
Giáo trình hàn khí - Nguyễn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 1 -
ξ
ξξ
ξ1. Những kiến thức cơ bản về hàn khí (9LT)
MỤC TIÊU
Sau khi học xong bài này người học sẽ có khả năng:
- Kiến thức:
+ Giải thích đúng nguyên lý, công dụng của phương pháp hàn khí.
+ Trình bày đầy đủ các loại khí bảo vệ, các loại dây hàn.
+ Liệt kê các loại dụng cụ thiết bị dùng trong công nghệ hàn khí.
+ Trình bày đầy đủ mọi ảnh hưởng của quá trình hàn hồ quang tới sức khoẻ công
nhân hàn.
- Kỹ năng: Nhận biết các khuyết tật trong mối hàn khi hàn khí.
- Thái độ: Thực hiện tốt công tác an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng
NỘI DUNG
1.1. Thực chất, đặc điểm và công dụng của hàn khí
1.1.1. Thực chất
Hàn khí là quá trình nung nóng vật hàn và que hàn đến trạng thái hàn bằng ngọn
lửa của khí cháy (C
2
H
2
, CH
4
, C
6
H
6
…) với O
2
Thông dụng nhất là hàn bằng khí oxy – axetylen vì nhiệt sinh ra do phản ứng
cháy của hai khí này lớn và tập trung, tạo thành ngọn lửa có nhiệt độ cao (3200
0
C).
Khi hàn dưới nước lại sử dụng ngọn lửa oxy và hidro.
Các loại khí tự nhiên khác có tính chất về khả năng tự bốc cháy, nhiệt giải phóng
từ phản ứng cháy tương tự axetylen nhưng ở mức độ thấp hơn. Có thể sử dụng chúng
để hàn do tính an toàn cao, nguy cơ cháy nổ thấp hơn, bảo quản dễ dàng, chi phí thấp
hơn nhưng ở phạm vi hẹp.
1.1.2. Đặc điểm
- Thiết bị đơn giản, rẻ tiền, thuận lợi khi xa nguồn điện
- Có thể hàn các vật liệu khác nhau như thép, gang, đồng, nhôm
- Hàn những vật liệu có độ chảy thấp, các kết cấu mỏng
- Vật hàn dễ bị cong vênh, biến dạng, năng suất hàn thấp
1.1.3. Công dụng
Ở nước ta hiện nay, sau phương pháp hàn điện, phương pháp này đang được sử
dụng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp và công trường. Lĩnh vực sử dụng hợp lý
nhất là : Hàn nối các ống đường kính nhỏ và trung bình, hàn vỏ oto, sửa chữa các chi
tiết đúc bằng gang, hàn vảy, hàn đắp, hàn các chi tiết bằng kim loại màu, sử dụng ở
những vùng xa nguồn điện.

Giáo trình hàn khí - Nguyễn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 2 -
1.2. Ngọn lửa hàn
Căn cứ theo tỷ lệ của hỗn hợp khí hàn, ngọn lửa hàn có thể chia thành ba loại :
ngọn lửa bình thường, ngọn lửa oxy hóa và ngọn lửa cácbon hóa. Mỗi loại lại có thể
chia làm 3 vùng: vùng hạt nhân (màu sáng trắng), vùng hoàn nguyên (màu sáng
vàng), vùng oxy hóa (màu vàng sẫm có khói).
1.2.1. Ngọn lửa bình thường
Ngọn lửa này dùng nhiều trong hàn thép, đồng, bạc, kẽm
Tỷ lệ
2,11,1
HC
O
22
2÷=
- Vùng hạt nhân: O
2
và C
2
H
2
từ mỏ hàn đi ra, C
2
H
2
bị phân hủy
C
2
H
2
= 2C + H
2
Ngọn lửa màu sáng trắng, nhiệt độ thấp, thành phần giàu cacbon nên không dùng để
hàn
- Vùng cháy không hoàn toàn : C
2
H
2
kết hợp với oxy theo phản ứng
C
2
H
2
+ O
2
= 2CO + H
2
+ Q↑
Ngọn lửa màu sáng xanh, nhiệt độ cao (3200
0
C) có CO và H
2
là các chất khử nên
gọi là vùng hoàn nguyên, được dùng để hàn.
