Giáo trình Công nghệ hàn - Phần 2
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
Ch−¬ng 4
Hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ
4.1. Kh¸i niÖm chung
4.1.1. Thùc chÊt vµ ®Æc ®iÓm
a/ thùc chÊt
Hµn vµ c¾t b»ng khÝ lµ ph−¬ng ph¸p hµn hoÆc c¾t, sö dông nhiÖt cña ngän löa sinh ra
khi ®èt ch¸y c¸c chÊt khÝ ch¸y (C2H2, CH4, C6H6 v.v...) hoÆc H2 víi «xy ®Ó nung ch¶y kim
lo¹i.
Th«ng dông nhÊt lµ hµn vµ c¾t b»ng khÝ ¤xy - Axªtylen v× nhiÖt sinh ra do ph¶n øng
ch¸y cña 2 khÝ nµy lín vµ tËp trung, t¹o thµnh ngän löa cã nhiÖt ®é cao (vïng cao nhÊt ®¹t
tíi 3200oC); cßn ngän löa gi÷a O2 vµ c¸c chÊt khÝ ch¸y kh¸c chØ cho nhiÖt ®é tõ
2000÷22000C. Tuy nhiªn khi hµn d−íi n−íc th−êng dïng ngän löa gi÷a O2 vµ H2 v× C2H2
rÊt dÓ næ ë ¸p suÊt cao vµ nhiÖt ®é lín.
b/ ®Æc ®iÓm
• Cã thÓ hµn ®−îc nhiÒu lo¹i kim lo¹i vµ hîp kim (gang, ®ång, nh«m, thÐp ... )
• Hµn ®−îc c¸c chi tiÕt máng vµ c¸c lo¹i vËt liÖu cã nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp.
• Hµn khÝ ®−îc sö dông réng r·i v× thiÕt bÞ ®¬n gi¶n vµ rÎ tiÒn.
• N¨ng suÊt thÊp, vËt hµn bÞ nung nãng nhiÒu nªn dÓ cong vªnh.
Hµn khÝ dïng nhiÒu khi hµn c¸c vËt hµn cã chiÒu dµy bÐ, chÕ t¹o vµ söa ch÷a c¸c chi
tiÕt máng, söa ch÷a c¸c chi tiÕt ®óc b»ng gang, ®ång thanh, nh«m, magiª, hµn nèi c¸c èng
cã ®−êng kÝnh nhá vµ trung b×nh. Hµn c¸c chi tiÕt b»ng kim lo¹i mµu, hµn v¶y kim lo¹i,
hµn ®¾p hîp kim cøng v.v...
Ngän löa khÝ hµn còng cã thÓ dïng ®Ó c¾t c¸c lo¹i thÐp máng, c¸c lo¹i kim lo¹i mµu
vµ nhiÒu vËt liÖu kh¸c.
4.1.2. KhÝ hµn
KhÝ hµn th−êng dïng gåm «xy kü thuËt vµ c¸c lo¹i khÝ ch¸y (C2H2, CH4, C3H8,
C6H6v.v...) hoÆc H2.
Trong hµn khÝ th−êng dïng lµ C2H2 v× nhiÖt ®é ngän löa cao (3200oC) vµ cã vïng
hoµn nguyªn tèt.
Khi hµn thÐp cã chiÒu dµy d−íi 3÷4 mm, hµn gang, ®ång thau, hîp kim nhÑ, hµn v¶y
ta cã thÓ dïng khÝ kh¸c cã nhiÖt ®é ch¸y thÊp h¬n (2000÷2200oC) nh− H2, khÝ than
mªtan, pr«pan, butan, x¨ng, dÇu ho¶....
a/ ¤xy kü thuËt
35
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
¤xy dïng ®Ó hµn khÝ lµ «xy kü thuËt chøa tõ 98,5÷99,5% «xy vµ kho¶ng 0,5÷1,5%
t¹p chÊt (N2, Ar).
Trong c«ng nhiÖp, ®Ó s¶n xuÊt «xy dïng ph−¬ng ph¸p ®iÖn ph©n n−íc hoÆc lµm l¹nh
vµ ch−ng cÊt ph©n ®o¹n kh«ng khÝ. ¤xy hµn chñ yÕu dïng ph−¬ng ph¸p lµm l¹nh kh«ng
khÝ. Nh− chóng ta ®· biÕt, trong thµnh phÇn kh«ng khÝ chøa kho¶ng 78,03 % N2, 0,93 %
Ar vµ 20,93 % O2, nhiÖt ®é ho¸ láng cña chóng t−¬ng øng lµ: (-195,80C), (-185,70C) vµ (-
182,060C).
B»ng ph−¬ng ph¸p lµm l¹nh kh«ng khÝ xuèng nhiÖt ®é d−íi -182,060C nh−ng trªn
nhiÖt ®é hãa láng cña N2 vµ Ar, sau ®ã cho N2 vµ Ar bay h¬i ta thu ®−îc «xy láng.
¤xy kü thuËt cã thÓ b¶o qu¶n ë thÓ láng hoÆc khÝ. ë thÓ láng, «xy ®−îc chøa b»ng
c¸c b×nh thÐp vµ gi÷ ë nhiÖt ®é thÊp, khi hµn cho «xy láng bay h¬i, cø 1 lÝt «xy thÓ láng
bay h¬i cho 860 lÝt thÓ khÝ ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn. B¶o qu¶n ë thÓ láng, tuy ®ßi hái dung
tÝch b×nh chøa bÐ, nh−ng tèn kÐm trong kh©u b¶o qu¶n l¹nh.
Trong c¸c ph©n x−ëng c¬ khÝ, chñ yÕu dïng «xy thÓ khÝ, ®Ó gi¶m thÓ tÝch b×nh chøa,
th«ng th−êng «xy ®−îc nÐn ë ¸p suÊt cao vµ chøa b»ng b×nh thÐp cã dung tÝch 40 lÝt, ¸p
suÊt 150 at.
b/ KhÝ Axªtylen
Axªtylen lµ hîp chÊt cña c¸cbon vµ hy®r« cã c«ng thøc hãa häc lµ C2H2, khèi l−îng
riªng ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn 1,09 kg/m3, nhiÖt trÞ 11.470 Cal/m3. Axªtylen ®−îc s¶n xuÊt
tõ ®Êt ®Ìn CaC2. Khi nÊu ch¶y hçn hîp ®¸ v«i, than ®¸ hoÆc than cèc trong lß ®iÖn (nhiÖt
®é tõ 1.900÷2.3000C) ta thu ®−îc ®Êt ®Ìn kü thuËt:
CaO + 3C → CaC2 + CO ↑
§Êt ®Ìn kü thuËt chøa kho¶ng 65÷80% CaC2, kho¶ng 10÷25% CaO vµ kho¶ng 6 %
c¸c t¹p chÊt nh− (CO2, SiO2). Khi cho ®Êt dÌn t¸c dông víi n−íc ta thu ®−îc Axªtylen
theo ph¶n øng:
CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + 30.400 Cal/mol
TÝnh chÊt cña khÝ Axªtylen
- C2H2 thuéc nhãm CnH2n-2. NhiÖt ®é tõ (- 82,4÷83,6oC) ë thÓ láng, d−íi (- 85oC) ë
thÓ r¾n khi va ch¹m dÓ næ.
- NhiÖt ®é tù bèc ch¸y kho¶ng 420oC (ë ¸p suÊt 1 at).
- DÓ ph¸t næ khi ¸p suÊt > 1,5 at vµ nhiÖt ®é trªn 500oC hoÆc hçn hîp víi khÝ kh¸c,
vÝ dô: Hçn hîp víi kh«ng khÝ (chøa tõ 2,2÷82% C2H2), hçn hîp víi ¤xy (chøa tõ
2,3÷93% C2H2) cã kh¶ n¨ng ph¸t næ ë nhiÖt ®é th−êng vµ ¸p suÊt 1 at. Hçn hîp chøa 45%
C2H2 + 55% CH4 vµ hçn hîp chøa 18% C2H2 + 82% H2 cã kh¶ n¨ng ph¸t næ ë nhiÖt ®é
th−êng vµ ¸p suÊt trªn 18 at.
36
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
- ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt thÊp dÔ trïng hîp t¹o thµnh c¸c hîp chÊt kh¸c nh− benzel
(C6H6), stir«n (C8H8) ...
