bằng mắt thường. Khi hàn bằng tay thì thơng thường tay phải người thợ cầm mỏ hàn cịn tay trái cầm dây hàn phụ. Người thợ hàn phải hướng ngọn lửa hàn vào kim loại hàn sao cho các mép hàn nằm trong vùng hồn nguyên và cách đầu tâm ngọn lửa khoảng 2÷6mm. Đầu que hàn phụ nằm trong vùng hồn nguyên hoặc trong bể hàn. Tốc độ đốt nĩng được được điều chỉnh bằng cách thay đổi gĩc nghiêng α của đầu mỏ với bề mặt kim loại hàn. Trị số của gĩc này được chọn tùy thuộc chiều dày và tính chất kim loại hàn. Kim loại hàn càng dày và độ dẫn nhiệt của nĩ càng lớn thì gĩc nghiêng của đầu mỏ với bề mặt kim loại hàn càng lớn. Lúc bắt đầu hàn, để đốt nĩng kim loại tốt hơn thì cho gĩc nghiêng lớn, sau đĩ tùy theo mức độ đốt nĩng cần thiết mà giảm gĩc độ đến trị số tương ứng với chiều dày của kim loại hàn. Khi kết thúc hàn, cần giảm gĩc α để cho bể hàn đầy đặn hơn và tránh cháy kim loại. Hình 2. 1 Gĩc độ mỏ hàn khi kết thúc Tay cầm mỏ hàn cần phải đặt dọc theo trục mối hàn hoặc vuơng gĩc với trục đĩ. Chọn tư thế này hay tư thế khác là tùy theo điều kiện (thuận tiện) làm việc của người 54 thợ hàn, sao cho khi thao tác tay thợ hàn khơng bị nĩng bởi nhiệt lượng do kim loại nĩng tỏa ra. Trong quá trình hàn người thợ hàn thực hiện đồng thời hai chuyển động của đầu mỏ hàn. Chuyển động chính là chuyển động dọc theo trục mối hàn, chuyển động ngang vuơng gĩc với trục mối hàn dùng để nung nĩng đều mép kim loại cơ bản, que hàn phụ và cĩ được chiều rộng mối hàn cần thiết. Hình 2. 2Các chuyển động của mỏ hàn và que hàn 1. Chuyển động của mỏ hàn 2. Chuyển động của que hàn phụ Đầu que hàn phụ khơng được đưa ra khỏi vùng hồn nguyên của ngọn lửa. Di chuyển đầu mỏ hàn và đầu mút que hàn phụ trong quá trình hàn tùy thuộc vào vị trí của mối hàn trong khơng gian, chiều dày của kim loại hàn, tính chất của kim loại và kích thước cần thiết của mối hàn. Để thực hiện mối hàn ở vị trí thấp thì cách di chuyển hình răng cưa là phổ biến nhất. 1.2 Các phương pháp hàn khí Trong thực tế người ta chia ra hai phương pháp hàn đĩ là hàn phải và hàn trái. 1.2.1 Phương pháp hàn phải. Hình 2. 3 Phương pháp hàn phải 1- Dây hàn phụ; 2- Mỏ hàn Hàn phải là phương pháp hàn mà mỏ hàn di chuyển từ trái qua phải (người thợ cầm mỏ hàn tay phải), dây hàn đi sau mỏ hàn. Ngọn lủa hàn luơn hướng vào đầu que hàn phụ và phía mối hàn đã hồn thành. Phương pháp này mỏ hàn cĩ dao động lắc ngang song biên độ nhỏ tuỳ thuộc vào mối hàn của chi tiết hàn.Đối với kim loại cĩ chiều dày s < 8 mm mỏ hàn chuyển 55 động dọc theo trục đường hàn khơng cĩ dao động lắc ngang, đầu dây hàn phụ nằm trong vùng ngọn lửa giữa (vùng hồn nguyên) phía bên trên của miệng hàn. Nguồn nhiệt của ngọn lửa toả ra ít hơn so với phương pháp hàn trái. Vì vậy khi hàn những kim loại dày gĩc mở của mép hàn khơng phải là 90o mà là 60 70o Thơng thường những chi tiết cĩ chiều dày >3mm người ta dùng phương pháp hàn phải và những kim loại cĩ độ dẫn điện cao (đồng, đồng đỏ), chất lượng của mối hàn khi hàn phải tốt hơn bởi vì kim loại lỏng bảo vệ tốt hơn và được ủ do ngọn lửa luơn hướng vào phần hàn rồi. Chính vì thế mối hàn nguội chậm hơn, khi hàn kim loại dày thì phương pháp này tiết kiệm hơn phương pháp hàn trái (kinh tế hơn). Tốc độ hàn tăng lên 10  15%, lượng tiêu hao khí cháy tiết kiệm hơn 10  15%.Đối với kim loại cĩ chiều dày nhỏ hơn 6mm thì khơng cần gia cơng vát mép chỉ hàn một phía. - Cơng suất khi hàn phải lấy 120  150 dm3 C2H2 trong 1h/1mm chiều dày. - Mỏ hàn nghiêng với bề mặt vật hàn về phía đã hàn một gĩc nhỏ hơn 45o, - Đường kính que hàn phụ d = 2 S (S: là chiều dày vật hàn) - Tốc độ hàn: )/( hm s A Vh  Trong đĩ: - S là chiều dày vật hàn - A là hệ số thực nghiệm, tùy theo tính chất và chiều dầy vật liệu. Đới với thép cĩ chiều dầy trung bình A = 12÷15; với niken hệ số A = 9÷11 1.2.2 Phương pháp hàn trái Hình 2. 4 Phương pháp hàn trái 1- Mỏ hàn; 2- Dây hàn 56 Hàn trái là khi hàn mỏ hàn và que hàn di chuyển từ phải qua trái, que hàn đi trước mỏ hàn. Đặc điểm của hàn trái là ngược với hàn phải trong quá trình hàn ngọn lửa khơng phủ lên vũng hàn, nên nhiệt ít tập chung vào vũng hàn và kim loại lỏng khơng bị xáo chộn, xỉ nổi kém hơn, mối hàn khơng được ngọn lửa bảo vệ.Mép hàn được nung nĩng trước nên mối hàn dễ bị ơxy hố và nguội nhanh, ứng suất dư trong mối hàn lớn, kết cấu hàn dễ biến dạng và bị nứt. Dùng phương pháp hàn trái để hàn các chi tiết cĩ chiều dày nhỏ hơn 3mm. Gĩc nghiêng của mỏ hàn phụ thuộc vào chiều dày vật liệu, chiều dày càng tăng thì gĩc mỏ hàn càng lớn vì cần tập trung nhiệt càng nhiều. Cơng suất ngọn lửa khi hàn trái thường sử dụng 100  130dm3 C2H2 trong 1h/1mm chiều dày vật hàn. - Đường kính que hàn phụ d = 1 2  S (S: là chiều dày vật hàn) Thơng thường que hàn cĩ dạng dây trịn đường kính 0,3  12 mm khi hàn các chi tiết cĩ chiều dày tới 