- Vùng cháy hoàn toàn : Sản phẩm của vùng trên cháy với oxy không khí
2CO + H
2
+ 1,5O
2
= 2CO
2
+ H
2
O + Q↑
Vùng này màu nâu sẫm, nhiệt độ thấp, chứa nhiều CO
2
, H
2
O là những chất oxy hóa
1.2.2. Ngọn lửa oxy hóa
Tỷ lệ
2,1
HC
O
22
2>
Vùng cháy không hoàn toàn xảy ra theo phản ứng sau:
C
2
H
2
+ 1,5O
2
= 2CO + H
2
+ 0,5O
2
Sau đó cháy tiếp với oxy không khí :
2CO + H
2
+ 0,5O
2
+ O
2
= 2CO
2
+ H
2
O
Nhân ngọn lửa ngắn lại, có (6 ÷ 7)%O
2
và 5%CO
2
nên tính oxy hóa rất mạnh, vùng
giữa và vùng đuôi không phân biệt rõ ràng, ngọn lửa có màu sáng xanh. Ngọn lửa
này thường được dùng để hàn hợp kim đồng hoặc dùng để tôi bề mặt thép.
1.2.3. Ngọn lửa cacbon hóa
Tỷ lệ
1,1
HC
O
22
2<
C
2
H
2
+ 0,5O
2
= CO + C +H
2

Giáo trình hàn khí - Nguyễn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 3 -
Sau đó cháy tiếp với oxy không khí :
CO + C +H
2
+ 2O
2
= 2CO
2
+ H
2
O
Nhân ngọn lửa kéo dài, vùng giữa có cacbon tự do nên mang tính cacbon hóa và có
màu nâu sẫm. Thường dùng ngọn lửa này cho việc hàn vẩy các hợp kim nhôm và
gang.
1.3. Vật liệu hàn khí
1.3.1 Khí oxy
Oxy là chất khí cần cho sự cháy, không màu, không mùi, nhẹ hơn không khí, nó
chiếm 21% thể tích không khí. Oxy dùng trong hàn khí là oxy kỹ thuật có độ tinh
khiết 98,5 – 99,5% và khoảng 0,5 – 1,5% tạp chất (N
2
, Ar). Trong kỹ thuật, oxy được
sản xuất theo hai phương pháp:
+ Điện phân nước : phương pháp này khó khăn và tốn kém nên ít dùng
+ Làm lạnh không khí: Thực chất của phương pháp này là làm lạnh không khí
đến xuống -182,06
0
C
ở -195,8
0
C nito bốc hơi
-185,7
0
C Ar bay hơi
-182,06
0
C Oxy bay hơi
Phương pháp này năng suất cao, lượng điện tiêu tốn ít
Oxy kỹ thuật có thể để ở trạng thái lỏng hoặc khí. Ở thể lỏng, oxy chứa trong các
bình thép và giữ ở nhiệt độ thấp, cứ 1lít oxy lỏng cho 860lít khí oxy. Oxy hàn thường
bảo quản ở thể khí, để giảm thể tích bình chứa, thông thường oxy được nén ở áp suất
cao trong bình thép dung tích 40 lít, 150at
1.3.2. Khí axetylen
Axetylen là khí cháy, công thức hóa học là C
2
H
2
, được sản suất từ đất đèn CaC
2
theo phản ứng :
CaC
2
+ H
2
O → C
2
H
2
↑ + Ca(OH)
2
+ Q
Đất đèn là chất rắn màu xám tối hoặc nâu, điều chế bằng cách nấu chảy đá vôi với
than cốc hoặc than ăngtraxit trong lò điện ở nhiệt độ 1900 ÷ 2300
0
C:
CaO + 3C = CaC
2
+ CO
Đất đèn trong công nghiệp chứa khoảng 65 – 80%CaC
2
, 2,5 – 10%CaO, còn lại là
tạp chất.