Sù hßa tan cña axªtylen: cã kh¶ n¨ng hoµ tan trong nhiÒu chÊt láng víi ®é hoµ tan
lín, ®Æc biÖt lµ trong axªt«n, vÝ dô:
- Hoµ tan trong n−íc
- Hoµ tan trong Benzel :
- Hoµ tan trong dÇu ho¶:
:
1,15 lÝt C2H2/ lÝt.
4 lÝt C2H2/ lÝt.
5,7 lÝt C2H2/ lÝt.
- Hoµ tan trong axªt«n (CH3COCH3): 23 lÝt C2H2/lÝt.
Sù hoµ tan trong axªt«n ®−îc sù dông nhiÒu trong c«ng nghiÖp: dïng c¸c chÊt bät
xèp (than gç, sîi ami¨ng, ®iat«mit) thÊm −ít axªt«n ®Ó vµo b×nh chøa, sau ®ã nÐn
axªtylen vµo b×nh ®Ó gi¶m kh¶ n¨ng næ cña axªtylen ë ¸p suÊt cao.
C¸c t¹p chÊt trong axªtylen
- Kh«ng khÝ: lµm t¨ng kh¶ n¨ng g©y næ, nªn chØ cho phÐp chøa 0,5÷1,5%.
- H¬i n−íc: lµm gi¶m nhiÖt ®é cña ngän löa hµn.
- H¬i axªt«n (CH3COCH3): ¶nh h−ëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh hµn, nªn chØ cho phÐp chøa
(45÷50)g/m3 C2H2.
- PH3: lµ chÊt cã h¹i v× t¨ng kh¶ n¨ng tù næ cña hçn hîp. cho phÐp chøa 0,09%.
- H2S: lµm h¹i ®Õn chÊt l−îng mèi hµn, nªn chØ cho phÐp chøa (0,08÷1,5)%.
37
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
4.2. ThiÕt bÞ hµn khÝ
4.2.1. S¬ ®å chung cña mét tr¹m hµn khÝ
C¸c thiÕt bÞ chÝnh cña mét tr¹m hµn hoÆc c¾t b»ng khÝ gåm cã c¸c bé phËn chÝnh
sau: B×nh chøa «xy, b×nh chøa hoÆc thïng ®iÒu chÕ axªtylen, khãa b¶o hiÓm, van gi¶m ¸p,
4
d©y dÉn khÝ, má hµn.
5
3
6
2
7
8
H.4.1. S¬ ®å mét tr¹m hµn vµ c¾t b»ng khÝ
1. B×nh chøa «xy; 2. B×nh chøa axªtylen; 3. Van g¶m ¸p; 4. §ång hå ®o ¸p
5. Kho¸ b¶o hiÓm; 6. D©y dÉn khÝ; 7. Má hµn hoÆc má c¾t; 8. Ngän löa hµn
4.2.2. B×nh chøa khÝ
B×nh chøa khÝ dïng ®Ó chøa khÝ «xy vµ khÝ axªtylen, ®−îc chÕ t¹o tõ thÐp tÊm dµy
4÷8 mm b»ng ph−¬ng ph¸p dËp hoÆc hµn. B×nh cã ®−êng kÝnh ngoµi 219 mm, cao 1.390
mm, dung tÝch 40 lÝt, träng l−îng 67 kg. B×nh chøa «xy chøa ®−îc mét l−îng khÝ cã ¸p
suÊt kho¶ng 150 at t−¬ng øng víi 6 m3 khÝ (ë 200C vµ 1 at) bªn ngoµi ®−îc s¬n mµu xanh
hoÆc xanh da trêi.
B×nh chøa axªtylen chøa ®−îc ¸p suÊt khÝ n¹p tíi d−íi 19 at, ®−îc s¬n mµu vµng.
Trong b×nh chøa bät xèp (th−êng lµ than ho¹t tÝnh) vµ tÈm axªt«n (kho¶ng 290÷320 gram
than ho¹t tÝnh tÈm 225÷230 gram axªt«n/ mét lÝt thÓ tÝch b×nh chøa).
4.2.3. B×nh ®iÒu chÕ axªtylen
B×nh ®iÒu chÕ khÝ dïng ®Ó ®iÒu chÕ khÝ axªtylen tõ ®Êt ®Ìn. Trong thùc tÕ, ng−êi ta
dïng nhiÒu lo¹i b×nh ®iÒu chÕ khÝ kh¸c nhau, ®−îc ph©n lo¹i theo c¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n:
- Theo n¨ng suÊt: cã c¸c lo¹i nhá (d−íi 3,2 m3/h) vµ lo¹i lín (trªn 5 m3/h).
- Theo ¸p lùc khÝ: thÊp (0,01÷0,1 at), trung b×nh (0,1÷1,5 at) cao (1,5÷1,75 at).
38
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
- Theo nguyªn t¾c t¸c dông gi÷a ®Êt ®Êt ®Ìn vµ n−íc: ®¸ r¬i vµo n−íc, n−íc r¬i vµo
®¸ vµ ®¸ tiÕp xóc víi n−íc H×nh (H.4.2) giíi thiÖu s¬ ®å nguyªn lý cña mét sè b×nh ®iÒu
chÕ khÝ ®iÓn h×nh.
6
2
C2H2
3
4
6
C2H2
5
1
1
2
2
7
C2H2
6
7
b/
7
a/
c/
H.4.2. S¬ ®å nguyªn lý b×nh ®iÒu chÕ khÝ a xªtylen
a) KiÓu ®¸ r¬i vµo n−íc b) KiÓu n−íc r¬i vµo ®¸ c) KiÓu ®¸ tiÕp xóc n−íc
1) N−íc 2) §Êt ®Ìn (®¸) 3) Nãn cÊp ®Êt ®Ìn 4) PhÔu cÊp n−íc
5) Van ®iÒu chØnh l−îng n−íc 6) èng dÉn khÝ ra 7) Ghi ®ì ®Êt ®Ìn
B×nh ®iÒu chÕ kiÓu ®¸ r¬i vµo n−íc (H.4.2a) cã hiÖu suÊt sinh khÝ cao (trªn 95%), khÝ
C2H2 ®−îc lµm nguéi vµ lµm s¹ch tèt, nh−ng ®ßi hái ®Êt ®Ìn cã ®é h¹t ®Òu, tèn nhiÒu
n−íc, kÝch th−íc lín vµ ®iÒu chØnh phøc t¹p.
KiÓu b×nh ®iÒu chÕ n−íc r¬i vµo ®¸ (H.4.2b) cã kÝch th−íc bÐ, tèn Ýt n−íc, kh«ng cÇn
cì h¹t ®Òu nh−ng hiÖu suÊt thÊp (85÷90 %), khÝ C2H2 kh«ng ®−îc lµm s¹ch vµ bÞ nung
nãng m¹nh. Hai lo¹i b×nh trªn thuéc lo¹i ®iÒu chØnh l−îng khÝ b»ng c¸ch ®iÒu chØnh l−îng
chÊt tham gia ph¶n øng. KiÓu b×nh ®iÒu chÕ ®¸ tiÕp xóc víi n−íc (H.4.2c) cã kÕt cÊu ®¬n
gi¶n, thuËn tiÖn trong sö dông nh−ng khÝ C2H2 còng kh«ng ®−îc lµm s¹ch vµ lµm nguéi.
4.2.4. Kho¸ b¶o hiÓm
§Ó tr¸nh hiÖn t−îng ngän löa ch¸y ng−îc theo èng dÉn khÝ trë vÒ b×nh ®iÒu chÕ khÝ
g©y næ b×nh ng−êi ta dïng khãa b¶o hiÓm. Trong qu¸ tr×nh hµn, do mét nguyªn nh©n nµo
®ã, l−u l−îng khÝ phun ra ë má hµn hoÆc má c¾t gi¶m m¹nh hoÆc tèc ®é ch¸y cña hçn
hîp t¨ng, dÉn ®Õn tèc ®é ch¸y cña hçn hîp lan truyÒn nhanh h¬n tèc ®é ®i ra cña khÝ sÏ
g©y ra hiÖn t−îng ngän löa quÆt.
Sù gi¶m l−u l−îng khÝ xÈy ra khi tiÕt diÖn lç dÉn khÝ ë má hµn hoÆc má c¾t gi¶m,
èng dÉn bÞ t¾c ... Sù t¨ng tèc ®é ch¸y xÈy ra khi nhiÖt ®é khÝ vµ nhiÖt ®é m«i tr−êng t¨ng,
l−îng «xy t¨ng...