15mm đường kính que hàn phụ được chọn theo các cơng thức trên. Khi các chi tiết cĩ chiều dày lớn hơn 15mm, đường kính que hàn phụ lấy bằng 6 8mm - Tốc độ hàn: )/( hm s A Vh  Trong đĩ: - S là chiều dày vật hàn - A là hệ số thực nghiệm, tùy theo tính chất và chiều dày vật liệu. Đối với thép cĩ chiều dày trung bình A = 12÷15; với niken hệ số A = 9÷11 II Cơng nghệ hàn 2.1 Cơng nghệ hàn thép cacbon thấp. Thép các bon thấp cĩ thể hàn ở bất kỳ vị trí nào trong khơng gian và bằng các phương pháp hàn đã giới thiệu ở trên. Ngọn lửa đèn hàn khi hàn thép cần giữ với cơng suất trung bình 100130 dm3/h axetylen cho 1mm chiều dầy kim loại vật hàn khi hàn trái 120150 dm3/h khi hàn phải Thợ hàn cĩ tay nghề cao hơn cĩ thể dùng ngọn lửa với cơng suất cao hơn để hàn 150200 dm3/h. Axetylen cho 1mm chiều dày vật hàn, ứng dụng dây hàn dầy sẽ 57 tăng được hiệu suất cơng tác hàn. Trong trường hợp này địi hỏi người thợ hàn phải cĩ kinh nghiệm lớn nếu khơng dễ dẫn đến kim loại mối hàn bị quá nhiệt, mối hàn nhận được cĩ cấu trúc hạt to. Khi hàn thép các bon dạng dây hàn từ thép các bon thấp CB - 08, CB - 08A hoặc CB - 105A (tiêu chuẩn OCT. 2246-60) khi hàn loại dây này một phần các bon, Măng gan, Si líc bị cháy kim loại mối hàn nhận được cĩ cấu trúc hạt to và giới hạn bền của mối hàn thấp hơn giới hạn bền của kim loại cơ bản. Để nhận được mối hàn cĩ độ bền bằng độ bền của kim loại cơ bản dùng dây hàn CB - 12C chứa tới 0,17% các bon, 0,8 - 1,1% măng gan, 0,6 - 0,9% si líc. Đường kính dây hàn chọn theo chiều dầy vật hàn. Khi hàn bằng ngọn lửa cơng suất lớn để tránh quá nhiệt cho mối hàn, phải giảm gĩc lệch của đèn hàn với kim loại cơ bản ngọn lửa hướng chủ yếu vào cuối của dây hàn. Khi hàn phải chú ý để hai mép của kim loại vật hàn và dây hàn nĩng chảy cùng một lúc để giọt kim loại lỏng của dây hàn khơng rơi vào vùng kim loại cơ bản chưa được đốt nĩng tới nhiệt độ nĩng chảy. Nếu hiện tượng này xảy ra thì mối hàn tại đĩ khơng đảm bảo cường độ và dễ bị khuyết tật hàn khơng thấu. Những người thợ khơng cĩ kinh nghiệm thường cọ sát đầu dây hàn chưa đủ nhiệt nung nĩng xuống vật hàn và dẫn đến bị dính vào kim loại cơ bản. Với mục đích tăng độ kín và tính dẻo của kim loại nĩng chảy người ta ứng dụng dây hàn ở trạng thái nĩng. Dây hàn thực hiện ở nhiệt độ tương ứng với màu đỏ sáng và kết thúc ở nhiệt độ màu đỏ tối. ở nhiệt độ thấp hơn dây hàn khơng được đưa vào vì như vậy sẽ gây hiện tượng biến cứng của kim loại cĩ thể dẫn tới nứt mối hàn hoặc vùng lân cận mối hàn. Khi hàn những tấm chiều dày lớn và những sản phẩm đặc biệt người ta ứng dụng gia cơng nhiệt của mối hàn hoặc sản phẩm sau khi hàn. Thép các bon trung bình khĩ hàn khí hơn thép các bon thấp. Dễ dẫn tới biến dạng và tạo nứt khi hàn. Đèn hàn chọn cơng suất 75 dm3/h. Axetylen cho 1mm chiều dày vật hàn tức là nhỏ hơn cơng suất khi hàn thép các bon thấp. Ngọn lửa dùng ngọn lửa bình thường hoặc các bon hĩa nhẹ vì ngọn lửa ơxy hĩa dễ bị cháy các bon. Khi chiều dày lớn hơn 3mm dùng gia cơng nhiệt đốt nĩng sơ bộ sản 58 phẩm từ 2503500C với mục đích giảm độ đốt nĩng khơng đồng đều, giảm ứng suất trong và xu hướng tơi của vùng lân cận. Dây hàn dùng dây hàn phụ CB - 08. Hàm lượng các bon thấp trong dây hàn sẽ làm giảm sự chảy các bon và sự sơi trong vũng hàn. Để tránh quá nhiệt kim loại dùng phương pháp hàn trái. Sau khi hàn mối hàn chịu rèn ở nhiệt độ 8509000C sau đĩ thường hĩa ở nhiệt độ 9000C làm lạnh ở ngồi khơng khí. Khi hàn thép các bon cĩ chứa 0,70,8% các bon cĩ thể ứng dụng thuốc hàn (bơ rắc). Khi hàn thép các bon trung bình đặc biệt chú ý độ sạch của bề mặt mép hàn nếu khơng dễ dẫn đến mối hàn bị gĩi xỉ rỗ hơi, hàn khơng thấu,...vv 2.2 Cơng nghệ hàn thép hợp kim Đa số những thép hợp kim kết cấu cĩ thể hàn thỏa mãn bằng hàn khí. Hàn các loại thép này cĩ đặc điểm: xảy ra sự cháy của các nguyên tố hợp kim thành phần do vậy mối hàn bị mất tính chất của thép đã cho. Thép hợp kim dẫn nhiệt kém hơn thép các bon thấp. Vì vậy biến dạng vì nhiệt khi hàn loại thép này sẽ lớn. Một vài loại thép hợp kim cĩ xu hướng bị tơi ngay ngồi khơng khí đặc biệt đối với vùng lân cận mối hàn và cĩ xu hướng tạo nứt 2.2.1. Hàn thép hợp kim thấp dùng cho các kết cấu xây dựng Ví dụ: 15XCHҔ và 10XCHҔ cĩ thể hàn khí tốt. Cơng suất ngọn lửa chọn 75100 dm3/h khi hàn trái và 100130 dm3/h axetylen khi hàn phải cho 1mm chiều dày vật hàn. Dùng ngọn lửa bình thường để hàn, dây hàn CB - 08; CB - 08A hoặc CB - 102. Cĩ thể ứng dụng h... bề mặt kim loại một gĩc tương tự như gĩc độ của mỏ hàn nhưng về phía hướng hàn. - Duy trì khoảng cách từ bề mặt kim loại hàn đến nhân ngọn lửa khoảng từ (2÷3) mm. - Giữ mỏ hàn tại điểm đầu của đường hàn cho đến khi tạo được bể hàn, tiến hành đưa que hàn phụ vào tâm của bể hàn, sau khi que hàn nĩng chảy nhấc que hàn phụ ra khỏi bể hàn, di chuyển mỏ hàn về phía trước dọc theo kẽ hàn và lặp lại các thao tác trên cho đến hết đường hàn. - Trong quá trình hàn cần tạo được lỗ khuyết phía trước bể hàn để đảm bảo độ ngấu của mối hàn. 98 - Trong quá trình hàn phải thường xuyên quan sát bể hàn, điều chỉnh tốc độ hàn hợp lý để đường hàn cĩ kích thước đều nhau và bể hàn khơng lớn quá tránh hiện tượng mối hàn bị chảy xệ. 4.7. Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn - Hàn xong chờ cho phơi hàn nguội, dùng bàn chải sắt đánh sạch xung quanh đường hàn và mối hàn. - Kiểm tra bề rộng, chiều cao mối hàn, độ đều của vảy hàn . - Kiểm tra điểm đầu và điểm cuối của đường hàn. - Kiểm tra mức độ biến dạng của kim loại. - Kiểm tra khuyết tật mối hàn. 4.8. Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn giáp mối 4.8.1. Mối hàn khơng ngấu - Nguyên nhân: Do cơng suất ngọn lửa hàn quá bé, tốc độ hàn lớn hoặc khi đốt nĩng vật hàn chưa đến trạng thái hàn đã cho que hàn phụ vào - Biện pháp phịng ngừa: Quan sát tình hình nĩng chảy của vũng hàn để điều chỉnh lại tốc độ hàn và cơng suất ngọn lửa 4.8.2. Mối hàn khuyết cạnh - Nguyên nhân: Do cơng suất ngọn lửa quá lớn, khơng dừng lại khi chuyển động, mỏ, que hàn sang hai bên rãnh hàn - Biện pháp phịng ngừa: Điều chỉnh cơng suất ngọn lửa hợp lý, cĩ dừng lại ở hai bên rãnh hàn khi dao động que hàn, mỏ hàn 4.8.3. Mối hàn đĩng cục: Chủ yếu xẩy ra khi thực hiện hàn đứng, hàn ngang ,hàn ngửa. - Nguyên nhân: Do cơng suất ngọn lửa quá lớn, chuyển động mỏ hàn và que hàn khơng thích hợp, tốc độ hàn chậm, lớp hàn quá dày 99 - Biện pháp phịng ngừa: Điều chỉnh cơng suất ngọn lửa hợp lý, chọn phương pháp chuyển động que hàn và mỏ thích hợp, hàn nhiều lớp , lớp mỏng 4.8.4. Mối hàn rỗ khí, ngậm xỉ - Nguyên nhân: do khơng chấp hành cơng tác làm sạch phơi hàn, khơng sấy khơ que hàn trước khi hàn, chọn ngọn lửa hàn khơng phù hợp - Biện pháp phịng ngừa: Tuyệt đối chấp hành cơng tác làm sạch phơi, sấy khơ que hàn trước khi hàn, chọn đúng ngọn lửa hàn. 100 BÀI 3. HÀN GẤP MÉP TẤM MỎNG A. Mục tiêu Học xong bài học này người học sẽ cĩ khả năng: - Chuẩn bị phơi hàn đúng quy cách - Tính tốn và tra cứu tài liệu để xác định chế độ hàn gấp mép khi biết loại vật liệu, chiều dày vật liệu, vị trí mối hàn trong khơng gian (đường kính que hàn, loại ngọn lửa, cơng suất ngọn lửa, phương pháp hàn.) - Lấy lửa và điều chỉnh ngọn lửa hàn. - Kỹ thuật hàn các mối hàn gấp mép ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang, hàn trần. - Hàn các loại mối hàn gấp mép ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang, hàn ngửa đáp ứng tiêu chuẩn của mối hàn. - Kiểm tra, chỉnh sửa những khuyết tật bên ngồi của mối hàn. - An tồn lao động và vệ sinh cơng nghiệp. B. Nội dung bài học I. Đặc điểm và kỹ thuật hàn 1.1 Đặc điểm Các chi tiết chế tạo bằng vật liệu lá mỏng cĩ chiều dày dưới 1 mm, được hàn khơng cần que hàn. Trên các tấm lá, tại chỗ hàn, người ta gấp mép rồi dùng mỏ hàn đốt nĩng chảy các mép gấp. 1.2 Kỹ thuật hàn Khi hàn sấp các tấm mỏng, người ta cịn sử dụng phương pháp hàn nhỏ giọt. Khi hàn, nung chảy que hàn tạo thành từng giọt đắp lên mép hàn, sau đĩ nhấc que hàn ra, đưa mỏ hàn sát vào vật hàn nung chảy giọt kim loại ở mối hàn tạo thành một điểm hàn, sau đĩ tiếp tục lặp lại để hàn điểm tiếp theo. Ngồi ra cịn cĩ thể gấp mép vật hàn tạo ra một lượng dư khoảng 2÷3mm. Khi hàn khơng sử dụng que hàn phụ mà chỉ nung chảy lượng dư gấp mép để tạo thành mối hàn Bảng 3. 1 Thơng số mối ghép và mối hàn khi hàn gấp mép trong hàn khí Kiểu mối ghép Mặt cắt ngang mối hàn Kích thước, mm Chiều dày tấm (S) Ke hở mối ghép (a) Đầu tù vát mép (p) 101 Ghấp mép giáp mối S 2÷3 0,5÷2,0 0 0 Dạng liên kết và mối hàn S m b a p h S i2÷4 a 1÷2 0 2S+2 0+1 0 3÷4 0 2S+3 0+2 0 II. Bài tập thực hành: Hàn giáp mối gấp mép 2.1 Chuẩn bị 2.1.1 Đọc bản vẽ 2.1.2Vật liệu: - Thép tấm CT3(1x200x50) - Khí O2, khí C2H2 hoặc đất đèn (CaC2) 2.1.3Thiết bị và dụng cụ: - Chai khí axêtylen hoặc máy sinh khí axêtylen, chai ơ-xy, ống mềm dẫn khí, van giảm áp, mỏ hàn khí, bàn ghế hàn, đồ gá hàn, kính hàn hơi, búa nguội, giũa, bàn chải sắt, thước lá, dưỡng kiểm tra mối hàn 2.1.4 Điều kiện an tồn - Mặt bằng thực tập bố trí gọn gàng, nơi làm việc cĩ đủ ánh sáng, hệ thống thơng giĩ, hút bụi hoạt động tốt - Nền xưởng khơ ráo, thiết bị hàn khí đảm bảo độ kín 102 - Bảo hộ lao động đầy đủ 2.1.5 Tính tốn và chọn các thơng số chế độ hàn - Tính cơng suất ngọn lửa Với phơi cĩ chiều dày nhỏ, hàn gấp mép khơng sử dụng que hàn phụ ta chọn phương pháp hàn trái Lượng khí C2H2 tiêu hao trong một giờ tính theo cơng thức sau: VC2H2 = (100 120)s = (100120) lít/giờ Áp suất ơxy chọn 1,52,0 bar Áp suất axêtylen chọn 0,10,18 bar Vậy ta chọn bép hàn số 0 để hàn - Tính tốc độ hàn. Áp dụng cơng thức: S A V h  (m/h) Trong đĩ A là hệ số thực