Giáo trình Công nghệ kim loại - Tập 3: Hàn và cắt kim loại - Chương 4: Hàn và cắt kim loại bằng khí
Ch−¬ng 4 Hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ
4.1 Kh¸i niÖm chung vÒ hµn khÝ
4.1.1 Kh¸i niÖm
Hµn khÝ lµ ph−¬ng ph¸p ®· ®−îc xuÊt hiÖn tõ nh÷ng n¨m 1895 ... 1906.
Hµn khÝ lµ mét qu¸ tr×nh nèi liÒn c¸c chi tiÕt l¹i víi nhau nhê ngän l÷a cña
c¸c khÝ ch¸y, ch¸y trong « xy kü thuËt . C¸c lo¹i khÝ ch¸y ®ã lµ C H , CH ,
2 2
4
C H , H , ... HiÖn nay hµn khÝ ®−îc sö dông réng r·i v× thiÕt bÞ hµn ®¬n gi¶n, gi¸
6 6
2
thµnh h¹ mÆc dï n¨ng suÊt cã th¾p h¬n so víi hµn ®iÖn hå quang. Hµn khÝ rÊt
thuËn lîi cho nh÷ng n¬i xa nguån ®iÖn. Hîp lý nhÊt lµ sö dông ph−¬ng ph¸p nµy
®Ó hµn c¸c chi tiÕt cã chiÒu dµy bÐ, chÕ t¹o vµ söa ch÷a c¸c lo¹i chi tiÕt tõ vËt liÖu:
thÐp, ®ång , nh«m, ...
4.1.2 S¬ ®å mét tr¹m hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ
6
3
8
7
9
10
3
H×nh 4-1 S¬ ®å mét tr¹m hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ
1 - B×nh chøa khÝ, 2 - B×nh chøa khÝ C2H2, 3 - D©y dÉn khÝ; 4- §ång hå
®o ¸p suÊt trong b×nh chøa; 5 - §ång hå ®o ¸p suÊt ra d©y dÉn khÝ vµ ra má hµn;
6- Van gi¶m ¸p b×nh «xy; 7- Van gi¶m ¸p b×nh axetylen 8 - Tay n¾m; 9- §Çu má
hµn 10 - Ngän l÷a hµn;
4.1.3 VËt liÖu hµn khÝ :
Bao gåm c¸c lo¹i que hµn, thuèc hµn, c¸c lo¹i khÝ ch¸y, ... vµ « xy kü thuËt.
a. Que hµn : cã thÓ lµ c¸c d©y thÐp, que ®ång, nh«m, thiÕc, ... Chóng cã t¸c
dông bæ sung kim lo¹i cho mèi hµn.
b. KhÝ hµn
: « xy kü thuËt vµ c¸c lo¹i khÝ ch¸y kh¸c : C2H2, CH4, ...
c. Thuèc hµn : cã t¸c dông t¶y s¹ch mèi hµn, t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh
hµn dÔ dµng, b¶o vÖ mèi hµn vµ t¨ng c¬ tÝnh cho nã. Yªu cÇu ®èi víi thuèc hµn :
49
DÔ ch¶y, nhiÖt ®é nãng ch¶y cña thuèc hµn ph¶i thÊp h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cña
kim lo¹i c¬ b¶n, t¸c dông nhanh víi « xyd kim lo¹i ®Ó t¹o xû, gi¶i phãng kim lo¹i,
xû dÓ bong; Khèi l−îng riªng cña thuèc hµn ph¶i nhá h¬n cña kim lo¹i c¬ b¶n &
kh«ng cã t¸c dông xÊu ®èi víi kim lo¹i c¬ b¶n & kim lo¹i mèi hµn; Thuèc hµn
ph¶i nãng ch¶y ®Òu vµ bao phñ kÝn bÌ mÆt vïng kim lo¹i cÇn hµn; Thuèc hµn cã
hai lo¹i : cã tÝnh a xid & baz¬. Lo¹i cã tÝnh a xid dïng ®Ó hµn c¸c kim lo¹i mµu,
Lo¹i cã tÝnh ba z¬ th−êng dïng ®Ó hµn gang;
VÝ dô: thuèc hµn ®ång : Na2B4O7.10H2O, H3BO3.
ë nhiÖt ®é cao chóng sÏ bÞ ph©n huû vµ kÕt hîp theo c¸c ph¶n øng :
Na B O
2 4 7
==> NaBO
+
B O
2 3
2
NaBO
NaBO
CuO
+
+
+
B O +
2 3
CuO ===> (NaBO ) .Cu(BO )
2 2 2 2
2
2
B O +
2 3
ZnO ===> (NaBO ) .Zn(BO )
2 2 2 2
Na B O
2 4 7
===> (NaBO ) .2Na(BO )
2 2 2 2
o
T
= < 1000 C
cã nc
2P
+ 5 Cu2O
===> P O + 10 Cu
2 5
===> P O (CuO)
3
P O + 3 Cu O
2 5
2
2 5
Ghi chó : nhiÖt ®é nãng ch¶y cña :
o
1083 C;
T Cu
nc
=
=
=
o
1235 C
T Cu O
nc
nc
2
o
1336 C
T CuO
Thuèc dïng cho hµn gang Na CO , NaHCO , K CO
2
3
3
2
3
Trong gang cã chøa SiO nªn khi hµn nãng ch¶y sÏ x¶y ra ph¶n øng :
2
Na CO
+
SiO ==> Na SiO
+ 2 CO
2
3
2
4
4
2
Thuèc hµn nh«m : AlF .3NaF
3
B¶ng 4-1
NaCl
KCl
LiCl
KF
30
45
15
7
45
30
10
15
Na SO
3
2
4
Khi hµn x¶y ra c¸c ph¶n øng :
LiCl
+
+
+
Al O ==> 2AlCl
+
3Li O
2
2 3
3
3
KCl
Al2O ==> 2AlCl
3
K O
2
H O
2
==> 2KOH
2KOH+
NaF
Al O ==> 2KAlO
2 3
+
H
2
2
+
Al
==> AlF
+
Na
3
H¬i Na bay lªn , chäc thñng líp «xid nh«m
50
4.2 KHÝ hµn
4.2.1 ¤xy kü thuËt
Khi h¡n khÏ ta cÀn á xy kþ thuºt cÜ Åæ tinh khiÆt cao ( 97 ... 99.5 %)
cÝn l-i cÜ thÌ cÜ l¹n cŸc t-p chÃt nhõ Ar, N2, ... NÆu Åæ tinh khiÆt gi¨m thÖ
Åæ tiÅu hao O t©ng lÅn .