Kho¸ b¶o hiÓm ®−îc ph©n lo¹i theo c¸c ®Æc tr−ng sau:
• Theo kÕt cÊu: lo¹i hë, lo¹i kÝn.
39
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
• Theo l−îng tiªu thô khÝ: lo¹i nhá, lo¹i lín.
C2H2
1
1
C2H2
6
C2H2
2
C2H2
3
4
3
2
b/
5
a/
H.4.3. S¬ ®å nguyªn lý kho¸ b¶o hiÓm
a) KiÓu hë b) KiÓu kÝn
1) èng dÉn khÝ vµo 2) èng dÉn khÝ ra 3) Van ®iÒu chØnh
møc n−íc 4) èng tho¸t khÝ 5) Van 6) Van an toµn
Khãa b¶o hiÓm kiÓu hë (H.4.3a) dïng cho b×nh cã ¸p lùc thÊp. KhÝ C2H2 ®−îc dÉn
vµo qua èng (1), ®i qua n−íc vµo ng¨n chøa khÝ tíi èng (2) ®i ra má hµn hoÆc má c¾t. Khi
cã ngän löa quÆt, ¸p suÊt trªn mÆt n−íc cña cña khãa b¶o hiÓm t¨ng lªn, ®Èy n−íc d©ng
lªn trong èng (1) chÆn kh«ng cho khÝ ®i vµo, ®ång thêi mùc n−íc h¹ xuèng, miÖng èng
tho¸t (4) hë, khÝ qua èng tho¸t ®i ra ngoµi.
Kho¸ b¶o hiÓm kiÓu kÝn (H.4.3b), dïng cho b×nh cã ¸p lùc trung b×nh. Khi C2H2 dÉn
vµo qua èng (1), ®Èy viªn bi cña van (5) næi lªn vµ ®i qua van, tËp trung ë ng¨n chøa khÝ,
sau ®ã qua èng (2) ®i tíi má hµn hoÆc má c¾t.
Khi cã ngän löa quÆt, ¸p suÊt trªn mÆt n−íc t¨ng, viªn bi bÞ ®Èy xuèng ®ãng kÝn
®−êng dÉn khÝ, nÕu ¸p suÊt khÝ trong van v−ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp, mµng chÆn cña van an
toµn (6) bÞ ph¸ vµ khÝ tho¸t ra ngoµi.
4.2.5. Van gi¶m ¸p
Van gi¶m ¸p lµ dông cô dïng ®Ó gi¶m ¸p suÊt khÝ trong b×nh chøa xuèng ¸p suÊt
lµm viÖc cÇn thiÕt vµ tù ®éng duy tr× ¸p suÊt ®ã ë møc æn ®Þnh. §èi víi khÝ «xy ¸p suÊt khÝ
trong b×nh ®¹t tíi 150 at, ¸p suÊt khÝ lµm viÖc vµo kho¶ng 3÷4 at, cßn khÝ axªtylen ¸p suÊt
trong b×nh tíi 15÷16 at, ¸p suÊt lµm viÖc 0,1÷1,5 at.
Trªn h×nh sau tr×nh bµy s¬ ®å nguyªn lý cña mét sè van gi¶m ¸p:
40
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
2
3 4
5
1
p1
p1
p2
p2
6
7
b/
a/
H.4.4. S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p
a/ Van kiÓu thuËn; b/ Van kiÓu ngÞch
1. §−êng dÉn khÝ cao ¸p; 2. Lß xo phô; 3. Van; 4. Van an toµn;
5. §−êng dÉn khÝ ra; 6. Buång thÊp ¸p; 7. Lß xo chÝnh; 8. VÝt
®iÒu chØnh; 9. Mµng ®µn håi; 10. thanh truyÒn
Nguyªn lý lµm viÖc: khÝ ®−îc dÉn vµo van theo èng (1) vµ qua èng (5) ®i tíi má hµn
hoÆc má c¾t. ¸p lùc khÝ trong buång h¹ ¸p (6) phô thuéc vµo ®é më cña van (3). Khi lß
xo chÝnh (7) ch−a bÞ nÐn, van (3) chÞu t¸c dông cña lß xo phô (2) vµ ¸p lùc cña khÝ, ®ãng
kÝn cöa van kh«ng cho khÝ vµo buång h¹ ¸p (6). Khi vÆn vÝt ®iÒu chØnh (8), lµm cho lß xo
chÝnh (7) bÞ nÐn, van (3) ®−îc n©ng lªn, cöa van më vµ khÝ ®i sang buång h¹ ¸p.
Tuú thuéc vµo ®é nÐn cña lß xo chÝnh (7), ®é nÐn cña lß xo phô (2), ®é chªnh ¸p
tr−íc vµ sau van, cöa van (3) ®−îc më nhiÒu hay Ýt, ta nhËn ®−îc ¸p suÊt cÇn thiÕt trong
buång h¹ ¸p. Nhê cã mµng ®µn håi (9), van cã thÓ tù ®éng ®iÒu chØnh ¸p suÊt ra cña khÝ.
NÕu do mét nguyªn nh©n nµo ®ã, ¸p suÊt khÝ ra (p2) t¨ng, ¸p lùc t¸c dông lªn mÆt
trªn cña mµng ®µn håi (9) t¨ng, ®Èy mµng ®µn håi dÞch xuèng vµ th«ng qua con ®éi van
(3) bÞ kÐo xuèng, lµm cöa van ®ãng bít l¹i, l−îng khÝ ®i vµo buång h¹ ¸p gi¶m, lµm ¸p
suÊt khÝ ra gi¶m. Ng−îc l¹i, nÕu p2 gi¶m, cöa van (3) më lín h¬n, l−îng khÝ vµo buång h¹
¸p t¨ng, lµm p2 t¨ng trë l¹i.
4.2.6. D©y dÉn khÝ
D©y dÉn khÝ dïng ®Ó dÉn khÝ tõ b×nh chøa khÝ, b×nh chÕ khÝ ®Õn má hµn hoÆc má
c¾t. Yªu cÇu chung ®èi víi èng dÉn khÝ: chÞu ®−îc ¸p suÊt tíi 10 at ®èi víi d©y dÉn «xy, 3
at víi d©y dÉn axªtylen, ®ñ ®é mÒm cÇn thiÕt nh−ng kh«ng bÞ gÊp khóc. D©y dÉn ®−îc chÕ
t¹o b»ng v¶i lãt cao su, cã ba lo¹i kÝch th−íc sau:
- §−êng kÝnh trong 5,5 mm, ®−êng kÝnh ngoµi kh«ng quy ®Þnh.
- §−êng kÝnh trong 9,5 mm, ®−êng kÝnh ngoµi 17,5 mm.
- §−êng kÝnh trong 13 mm, ®−êng kÝnh ngoµi 22 mm.
41
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
4.2.7. Má hµn
§©y lµ dông cô dïng ®Ó pha trén khÝ ch¸y vµ «xy, t¹o thµnh hçn hîp ch¸y cã tØ lÖ
thµnh phÇn thÝch hîp ®Ó nhËn ®−îc ngän löa hµn hoÆc c¾t theo yªu cÇu. Má hµn cã 2 lo¹i
lµ má hµn kiÓu hót vµ má hµn ®¼ng ¸p.
3
2
O2
6
1
4
C2H2
O2
a/
C2H2
b/
H.4.5. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña má hµn khÝ
a/ Má hµn kiÓu hót; b/ Má hµn ®¼ng ¸p
1. D©y dÉn khÝ C2H2 2. D©y dÉn khÝ oxy 3. Van ®iÒu chØnh C2H2
4. Van ®iÒu chØnh oxy 5. Buång hót 6. §Çu má hµn
Má hµn kiÓu tù hót (H.4.5a) sö dông khi hµn víi ¸p suÊt khÝ C2H2 thÊp vµ trung b×nh.