nghiệm, tùy theo tính chất và chiều dầy vật liệu. Đới với thép cĩ chiều dầy trung bình A = 12÷15; với niken hệ số A = 9÷11 Từ đĩ xác định được Vh= 12m/h - Chọn gĩc nghiêng mỏ hàn: Ta chọn =200÷250 - Chọn phương pháp chuyển động mỏ hàn 2.1.6 Gấp mép phơi - Vạch dấu đường thẳng gấp mép cách đầu của phơi từ (2÷3) mm. - Kẹp phần mép gấp vào trong má kẹp êtơ sao cho đường vạch dấu gấp trùng với mặt trên của má kẹp êtơ. - Dùng búa uốn phơi tạo mép gấp như hình vẽ. 103 - Nắn phẳng phơi, kiểm tra kích thước phơi, làm sạch mép hàn và khu vực quanh mối hàn rộng 20-30mm mỗi phía. Mép hàn trước khi hàn phải làm sạch xỷ, ốyt, dầu mỡ bằng giũa và bàn chải sắt. 2.2 Hàn đính - Sử dụng bép hàn số 0 - Điều chỉnh mép gấp đều nhau, kẹp chặt phần mép gấp bằng kìm chết gần với vị trí đính. - Lấy lửa và chọn ngọn lửa trung tính Ngọn lửa bình thường cĩ tác dụng tốt vùng cách nút nhân ngọn lửa từ 2÷3mm ta nên hàn ở vùng này. Tiến hành hàn đính, khoảng cách các mối đính từ (30÷50) mm. 2.3 Tiến hành hàn Tuỳ theo vị trí của mối hàn trong khơng gian mà ta chọn phương pháp thực hiện hàn cho thích hợp. - Giữ gĩc nghiêng của mỏ hàn nghiêng một gĩc từ 200÷250 so với hướng ngược với hướng hàn và hướng nhân ngọn lửa vào kẽ hàn. 104 - Giữ mỏ hàn thẳng với hướng hàn làm với hai bên cạnh hàn một gĩc 900. - Chuyển động mỏ hàn theo đường thẳng hoặc vịng trịn. Khi vùng hàn quá nhiệt thì kéo nhân ngọn lửa ra xa vùng hàn, đợi cho nhiệt độ vùng hàn giảm lại tiếp tục hàn. 2.3.1 Hàn sấp (hàn bằng), hình a Hình a: Phương pháp hàn sấp - Gá vật hàn lên đồ gá, điều chỉnh ghế hàn cho tư thế hàn thoải mái - Điều chỉnh áp suất ơ-xy (23)at, áp suất a-xê-ty-len (0,1 0,18)at - Lấy ngọn lửa và chọn ngọn lửa định mức - Đưa ngọn lửa đã chọn vào điểm hàn đốt nĩng kim loại đến trạng thái hàn, thực hiện hàn trái, chuyển động mỏ hàn theo hình trịn lệch 2.3.2 Hàn đứng, hình b: Gá phơi hàn lên đồ gá, điều chỉnh đồ gá hàn cho vị trí phơi hàn ở vị trí thẳng đứng tiến hành hàn từ trên xuống dưới bằng phương pháp hàn phải, hoặc hàn từ dưới lên trên bằng phương pháp hàn phải 105 Hình b: Phương pháp hàn đứng 2.3.3 Hàn ngang Lắp vật hàn vào đồ gá ở vị trí hàn ngang sao cho vị trí hàn thuận lợi nhất, người thợ quan sát được đường hàn và dễ dàng thao tác. Dùng phương pháp hàn phải, mỏ hàn làm với trục đường hàn một gĩc bằng gĩc  (gĩc nghiêng mỏ hàn) và làm với mặt phẳng phơi hàn một gĩc 700800 đầu mỏ hàn nằm ở phía dưới bể hàn để dự cho kim loại lỏng khơng chảy xuống phía dưới Hình c: Phương pháp hàn ngang 2.3.4 Hàn trần Lắp phơi hàn vào đồ gá hàn sao cho vị trí hàn thuận lợi nhất, người thợ quan sát được đường hàn và dễ dàng thao tác. Chọn phương pháp hàn phải, mỏ hàn làm với trục đường hàn một gĩc  (gĩc nghiêng mỏ hàn) và làm với bề mặt vật hàn ở hai bên đường hàn một gĩc 900 106 Hình d: Phương pháp hàn trần 2.4. Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn - Hàn xong chờ cho phơi hàn nguội, gõ sạch xỉ, dùng bàn chải sắt đánh sạch xung quanh đường hàn và mối hàn. - Kiểm tra bề rộng, chiều cao mối hàn, độ đều của vảy hàn. - Kiểm tra điểm đầu và điểm cuối của đường hàn. - Kiểm tra mức độ biến dạng của kim loại. - Kiểm tra khuyết tật mối hàn. 2.5 Các khuyết tật thường gặp của mối hàn khi hàn mối hàn gấp mép 2.5.1 Mối hàn khơng ngấu. Nguyên nhân: Do cơng suất ngọn lửa hàn quá bé, tốc độ hàn lớn Biện pháp phịng ngừa: Quan sát tình hình nĩng chảy của vũng hàn để điều chỉnh lại tốc độ hàn và cơng suất ngọn lửa 2.5.2 Mối khơng đều. Nguyên nhân: Do chuyển động mỏ hàn khơng đều, cơng suất ngọn lửa quá lớn thổi kim loại lỏng ra khỏi vũng hàn Biện pháp phịng ngừa: Di chuyển mỏ hàn với tốc độ đều, giữ điều khoảng cách từ mỏ hàn đến bề mặt vật hàn, điều chỉnh cơng suất ngọn lửa hợp lý. 2.5.3 Mối hàn đĩng cục Chủ yếu xẩy ra khi thực hiện hàn đứng, hàn ngang, hàn ngửa Nguyên nhân: Do cơng suất ngọn lửa quá lớn, chuyển động mỏ hàn khơng thích hợp, tốc độ hàn chậm, lớp hàn quá dày Biện pháp phịng ngừa: Điều chỉnh cơng suất ngọn lửa hợp lý, chọn phương pháp chuyển động mỏ thích hợp, hàn nhiều lớp, lớp mỏng 2.5.4 Mối hàn rỗ khí ngậm xỉ Nguyên nhân: do khơng chấp hành cơng tác làm sạch phơi hàn, chọn cơng suất ngọn lửa hàn khơng phù hợp Biện pháp phịng ngừa: Tuyệt đối chấp hành cơng tác làm sạch phơi, chọn đúng cơng suất ngọn lửa hàn. 107 BÀI 4. HÀN GĨC A. Mục tiêu Học xong bài học này người học sẽ cĩ khả năng: - Chuẩn bị phơi hàn đúng quy cách - Tính tốn và tra cứu tài liệu để xác định chế độ hàn gĩc khi biết loại vật liệu, chiều dày vật liệu, vị trí mối hàn trong khơng gian (đường kính que hàn, loại ngọn lửa, cơng suất ngọn lửa, phương pháp hàn.) - Lấy lửa và điều chỉnh ngọn lửa hàn. - Kỹ thuật hàn các mối hàn gĩc ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang, hàn trần. - Hàn các loại mối hàn gĩc ở các vị trí hàn