2
VÏ dò : Åæ tinh khiÆt gi¨m 0.5 % thÖ lõìng tiÅu hao cÜ thÌ t©ng t÷
(5 ... 12) % ( khi Åæ tinh khiÆt cða nÜ trong kho¨ng (97 ... 99.5) % .
C¸c ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt «xy
a. Ph−¬ng ph¸p ho¸ häc
Dïng cŸc ph¨n öng hoŸ hàc ÅÌ gi¨i phÜng áxy . Phõçng phŸp n¡y cho
n©ng suÃt thÃp, kháng kinh tÆ , nÅn nÜ ch× dïng trong cŸc phÝng thÏ nghiÎm.
b. Ph−¬ng ph¸p ®IÖn phan n−íc
3
3
KÆt qu¨ sÁ thu Åõìc áxy & hydro. Cö 2 m hydro sÁ cÜ 1 m á xy (
trong ÅÜ cÜ chöa 0.7 % H )
2
c. Ph−¬ng ph¸p chøng cÊt «xy tõ kh«ng khÝ
B¨ng 4-2 Th¡nh phÀn cŸc chÃt trong kháng khÏ
Th¡nh phÀn
Nitç
á xy
Argon
CO2
Hçi nõèc
Kr
Xe
H2
Ne
Theo thÌ tÏch %
78.03
20.93
0.93
0.03
Theo khâi lõìng %
75.66
23.13
1.286
0.046
0.0001
0.0003
0.00004
0.0000036
0.0012
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.0001
ë Ÿp suÃt bÖnh thõéng cŸc chÃt khÏ áxy, nitç, argon ê tr-ng thŸi lÞng
cÜ nhiÎt Åæ sái l¡ :
o
o
o
Nitç (N ) - 195.8
Argon (Ar) - 185.7
‹ xy (O ) - 182.96
C
C
C
2
2
B±ng cŸch cho cŸc chÃt khÏ trÅn bèc hçi ta lÀn lõìt thu Åõìc chîng. ŠÌ
Ũm b¨o Åæ tinh khiÆt cao cÀn tiÆn h¡nh chõng cÃt nhiËu lÀn.
3
ŠÌ thu 1 m á xy cÀn tiÅu tân kho¨ng ( 0,45 ... 1,6) KW.h
QuŸ trÖnh thu nhºn á xy t÷ kháng khÏ Åõìc thúc hiÎn qua cŸc giai
Åo-n:
• L¡m s-ch kháng khÏ khÞi cŸc t-p chÃt ( bòi, CO , hçi nõèc, ...)
2
51
• NÉn kháng khÏ t÷ 6 ... 200 at;
• L¡m nguæi sç bæ kháng khÏ nÉn, sau ÅÜ tŸch áxy & nitç. Trong quŸ trÖnh
n¡y cÜ khi cÝn thu Åõìc NH dïng cho mŸy l-nh.
3
• Gi¨m Ÿp suÃt trong bæ phºn hoŸ lÞng kháng khÏ ; ( khi gi¨m 1 at thÖ nhiÎt
o
Åæ gi¨m 0.25 ... 0.5 C );
• Cho bay hçi v¡ tŸch cŸc chÃt khÏ ra khÞi hän hìp;
HÖnh 4-2 Sç Åã nÉn & hoŸ lÞng kháng khÏ
1 - mŸy nÉn khÏ;
3- Bæ phºn trao Åäi nhiÎt T = - 80 C
4- Kháng khÏ lÞng kho¨ng (5 ... 6) %
2- bæ phºn l¡m nguæi sç bæ;
o
Phõçng phŸp chõng cÃt á xy ( s¨n xuÃt b±ng phõçng phŸp nguæi l-nh
3
cho n©ng suÃt cao, tiÅu tân Ït n©ng lõìng, cÀn (0.45 ... 1.6) (KW.h) / 1m
áxy).
èng dÉn khÝ láng
N2
O
Kh«ng khÝ
ho¸ láng
HÖnh 4-3 Sç Åã quŸ trÖnh tŸch cŸc chÃt khÏ
Mæt lÏt á xy lÞng cho ta 860 lÏt á xy d-ng khÏ. ‹xy lÞng cÜ rÃt nhiËu
tiÎn lìi trong viÎc b¨o qu¨n, vºn chuyÌn; gi¨m khâi lõìng thïng chöa xuâng
10 lÀn; gi¨m cŸc phõçng tiÎn chuyÅn chê, vÖ thÆ gi¨m Åõìc chi phÏ cho cç sê
52
s¨n xuÃt. Š¨m b¨o an to¡n hçn vÖ áxy lÞng cÜ Ÿp suÃt nhÞ hçn ê d-ng khÏ
nÉn. Khi dïng ngõéi ta mèi cho hoŸ hçi á xy nÅn lõìng hçi nõèc trong nÜ sÁ
Ït l¡m cho chÃt lõìng h¡n tât hçn.