KhÝ C2H2 (¸p suÊt 0,01÷1,2 at) ®−îc dÉn vµo qua èng (1), cßn khÝ «xy (¸p suÊt 1÷4 at)
®−îc dÉn vµo qua èng (2). Khi dßng «xy phun ra ®Çu miÖng phun (5) víi tèc ®é lín t¹o
nªn mét vïng ch©n kh«ng hót khÝ C2H2 theo ra má hµn. Hçn hîp tiÕp tôc ®−îc hoµ trén
trong buång (6), sau ®ã theo èng dÉn (7) ra miÖng má hµn vµ ®−îc ®èt ch¸y t¹o thµnh
ngän löa hµn. §iÒu chØnh l−îng khÝ «xy vµ C2H2 nhê c¸c van (3) vµ (4). Nh−îc ®iÓm cña
má hµn tù hót lµ thµnh phÇn hçn hîp ch¸y kh«ng æn ®Þnh.
Má hµn ®¼ng ¸p dïng khi hµn víi ¸p lùc khÝ C2H2 trung b×nh. KhÝ «xy vµ C2H2 ®−îc
phun vµo buång trén víi ¸p suÊt b»ng nhau (0,5÷1 at) vµ tiÕp tôc ®−îc hßa trén trong èng
dÉn cña má hµn, ®i ra miÖng má hµn ®Ó ®èt ch¸y t¹o thµnh ngän löa.
4.3. Thuèc hµn
Thuèc hµn lµ nh÷ng chÊt dïng ®Ó khö «xy cho kim lo¹i, t¹o ra c¸c hîp chÊt dÔ ch¶y,
dÔ t¸ch khái vòng hµn vµ t¹o mµng xØ ®Ó che phñ mèi hµn. Thuèc hµn chñ yÕu dïng khi
hµn mét sè thÐp hîp kim, gang vµ kim lo¹i mµu.
42
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
Yªu cÇu ®èi víi thuèc hµn:
- NhiÖt ®é ch¶y ph¶i thÊp h¬n nhiÖt ®é ch¶y cña kim lo¹i vËt hµn.
- Thuèc hµn ph¶i nhÑ vµ cã tÝnh ch¶y lo·ng tèt, kh«ng g©y ¨n mßn kim lo¹i.
- Kh«ng sinh khÝ ®éc, dÔ lµm s¹ch mèi hµn
Khi hµn gang th−êng dïng hçn hîp K2O vµ Na2O; Khi hµn ®ång ®á, ®ång thau
th−êng dïng bor¨c (Na2B4O7), axit boric (H3BO3); Khi hµn nh«m th−êng dïng muèi
florua.
4.4. C¸c lo¹i ngän löa hµn
Khi hµn khÝ, tuú thuéc vµo tØ lÖ thµnh phÇn cña hçn hîp ch¸y cã thÓ nhËn ®−îc ba
lo¹i ngän löa hµn kh¸c nhau: Ngän löa b×nh th−êng, ngän löa «xy hãa, ngän löa c¸cbon
hãa. Ngän löa hµn cã thÓ chia lµm 3 vïng: nh©n ngän löa cã mµu s¸ng tr¾ng, vïng trung
t©m cã mµu s¸ng vµng, vïng ®u«i («xy ho¸) mµu vµng sÉm cã khãi.
4.4.1. Ngän löa b×nh th−êng
O2
Ngän löa b×nh th−êng nhËn ®−îc khi tØ lÖ
= 1,1÷1,2 .
C2 H2
a/ Vïng nh©n ngän löa
Trong vïng nµy x¶y ra ph¶n øng ph©n
hñy C2H2: C2H2 → 2C + H2. Ngän löa cã
mµu s¸ng tr¾ng, nhiÖt ®é thÊp vµ thµnh
phÇn khÝ giµu c¸cbon.
I
II
III
T(oC)
3.150
b/ Vïng ch¸y kh«ng hoµn toµn
Trong vïng nµy x¶y ra ph¶n øng ch¸y
kh«ng hoµn toµn cña c¸cbon:
C2H2 + O2 = 2CO + H2 + Q↑
L (mm)
Ngän löa vïng nµy cã mµu s¸ng xanh,
nhiÖt ®é cao nhÊt (3.2000C), khÝ chøa nhiÒu
CO vµ H2 lµ nh÷ng chÊt hoµn nguyªn.
H.4.6. S¬ ®å cÊu tróc ngän löa hµn
I/ Nh©n ngän löa; II/ Vïng ch¸y ch−a
hoµn toµn; III/ Vïng ch¸y hoµn toµn
Nh÷ng chÊt nµy kh«ng tham gia vµo c¸c ph¶n øng cacbon ho¸ vµ «xy ho¸ nªn gäi lµ
vïng hoµn nguyªn.
c/ Vïng ch¸y hoµn toµn
Trong vïng nµy xÈy ra ph¶n øng ch¸y hoµn toµn: s¶n phÈm cña vïng trªn ch¸y víi
kk
«xy cña kh«ng khÝ: 2CO + H2 + 1,5O2 = 2CO2 + H2O + Q↑
Ngän löa vïng nµy cã mµu vµng sÉm, chøa nhiÒu CO2 vµ H2O lµ nh÷ng chÊt «xy ho¸
vµ nhiÖt ®é thÊp h¬n vïng gi÷a.
43
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
4.4.2. Ngän löa «xy hãa
O2
Ngän löa «xy ho¸ nhËn ®−îc khi tØ lÖ
> 1,2 .
C2 H2
Qu¸ tr×nh ch¸y còng chia ra thµnh 3 vïng vµ vïng ch¸y kh«ng hoµn toµn x¶y ra theo
ph¶n øng sau: C2H2 + 1,5O2 = 2CO + H2 + 0,5O2 + Q↑
Sau ®ã chóng l¹i ch¸y tiÕp víi «xy cña kh«ng khÝ:
kk
2CO + H2 + 0,5O2 + O2 = 2CO2 + H2O + Q↑
Chóng ta nhËn thÊy nh©n cña ngän löa ng¾n l¹i, vïng gi÷a d− O2 vµ chøa c¶ CO2 nªn
cã tÝnh «xy hãa m¹nh vµ gi÷a 2 vïng kh«ng ph©n biÖt râ ranh giíi, ngän löa cã mµu tõ
vµng nh¹t ®Õn vµng sÉm.
Ngän löa «xy hãa chØ dïng khi hµn ®ång thau, c¾t vµ ®èt s¹ch bÒ mÆt c¸c chi tiÕt
m¸y hoÆc kÕt cÊu m¸y.
4.4.3. Ngän löa c¸c bon hãa
O2
Ngän löa nµy nhËn ®−îc khi tØ lÖ
< 1,1.
C2 H2
Qu¸ tr×nh ch¸y nh− sau: C2H2 + 0,5O2 = CO + H2 + C + Q↑
kk
Sau ®ã ch¸y tiÕp víi «xy cña kh«ng khÝ: CO + H2 + C + 2O2 = 2CO2 + H2O +Q↑
Nh©n cña ngän löa kÐo dµi, vïng gi÷a cã mét nguyªn tö cacbon tù do nªn ngän löa
mang tÝnh c¸cbon ho¸ vµ cã n©u sÉm.
Ngän löa c¸cbon hãa ®−îc dïng khi hµn gang, thÐp giã vµ thÐp hîp kim, hoÆc ®Ó t«i
bÒ mÆt c¸c chi tiÕt m¸y.
4.5. C«ng nghÖ hµn khÝ
4.5.1. C¸c lo¹i mèi hµn
- Khi hµn khÝ th−êng dïng nhÊt lµ mèi hµn gi¸p mèi, nÕu vËt dµy S > 5 mm th× cÇn
v¸t mÐp ch÷ V, X.
- Khi hµn vËt máng dïng mèi hµn kiÓu uèn mÐp vµ kh«ng cÇn que hµn phô.
- Mèi hµn chång dïng khi vËt hµn cã chiÒu dµy S < 3 mm, hµn ®Ýnh c¸c tÊm, thái,
tÊm lãt, ly hîp cña èng dÉn.
4.5.2. C«ng t¸c chuÈn bÞ tr−íc khi hµn
Tr−íc khi hµn cÇn ph¶i tiÕn hµnh c¸c c«ng t¸c chuÈn bÞ sau:
- TiÕn hµnh v¸t mÐp trªn m¸y bµo, m¸y mµi, b»ng dòa hay b»ng má c¾t khÝ.
- Lµm s¹ch xØ, «xýt, dÇu mì trªn mÐp hµn réng (20÷30) mm b»ng c¸ch dïng má ®èt,
sau ®ã dïng bµn ch¶i s¾t ®Ó lµm s¹ch hoÆc lµm s¹ch b»ng ph−¬ng ph¸p tÈm thùc.
