Giáo trình công nghệ hàn - chương 4

Chia sẻ: Vu Manh Cuong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

3
622
lượt xem
363
download

Giáo trình công nghệ hàn - chương 4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo về giáo trình công nghệ hàn

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình công nghệ hàn - chương 4

  1. 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 35
  2. 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 36
  3. 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 : 1,15 lÝt C2H2/ lÝt. - Hoµ tan trong Benzel : 4 lÝt C2H2/ lÝt. - Hoµ tan trong dÇu ho¶: 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)%. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 37
  4. 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, d©y dÉn khÝ, má hµn. 5 4 3 6 1 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). Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 38
  5. 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. 2 3 6 C2H2 4 6 C2H2 1 5 1 2 2 C2H2 6 a/ 7 b/ 7 c/ 7 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 39
  6. 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/ a/ 5 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: Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 40
  7. Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn 1 2 3 4 5 p1 p1 p2 p2 10 6 9 8 7 a/ b/ 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 41
  8. 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 5 4 1 C2H2 a/ O2 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 42
  9. 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 = 11 ÷ 1,2 . , C2 H 2 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 I II III mµu s¸ng tr¾ng, nhiÖt ®é thÊp vµ thµnh T(oC) phÇn khÝ giµu c¸cbon. 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, H.4.6. S¬ ®å cÊu tróc ngän löa hµn nhiÖt ®é cao nhÊt (3.2000C), khÝ chøa nhiÒu I/ Nh©n ngän löa; II/ Vïng ch¸y ch−a CO vµ H2 lµ nh÷ng chÊt hoµn nguyªn. 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 «xy cña kh«ng khÝ: 2CO + H2 + 1,5O2kk = 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 43
  10. 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 H 2 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: 2CO + H2 + 0,5O2 + O2kk = 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 < 11 . , C2 H 2 Qu¸ tr×nh ch¸y nh− sau: C2H2 + 0,5O2 = CO + H2 + C + Q↑ Sau ®ã ch¸y tiÕp víi «xy cña kh«ng khÝ: CO + H2 + C + 2O2kk = 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 44
  11. Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn 4 2 1 3 5 1 4 6 3 7 5 2 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. 2 1 3 4 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 45 H.4.8. Gãc nghiªng má hµn
  12. 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] 2 S Hµn ph¶i: d= [mm] 2 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 46
  13. 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/ a/ b/ 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 47
  14. 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 ®−îc tr×nh bµy trªn (H.4.11): Khi b¾t ®Çu O2 C2H2+O2 1 c¾t, kim lo¹i ë mÐp c¾t ®−îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é ch¸y nhê nhiÖt cña ngän löa 3 nung, sau ®ã cho dßng «xy thæi qua, kim 2 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¶ 5 4 nhiÖt m¹nh, líp kim lo¹i tiÕp theo bÞ nung H.4.11. S¬ ®å c¾t b»ng khÝ nãng nhanh vµ tiÕp tôc bÞ ®èt ch¸y t¹o 1) Dßng «xy c¾t 2) Dßng hçn hîp khÝ ch¸y thµnh r·nh c¾t. 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 48
  15. 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: 7 5 4 2 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). I II 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 49
  16. 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 a/ b c d 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 50
  17. 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. S¬ ®å nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p hµn P 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. I 2 . 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 51
  18. 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 1 2 l1 l2 3 4 S¬ ®å nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p 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 5 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. 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: Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 52
  19. Gi¸o tr×nh: c«ng nghÖ hµn Th Ih = (A). 0,24. K 2 . 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 d 4 ÷10 10 ThÐp hîp kim thÊp (0,7÷1)d 10 ÷ 40 8 §ång 2d -- 27 §ång thanh 1,5d -- 20 Nh«m 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 Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 53
  20. 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. Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa ®µ n½ng - 2006 54
Đồng bộ tài khoản