Axetylen là chất không màu, nhẹ hơn không khí và có mùi hắc khi ở nguyên chất,
nó dễ cháy và dễ gây nổ. Nếu hít trong thời gian dài sẽ bị chóng mặt, buồn nôn và có
thể bị nhiễm độc
- Tính chất của axetylen
+ C
2
H
2
thuộc nhóm C
n
H
2n-2
, nhiệt độ từ -82,4 – 83,6
0
C ở thể lỏng, dưới -85
0
C ở
thể rắn, khi va chạm dễ nổ

Giáo trình hàn khí - Nguyễn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 4 -
+ Nhiệt độ tự bốc cháy khoảng 420
0
C ở áp suất 1at
+ Dễ nổ ở áp suất >1,5at, trên 500
0
C
+ Nếu áp suất < 3at, t < 540 sẽ xảy ra quá trình trùng hợp
- Sự hòa tan C
2
H
2
Axetylen có khả năng hòa tan trong nhiều chất lỏng với độ hòa tan lớn, đặc biệt là
axeton, điều này giúp tính lượng C
2
H
2
sinh ra khi điều 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 dầu hỏa : 5,7 lít C
2
H
2
+ Hòa tan trong axeton : 23 lít C
2
H
2
Sự hòa tan trong axeton được dùng nhiều trong công nghiệp: dùng chất bột
xốp(than gỗ, sợi amiang, đá bọt) thấm ướt axeton để vào bình chứa, sau đó nén
axetylen vào bình nhằm tăng lượng khí C
2
H
2
trong bình chứa khí dự trữ và vận
chuyển, giảm khả năng nổ.
- Các tạp chất trong C
2
H
2
+ Không khí: làm tăng khả năng nổ, chỉ cho phép 0,5÷1,5%
+ Hơi nước: làm giảm nhiệt độ của ngọn lửa hàn
+ Hơi axeton(CH
3
COCH
3
): ảnh hưởng xấu đến quá trình hàn nên chỉ cho phép
chứa 45 ÷ 50g/m
3
C
2
H
2
+ PH
3
: là chất có hại vì tăng khả năng tự nổ của hỗn hợp, cho phép 0,09%
+ H
2
S: là chất có hại đến chất lượng mối hàn nên chỉ cho phép 0,08 ÷ 1,5%
Khi hàn, người ta có thể dùng máy sinh khí di động đặt gần chỗ hàn, hoặc dùng
đường ống dẫn khí từ trạm cố định. Ngoài ra, C
2
H
2
còn được chứa trong các bình nạp
sẵn dung tích 40lít, áp suất tối đa là 16at.
1.3.3. Kim loại phụ trợ và thuốc hàn
a. Kim loại phụ trợ
Kim loại phụ trợ dùng để bổ xung kim loại cho mối hàn. Kim loại phụ trợ cần
đảm bảo một số yêu cầu :
+ Vật liệu giống vật liệu của vật hàn
+ Đường kính tương đương chiều dày vật hàn
+ Bề mặt phải sạch
+ Nhiệt nóng chảy nhỏ hơn so với của vật hàn
+ Không gây nên sự sôi và tạo bọt khí trong vùng hàn cũng như không đưa tạp
chất vào mối hàn
+ Nên chọn loại dây có đường kính 0,3 ÷ 12mm

Giáo trình hàn khí - Nguyễn Văn Tuyên – CĐN Hà Nam - 5 -
Loại dây Loại que
b. Thuốc hàn
Trong quá trình hàn, tất cả các kim loại và hợp kim của chúng đều có thể hợp
với oxy của không khí và của ngọn lửa hàn để tạo ra các oxit. Để tránh cho kim loại
hàn không bị oxy hóa và loại bỏ các oxit hình thành trong khi hàn, ta dùng thuốc hàn.
Thuốc hàn trong hàn khí có nhiều loại, nhưng chúng phải đảm bảo các yêu cầu sau
+ Thuốc hàn có nhiệm vụ hoàn nguyên kim loại
+ Dễ chảy, nhiệt chảy nhỏ hơn so với của kim loại cơ bản và que hàn
+ Không tỏa khí độc hại và ảnh hưởng xấu đến mối hàn
+ Giữ được tính chất trong suốt quá trình hàn, rẻ tiền, dễ kiếm
+ Tác dụng của thuốc hàn là tránh sự oxy hóa mối hàn, loại bỏ các oxit kim
loại tạo thành trong quá trình hàn
+ Tùy theo tính chất của kim loại hàn mà dung thuốc hàn có tính axit hay bazo
Thành phần thuốc hàn đồng và hợp 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 phần thuốc 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