4.2.2 AXytylen C2H2
a. §Æc tÝnh cña axetylen
AxÅtylen l¡ chÃt khÏ kháng m¡u, trong nÜ cÜ chöa cŸc t-p chÃt PH
3
( phât phua hydro) H S (sun phua hydro) nÅn cÜ mïi khÜ chÙu. ë Ÿp suÃt
2
thõéng cða kháng khÏ axÅtylen
o
HoŸ lÞng ê nhiÎt Åæ T = (- 82,4) - (-83.6) C
Šáng Å»c
o
T = (- 85) C
Khi ê tr-ng thŸi Åáng Å»c C H dÍ nä khi va ch-m
m-nh .
P = 61,6 at (KG/cm ), T = 35,9 C A xÅtylen sÁ hoŸ lÞng.
2 2
2
o
ë Ÿp suÃt
AxÅtylen rÃt dÍ bÙ nä Å»c biÎt khi nÜ ê d-ng lÞng & Å»c nÅn cÀn ph¨i thºn
tràng trong khi b¨o qu¨n v¡ vºn h¡nh.
b. CŸc t-p chÃt trong axÅtylen:
• Kháng khÏ l¡ chÃt cÜ h-i vÖ t©ng kh¨ n©ng nä cða nÜ, lõìng kháng khÏ cho
phÉp chöa ( 0,5 ... 1,5) %.
• Hçi nõèc l¡m gi¨m nhiÎt Åæ cða ngàn lùa, Åãng théi nÜ cÝn khuyÆch tŸn
v¡o vñng h¡n l¡m gi¨m n©ng suÃt , chÃt lõìng h¡n.
• Hçi a xÅtán : khi nhiÎt Åæ c¡ng cao, Ÿp suÃt khÏ trong bÖnh c¡ng thÃp ,
lõìng khÏ tiÅu thò c¡ng nhiËu thÖ lõìng a xÅtán cÜ trong a xÅtán c¡ng
3
nhiËu. Lõìng hçi a xÅtán cho phÉp l¡ 45 ... 50 g/m . NÜi chung hçi a xÅtán
kháng ¨nh hõêng ÅÆn quŸ trÖnh h¡n nhõng t©ng nÜ lÅn thÖ kháng kinh tÆ v¡
tän thÃt axÅtán lèn. Lõu û måi lÀn n-p khÏ axÅtylen cÀn bä sung axÅtán v¡o
bÖnh.
• Sú ho¡ tan cða axÅtyle v¡o axÅtán
B¶ng 4-3
oC
-15 -10 -5
47 42 37
0
33
5
29
10
26
15
23
20
20
30
16
lÝt C2H2 /
l lÝt axeton
• PH chÃt n¡y Åõìc t-o th¡nh khi ph¿n huý CaC , P Ca , P Ca cÜ chöa
2 2 3 2 2
3
trong ÅÃt Å¿n v¡ tŸc dòng vèi nõèc theo cŸc ph¨n öng :
P Ca + 6 H O ---> 2PH + 3Ca(OH)
2 3
P Ca + 4 H O ---> PH + 2Ca(OH)
2
2
3
2
2 2
2
3
53
o
ë nhiÎt Åæ ( T = 100 - 200 C ) PH dÍ bºt lùa, tú chŸy nÅn dÌ sinh ra nä.
3
ChÏnh vÖ thÆ lõìng PH cÀn ph¨i h-n chÆ trong a xÅtylen kho¨ng 0.09% .
• H S l¡ chÃt cÜ h-i cho nÅn cÀn h-n chÆ trong kho¨ng 0.08 - 1.5 %
3
2
c. Sú ho¡ tan cða a xÅtylen trong mæt sâ chÃt.
AxÅtylen cÜ kh¨ n©ng ho¡ tan trong 1 lÏt chÃt lÞng nhõ sau :
1 lÏt nõèc ho¡ tan
-/- be zen -/-
-/- dÀu ho¨ -/-
-/- CH CO OCH (mÅtyn xÅtŸt)
-/-
1,15 lÏt C H
2 2
4,0 -/-
5,7 -/-
14,8 -/-
23,0
3
3
3
CH COCH ( AxÅtán)
-/-
3
Khi ÅiËu chÆ khÏ a xÅtylen sÁ Åi qua nõèc nÅn sú ho¡ tan C H trong
2 2
nõèc sÁ kháng cÜ lìi. chîng ta cÀn chî û ÅÌ gi¨m bèt sú ho¡ tan ÅÜ. Sú ho¡
tan khÏ axÅtylen trong axÅtán Åõìc öng dòng nhiËu trong cáng nghiÎp nh±m
t©ng lõìng khÏ C H trong bÖnh chöa, b¨o qu¨n, vºn chuyÌn khÏ a xÅtylen ê
2 2
Ÿp suÃt cao Åõìc an to¡n. ŠÌ tiÆn h¡nh ho¡ tan C H ngõéi ta dïng bàt xâp
2 2
thÃm õèt axÅtán & cho v¡o bÖnh sau ÅÜ nÉn axÅtylen v¡o. Bàt xâp cÜ tŸc
dòng ng©n ng÷a kh¨ n©ng phŸt triÌn nä; t©ng kh¨ n©ng ho¡ tan C H .
2 2
d. S¨n xuÃt khÏ a xÅtylen
* Phõçng phŸp mæt: s¨n xuÃt a xÅtylen t÷ ÅÃt Å¿n.