- G¸ l¾p vËt hµn hîp lý vµ hµn ®Ýnh mét sè ®iÓm ®Ó ®¶m b¶o vÞ trÝ t−¬ng ®èi cña kÕt
cÊu trong qu¸ tr×nh hµn.
44
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
2
4
3
5
1
4
7
2
1
6
3
5
4.5.3. Kü thuËt vµ chÕ ®é hµn khÝ
a/ Ph−¬ng ph¸p hµn
Tuú thuéc vËt liÖu hµn, chiÒu dµy vËt hµn, cã thÓ sö dông hai ph−¬ng ph¸p hµn kh¸c
nhau: hµn ph¶i vµ hµn tr¸i.
1
2
4
3
a/
b/
H.4.7. S¬ ®å c¸c ph−¬ng ph¸p hµn khÝ
a) Hµn ph¶i b) Hµn tr¸i
1) Má hµn 2) Que hµn phô 3) Mèi hµn 4) VËt hµn
Ph−¬ng ph¸p hµn ph¶i: Khi hµn ph¶i (H.4.7a), trong qu¸ tr×nh hµn ngän löa hµn
h−íng vÒ phÝa mèi hµn, má hµn lu«n ®i tr−íc que hµn. §Æc ®iÓm cña hµn ph¶i lµ nhiÖt chñ
yÕu tËp trung vµo vòng hµn nªn ®é ngÊu cña mèi hµn s©u, vïng hoµn nguyªn h−íng vµo
mÐp hµn, mèi hµn nguéi chËm vµ ®−îc b¶o vÖ tèt, l−îng tiªu hao khÝ gi¶m. Ph−¬ng ph¸p
nµy ®−îc øng dông khi hµn c¸c tÊm dµy hoÆc kim lo¹i vËt hµn dÉn nhiÖt nhanh. Th−êng
dïng khi S > 5 mm.
Ph−¬ng ph¸p hµn tr¸i (H.4.7b): trong qu¸ tr×nh hµn ngän löa hµn h−íng vÒ phÝa
ch−a hµn, que hµn ®i tr−íc má hµn ®i sau. Trong tr−êng hîp hµn tr¸i, mÐp hµn ®−îc nung
nãng s¬ bé nªn kim lo¹i vòng hµn ®−îc trén ®Òu h¬n, ®ång thêi quan s¸t mèi hµn dÔ, mÆt
ngoµi mèi hµn ®Ñp. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dïng khi hµn c¸c tÊm máng (S < 3 mm) hoÆc
kim lo¹i vËt hµn dÔ ch¶y.
b/ ChÕ ®é hµn khÝ
Khi hµn khÝ, dùa vµo tÝnh chÊt cña vËt liÖu, kÝch th−íc, kÕt cÊu vËt hµn, vÞ trÝ mèi
hµn vµ kiÓu mèi hµn ®Ó chän chÕ ®é hµn hîp lý, bao gåm chän gãc nghiªng má hµn, c«ng
suÊt ngän löa vµ ®−êng kÝnh que hµn phô.
Gãc nghiªng má hµn (α): so víi mÆt
ph¼ng hµn ®−îc chän theo nguyªn t¾c sau:
ChiÒu dµy cµng lín, gãc nghiªng má hµn cµng
α
45
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
H.4.8. Gãc nghiªng má hµn
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
lín; NhiÖt ®é ch¶y vµ ®é dÉn nhiÖt cña vËt liÖu
hµn cµng cao, gãc nghiªng cµng lín.
VÝ dô khi hµn ®ång gãc nghiªng α = 60÷80o, cßn khi hµn ch× α ≤ 10o. B¾t ®Çu hµn
gãc nghiªng lín, gÇn kÕt thóc gãc nghiªng gi¶m.
C«ng suÊt ngän löa: c«ng suÊt ngän löa tÝnh b»ng l−îng khÝ ®−îc ®¸nh gi¸ qua
l−îng khÝ tiªu hao trong mét giê, chän theo nguyªn t¾c: VËt hµn cµng dµy, c«ng suÊt ngän
löa cµng lín; vËt liÖu cã nhiÖt ®é ch¶y vµ ®é dÉn nhiÖt cµng cao, c«ng suÊt ngän löa cµng
lín. C«ng suÊt cña ngän löa khi hµn ph¶i cao h¬n hµn tr¸i.
• Khi hµn thÐp c¸cbon thÊp, ®ång thau, ®ång thanh th−êng chän l−îng tiªu hao C2H2
trong mét giê theo c«ng thøc sau:
VC2H2 = (100 ÷ 120).S [lÝt/h] - ®èi víi hµn tr¸i
VC2H2 = (120÷150).S [lÝt/h] - ®èi víi hµn ph¶i
Trong ®ã S lµ chiÒu dµy vËt hµn [mm].
• Khi hµn ®ång ®á do tÝnh dÉn nhiÖt lín nªn tÝnh theo c«ng thøc sau:
VC2H2 = (150÷200).S [lÝt/h]
§−êng kÝnh que hµn: phô thuéc vËt liÖu hµn vµ ph−¬ng ph¸p hµn. Khi hµn thÐp
c¸cbon chän theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau:
S
Hµn tr¸i:
d = +1
[mm]
[mm]
2
S
d =
2
Hµn ph¶i:
c/ ChuyÓn ®éng cña má hµn vµ que hµn khÝ
C¨n cø vµo vÞ trÝ mèi hµn, kiÓu mèi hµn, chiÒu dµy vËt hµn ®Ó chän chuyÓn ®éng cña
que hµn vµ má hµn cho hîp lý. Khi hµn sÊp vµ hµn gãc cã thÓ tiÕn hµnh theo ph−¬ng ph¸p
hµn ph¶i hoÆc hµn tr¸i. Khi hµn sÊp, dÞch chuyÓn que hµn vµ má hµn th−êng theo ®−êng
dÝch d¾c (H.4.9a).
Khi hµn gãc, t¹i c¸c ®iÓm biªn ®¶o chiÒu chuyÓn ®éng, que hµn vµ má hµn cã thêi
gian dõng thÝch hîp ®Ó nung nãng mÐp hµn tèt, ®Ó kim lo¹i trén ®Òu vµ mèi hµn liªn kÕt
tèt (H.4.9b).
Khi hµn sÊp c¸c tÊm máng, ng−êi ta cßn sö dông ph−¬ng ph¸p hµn nhá giät
(H.4.9c). Khi hµn, nung ch¶y que hµn t¹o thµnh tõng giät d¾p lªn mÐp hµn, sau ®ã nhÊc
que hµn ra, ®−a má hµn s¸t vµo vËt hµn nung ch¶y giät kim lo¹i ë mèi hµn t¹o thµnh mét
®iÓm hµn, sau ®ã tiÕp tôc lÆp l¹i ®Ó hµn ®iÓm tiÕp theo.
Que hµn
Má hµn
Má hµn
Que hµn
46
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 200
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
d/ Hµn c¸c mèi hµn cã vÞ trÝ kh¸c nhau trong kh«ng gian
Trªn (H.4.10) giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p hµn t¹i c¸c vÞ trÞ mèi hµn kh¸c nhau:
- Khi hµn ®øng th−êng dïng hµn tr¸i tõ d−íi lªn (H.4.10a).
- Khi hµn ngang, má hµn ®Æt lÖch trôc víi h−íng hµn ®Ó h¹n chÕ kim lo¹i vòng hµn
bÞ r¬i khi hµn (H.4.10b).
- §èi víi hµn trÇn (H.4.10c), cÇn nung nãng mÐp hµn tèt míi ®−a que hµn vµo, khi
hµn nªn hµn tõng líp máng vµ hµn nhiÒu lÇn nÕu mèi hµn lín.
c/
b/
a/
H.4.10. Ph−¬ng ph¸p hµn mét sè vÞ trÝ mèi hµn ®Æc biÖt
a) Hµn ®øng b) Hµn ngang c) Hµn trÇn
4.6. C¾t kim lo¹i b»ng khÝ
4.6.1. Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh c¾t kim lo¹i b»ng khÝ
47
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
Thùc chÊt cña qu¸ tr×nh c¾t kim lo¹i b»ng khÝ lµ ®èt ch¸y kim lo¹i c¾t b»ng dßng
«xy, t¹o thµnh c¸c «xýt (FeO, Fe2O3, Fe3O4), lµm nãng ch¶y c¸c «xyt ®ã vµ thæi chóng ra
khái mÐp c¾t t¹o thµnh r·nh c¾t.