bằng, hàn đứng, hàn ngang, hàn ngửa đáp ứng tiêu chuẩn của mối hàn. - Kiểm tra, chỉnh sửa những khuyết tật bên ngồi của mối hàn. - An tồn lao động và vệ sinh cơng nghiệp. B. Nội dung bài học I. Đặc điểm và kỹ thuậthàn gĩc 1.1 Đặc điểm - Đối với mối hàn gĩc dễ cĩ khuyết tật là khơng ngấu ở trong gĩc của mối ghép và dễ cháy cạnh ở hai bên. Do đĩ khi hàn mối hàn này phải xác định đúng chế độ hàn cơng suất nhiệt của ngọn lửa hàn phải đủ lớn. Khi dao động mỏ hàn phải sang hai bên tại vị trí mỏ hàn đổi chiều thì phải cĩ thời gian dừng. Bề rộng dao động ngang khơng được quá lớn, căn cứ vào yêu cầu của mối hàn mà chọn cách dao động mỏ hàn cho phù hợp. Cĩ thể sử dụng dao động theo kiểu đường thẳng, răng cưa, bán nguyệt - Trong thực tế hàn lấp gĩc chúng ta thường gặp dạng mối hàn bằng lấp gĩc chữ “T”. Kỹ thuật thực hiện mối hàn này hồn tồn giống như kỹ thuật hàn bằng giáp mối cĩ vát mép khơng cĩ khe hở với gĩc vát bằng 900. - Tương tự đối với mối hàn gĩc dạng L cĩ 2 kiểu liên kết (hình vẽ). Khi hàn mối hàn dạng hình a ta thực hiện như mối hàn giáp mối. Khi hàn mối hàn dạng hình b ta thực hiện như mối hàn giáp mốivát mép với gĩc vát bằng 900 108 k k h b 1.2 Thơng số mối ghép và mối hàn gĩc trong hàn khí Chuẩn bị mép vát khi ghép chữ T trong hàn khí Kiểu mối ghép S a K a K S S 2,0  2,5 0 +2 3 +2 3,0  4,3 0 +2 3 +2 5,0  6,0 0 +2 4 21   7,0  9,0 0 +2 5 21   Chuẩn bị mép vát khi ghép chữ L trong hàn khí Dạng liên kết và mối hàn S m b a p h S i2÷4 a 1÷2 0 2S+2 0+1 0 3÷4 0 2S+3 0+2 0 b m a S h <2,0 0÷0,5S 6±3 0+0,5 0 0,1 5,05,0   2,0÷5,0 0÷0,5S 8±2 0+2,0 0 5,1 5,05,0   6,0 0÷0,5S 10±4 0+2,0 0 5,2 5,05,0   S hb a p 50°±3° 4,0 12 1±1 1±1 0,1 5,05,0   109 Chuẩn bị mép vát khi ghép chữ T cĩ vát cạnh trong hàn khí Kiểu mối ghép S a=p h b Sh a p b 50°± 5° 4 1±1 3 1 3   10 6 1±1 3 1 3   14 8 2 12   3 1 3   16 10 2 12   3 1 3   20 1.3 Kích thước mối hàn hơi Dạng mối hàn Chiều dày kim loại hàn S<4mm Chiều dày kim loại hàn S≥4mm Bề rộng Chiều cao (h) hoặc cạnh (k) mối hàn Bề rộng Chiều cao (h) hoặc cạnh (k) mối hàn Gĩc S + 2 0,2S 1,4S + 3 0,2S Chữ T S + 2 1,5S 1,4S + 3 S + 4 Gối chồng S + 4 0,5S S + 3 0,3S II. Bài tập thực hành 2.1 Hàn gĩc ngồi 2.1.1 Đọc bản vẽ 2.1.2 Cơng việc chuẩn bị - Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ tương tự như bài trên. - Nắn thẳng phơi và làm sạch mép hàn 2.1.3 Hàn đính 110 - Sử dụng bép hàn số 1 hoặc số 2 - Đặt phơi lên đồ gá hiệu chỉnh cho hai tấm phơi vuơng gĩc với nhau. - Hàn đính chắc chắn tại 3 điểm như hình vẽ 2.1.4 Tiến hành hàn - Sử dụng phương pháp hàn trái. - Giữ mỏ hàn nghiêng gĩc 450 so với cạnh ngang và cạnh đứng của vật hàn; đồng thời nghiêng một gĩc 700÷800 so với trục đường hàn về phía ngược với hướng hàn. - Que hàn nghiêng một gĩc 400 so với hướng hàn. - Nung nĩng chảy chân đường hàn sao cho mối hàn ngấu - Điều chỉnh gĩc nhân ngọn lửa sao cho hai cạnh hàn bằng nhau. 111 2.2 Hàn gĩc trong ở vị trí hàn ngang 2.2.1 Đọc bản vẽ 2.2.2 Cơng việc chuẩn bị - Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ tương tự như bài trên. - Nắn thẳng phơi và làm sạch mép hàn 2.2.3 Hàn đính - Sử dụng bép hàn số 1 hoặc số 2 - Đặt phơi lên đồ gá hiệu chỉnh cho hai tấm phơi vuơng gĩc với nhau. - Hàn đính chắc chắn tại 3 điểm như hình vẽ 112 2.2.4 Tiến hành hàn - Sử dụng phương pháp hàn trái. - Giữ mỏ hàn nghiêng gĩc 450 so với cạnh ngang và cạnh đứng của vật hàn; đồng thời nghiêng một gĩc 700÷800 so với trục đường hàn về phía ngược với hướng hàn. - Que hàn nghiêng một gĩc 400 so với hướng hàn. - Nung nĩng chảy chân đường hàn sao cho mối hàn ngấu - Điều chỉnh gĩc nhân ngọn lửa sao cho hai cạnh hàn bằng nhau. 2.3 Hàn gĩc trong ở vị trí hàn đứng 2.3.1 Đọc bản vẽ 2.3.2 Cơng việc chuẩn bị - Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ tương tự như bài trên. - Nắn thẳng phơi và làm sạch mép hàn 2.3.3 Hàn đính - Sử dụng bép hàn số 1 hoặc số 2 - Đặt phơi lên đồ gá hiệu chỉnh cho hai tấm phơi vuơng gĩc với nhau. - Hàn đính chắc chắn tại 3 điểm như hình vẽ 113 2.3.4 Tư thế hàn - Láp vật hàn lên đồ gá hàn sao cho trục mối hàn ở vị trí thẳng đứng. - Để các ống dẫn khí ở bên cạnh sao cho khi di chuyển mỏ hàn khơng bị vướng. - Cầm mỏ hàn sao cho phần thân mỏ hàn thẳng đứng 2.3.4 Tiến hành hàn - Sử dụng bép hàn số 2 hoặc số 3 - Hàn bằng phương pháp hàn trái. - Gĩc của mỏ hàn tạo với trục đường hàn về phía đã hàn một gĩc 750÷800; đồng thời hợp với mặt phẳng phơi gĩc 450 - Giữ mỏ hàn nghiêng gĩc 450 so với cạnh ngang và cạnh đứng của vật hàn; đồng thời nghiêng một gĩc 700÷800 so với trục đường hàn về phía ngược với hướng hàn. - Que hàn nghiêng một gĩc 550÷700 so với trục đường hàn theo hướng hàn. - Nung nĩng chảy chân đường hàn sao cho mối hàn ngấu 114 - Trong quá trình hàn quan sát sự nĩng chảy đều của cả hai cạnh và bể hàn để điều chỉnh tốc độ hàn cho hợp lý. Nếu thấy cĩ hiện tượng bị quá nhiệt phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm giảm lượng nhiệt cung cấp vào bể hàn nhằm tránh hiện tượng chảy xệ hoặc cháy thủng. 