ŠÃt Å¿n l¡ chÃt rºn m¡u xŸm Åõìc chÆ t-o t÷ CaC (cacbua can xy)
2
b±ng cŸch nÃu ch¨y ÅŸ vái vèi than câc trong lÝ hã quang ÅiÎn vèi nhiÎt Åæ
o
kho¨ng 1900.2300 C. Cáng suÃt lÝ 50 ... 30 KW.
1 tÃn CaC cÀn 1965 KWh ( theo lû thuyÆt) .
2
Trong thúc tÆ cÀn :
3200 ... 2800 KWh/tÃn Åâi vèi lÝ 7500 ... 30 000
4000 ... 3200
7000 ... 4000
KW;
KW
KW
-/-
1000 ... 7500
< 1000
-/-
950 ... 1000 kg CaO
600 ... 610 kg than câc ho»c than antraxit;
40 ... 70 kg khâi lõìng ÅiÎn cúc;
1 tÃn CaC cÀn
2
CaO + 3C = CaC + CO - 108 Kcal /(g mol)
2
56.08 36.03 64.1 28.01
1 kg CaC
cÀn 56.08/64.10 = 0.875
cÀn 36.03/64.10 = 0.562
kg CaO
kg Cacbon C
2
Trong cáng nghiÎp cŸcbua can xi CaC cÜ chöa :
2
CaC = 65 ... 80 % ;
2
54
CaO = 25 ... 10 %
CŸc t-p chÃt gãm cÜ : C, SiO , MgO, Al O , CO ,...
2
2 3
2
Qîa trÖnh ph¿n huý ÅÃt Å¿n x¨y ra theo ph¨n öng:
CaC
64,1
+ 2H O =
C H
2 2
+ Ca(OH) + Q
2
2
2
36,03226,03674,096
Theo lý thuyÕt
1 kg CaC cÀn
36.032 / 64.10 = 0.562 kg nõèc;
2
26.036 / 64.10 = 0.406 kg C H
2 2
74.096 / 64.10 = 1.156 kg Ca(OH)
2
ŠÃt Å¿n dÍ bÙ ph¿n huý trong khÏ Ám, h-t c¡ng bÉ v¡ kháng khÏ cÜ Åæ
Ám c¡ng cao thÖ nÜ c¡ng dÍ bÙ ph¿n huý.
Ph¨n öng ph¿n huý ÅÃt Å¿n to¨ nhiËu nhiÎt nÅn l¡m nÜng khu vúc ph¨n
öng v¡ l¡m chŸy CaC t-o th¡nh vái tái Ca(OH) .
2
2
VÖ thÆ trong thúc tÆ ÅÌ trŸnh hiÎn tõìng quŸ nhiÎt vïng ph¨n öng ngõéi
ta cÀn dïng lõìng nõèc nhiËu hçn so vèi tÏnh toŸn ê trÅn.
1kg CaC cÀn 10 lÏt nõèc chö kháng ph¨i 0.562 lÏt.
2
Theo lû thuyÆt
Thúc tÆ
:
:
1 kg CaC thu Åõìc 372,5 lÏt C H
2
2 2
1 kg CaC thu Åõìc 235 - 285
lÏt C H
2 2
2
H-t cacbua can xy c¡ng bÉ thÖ tâc Åæ ph¿n huý c¡ng cao . Nhõng lõìng
axÅtylen to¨ ra c¡ng Ït vÖ cŸc h-t CaC bÙ phð mæt lèp Ca(OH) . Cho nÅn
khi s¨n xuÃt CaC cÀn chàn Åæ h-t thÏch hìp. NÆu lõìng nõèc chöa kho¨ng
20 % Ca(OH) thÖ tâc Åæ ph¿n huý ÅÃt Å¿n gi¨m xuâng rÃt nhiËu , Å»c biÎt
khi ê nhiÎt Åæ cao. Cho nÅn trong quŸ trÖnh s¨n xuÃt axÅtylen cÀn ph¨i thay
2
2
2
2
Åäi nõèc, luán xŸo træn CaC v¡ tŸch Ca(OH) ra khÞi vïng ph¨n öng .
2
2
o
ë ÅiËu kiÎn P = 1.5 at, T >= 500 C axÅtylen dÌ bÙ nä nÅn thïng
ÅiËu chÆ cÀn cÜ Ÿp suÃt nhÞ hçn 1,5 at. Oxyd Åãng t©ng quŸ trÖnh ph¿n huý
nä; AxÅtán + axÅtylen ch× nä khi Ÿp suÃt lèn hçn 10 at;
S¨n xuÃt axÅtylen t÷ cŸcbua can xy l¡ phõçng phŸp cãng kËnh, źt
tiËn, tiÅu hao nhiËu n©ng lõìng ÅiÎn.
*S¨n xuÃt khÏ axÅtylen b±ng phõçng phŸp nhiÎt ph¿n khÏ tú nhiÅn
Th¡nh phÀn khÏ tú nhiÅn gãm cÜ :
CH
97,80 %
0,90 %
1,3 %
4
C H C H
2 6 3 8
N , CO ,
2
2
NhiÎt ph¿n khÏ tú nhiÅn theo ph¨n öng:
2 CH + Q ---> C H + 3 H
4
2 2
So vèi phõçng phŸp ®iÒu chÕ C2H2 tõ ®Êt ®Ìn th× Å¿y l¡ phõçng phŸp rÀ hçn
(30 ... 40 %) m¡ tÏnh chÃt cða khÏ C H kháng khŸc nhau mÃy.