S¬ ®å qu¸ tr×nh c¾t kim lo¹i b»ng khÝ
O2
C2H2+O2
®−îc tr×nh bµy trªn (H.4.11): Khi b¾t ®Çu
c¾t, kim lo¹i ë mÐp c¾t ®−îc nung nãng
®Õn nhiÖt ®é ch¸y nhê nhiÖt cña ngän löa
nung, sau ®ã cho dßng «xy thæi qua, kim
lo¹i bÞ «xy hãa m·nh liÖt (bÞ ®èt ch¸y) t¹o
thµnh «xýt. S¶n phÈm ch¸y bÞ nung ch¶y
vµ bÞ dßng «xy thæi khái mÐp c¾t. TiÕp
theo, do ph¶n øng ch¸y cña kim lo¹i to¶
nhiÖt m¹nh, líp kim lo¹i tiÕp theo bÞ nung
nãng nhanh vµ tiÕp tôc bÞ ®èt ch¸y t¹o
thµnh r·nh c¾t.
1
3
2
5
4
H.4.11. S¬ ®å c¾t b»ng khÝ
1) Dßng «xy c¾t 2) Dßng hçn hîp khÝ ch¸y
3) Ngän löa nung nãng 4) R·nh c¾t 5) Ph«i c¾t
4.6.2. §iÒu kiÖn ®Ó c¾t ®−îc b»ng khÝ
§Ó c¾t b»ng khÝ, kim lo¹i c¾t ph¶i tho¶ m·n mét sè yªu cÇu sau:
- NhiÖt ®é ch¸y cña kim lo¹i ph¶i thÊp h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cña kim lo¹i ®ã.
§èi víi thÐp c¸cbon thÊp C < 0,7% nhiÖt ®é ch¸y vµo kho¶ng 13500C cßn nhiÖt ®é ch¶y
gÇn 1.5000C nªn tho¶ m·n ®iÒu kiÖn nµy. §èi víi c¸c lo¹i thÐp c¸cbon cao th× nhiÖt ®é
ch¸y gÇn b»ng nhiÖt ®é ch¶y nªn tr−íc khi c¾t ph¶i ®èt nãng s¬ bé ®Õn 300÷6500C.
- NhiÖt ®é nãng ch¶y cña «xýt kim lo¹i ph¶i thÊp h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cña kim
lo¹i ®ã. ThÐp hîp kim cr«m hoÆc cr«m-niken, do khi ch¸y Cr t¸c dông víi O2 ®Ó t¹o
thµnh «xýt cr«m Cr2O3 cã nhiÖt ®é nãng ch¶y tíi 2.050oC v× vËy ph¶i dïng thuèc c¾t míi
cã thÓ c¾t ®−îc. Nh«m vµ hîp kim cña nh«m, do nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp, khi ch¸y t¹o
thµnh «xýt nh«m Al2O3 cã nhiÖt ®é nãng ch¶y tíi 2.000oC, mÆt kh¸c l¹i dÉn nhiÖt nhanh
nªn còng kh«ng thÓ c¾t b»ng khÝ, trõ khi dïng thuèc c¾t.
- NhiÖt to¶ ra khi kim lo¹i ch¸y ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o sù c¾t ®−îc liªn tôc, qu¸
tr×nh c¾t kh«ng bÞ gi¸n ®o¹n. Khi c¾t c¸c tÊm máng b»ng thÐp c¸cbon thÊp nhiÖt l−îng
sinh ra khi ch¸y ®¹t tíi 70% chØ cÇn nhiÖt l−îng cña ngän löa 30% n÷a lµ ®ñ c¾t liªn tôc.
- ¤xýt kim lo¹i nãng ch¶y ph¶i cã ®é ch¶y lo·ng tèt, ®Ó dÔ t¸ch ra khái mÐp c¾t.
Gang kh«ng thÓ c¾t b»ng khÝ v× nhiÖt ®é nãng ch¶y cao h¬n nhiÖt ch¸y vµ khi ch¸y t¹o ra
«xýt silic SiO2 cã ®é sÖt cao.
- §é dÉn nhiÖt cña kim lo¹i kh«ng qu¸ cao, tr¸nh sù t¶n nhiÖt nhanh lµm cho mÐp c¾t
bÞ nung nãng kÐm lµm gi¸n ®o¹n qu¸ tr×nh c¾t.
4.6.3. Má c¾t khÝ
48
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
§Ó c¾t b»ng khÝ chñ yÕu sö dông c¸c má c¾t dïng nhiªn liÖu khÝ. S¬ ®å cÊu t¹o
chung cña chóng ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh sau:
5
7
2
4
O2
6
1
3
C2H2
H.4.12. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o cña má hµn khÝ
1/ èng dÉn khÝ C2H2 2/ èng dÉn khÝ «xy 3/ Van ®iÒu chØnh dßng C2H2 4/
Van ®iÒu chØnh dßng «xy nung 5/ Van ®iÒu chØnh dßng «xy c¾t
6/ èng dÉn hçn hîp khÝ ch¸y 7/ èng dÉn dßng «xy c¾t
KhÝ axªtylen ®−îc dÉn vµo èng (1) ®i qua van (3), cßn «xy ®−îc dÉn vµo èng (2),
sau ®ã ph©n lµm hai nh¸nh, mét dßng ®i qua van (4) vµ tíi miÖng phun hót khÝ axªtylen
vµ hßa trén t¹o ra hçn hîp ch¸y ®Ó nhËn ®−îc ngän löa nung nãng, mét dßng ®i qua van
(5) tíi ®Çu má phun ®Ó t¹o ra dßng «xy c¾t.
4.6.4. kü thuËt c¾t khÝ
a/ B¾t ®Çu c¾t
Khi c¾t ph«i tÊm theo ®−êng c¾t hë, b¾t ®Çu c¾t tõ mÐp ph«i. Víi ph«i tÊm dµy d−íi
50 mm, má c¾t ®Æt th¼ng gãc víi mÆt ph¼ng c¾t (H.4.13a). NÕu chiÒu dµy ph«i lín h¬n 50
mm, khi b¾t ®Çu c¾t nªn nghiªng má c¾t mét gãc 5÷10o theo h−íng c¾t ®Ó nung nãng tèt
mÐp c¾t, sau ®ã ®Æt th¼ng gãc (H.4.13b).
II
I
H−íng c¾t
H−íng c¾t
a/
c/
b/
5÷10o
H.4.13. Kü thuËt c¾t khÝ
Khi c¾t ph«i tÊm theo ®−êng c¾t kÝn, qu¸ tr×nh c¾t b¾t ®Çu ë gi÷a tÊm, bëi vËy ph¶i
t¹o lç tr−íc b»ng ph−¬ng ph¸p khoan hoÆc dïng má c¾t ®Ó t¹o lç c¾t ban ®Çu.
Khi dïng má c¾t ®Ó t¹o lç, ®Ó tr¸nh hiÖn t−îng næ, ®èi víi tÊm máng d−íi 20 mm,
®Æt má c¾t t¹i vÞ trÝ c¾t lç, më khÝ nung nãng tr−íc sau ®ã míi më «xy c¾t, víi c¸c tÊm
49
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
dµy b¾t ®Çu nung nãng ë vÞ trÝ (I) vµ di chuyÓn chËm má c¾t ®Õn vÞ trÝ (II) míi b¾t ®Çu më
«xy c¾t (H.4.13c).
b/ Tèc ®é c¾t
Tèc ®é c¾t lµ tèc ®é dÞch chuyÓn cña má c¾t däc theo ®−êng c¾t, còng lµ mét th«ng
sè ¶nh h−ëng lín tíi qu¸ tr×nh c¾t. Khi tèc ®é c¾t nhá h¬n tèc ®é «xy hãa kim lo¹i theo
chiÒu dµy c¾t th× mÐp c¾t bÞ ph¸ háng, ®ång thêi n¨ng suÊt c¾t gi¶m.
Ng−îc l¹i, nÕu tèc ®é c¾t qu¸ lín, dÉn tíi c¾t bÞ sãt hoÆc qu¸ tr×nh c¾t bÞ gi¸n ®o¹n
do mÐp c¾t kh«ng ®−îc nung nãng tèt.
