Giáo trình hàn khí - Nguyn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 1 -
ξ
ξξ
ξ1. Nhng kiến thc cơ bn v hàn khí (9LT)
MC TIÊU
Sau khi hc xong bài này người hc s có kh năng:
- Kiến thc:
+ Gii thích đúng nguyên lý, công dng ca phương pháp hàn khí.
+ Trình bày đầy đủ các loi khí bo v, các loi dây hàn.
+ Lit kê các loi dng c thiết b dùng trong công ngh hàn khí.
+ Trình bày đầy đủ mi nh hưởng ca quá trình hàn h quang ti sc kho công
nhân hàn.
- K năng: Nhn biết các khuyết tt trong mi hàn khi hàn khí.
- Thái độ: Thc hin tt công tác an toàn lao động và v sinh phân xưởng
NI DUNG
1.1. Thc cht, đặc đim và công dng ca hàn khí
1.1.1. Thc cht
Hàn khí quá trình nung nóng vt hàn que hàn đến trng thái hàn bng ngn
la ca khí cháy (C
2
H
2
, CH
4
, C
6
H
6
…) vi O
2
Thông dng nht hàn bng khí oxy axetylen nhit sinh ra do phn ng
cháy ca hai khí này ln tp trung, to thành ngn la nhit độ cao (3200
0
C).
Khi hàn dưới nước li s dng ngn la oxy và hidro.
Các loi khí t nhiên khác có tính cht v kh năng t bc cháy, nhit gii phóng
t phn ng cháy tương t axetylen nhưng mc đ thp hơn. th s dng chúng
để hàn do tính an toàn cao, nguy cơ cháy n thp hơn, bo qun d dàng, chi phí thp
hơn nhưng phm vi hp.
1.1.2. Đặc đim
- Thiết b đơn gin, r tin, thun li khi xa ngun đin
- Có th hàn các vt liu khác nhau như thép, gang, đồng, nhôm
- Hàn nhng vt liu có độ chy thp, các kết cu mng
- Vt hàn d b cong vênh, biến dng, năng sut hàn thp
1.1.3. Công dng
nước ta hin nay, sau phương pháp hàn đin, phương pháp này đang được s
dng nhiu trong các nhà máy, nghip công trường. Lĩnh vc s dng hp
nht : Hàn ni các ng đường kính nh trung bình, hàn v oto, sa cha các chi
tiết đúc bng gang, hàn vy, hàn đắp, hàn các chi tiết bng kim loi màu, s dng
nhng vùng xa ngun đin.
Giáo trình hàn khí - Nguyn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 2 -
1.2. Ngn la hàn
Căn c theo t l ca hn hp khí hàn, ngn la hàn th chia thành ba loi :
ngn la bình thường, ngn la oxy hóa ngn la cácbon hóa. Mi loi li th
chia làm 3 vùng: vùng ht nhân (màu sáng trng), vùng hoàn nguyên (màu sáng
vàng), vùng oxy hóa (màu vàng sm có khói).
1.2.1. Ngn la bình thường
Ngn la này dùng nhiu trong hàn thép, đồng, bc, km
T l
2,11,1
HC
O
22
2÷=
- Vùng ht nhân: O
2
và C
2
H
2
t m hàn đi ra, C
2
H
2
b phân hy
C
2
H
2
= 2C + H
2
Ngn la màu sáng trng, nhit độ thp, thành phn giàu cacbon nên không dùng để
hàn
- Vùng cháy không hoàn toàn : C
2
H
2
kết hp vi oxy theo phn ng
C
2
H
2
+ O
2
= 2CO + H
2
+ Q
Ngn la màu sáng xanh, nhit độ cao (3200
0
C) có CO và H
2
là các cht kh nên
gi là vùng hoàn nguyên, được dùng để hàn.