2
2 2
55
c/ S¨n xuÃt khÏ C H b±ng ph¿n huý cŸc nhiÅn liÎu lÞng : nhõ dÀu
2 2
lùa, dÀu ho¨, dÀu x©ng,...
e. CŸc lo-i khÏ chŸy khŸc & nhiÅn liÎu sø dòng ÅÌ h¡n
B¶ng 4-4
Butan C4H10 chŸy trong á xy cho nhiÎt Åæ
2700 ... 2900 oC
2400 ... 2600
2400 ... 2700
2100 ... 2300
2600 ... 2800
H2
-/-
-/-
-/-
-/-
CH4
Than câc
KhÏ dÀu mÞ
CŸc lo-i khÏ trÅn do cÜ nhiÎt Åæ thÃp nÅn thõéng sø dòng ÅÌ gia cáng
bË m»t kim lo-i.
4.3 Ngän löa hµn
4.3.1 CÃu t-o ngàn lùa h¡n :
Ngàn lùa cða cŸc chÃt khÏ chŸy trong áxy kþ thuºt to¨ ra nguãn nhiÎt
lèn. Nguãn nhiÎt n¡y sø dòng ÅÌ gia cáng & h¡n kim lo-i nÅn gài chung l¡
ngàn lùa h¡n.
Ngàn lùa h¡n Åõìc chia th¡nh 3 vïng : Nh¿n ngàn lùa, vïng trung
t¿m, vïng Åuái ngàn lùa.
3
1
2
H×nh 4-4 CÊu t¹o cña ngän l÷a hµn
1 - Nh¿n ngàn lùa 2 - Vïng trung t¿m 3 - Vïng Åuái cða ngàn lùa
HÖnh dŸng, kÏch thõèc v¡ cŸc lo-i ngàn lùa h¡n phò thuæc v¡o tý lÎ khÏ
áxy vèi cŸc lo-i khÏ chŸy khŸc.
Vo2
VO2
β =
=
Vkhichay VC2H 2
V
- Lõìng khÏ áxy tiÅu hao ;
O2
V KC - Lõìng khÏ chŸy tiÅu hao ;
V
- Lõìng khÏ axÅtylen Ŭ tiÅu hao;
C2H2
56
Tuü thuæc vaÝ hÎ sâ β m¡ ta cÜ cŸc lo-i ngàn lùa h¡n khŸc nhau.
4.3.2 CŸc lo-i ngàn lùa h¡n :
VO2
a. Ngàn lùa bÖnh thõéng β =
= 1,10 - 1,2
VC2H 2
VO2
CÜ t¡i liÎu
β =
= 1,05 - 1,2
VC2H 2
• Vïng nh¿n ngàn lùa khi h¡n x¨y ra cŸc ph¨n öng:
C H ----> 2C + H
2 2
2C H
2
o
o
----> CH + 3C Khi T > 800 C
2 2
4
4
CH
----> C
+ H
Khi T > 1000 C
2
Vïng n¡y cÜ nhiÎt Åæ sŸng chÜi , nhiÎt Åæ thÃp. S¨n phÁm ph¿n huý cÜ
chöa nhiËu cŸc bon nÅn kháng dïng ÅÌ h¡n thÉp v¡ mæt sâ kim lo-i khŸc vÖ
mâi h¡n dÍ bÙ thÃm cŸc bon trê nÅn dÝn.
• Vïng trung t¿m ( Å¿y l¡ vïng chŸy kháng ho¡n to¡n)
C H + O ----> CO +H + O
+ Vïng n¡y cÜ m¡u sŸng xanh; nhiÎt Åæ cao; ( gÀn 3200 C);
+ S¨n phÁm chŸy cða vïng n¡y l¡ CO, H , cÜ tÏnh ho¡n nguyÅn nÅn sø
2 2
2
2
o
2
dòng nÜ ÅÌ h¡n thÉp .
• Vïng Åuái cða ngàn lùa (Vïng chŸy ho¡n to¡n)
S¨n phÁm chŸycða vïng trung t¿m sÁ tiÆp tòc chŸy vèi á xy cða
kháng khÏ theo ph¨n öng :
2CO + H + 3/2 O ---->
+ ê Å¿y cŸc bon bÙ chŸy ho¡n to¡n nÅn gài l¡ vïng chŸy ho¡n to¡n.
+ S¨n phÁm chŸy chöa cŸc chÃt CO , H O nÅn cÜ tÏnh á xy hoŸ v¡ vÖ
2CO + H O + Q
2
2
2 2
2
2
thÆ gài l¡ vïng á xy hoŸ.
+ Vïng n¡y cÜ m¡u v¡ng tÏm ( n¿u sÁm) nhiÎt Åæ thÃp.
b. Ngàn lùa á xy hoŸ :
β =
VO2
> 1.2
VC2H 2
Khi h¡n x¨y ra cŸc ph¨n öng :
C H + 3/2 O ----> 2CO + H + 1/2 O
2
2 2
Sau ÅÜ chŸy tiÆp vèi á xy cða kháng khÏ v¡ t-o nÅn:
2CO + H + 1/2 O + O ----> 2CO + H O
2
2
2
2
2
2
2
2
- Vïng giùa cða ngàn lùa cÜ chöa 6 - 7 % O & 5% CO . Š¿y l¡
2
nhùng chÃt cÜ tÏnh á xy hoŸ nÅn gài ngàn lùa nŸy l¡ ngàn lùa á xy hoŸ.