Tuú theo kim lo¹i c¾t, chiÒu dµy vËt c¾t, tèc c¾t th−êng tõ 75 - 550 (mm/phót).
c/ Kho¶ng c¸ch tõ má c¾t ®Õn kim lo¹i c¾t
Trong qu¸ tr×nh c¾t khÝ cÇn ph¶i khèng chÕ kho¶ng c¸ch tõ má c¾t tíi vËt c¾t thÝch
hîp. Khi c¾t thÐp tÊm, c¨n cø vµo chiÒu dµi nh©n ngän löa vµ chiÒu dµy tÊm c¾t ta cã thÓ
chän kho¶ng c¸ch nµy nh− sau:
h = l + 2 [mm].
l - chiÒu dµi nh©n ngän löa
§Ó gi÷ ®−îc kho¶ng c¸ch nµy kh«ng ®æi khi c¾t ta g¸ thªm mét cÆp b¸nh xe.
d/ VÞ trÝ vµ sù di chuyÓn má c¾t
- Khi c¾t tÊm theo ®−êng th¼ng, hîp lý nhÊt lµ má c¾t nªn ®Æt nghiªng mét gãc
20÷300 vÒ phÝa ng−îc h−íng c¾t (H.a).
- Khi c¾t ph«i tiÕt diÖn trßn (H.b), b¾t ®Çu nung nãng ë mÆt trªn vµ dÞch chuyÓn má
c¾t mét qu¶ng ng¾n, më «xy c¾t ®Ó tiÕn hµnh c¾t.
20÷300
d
a/
b
c
H.4.14. VÞ trÝ vµ sù di chuyÓn má c¾t
- §èi víi ph«i tiÕt diÖn vu«ng b¾t ®Çu c¾t tõ gãc, ban ®Çu má c¾t ®Æt nghiªng 2÷3o
theo chiÒu ng−îc h−íng c¾t, lóc ®Õn gÇn cuèi nghiªng theo chiÒu ng−îc l¹i (H.c).
- §èi víi ph«i thÐp gãc, má c¾t th−êng ®Æt vu«ng gãc víi mÆt c¾t, b¾t ®Çu c¾t tõ mÐp
tíi ®Ønh ®Õn mÐp tiÕp theo (H.d).
Ch−¬ng 5
50
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
Hµn ®iÖn tiÕp xóc
5.1. Thùc chÊt vµ ®Æc ®iÓm
5.1.1. Thùc chÊt
Hµn ®iÖn tiÕp xóc (cßn gäi lµ hµn tiÕp xóc) lµ d¹ng hµn ¸p lùc, sö dông nhiÖt do biÕn
®æi ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng b»ng c¸ch cho dßng ®iÖn cã c−êng ®é lín ®i qua mÆt tiÕp
xóc cña hai chi tiÕt hµn ®Ó nung nãng kim lo¹i.
P
S¬ ®å nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p hµn
P
®iÖn tiÕp xóc nh− sau: Khi hµn, hai mÐp hµn
®−îc Ðp s¸t vµo nhau nhê c¬ cÊu Ðp, sau ®ã
cho dßng ®iÖn ch¹y qua mÆt tiÕp xóc, theo
®Þnh luËt Jun-Lenx¬ nhiÖt l−îng sinh ra
trong m¹ch ®iÖn hµn x¸c ®Þnh theo c«ng
thøc:
Q = 0,24.R.I2 .t
H.5.1. S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn ®iÖn tiÕp xóc
I - c−êng ®é dßng ®iÖn hµn,
t - thêi gian dßng ®iÖn ch¹y qua vËt hµn; R - ®iÖn trë cña toµn m¹ch.
Do bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a hai mÐp hµn cã ®é nhÊp nh«, diÖn tÝch tiÕp xóc thùc tÕ bÐ
h¬n so víi diÖn tÝch tiÕp xóc danh nghÜa, mÆt kh¸c trªn bÒ mÆt cã mµng «xýt vµ kh«ng
s¹ch hoµn toµn nªn ®iÖn trë tiÕp xóc lín, l−îng nhiÖt sinh ra trong m¹ch chñ yÕu tËp trung
ë mÆt tiÕp xóc cña hai mÐp hµn, nung nãng kim lo¹i ®Õn tr¹ng th¸i hµn. Khi hai mÐp hµn
®−îc nung nãng ®Õn tr¹ng th¸i hµn, hai chi tiÕt hµn ®−îc Ðp vµo nhau víi ¸p lùc lín t¹o
thµnh mèi hµn.
Ph−¬ng ph¸p nµy phô thuéc vµo ®iÖn trë suÊt ρ. Kim lo¹i cã ®iÖn trë suÊt nhá th×
c−êng ®é dßng ®iÖn cÇn ph¶i lín vµ ng−îc l¹i. VÝ dô: khi hµn ®ång, nh«m vµ hîp kim cña
chóng th× ph¶i dïng m¸y hµn cã c«ng suÊt lín.
5.1.2. §Æc ®iÓm
- Thêi gian hµn ng¾n, n¨ng suÊt cao. Mèi hµn ®Ñp vµ bÒn.
- DÔ c¬ khÝ hãa vµ tù ®éng hãa c¸c hÖ thèng hµn ®iÖn tiÕp xóc.
- §ßi hái ph¶i cã m¸y hµn c«ng suÊt lín (dßng ®iÖn hµn cã thÓ lªn ®Õn vµi chôc ng×n
Ampe). ThiÕt bÞ hµn ®¾t, vèn ®Çu t− lín.
5.2. Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi
51
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi lµ ph−¬ng ph¸p hµn ®iÖn tiÕp xóc mµ mèi hµn ®−îc thùc hiÖn
trªn toµn bé mÆt tiÕp xóc cña hai chi tiÕt hµn.
5.2.1. Nguyªn lý chung
l1
l2
3
1
2
4
S¬ ®å nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p
nh− sau: hai chi tiÕt hµn (1) vµ (4) ®−îc
kÑp chÆt trªn gi¸ cè ®Þnh (2) vµ gi¸ di
déng (3), ®−îc nèi víi hai ®Çu cuén d©y
thø cÊp cña biÕn ¸p hµn (5). Nhê mét c¬
cÊu Ðp c¬ khÝ hoÆc thñy lùc hai chi tiÕt
hµn ®−îc Ðp vµo nhau khi hµn.
P
5
Theo tr¹ng th¸i nung kim lo¹i mÐp
hµn, cã hai kiÓu hµn gi¸p mèi: hµn gi¸p
mèi thuÇn ®iÖn trë vµ hµn gi¸p mèi nãng
ch¶y.
H.5.2. S¬ ®å m¸y hµn ®iÖn tiÕp xóc gi¸p mèi
5.2.2. ChuÈn bÞ chi tiÕt tr−íc khi hµn
Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi ®−îc øng dông ngµy cµng réng r·i trong c«ng nghiÖp, h×nh
sau giíi thiÖu mét sè kÕt cÊu ®−îc chuÈn bÞ tr−íc khi hµn tiÕp xóc gi¸p mèi.
a/
b/
H.5.3. ChuÈn bÞ chi tiÕt hµn
a/ ChuÈn bÞ kh«ng ®óng; b/ ChuÈn bÞ ®óng
5.2.3. Kü thuËt vµ chÕ ®é hµn
a/ Hµn ®iÖn tiÕp xóc gi¸p mèi thuÇn ®iÖn trë
- Lùc Ðp: sau khi hai chi tiÕt hµn ®−îc Ðp s¸t vµo nhau víi lùc Ðp s¬ bé tõ 10÷15
N/mm2, tiÕn hµnh ®ãng ®iÖn nung kim lo¹i mÐp hµn ®Õn tr¹ng th¸i dÎo, c¾t ®iÖn vµ Ðp kÕt
thóc víi lùc Ðp tõ 30÷40 N/mm2 ®Ó t¹o thµnh mèi hµn.
- §iÖn ¸p hµn: U = 1÷12V.
- C−êng ®é dßng ®iÖn hµn: cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau:
52
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
Th
Ih =
(A).
0,24.K2 .ρtb .t 0,24.m1.Rtx .t
+
C.γ .F 2
F. π.γ .C.λ
Trong ®ã: Th- NhiÖt ®é cÇn hµn (00C);
K2- hÖ sè tæn thÊt nhiÖt. §èi víi thÐp c¸cbon kÕt cÊu thÊp lÊy b»ng 0,75; c¸c lo¹i
thÐp kh¸c lÊy b»ng 0,9.