- Vùng cháy hoàn toàn : Sn phm ca vùng trên cháy vi oxy không khí
2CO + H
2
+ 1,5O
2
= 2CO
2
+ H
2
O + Q
Vùng này màu nâu sm, nhit độ thp, cha nhiu CO
2
, H
2
O là nhng cht oxy hóa
1.2.2. Ngn la oxy hóa
T l
2,1
HC
O
22
2>
Vùng cháy không hoàn toàn xy ra theo phn ng sau:
C
2
H
2
+ 1,5O
2
= 2CO + H
2
+ 0,5O
2
Sau đó cháy tiếp vi oxy không khí :
2CO + H
2
+ 0,5O
2
+ O
2
= 2CO
2
+ H
2
O
Nhân ngn la ngn li, có (6 ÷ 7)%O
2
và 5%CO
2
nên tính oxy hóa rt mnh, vùng
gia và vùng đuôi không phân bit rõ ràng, ngn la có màu sáng xanh. Ngn la
này thường được dùng để hàn hp kim đồng hoc dùng để tôi b mt thép.
1.2.3. Ngn la cacbon hóa
T l
1,1
HC
O
22
2<
C
2
H
2
+ 0,5O
2
= CO + C +H
2
Giáo trình hàn khí - Nguyn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 3 -
Sau đó cháy tiếp vi oxy không khí :
CO + C +H
2
+ 2O
2
= 2CO
2
+ H
2
O
Nhân ngn la kéo dài, vùng gia có cacbon t do nên mang tính cacbon hóa và có
màu nâu sm. Thường dùng ngn la này cho vic hàn vy các hp kim nhôm và
gang.
1.3. Vt liu hàn k
1.3.1 Khí oxy
Oxy cht khí cn cho s cháy, không màu, không mùi, nh hơn không khí,
chiếm 21% th tích không khí. Oxy dùng trong hàn khí oxy k thut độ tinh
khiết 98,5 – 99,5% và khong 0,5 – 1,5% tp cht (N
2
, Ar). Trong k thut, oxy được
sn xut theo hai phương pháp:
+ Đin phân nước : phương pháp này khó khăn và tn kém nên ít dùng
+ Làm lnh không khí: Thc cht ca phương pháp này là làm lnh không k
đến xung -182,06
0
C
-195,8
0
C nito bc hơi
-185,7
0
C Ar bay hơi
-182,06
0
C Oxy bay hơi
Phương pháp này năng sut cao, lượng đin tiêu tn ít
Oxy k thut th để trng thái lng hoc khí. th lng, oxy cha trong các
bình thép và gi nhit độ thp, c 1lít oxy lng cho 860lít khí oxy. Oxy hàn thường
bo qun th khí, để gim th tích bình cha, thông thường oxy được nén áp sut
cao trong bình thép dung tích 40 lít, 150at
1.3.2. Khí axetylen
Axetylen kcháy, công thc hóa hc C
2
H
2
, được sn sut t đất đèn CaC
2
theo phn ng :
CaC
2
+ H
2
O C
2
H
2
+ Ca(OH)
2
+ Q
Đất đèn cht rn màu xám ti hoc nâu, điu chế bng cách nu chy đá vôi vi
than cc hoc than ăngtraxit trong lò đin nhit độ 1900 ÷ 2300
0
C:
CaO + 3C = CaC
2
+ CO
Đất đèn trong công nghip cha khong 65 80%CaC
2
, 2,5 10%CaO, còn li
tp cht.