- Nh¿n ngàn lùa nhÞ & ngºn ;
- Vïng giùa chöa nhiËu CO + H , khÜ ph¿n biÎt vèi vïng Åuái;
2
2
57
- Vïng Åuái nhÞ l-i v¡ cÜ m¡u sŸng xanh;
- Lo-i ngàn lùa n¡y sø dòng ÅÌ h¡n Åãng thau (Cu + Zn) , cºt gàt, l¡m
s-ch bË m»t .
c. Ngàn lùa cŸc bon hoŸ
VO2
β =
< 1,05 - 1,1
VC2H 2
ê vïng giùa á xy bÙ chŸy hÆt . S¨n phÁm chŸy chöa nhiËu cŸc bon C
(th÷a cŸc bon) nÅn gài l¡ ngàn lùa cŸc bon hoŸ.
- Nh¿n ngàn lùa kÉo d¡i , nhºp vèi vïng giùa ;
- HÖnh dŸng ngàn lùa kháng än ÅÙnh , khÜ ph¿n biÎt giùa vïng giùa &
vïng nh¿n .
- Vïng Åuái cÜ kÏch thõèc lèn;
- øng dòng ÅÌ h¡n gang, tái bË m»t, h¡n thÉp dòng cò, thÉp cao tâc, v¡
cŸc hìp kim cöng.
4.3.3 Sú ph¿n bâ nhiÎt cða cŸc ngàn lùa
T oC
1
2
3
L, (mm)
HÖnh 4-5 Sú ph¿n bâ nhiÎt cða cŸc lo-i ngàn lùa
L - Kho¶ng c¸ch tõ ®Çu má hµn ®Õn vïng t©m cña ngän l÷a cã nhiÖt ®é cao nhÊt
58
1
2
L
3
H×nh 4-6 H×nh d¸ng c¸c lo¹i ngän l÷a hµn
1 -ngàn lùa á xy hoŸ; 2- ngàn lùa bÖnh thõéng; 3-ngàn lùa cŸc bon hoŸ;
4.4 ThiÕt bÞ hµn khÝ
ThiÕt bÞ hµn khÝ gåm cã : B×nh chøa khÝ « xy, b×nh chøa khÝ axetylen hoÆc
b×nh chÕ khÝ axetylen hoÆc c¸c b×nh chøa khÝ ch¸y kh¸c (b×nh chøa khÝ metan, ...).
Van gi¶m ¸p b×nh «xy, van gi¶m ¸p b×nh axetylen, kho¸ b¶o hiÓm cho b×nh chÕ khÝ
axetylen, má hµn, má c¾t, èng dÉn khÝ vµ mét sè dông cô kÌm theo.
4.4.1 B×nh chøa khÝ
B×nh chøa khÝ ®−îc chÕ t¹o tõ thÐp c¸c bon hay tõ thÐp hîp kim b»ng
ph−¬ng ph¸p dËp (dïng cho c¸c lo¹i b×nh ¸p suÊt cao) hoÆc hµn dïng cho b×nh cã
¸p suÊt thÊp (b×nh chøa khÝ C2H2, NH3. B×nh chøa khÝ th−êng cã dung tÝch 40 lÝt.
B×nh chøa khÝ «xy cã ¸p suÊt 100, 150 vµ 200 ¸t . C¸c lo¹i khÝ ch¸y nh− hydro,
mªtan, nit¬, kh«ng khÝ nÐn cã thÓ cho vµo b×nh ¸p suÊt cao (100, 150, 200 ¸t) riªng
b×nh chøa khÝ axetylen, am«ni¸c NH3 ph¶i cho vµo b×nh cã ¸p suÊt thÊp. B×nh chøa
khÝ C2H2 th−êng cã dung tÝch 40 lÝt vµ ¸p suÊt tèi ®a lµ 19 ¸t, bªn trong cã chøa
bät xèp vµ than ho¹t tÝnh cã tÈm axetol nh»m chèng næ b×nh (mét b×nh chøa
kho¶ng 290 - 320 gam than, 225 - 230 gam axeton cho 1 lÝt b×nh chøa). S¬ ®å cÊu
t¹o mét sè b×nh chøa khÝ vµ b×nh chÕ khÝ ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh
.
59
4.4.2 B×nh chÕ khÝ :
Lµ lo¹i thiÕt bÞ dïng ®Ó ®iÒu chÕ khÝ axetylen. B×nh chÕ khÝ cã d¹ng nh− h×nh 4-8 B×nh
chÕ khÝ A X£TYLEN
4.4.3 Van gi¶m ¸p
• C«ng dông cña van gi¶m ¸p
Van gi¶m ¸p cã c«ng dông gi¶m ¸p suÊt tõ b×nh chøa xuèng ¸p suÊt khi lµm
viÖc vµ lµm æn ®Þnh ¸p suÊt ®ã trong suèt thêi gian lµm viÖc.
• Ph©n lo¹i van gi¶m ¸p : van gi¶m ¸p «xy, van gi¶m ¸p axetylen, ...
• Theo nguyªn lý t¸c dung : cã van giam ¸p t¸c dông nghÞch vµ t¸c dông thuËn;
• Theo sè buång cã lo¹i 1 buång, 2 buång vµ nhiÒu buång,...