ρtb- ®iÖn trë suÊt trung b×nh. ρtb = ρo (1 + αTh) (Ω.cm).
ρo- ®iÖn trë suÊt vËt hµn ë 0oc. α- hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë.
§èi víi thÐp ρtb phô thuéc Th vµ ®−îc x¸c ®Þnh theo gi¶n ®å. Th−êng th× ®èi víi
thÐp hîp kim thÊp vµ c¸cbon thÊp ρtb = 48 MΩ.cm; C¸c lo¹i thÐp kh¸c ρtb = 96 MΩ.cm
m1 - HÖ sè phô thuéc ®iÖn trë tiÕp xóc lÊy gÇn ®óng = 0,4.
Rtx - §iÖn trë tiÕp xóc lóc b¾t ®Çu hµn; C - §iÖn dung kim läai vËt hµn.
γ - Khèi l−îng riªng kim lo¹i vËt hµn; F - DiÖn tÝch tiÕt diÖn chi tiÕt.
λ - HÖ sè dÉn nhiÖt ( Calo/cm.s); t - Thêi gian cÇn thiÕt nung nãng
Ta cã J √ t = K . 103; J- mËt ®é dßng ®iÖn, ®èi víi thÐp J = 20 ÷ 60 A/mm2
K - HÖ sè phô thuéc tÝnh chÊt vËt hµn, tiÕt diÖn chi tiÕt vµ chiÒu dµi phÇn nh«:
VËt liÖu hµn
ChiÒu dµi phÇn nh«
§−êng kÝnh vËt hµn
K
l1, l2 (mm)
(mm)
ThÐp Cacbon thÊp
ThÐp hîp kim thÊp
§ång
d
10
8
4 ÷10
(0,7÷1)d
2d
10 ÷ 40
--
--
--
27
§ång thanh
Nh«m
1,5d
20
1,5d
12÷15
- C«ng suÊt hµn: C«ng suÊt riªng th−êng lÊy (0,12÷0,15) KVA/mm2. Khi hµn èng
lÊy b»ng 0,2 KVA/mm2 .
- Lùc Ðp: Lùc Ðp s¬ bé tr−íc khi nung nãng cã thÓ x¸c ®Þnh víi ¸p suÊt (10÷15)
N/mm2, vµ sau khi nung nãng víi ¸p suÊt (30÷40) N/mm2
- ChiÒu dµi phÇn nh« l1, l2: l1 = (0,5÷1,5)d ; l2 = (0,5÷4)d.
Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi thuÇn ®iÖn trë ®ßi hái c¸c mÐp hµn ph¶i ph¼ng vµ song song
víi nhau, tiÕt diÖn t¹i mÐp hµn kh«ng chªnh lÖch nhau nhiÒu vµ bÒ mÆt tiÕp xóc ph¶i ®−îc
lµm s¹ch kü tr−íc lóc hµn. Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi thuÇn ®iÖn trë chñ yÕu øng dông ®Ó hµn
c¸c thanh, thái vµ d©y kim lo¹i cã tiÕt diÖn ®¬n gi¶n (h×nh trßn, vu«ng, ®a gi¸c... ) cã diÖn
tÝch tiÕp xóc d−íi 1000 mm2.
b/ Hµn gi¸p mèi nãng ch¶y
53
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn
§©y lµ ph−¬ng ph¸p hµn mµ kim lo¹i mÐp hµn ®−îc nung ®Õn tr¹ng th¸i nãng ch¶y.
Cã hai ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh hµn gi¸p mèi nãng ch¶y: liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n.
Víi qu¸ tr×nh hµn liªn tôc: ban ®Çu hai mÐp hµn ®−îc Ðp nhÑ, ®ång thêi ®ãng ®iÖn.
Ban ®Çu do tiÕp xóc kh«ng hoµn toµn, mËt ®é dßng ®iÖn t¹i c¸c ®Ønh tiÕp xóc lín, nhanh
chãng lµm nãng ch¶y c¸c ®Ønh nhÊp nh«, diÖn tÝch tiÕp xóc t¨ng dÇn vµ c−êng ®é dßng
®iÖn t¨ng nhanh.
Khi kim lo¹i trªn mÆt tiÕp xóc nãng ch¶y hoµn toµn, c¸c «xyt vµ mét phÇn kim lo¹i
nãng ch¶y cïng vËt lÉn bÞ ®Èy ra ngoµi do t¸c dông cña lùc ®iÖn tõ, c¾t ®iÖn vµ tiÕn hµnh
Ðp víi lùc Ðp lín ( tõ 2500÷5000 N/mm2) t¹o thµnh mèi hµn.
§iÖn ¸p hµn khi hµn nãng ch¶y liªn tôc U = 1÷12 V, mËt ®é dßng ®iÖn tõ 10÷50
A/mm2.
Víi qu¸ tr×nh hµn gi¸n ®o¹n: ®iÖn ®−îc ®ãng liªn tôc, cßn hai chi tiÕt hµn ®−îc Ðp
tiÕp xóc víi nhau theo chu kú. Khi hai mÐp hµn tiÕp xóc, kim lo¹i bÞ nung nãng bëi dßng
®iÖn ch¹y qua mÆt tiÕp xóc, cßn khi hai mÐp hµn t¸ch ra, gi÷a hai mÐp hµn xuÊt hiÖn tia
löa ®iÖn lµm t¨ng tèc ®é nung nãng mÐp hµn.
Khi kim lo¹i hai mÐp hµn nãng ch¶y tèt, tiÕn hµnh Ðp kÕt thóc víi lùc Ðp tõ 15 ÷ 50
N/mm2, ®Ó t¹o thµnh mèi hµn. §iÖn ¸p hµn nãng ch¶y gi¸n ®o¹n U = 5÷15 V, mËt ®é
dßng ®iÖn J = 3÷15 A/mm2.
Hµn gi¸p mèi nãng ch¶y kh«ng ®ßi hái lµm s¹ch bÒ mÆt hµn kü tr−íc khi hµn, hµn
®−îc c¸c tiÕt diÖn phøc t¹p h¬n vµ chªnh lÖch nhau lín.
Ph−¬ng ph¸p hµn nãng ch¶y gi¸n ®o¹n c«ng suÊt cña thiÕt bÞ yªu cÇu thÊp h¬n hµn
liªn tôc.
5.3. Hµn ®iÓm
5.3.1. §Þnh nghÜa
Hµn ®iÓm lµ ph−¬ng ph¸p hµn ®iÖn tiÕp xóc mµ mèi
hµn kh«ng thùc hiÖn liªn tôc trªn toµn bé bÒ mÆt tiÕp xóc
mµ chØ thùc hiÖn theo tõng ®iÓm riªng biÖt gäi lµ ®iÓm hµn.
5.3.2. C¸c ph−¬ng ph¸p hµn ®iÓm
Khi hµn ®iÓm hai chi tiÕt hµn d¹ng tÊm ®−îc ®Æt xÕp chång lªn nhau. Theo c¸ch bè
trÝ ®iÖn cùc hµn cã hai kiÓu hµn ®iÓm: hµn mét phÝa vµ hµn hai phÝa.
- Khi hµn ®iÓm hai phÝa (H.5.4a), c¸c tÊm hµn ®−îc ®Æt gi÷a hai ®iÖn cùc hµn. Sau
khi Ðp s¬ bé vµ ®ãng ®iÖn, dßng ®iÖn trong m¹ch chñ yÕu tËp trung ë mét diÖn tÝch nhá
trªn mÆt tiÕp xóc gi÷a hai tÊm n»m gi÷a c¸c ®iÖn cùc, nung nãng kim lo¹i ®Õn tr¹ng th¸i
nãng ch¶y. TiÕp theo c¾t ®iÖn vµ Ðp víi lùc Ðp ®ñ lín, t¹o nªn ®iÓm hµn.
Ph−¬ng ph¸p hµn hai phÝa mçi lÇn hµn chØ ®−îc mét ®iÓm hµn gi÷a hai tÊm, nh−ng
cã thÓ ®−îc c¸c tÊm dµy hoÆc hµn cïng mét lóc nhiÒu tÊm xÕp chång.
54
Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006
Tải về để xem bản đầy đủ
32 trang
21280
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Công nghệ hàn - Phần 2", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_han_phan_2.pdf