2.3.5 Làm sạch và kiểm tra - Làm sạch tồn bộ bề vật hàn và mối hàn. - Kiểm tra các yếu tố sau: + Sự đồng đều hình dạng vảy hàn + Độ ngấu đều của mối hàn sang hai cạnh. + Hiện tượng khuyết cạh và chảy tràn. + Điểm đầu và điểm cuối của đường hàn. 115 BÀI 5. HÀN ĐẮP MẶT TRỤ TRÕN A. Mục tiêu Học xong bài học này người học sẽ cĩ khả năng: - Hiểu khái niệm, cơng nghệ và kỹ thuật hàn đắp mặt trụ trịn - Chuẩn bị phơi hàn đúng quy cách - Tính tốn và tra cứu tài liệu để xác định chế độ hàn đắp mặt trụ khi biết loại vật liệu, chiều dày vật liệu, vị trí mối hàn trong khơng gian (đường kính que hàn, loại ngọn lửa, cơng suất ngọn lửa, phương pháp hàn.) - Lấy lửa và điều chỉnh ngọn lửa hàn. - Hàn đắp mặt trụ trịn đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật. - Kiểm tra, chỉnh sửa những khuyết tật bên ngồi của mối hàn. - An tồn lao động và vệ sinh cơng nghiệp. B. Nội dung bài học I. Khái niệm và đặc điểm của hàn đắp 1.1 Khái niện chung Hàn đắp là quá trình bồi đắp một lớp kim loại que hàn lên kim loại cơ bản bị đĩt nĩng chảy tới một chiều sâu nhỏ. Hàn đắp được dùng để phục hồi các chi tiết bị mịn và để đắp lên bề mặt một lớp kim loại cĩ những tính chất đặc biệt như độ chống ăn mịn, độ cứng, độ bền chống mài mịn, Hàn đắp được thực hiện bằng các kim loại cĩ cùng thành phần như kim loại cơ bản hoặc khác thành phần với kim loại cơ bản. Trên các chi tiết bằng thép và gang, người ta hàn đắp bằng kim loại màu (đồng, đồng thanh, đồng thanh), thép hợp kim, gang và cả các hợp kim khác nữa. Để cĩ chiều sâu nĩng chảy cần thiết phải điều chỉnh mức độ đốt nĩng kim loại hàn đắp và kim loại cơ bản. Khi hàn đắp bằng ngọn lửa hàn khí thì dễ dàng điều chỉnh mức độ nung nongskim loại cơ bản và kim loại đắp nhờ việc đốt nĩng chúng riêng biệt. Ngọn lửa ơ xy – khí cháy cũng bảo vệ kim loại nĩng chảy khỏi bị ơ xy hĩa bởi ơ xy của khơng khí và tránh cho các yếu tố thuộc thành phần kim loại nĩng chảy khơng bị bay hơi. 1.2 Đặc điểm Nhược điểm của hàn đắp bằng ngọn lửa hàn khí là năng suất thấp hốn với hàn đắp bằng hồ quang điệnvà vùng bị nung nĩng của kim loại cơ bản quá rộng, do đĩ cĩ 116 thể xuất hiện ứng suất dư và biến dạng trong chi tiết. Vì vậy, hàn đắp bằng ngọn lửa hàn khí được ứng dụng để hàn các chi tiết cĩ kích thước vừa và nhỏ. Lúc hàn đắp bằng ngọn lửa hàn khí, người ta hướng ngọn lửa lên bề mặt đã nung nĩng trước nhưng khơng nung nĩng chảy kim loại cơ bản. Sau đĩ cho kim loại đắp vào, đốt nĩng, làm chảy kim loại ra, trải đều nĩ trên bề mặt đã nung nĩng. Để làm sạch bề mặt đắp mọi chất ơ xít, người ta dùng thuốc hàn như khi hàn nĩng chảy và hàn vảy. II. Cơng nghệ hàn đắp 2.1 Hàn đắp kim loại màu Hàn đắp bằng khí dùng cho đồng thau thì rất ưu việt. Dùng phương pháp nung nĩng bằng điện để hàn đắp đồng và đồng thanh là hợp lý. Đồng thau được hàn đắp lên các chi tiết để tạo các bề mặt kín khít trong các thiết bị đĩng kín. Khi hàn đắp đồng thau lên kim loại đen thường phải dùng thuốc hàn. Dùng thuốc hàn dạng khí БM1 khi hàn đắp đồng thau lên thép và gang sẽ đạt kết quả tốt nhất. Thơng thường hàn đắp được thực hiện bằng phương pháp hàn trái ở vị trí hàn sấp. Để hạn chế sự bốc hơi của kẽm khi hàn đắp đồng thau người ta dùng ngọn lửa các bon hĩa và vật liệu hàn đắp là các nhãn đồng thau chứa khơng quá 0,1% kẽm. Trước khi hàn, bề mặt các chi tiết hàn đắp đều được tẩy sạch cho sáng ánh kim loại. Kim loại đắp cũng phải được tẩy sạch mọi chất bẩn và ơxít. Khi hàn đắp lên các chi tiết kích thước lớn, người ta đốt nĩng chúng tới nhiệt độ 5000C. Cơng suất ngọn lửa hàn được lấy tùy theo chiều dầy lớp đắp. Chiều đày lớp đắp (mm) Đường kính que hàn (mm) Cơng suất ngọn lửa (tiêu thụ axêtylen m3/h) 3÷4 4÷6 400÷700 5÷6 8÷10 600÷1100 6÷9 10÷12 1050÷1750 Cĩ thể hàn đắp một lớp hoặc nhiều lớp. Khi hàn lớp thứ nhất cần phải đốt nĩng bề mặt kim loại tới nhiệt độ 9000÷9500C, sau đĩ rắc thuốc hàn lên và tiến hành hàn đắp dày khoảng 0,3÷0,5mm. Khi hàn đắp các lớp sau, phải đốt nĩng chảy lớp trước sâu tới khoảng 30% chiều dầy của nĩ và dùng tay rắc thuốc hàn vào bể hàn. 117 Kỹ thuật hàn đắp đồng thau lên thép và gang về cơ bản là giống nhau. Khi hàn gang cần lưu ý rằng khi đốt nĩng gang lên đến nhiệt độ 9000÷9500C thì trên bề mặt nĩ graphit bị cháy, sản phẩn do graphit cháy tạo nên sẽ gây cản trở việc xâm nhập vào gang. Do đĩ lúc đầu, người ta dùng ngọn lửa ơxi hĩa để đốt graphit từ bề mặt hàn đắp, sau đĩ bề mặt hàn đắp được làm sạch cẩn thận bằng bàn chải sắt. Hàn đắp gang bằng đồng thau cĩ thể dùng thuốc hàn bột nhưng trong các trường hợp rất hạn chế. Khi cĩ sử dụng thuốc hàn thì chi tiết cần phải đốt nĩng đến gần 7000C bằng mỏ hàn (nung nĩng tới 5000C được thực hiện khi khơng dùng thuốc hàn trong ngọn lửa hàn khí, chỉ sau đĩ mới dùng thuốc hàn) Que hàn phụ Thuốc hàn Kim loại cơ bản 0 °÷ 1 0 ° Mối hàn 3 0 °÷ 6 0 ° 90°÷110° Hình 5. 