60
H×nh 47 S¬ ®å cÊu t¹o c¸c lo¹i b×nh chøa khÝ
1- B×nh chøa khÝ «xy;
2, 3- B×nh chøa khi axetylen
4 - B×nh chøa khÝ Prropan C3H8
61
B×nh §iÒu chÕ khÝ axªtylen
5
2
9
1
3
4
6
7
8
1
11
12
1
C2H2
3
1
15
32
31
16
30
17
2
2
18
19
20
2
26
25 24
2
27
22
H×nh 4-8 S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o b×nh ®iÒu chÕ khÝ C2H2
62
C¸c bé phËn chÝnh cña b×nh chÕ khÝ C2H2: (xem h×nh 4-8)
1. Van mét chiÒu kh«ng cho kh«ng khÝ ®i ng−îc vµo buång ph¶n øng.
2. Van b¶o hiÓm (P < 1,5 at)
3. VÝt vÆn
4. Thanh ngang gi÷ n¾p b×nh
5. Van x¶ khÝ
6. N¾p ®¹y
7. §ång hå ®o ¸p suÊt tr«ng b×nh
8. MiÖng èng ®ç n−íc vµo b×nh
9. Buång chøa khÝ axetylen
10. Kho¸ ®ãng më khÝ Axetylen
11. Van gi¶m ¸p
12. N¾p ®¹y vµ mµng b¶o hiÓm
13. Kho¸ b¶o hiÓm
14. Van më khÝ ®i ra má hµn
15. Van kiÓm tra møc n−íc an toµn cho kho¸ b¶o hiÓm lµm viÖc b×nh th−êng
16. Van th¸o n−íc
17. èng dÉn;
18. Møc n−íc trong buång ph¶n øng;
19. V¸ch ng¨n gi÷a 2 buång;
20. KhÝ kÕ ¸p n−íc
Van kiÓm tra mùc n−íc trong khÝ ¸p kÕ n−íc;
21. N¾p th¸o n−íc v«i;
22. Mãc treo giá c¸c bua khi kh«ng lµm viÖc
23. Thanh ngang cña giá c¸c bua can xi CaC2;
24. Cö d−íi (møc d−íi) cña ®ßn b¶y khi h¹ xuèng;
25. C¬ cÊu n©ng h¹ giá ®ùng c¸c bua can xi
26. §ßn b¶y;
27. MiÖng èng th¶i n−íc;
28. Van kiÓm tra mùc n−íc trong b×nh chøa khÝ;
29. Giá chøa c¸c bua can xi (®Êt ®Ìn);
30. Quai cÇm cña giá chøa cacbua can xi CaC2;
31. Buång ph¶n øng;
32. Èng dÉn khÝ tõ buång ph¶n øng ra buång chøa;
§Æc tÝnh kü thuËt cña b×nh chøa :
1. Khèi l−îng c¸c bua can xi trong mçi lÇn n¹p
2. KÝch th−íc h¹t c¸c bua can xi (CaC2)
3. ¸p lùc khÝ
: 3 kg
: d = 50 - 80 mm
: P = 1,5 at
4. N¨ng suÊt khi s¶n xuÊt liªn tôc
5. N¨ng suÊt lín nhÊt
: Q = 2000 lÝt/giê
: Q = 2000 lÝt / giê
63
S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu nghÞch
KhÝ ra tõ
b×nh
KhÝ ra má hµn
H×nh 4-11 S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu nghÞch
1 - ®ång hå ®o ¸p suÊt trong b×nh chøa 2 - ®ång hå ®o ¸p suÊt ra má hµn,
3 - lß xo gi÷ n¾p van 4 - Mµng ®µn håi
5 - lß xo ®iÒu chØnh mµng ®µn håi 6 - VÝt ®iÒu chØnh vÞ trÝ mµng ®µng håi
S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu thuËn (chiÒu ra cña khÝ cïng chiÌu víi chiÒu më van)
KhÝ ra tõ
b×nh chøa
KhÝ ra má hµn
H×nh 4-12 S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu thuËn
64
4.4.3 Kho¸ b¶o hiÓm
a. HiÖn t−îng va ®Ëp ng−îc hay hiÖn th−îng ch¸y quÆt l¹i cña ngän l÷a.
Ngän l÷a hµn ch¸y æn ®Þnh sÏ ®¶m b¶o sù nung nãng vµ lµm nãng ch¶y ®Òu
kim lo¹i, qu¸ tr×nh vËn hµnh sÏ an toµn. Sù ch¸y æn ®Þnh cña ngän l÷a phô thuéc
vµo tèc ®é ®i ra cña hæn hîp víi tèc ®é ch¸y. NÕu tèc ®é ch¶y lín h¬n tèc ®é ®i ra
cña hæn hîp (khi ¸p suÊt trong b×nh chÕ nhá h¬n bªn ngoµi) th× ngän l÷a cã thÓ
ch¸y quÆt l¹i vµo phÝa trong má hµn ®Õn èng dÉn khÝ vµ vµo ®Õn b×nh chÕ khÝ; lóc
®ã cã k¶h n¨ng g©y næ b×nh ®e do¹ trùc tiÕp tÝnh m¹ng ng−êi sö dông. HiÖn t−îng
®ã gäi lµ hiÖn t−îng ch¸y quÆt l¹i cña ngän l÷a hay hiÖn t−îng va ®Ëp ng−îc.
nguyªn nh©n cã thÓ lµ khi sö dông b×nh chÕ khÝ cã thÓ cã hiÖn t−îng ¸p suÊt trong
b×nh chÕ khÝ gi¶m vµ cã thÓ x¶y ra tr−êng hîp nhá h¬n ¸p suÊt bªn ngoµi má hµn,
hoÆc do ®Çu má hµn bÞ nung nãng vµ ch¸y mßn réng ra, ... kÕt qu¶ lµ ¸p suÊt gi¶m ,
tèc ®é ra nhá h¬n tèc ®é ch¸y. Khi sö dông b×nh chøa khÝ th× ¸p suÊt trong b×nh
lu«n lín h¬n ¸p suÊt bªn ngoµi nªn ngän l÷a hµn lu«n n»m ngoµi má hµn nªn
kh«ng cÇn sö dông kho¸ b¶o hiÓm.