Axetylen cht không màu, nh hơn không khí mùi hc khi nguyên cht,
d cháy và d gây n. Nếu hít trong thi gian dài s b chóng mt, bun nôn và
th b nhim độc
- Tính cht ca axetylen
+ C
2
H
2
thuc nhóm C
n
H
2n-2
, nhit độ t -82,4 – 83,6
0
C th lng, dưới -85
0
C
th rn, khi va chm d n
Giáo trình hàn khí - Nguyn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 4 -
+ Nhit độ t bc cháy khong 420
0
C áp sut 1at
+ D n áp sut >1,5at, trên 500
0
C
+ Nếu áp sut < 3at, t < 540 s xy ra quá trình trùng hp
- S hòa tan C
2
H
2
Axetylen kh năng hòa tan trong nhiu cht lng vi độ hòa tan ln, đặc bit
axeton, điu này giúp tính lượng C
2
H
2
sinh ra khi điu chế
+ Hòa tan trong nước : 1,15 lít C
2
H
2
+ Hòa tan trong benzel : 4 lít C
2
H
2
+ Hòa tan trong du ha : 5,7 lít C
2
H
2
+ Hòa tan trong axeton : 23 lít C
2
H
2
S hòa tan trong axeton được dùng nhiu trong công nghip: dùng cht bt
xp(than g, si amiang, đá bt) thm ướt axeton để vào bình cha, sau đó nén
axetylen vào bình nhm tăng lượng khí C
2
H
2
trong bình cha khí d tr vn
chuyn, gim kh năng n.
- Các tp cht trong C
2
H
2
+ Không khí: làm tăng kh năng n, ch cho phép 0,5÷1,5%
+ Hơi nước: làm gim nhit độ ca ngn la hàn
+ Hơi axeton(CH
3
COCH
3
): nh hưởng xu đến quá trình hàn nên ch cho phép
cha 45 ÷ 50g/m
3
C
2
H
2
+ PH
3
: là cht có hi vì tăng kh năng t n ca hn hp, cho phép 0,09%
+ H
2
S: là cht có hi đến cht lượng mi hàn nên ch cho phép 0,08 ÷ 1,5%
Khi hàn, người ta có th dùng máy sinh khí di động đặt gn chn, hoc dùng
đường ng dn khí t trm c định. Ngoài ra, C
2
H
2
còn được cha trong các bình np
sn dung tích 40lít, áp sut ti đa là 16at.
1.3.3. Kim loi ph tr và thuc hàn
a. Kim loi ph tr
Kim loi ph tr dùng để b xung kim loi cho mi hàn. Kim loi ph tr cn
đảm bo mt s yêu cu :
+ Vt liu ging vt liu ca vt hàn
+ Đường kính tương đương chiu dày vt hàn
+ B mt phi sch
+ Nhit nóng chy nh hơn so vi ca vt hàn
+ Không gây nên s sôi và to bt khí trong vùng hàn cũng như không đưa tp
cht vào mi hàn
+ Nên chn loi dâyđường kính 0,3 ÷ 12mm
Giáo trình hàn khí - Nguyn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 5 -
Loi dây Loi que
b. Thuc hàn
Trong quá trình hàn, tt c các kim loi hp kim ca chúng đều th hp
vi oxy ca không khí ca ngn la hàn để to ra các oxit. Để tránh cho kim loi
hàn không b oxy hóa và loi b các oxit hình thành trong khi hàn, ta dùng thuc hàn.
Thuc hàn trong hàn khí có nhiu loi, nhưng chúng phi đảm bo các yêu cu sau
+ Thuc hàn có nhim v hoàn nguyên kim loi
+ D chy, nhit chy nh hơn so vi ca kim loi cơ bn và que hàn
+ Không ta khí độc hi và nh hưởng xu đến mi hàn
+ Gi được tính cht trong sut quá trình hàn, r tin, d kiếm
+ Tác dng ca thuc hàn là tránh s oxy hóa mi hàn, loi b các oxit kim
loi to thành trong quá trình hàn
+ Tùy theo tính cht ca kim loi hàn mà dung thuc hàn có tính axit hay bazo
Thành phn thuc hàn đng và hp kim đồng (%)
H
2
BO
3
Na
2
B
4
O
7
Na
2
HPO
4
K
3
CO
3
NaCl
100 - - - -
- 100 - - -
50 50 - - -
25 75 - - -
35 50 - - -
- 56 - 22 22
Thành phn thuc hàn gang (%)
Na
2
B
4
O
7
Na
2
CO
7
K
3
CO
3
NaNO
3
NaHCO
3
100 - - - -
56 22 22 - -
23 27 - 50 -
- 50 - - 50