1 Gĩc độ mỏ hàn và dây hàn Bề mặt hàn đắp được đặt nghiêng một gĩc 00÷100 so với mặt phẳng bằng. Hàn đắp được tiến hành theo phương pháp hàn trái từ dưới lên. Gĩc nghiêng của đầu mỏ hàn với đường nằm ngang là 300÷600, gĩc giữ mỏ hàn và que hàn phụ là 900÷1100. Đầu que hàn luơn được nhúng vào trong bể hàn. Hàn các lớp hàn đắp tiếp theo cũng được thực hiện theo đúng sơ đồ, chỉ cĩ gĩc nghiêng giữa đầu mỏ hàn và kim loại cơ bản là tăng thêm. 2.2 Hàn đắp hợp kim cứng Hàn đắp bằng hợp kim cứng được dùng cho các bề mặt làm việc chịu mịn. Các chi tiết đĩ là các dụng cụ khoan lỗ, răng của gầu máyxúc, các chi tiết máy cán và máy kéo dây, lưỡi cày, van, mũi tâm máy tiện, khuơn dập và cả dụng cụ cắt như dao tiện, mũi khoan dao phay. Hàn đắp hợp kim cứng thực hiện cho các chi tiết bằng thép. Hàn đắp hợp kim cứng tốt nhất là bằng thép các bon chứa khơng quá0,6% các bon và cả chi tiết bằng thép crơm-niken và thép vanađi. Chọn vật liệu cho chi tiết phụ thuộc vào điều kiện làm việc của sản phẩm. Hàn đắp cho thép các bon cao, thép mangan, thépcrơm-mơlípđen, cĩ khuynh hướng dễ bị tơi, địi hỏi những biện pháp đặc biệt. 118 Trước khi hàn phải đốt nĩng chúng, sau khi hàn đắp phải để nguội chậm. Để dùng làm vật liệu hàn khi hàn đắp hợp kim cứng người ta sử dụng các dạng hạt và bột, hợp kim đúc thành thanh, dây thép hàn đắp, thanh ống hàn đắp. Khi hàn đắp bằng ngọn lửa hàn khí người ta dùng bột cĩ nhãn ПГ-XH80CP-2, ПГ-XH80CP-3 và ØБx6-2 các phần tử của bột phải cĩ kích thước từ 40-100μm. Các chất bột đĩ chứa silic và bo làm tăng tính chất nĩng chảy của nĩ. Trong các hợp kim mài mịn, được dùng nhiều nhất là stalinil, (stalinil là hỗn hợp bột gồm sắt, các bon, man gan, silic và crơm). Hợp kim đúc cĩ nhiệt độ nĩng chảy 12600C-13000C. Hợp kim trên cơ sở sắt (xocmai) khơng thua stelit về độ cứng, nhưng rẻ tiền hơn.Stelit cĩ tính chất hàn đắp tốt hơn xocmai. Thành phần hố học của stelit và xocmai được tra trong bảng sau: Bảng 5. 1Thành phần hố học của Stelit và xocmai Nhãn hợp kim Thành phần hĩa học, [%] Độ cứng HRC lớp đắp C Fe Si M n Ni Cr Co W Tạp chất Stelit B2K 1,8÷2, 5 < 2 1,0÷2, 0 1,0 dưới 2 27÷3 3 47÷5 3 13÷1 7 < 1,5 Stelit B3K 1,0÷1, 5 < 2 2,5 - dưới 2 28÷3 2 58÷6 2 4,5÷5 <1, 5 Xocma i số 1 2,5÷3, 3 cị n lại 2,8÷4, 2 1,5 3,0÷5, 0 25÷3 1 dướ i 1,5 49÷5 4 Xocma i số 2 1,5÷2, 0 cị n lại 1,5÷2, 2 1,0 1,3÷2, 0 13÷1 8 dướ i 1,5 45÷4 7 Để làm vật liệu hàn đắp các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao, người ta dùng Stelit, cịn xocmai được dùng cho các chi tiết làm việc ở nhiệt độ bìmh thường và hơi cao. Xocmai được sản xuất dưới dạng các thanh cĩ đường kính 6-7mm, dài 400- 450mm. Vật liệu ống hàn đắp được sản xuất dưới dạng ống sắt và ống ni ken chứa đầy chất bột cacbua vonfram và các vật liệu khĩ chảykhác. Khi hàn đắp chỉ cĩ ống là chảy 119 ra, cịn bột thì hồ lẫn vào thể khối chung của chỗ hàn đắp, kết quả chỗ hàn đắp cĩ độ cứng HRC85, vật liệu ống hàn đắp được sử dụng cho các chi tiết làm việctrong điều kiện mịn cơ học. Nếu chi tiết bị mịn quá mức, thì trước khi đắp hợp kim cứng người ta đắp bằng dây hàn các bon thấp để phục hồi hình dạng ban đầu sau đĩ làm sạch hết vẩy, sắt, xỉ ở chỗ hàn đắp tiến hành vát méphoặc khoét rãnh. Chiều sâu vát mép đối với xocmai số 1 là 0,5-2,5mm vớixocmai số 2 là 1,5-3,5mm, chiều rộng mép vát 5-10mm. Đối với các chi tiết lớn, khi hàn đắp phải đốt nĩng trước bằngngọn lửa khi đến nhiệt độ 500-7000C và để nguội dần trước khi hàn đắp. Để bảo vệ lớp nĩng chảy, người ta dùng thuốc hàn cĩ các thành phần sau đây: borăc nung nĩng- 20%, axítbơric -68%, fluorit(huỳnh thạch)-12%; borăc-50%, bicacbơnat natri-47%, ơ xitsilic-3%, loại thuốc hàn thứ nhất nên dùng để hàn đắp stelit, loại thứ 2 dùng cho xocmai. Quá trình hàn đắp được tiến hành theo tư thế hàn sấp bằng cả hàn phải hoặc hàn trái. Sau khi hàn đắp, cho chi tiết nguội chậm dần để tránh nứt ở chỗ kim loại đắp. III Hàn đắp mặt trụ trịn 3.1 Chuẩn bị chi tiết hàn đắp Hầu hết các chi tiết máy đưa phục hồi đều rất bẩn, bề mặt làm việc bị bám dầu mỡ, han rỉ. Nếu hàn đắp lên những chi tiết như vậy mối hàn sẽ khơng ngấu, rỗ khí và những tạp chất phi kim loại khác. Bởi vậy trước khi hàn đắp chi tiết hàn cần được làm sạch cẩn thận, sau đĩ phân loại và xác định phương pháp phục hồi. Phương pháp tẩy sạch chi tiết bằng tia lửa nhiệt hay trong lị nung cĩ hiệu quả và tiện lợi nhất. Chất bẩn khơng những bị đốt cháy khỏi bề mặt mà cịn khỏi cả những chỗ hiểm hĩc hay nứt rạn của chi tiết. Tiếp đĩ muội than và ơ-xýt kim loại được làm sạch bằng