Yªu cÇu ®èi víi kho¸ b¶o hiÓm : §¶m b¶o ng¨n c¶n vµ dËp t¾t hiÖn t−îng
ch¸y quÆt l¹i cña ngän l÷a, cã ®é bÒn cao ®Ó chÞu ¸p suÊt cao do qu¸ tr×nh ch¸y, dÓ
quan s¸t, dÓ vËn hµnh b¶o qu¶n vµ söa ch÷a, tiªu hao Ýt n−íc,... Kho¸ b¶o hiÓm cã
nhiÒu lo¹i hë, kÝn, kh«, ...
S¬ ®å nguyªn lý kho¸ b¶o hiÓm kiÓu kÝn (xem h×nh 4-9, 4-10 )
Khi lµm viÖc b×nh th−êng, khÝ ch¸y (C2H2) ®i tõ b×nh chÕ khÝ qua van 5 ra má hµn.
Khi cã hiÖn t−îng va ®Ëp ng−îc ¸p suÊt trong kho¸ b¶o hiÓm t¨ng lªn lµm ®ãng
van 5 l¹i, khÝ ch¸y kh«ng ®i vµo ®−îc; khi ¸p lùc do khÝ ch¸y trong kho¸ b¶o hiÓm
cao th× mµng 8 sÏ bÞ thñng t¹o ®iÒu kiÖn cho khÝ ch¸y tho¸t ra ngoµi (xem h×nh 4-
7, 4-9).
C H
2 2
Ngän löa
ch¸y quÆt l¹i
C H
2 2
H×nh 4-9 S¬ ®å nguyªn lý c¸c lo¹i kho¸ b¶o hiÓm kiÓu −ít.
65
C H
2 2
C H
2 2
H×nh 4-10 S¬ ®å nguyªn lý c¸c lo¹i kho¸ b¶o hiÓm kiÓu kh«
4.4.4 Má hµn khÝ
MÞ h¡n khÏ l¡ bæ phºn t-o nÅn ngàn lùa h¡n. Cáng suÃt, hÖnh d-ng,
kÏch thõèc cða ngàn lùa cÜ thÌ ÅiËu ch×nh theo yÅu cÀu cða ngõéi sø dòng.
MÞ h¡n cÜ nhiËu lo-i & Åõìc ph¿n lo-i theo mæt sâ Å»c ÅiÌm sau :
• Theo nguyÅn lû truyËn khÏ chŸy trong buãng hän hìp :
- mÞ h¡n kiÌu hît;
- mÞ h¡n kiÌu Ųng Ÿp;
• Theo sâ ngàn lùa : Lo-i mæt ngàn lùa v¡ lo-i nhiËu ngàn lùa;
• Theo cáng suÃt ngàn lùa :
- lo-i nhÞ
- Lo-i v÷a
- Lo-i lèn
10 ... 400 lÏt/ h khÏ C H
400 ... 2800 -/-
2800 ... 7000 -/-
2 2
• Theo phõçng phŸp sø dòng : b±ng tay; b±ng mŸy;
• Theo chöc n©ng :
- v-n n©ng ( h¡n , cºt, h¡n v¨y, h¡n ÅÃp, Åât nÜng, ...)
- ChuyÅn mán hoŸ ( ch× ÅÌ h¡n, ho»c ch× ÅÌ Åât nÜng, ... )
- Theo lo-i khÏ chŸy Åõìc sø dòng : ( C H , H , chÃt lÞng, ...
2 2
2
a/ MÞ h¡n kiÌu Ųng Ÿp
Lµ lo¹i má hµn cã ¸p suÊt khÝ «xy vµ axetylen ®i vµo má hµn nh− nhau.
S¬ ®å nguyªn lý cña má hµn ( xem h×nh 4-13 )
O
2
C H
2 2
1
2
H×nh 4-13 S¬ ®å nguyªn lý má hµn kiÓu ®¼ng ¸p
1- §Çu má hµn 2- Tay n¾m
66
b/ MÞ h¡n kiÌu hît
S¬ ®å nguyªn lý cña má hµn ( xem h×nh 4-14 )
NguyÅn tºc l¡m viÎc : khÏ Åi v¡o buãng hän hìp vèi Ÿp suÃt dõ t÷ 1 ... 4 at.
dÝng á xy chuyÌn Åæng vèi vºn tâc lèn t-o nÅn trÅn th¡nh âng ÅÀu mÞ h¡n cÜ
Ÿp suÃt nhÞ. A xÅtylen Åi v¡o t÷ âng 2 ch-y quanh buãng 3 v¡ bÙ buãng ch¿n
kháng hît v¡o buãng 7. ê ÅÜ hai lo-i khÏ ho¡ v¡o nhau di ra mÞ h¡n . Khi h¡n
Ÿp suÃt á xy kho¨ng 1...4 at, axÅtylen > 0.01 at. Khi h¡n b±ng mÞ h¡n nay
mê á xy trõèc. khi tºt thÖ tºt C H trõèc.
2 2
67
H×nh 4-14S¬ ®å nguyªn lý má hµn kiÓu hót vµ ®Çu má c¾t
4.4.5 âng d¹n khÏ
YÅu cÀu: cÜ Åæ bËn cao, chÙu Ÿp suÃt cao, kháng bÙ gÁy gºp khi vºn h¡nh.
68
Tải về để xem bản đầy đủ
30 trang
21140
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Công nghệ kim loại - Tập 3: Hàn và cắt kim loại - Chương 4: Hàn và cắt kim loại bằng khí", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_kim_loai_tap_3_han_va_cat_kim_loai_chuo.pdf