chổi thép. Tuy nhiên khơng phải chi tiết nào cũng cĩ thể tẩy sạch bằng phương pháp trên chẳng hạn những chi tiết bằng thép mangan cao khơng được phép làm sạch bàng cách nung nĩng mà phải rửa sạch trong dung dịch xút 5% rồi sau đĩ rửa bằng nước nĩng. Trái lại những chi tiết bằng thép các bon hay thép hợp kim mà cơng nghệ hàn đắp phải ứng dụng gia nhiệt trước thì việc tẩy sạch dầu mỡ và các chất bẩn khác thực hiện ngay trong quá trình gia nhiệt đĩ. Chúng ta cũng cĩ thể làm sạch các chi tiết máy bằng máy mài hoặc chổi thép, thiết bị phun cát vv.. Sau khi làm sạch xong ta loại trừ các vết nứt trên chi tiết, đối với vết nứt lớn ta hàn vá trước khi hàn đắp, đối với các vết nứt nhỏ ta 120 loại bỏ bằng máy mài cầm tay. Tĩm lại, cơng tác chuẩn bị chi tiết trước khi hàn đắp bằng các phương pháp hàn khác nhau nhưng đều mang tính chất chung và đĩng vai trị rất quan trọng. Nĩ quyết định phần lớn chất lượng lớp hàn đắp. Bởi vậy khơng được coi thường mà phải thực hiện tốt vàđầy đủ tất cả các cơng việc cần thiết của quá trình chuẩn bị. 3.2 Kỹ thuật hàn đắp trục trịn Kỹ thuật hàn đắp trục cũng tương tự như kỹ thuật hàn đắp mặt phẳng về gĩc nghiêng mỏ hàn, gĩc nghiêng của vật hàn, phương pháp chuyển động que hàn và đường hàn sau cũng phải làm nĩng chảy 1/3-1/2 bề rộng của đường hàn trước. Khi hàn đắp nhiều lớp cần phải làm sạch xỉ hàn của lớp hàn trước, vì diện tích nung nĩng lớn và số lần nung nĩng tương đối nhiều nên dễ sinh ra biến dạng lớn. Để làm phân tán nhiệt và khử ứng suất biến dạng thì thứ tự các đường hàn đắp trục thực hiện như hình 5.2 Hình 5. 2 Trình tự hàn đắp trục cân đối Để giảm bớt sự biến dạng, cĩ thể nhân lúc cịn nĩng dùng búa tay gõ nhẹ vào lớp hàn đắp. Để đáp ứng yêu cầu gia cơng cơ cần phải hàn đắp với lượng dư từ 3-5mm 3.3. Bài tập thực hành: Hàn đắp trục 3.3.1 Đọc bản vẽ: Hình 5. 3 Yêu cầu kỹ thuật 3.3.2 Chuẩn bị phơi, vật liệu hàn: Làm sạch hết vết bẩn và ơ-xy hố trên bề mặt phơi 121 3.3.3 Xác định chế độ hàn Cơng suất ngọn lửa được lấy tuỳ thuộc vào chiều dạy lớp đắp. Chiều dày lớp đắp Đường kính que hàn Cơng suất ngọn lửa a-xê-ty-len. m 3 /h 3-4 5-6 6-9 4-6 8-10 10-12 400-700 600-1100 1050-1750 Sử dụng bép hàn số 3 hoặc số 4 để hàn Chọn phương pháp hàn trái, que hàn đi trước mỏ hàn Chọn ngọn lửa ơ- xy hố để hàn Tốc độ hàn khi hàn đắp cần đảm bảo trong khoảng từ 0,25-0,15m/ph khơng nên nhỏ hơn 0,15m/ph dễ gây rỗ trong mối hàn Gĩc nghiêng mỏ hàn:= 300-600 3.3.4 Gá phơi hàn Sao cho bề mặt hàn đắp được đặt nghiêng một gĩc từ 0-100 Hình 5. 4 Vị trí phơi khi hàn đắp 3.3.5 Kỹ thuật hàn Chi tiết đắp được đốt nĩng đến nhiệt độ từ 900- 9500 bằng ngọn lửa hàn, sau đĩ đốt nĩng que hàn, cho que hàn bắt thuốc hàn, rồi cho que hàn vào vị trí hàn, đầu que hàn được nhúng vào bể kim loại lỏng, hoặc cũng cĩ thể sau khi đốt nĩng vật hàn thì rải thuốc hàn lên đường hàn Để tránh chi tiết bị cong và phân tán bớt nhiệt lượng ta cần chú ý tới thứ tự lớp đắp, thứ tự lớp đắp vừa đối xứng vừa so le hình 5.2 Khi hàn đường thứ hai cần phải làm chảy 1/3 chiều rộng của đường hàn thứ nhất.Hàn đắp cĩ thể hàn một lớp hoặc nhiều lớp, khi hàn đắp các lớp sau, phải đốt chảy lớp trước sâu khoảng 1/3 chiều dày lớp hàn. 122 - Để giảm bớt sự biến dạng, cĩ thể nhân lúc cịn nĩng, dùng búa tay gõ nhẹ vào lớp hàn đắp. - Để đáp ứng yêu cầu gia cơng cơ sau khi hàn đắp, cần đắp với lượng dư 3-5mm 3.3.6 Làm sạch kiểm tra chất lượng mối hàn - Hàn xong chờ cho phơi hàn nguội, gõ sạch xỉ, dùng bàn chải sắt đánh sạch trên bề mặt phơi. - Dùng nước sạch hoặc dung dịch xút 5% rửa sạch chi tiết hàn. - Kiểm tra đường kính của trục đắp, độ trịn đều, độ đồng tâm. - Kiểm tra chất lượng bề mặt đắp, các khuyết tật của mối hàn. 3.4 Các khuyết tật thường gặp khi hàn đắp 3.4.1 Mối hàn khơng ngấu - Nguyên nhân: Do cơng suất ngọn lửa hàn quá bé, tốc độ hàn lớn hoặc khi đốt nĩng vật hàn chưa đến trạng thái hàn đã cho đồng hàn vào, hoặc khi hàn lớp thứ hai khơng đốt nĩng chảy lớp thứ nhất. - Biện pháp phịng ngừa: Quan sát tình hình nĩng chảy của vũng hàn để điều chỉnh lại tốc độ hàn và cơng suất ngọn lửa, phải đốt nĩng chảy lớp hàn trước khi hàn lớp hàn sau. 3.4.2 Mối hàn ngậm xỉ, rỗ khí - Nguyên nhân: Cơng suất ngọn lửa bé, khơng chấp hành tốt việc làm sạch trước khi hàn, hoặc khi hàn đường hàn sau khơng làm chảy 1/3 đường hàn trước, hoặc chọn ngọn lửa hàn khơng đúng. - Biện pháp phịng ngừa: Chấp hành tốt cơng tác làm sạch, chọn đúng loại ngọn lửa hàn, khi hàn đường hàn sau phải làm sach đường hàn trước và phải hàn chảy 1/3 đường hàn trước. 3.4.3Chi tiết đắp khơng trịn đều, khơng thẳng tâm - Nguyên nhân: do các dường đắp khơng đều, khơng tiến hành hàn đối xứng và so le. - Biện pháp phịng ngừa: Tiến hành đắp đối xứng,so le từng đường hàn, thường xuyên dùng dưỡng kiểm tra trung gian trong quá trình hàn.