Bài giảng Máy và thiết bị hàn 1 - Phạm Văn Tuân

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG
BÀI GIẢNG HỌC PHẦN
MÁY VÀ THIẾT BỊ HÀN 1
 (Lưu hành nội bộ)
Người biên soạn: Phạm Văn Tuân
Uông Bí, năm 2010
1
2MỤC LỤC
Thư tự Nội Dung Trang
1 Chương 1: Dụng cụ, thiết bị hàn hồ quang tay 5
1.1 Khái niệm chung 5
1.1.1 Giới thiệu chung về dụng cụ, thiết bị hàn 5
1.1.2 Hồ quang hàn- một số tính chất của nó 8
1.1.2.1 Khái niệm về hồ quang hàn 8
1.1.2.2 Tính chất hồ quang hàn 8
1.1.2.3 Một số đặc tính của hồ quang hàn 8
1.2 Dụng cụ - Cách sử dụng 9
1.2.1 Kim hàn 9
1.2.2 Dây hàn 10
1.2.3 Mặt nạ hàn 10
1.2.4 Các loại dụng cụ khác 11
1.3 Máy hàn hồ quàng tay 11
1.3.1 Phân loại 11
1.3.2 Yêu cầu đối nguồn điện hàn 12
1.3.3 Máy phát điện hàn 12
1.3.3.1 Nguyên lý cấu tạo chung 12
1.3.3.2 Máy có cuộn khử từ nối tiếp 12
1.3.3.3 Máy có cực từ lắp rời 13
1.3.4 Máy hàn xoay chiều 14
1.3.4.1 Nguyên lý cấu tạo chung 14
1.3.4.2 Máy hàn xoay chiều có lõi thép di động 15
1.3.4.3 Máy hàn xoay chiều có cuộn dây di động 15
1.3.5 Máy nắn dòng hàn 16
1.3.6 Vận hành máy hàn 17
1.3.7 Bảo quản và sử lý sự cố máy hàn 17
2 Chương 2: Thiết bị hàn hồ quang tự động và bán tựđộng 20
32.1 Thiết bị hàn hồ quang TĐ - BTĐ 20
2.1.1 Khái niệm về công nghệ hàn hồ quang TĐ-BTĐ 20
2.1.2 Nguyên lý tự động hoá công việc hàn 20
2.1.3 Sự tự điều chỉnh chiều dài hồ quang 20
2.2 Thiết bị hàn dưới lớp thuốc 21
2.2.1 Các cơ cấu chính - sơ đồ hàn 21
2.2.2 Vận hành thiết bị 22
2.2.3 Giới thiệu một số máy hàn tự động dưới lớp thuốc 22
2.3 Thiết bị hàn trong môi trường khí 23
2.3.1 Thiết bị hàn MAG/MIG 23
2.3.1.1 Thiết bị và dụng cụ hàn MAG/MIG 23
2.3.1.2 Vận hành và bảo dưỡng thiết bị hàn MAG/MIG 27
2.3.1.3 Giới thiệu một số máy hàn MAG/MIG 30
2.3.2 Thiết bị hàn TIG 31
2.3.2.1 Thiết bị và dụng cụ hàn TIG 31
2.3.2.2 Bảo dưỡng và vận hành thiết bị hàn TIG 34
2.3.2.3 Giới thiệu một số máy hàn TIG 35
3 Chương 3: Thiết bị hàn điện tiếp xúc 39
3.1 Khái niệm, phân loại, các phương pháp hàn điện tiếpxúc 39
3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động, cách vận hành một sốmáy hàn điện tiếp xúc 39
3.2.1 Máy hàn điểm 41
3.2.2 Máy hàn đường 42
3.2.3 Máy hàn tiếp xúc toàn phần 44
4 Chương 4: Thiết bị hàn và cắt khí 45
4.1 Khái niệm chung 45
4.1.1 Khái niệm về khí hàn 45
4.1.2 Các thiết bị hàn khí 45
4.2 Chai khí 45
4.2.1 Chai ôxy 45
4.2.2 Chai axetylen 46
44.3 Bình sinh khí axetylen 46
4.3.1 Bình sinh khí kiểu tưới nước 46
4.3.2 Bình sinh khí kiểu nhúng nước 47
4.4 Mỏ hàn - Mỏ cắt khí 48
4.4.1 Mỏ hàn khí 48
4.4.2 Mỏ cắt khí 48
4.5 Các thiết bị khác 49
4.5.1 Van giảm áp 49
4.5.2 Bình ngăn lửa tạt lại 50
4.5.3 Ống dẫn khí và thiết bị ghép nối với ống dẫn khí 50
4.5.4 Thiết bị an toàn 52
4.6 Thiết bị cắt hồ quang plasma khí nén 53
4.6.1 Khái niệm về hồ quang plasma 53
4.6.2 Các thiết bị cắt hồ quang plasma khí nén 54
4.7 An toàn trong hàn và cắt bằng khí O2+ C2H2 56
5LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay có rất nhiều các loại máy hàn phụ vụ rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực sản xuất, đặc biệt là trong ngành xây dựng và đóng tàu thủy. Do sự phát
triển không ngừng của khoa học và công nghệ cho nên máy hàn và thiết bị hàn
cũng phát triển theo. Cho đến nay có rất nhiều loại máy và thiết bị hàn ra đời đã
được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất và đời sống.
Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Và Xây Dựng biên soạn giáo trình:
“Máy - Thiết Bị Hàn” nhằm cung cấp cho học sinh và sinh viên các kiến thức
về thiết bị và dụng cụ hàn hồ quang tay, hàn tự động và bán tự động, hàn điện
tiếp xúc, hàn khí, cắt kim loại.
Đây là tài liệu phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên và học tập
của học sinh, sinh viên. Nhằm góp phần vào việc đào tạo đội ngũ công nhân, kỹ
thuật viên có trình độ cao trong thời kỳ hội nhập kinh tế thế giới của đất nước ta.
Khi biên soạn giáo trình tôi đã cố gắng cập nhập những kiến thức mới có
liên quan đến môn học và phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như cố gắng gắn
những nội dung lý thuyết với những vấn đề thực tế thường gặp trong sản xuất,
để giáo trình có tính thực tế cao.
Tuy nhiên tôi đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc
chắn không tránh khỏi những khiếm khuyết. Bởi vậy rất mong nhận được nhiều
sự góp ý của bạn đọc, để khi tái bản lần sau có chất lượng tốt hơn. Mọi ý kiến
đóng góp xin gửi về địa chỉ:
Khoa Cơ Khí
Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Và Xây Dựng
Phương Đông - Uông Bí – Quảng Ninh
Điện thoại của tác giả: 01686 235 566
Hòm thư điện tử của tác giả: phamtuan2009xd@gmail.com
6CHƯƠNG 1
DỤNG CỤ, THIẾT BỊ HÀN HỒ QUANG TAY
1.1. Khái niệm chung
1.1.1. Giới thiệu chung về dụng cụ thiết bị hàn
a.Thiết bị hàn
+ Máy hàn:
- Máy hàn một chiều:
Sử dụng dòng điện một chiều.
- Máy hàn xoay chiều:
Sử dụng dòng điện xoay chiều.
 Máy tạo ra nguồn điện cung cấp
cho việc hình thành và duy trì hồ quang hàn.
+ Thiết bị an toàn:
- Thiết bị chiếu sáng: Ánh nắng mặt trời, bóng điện,
- Hệ thống thông gió: Quạt, gió tự nhiên,
+ Bảo hộ lao động: Găng tay da, ủng da, dây bảo hiểm, kính bảo hộ, bình thở
ôxi, mặt nạ phòng độc,
b. Dụng cụ hàn
- Kìm hàn: Để kẹp que hàn
- Mặt nạ hàn: Bảo vệ mắt và da mặt
- Tấm chắn hồ quang: Làm bằng cao su, có màu đen.
- Dây cáp hàn: Dẫn điện
- Bàn, ghế hàn: Được chế tạo đặc biệt, có các thiết bị gá lắp và điều chỉnh được
độ cao,..
- Các dụng cụ khác: Búa gõ xỉ, bàn chải sắt, đục, búa, kìm,
Hình 1.1: Máy hàn hồ quang tay
Hình1.2: Buồng hàn
7Hình 1.3: Các dụng cụ và thiết bị bảo hộ nghề hàn
8Hình 1.7: Máy khoan
Hình 1.6: Máy cắt
Hình 1.4: Các dụng cụ vạch dấu Hình 1.5: Máy mài
91.1.2. Hồ quang hàn - Một số tính chất của nó
a. Khái niệm về hồ quang hàn
+ Tính chất hồ quang hàn
- Ánh sáng mạnh.
- Nguồn nhiệt lớn.
+ Một số đặc tính của hồ quang hàn
b. Đường đặc tính tĩnh của hồ quang
+ Vùng I: - Ih < 100 A.
- Uh  còn Ih do tiết diện ngang của cột hồ quang tăng.
Uh (V)
Ih (A)
Lhq dài
Lhq
Hình 1.8: Hồ quang hàn
Hình 1.9: Đường đặc tính tĩnh của hồ quang
Hồ quang
hàn là hiện tượng
phóng điện mạnh
và liên tục trong
môi trường khí
(môi trường khí
phải dẫn điện)
giữ hai điện cực
trái dấu.
10
- Tính dẫn điện tăng.
+ Vùng II: - Uh= const.- Tiết diện cột hồ quang tăng tỷ lệ thuận với sự tăng dòng điện hàn.
Làm cho mật độ dòng điện trong cột hồ quang hầu như không thay
đổi.
+ Vùng III: - Ih .
- Diện tích tiết diện ngang của cột hồ quang hầu như không tăng.
c. Đường đặc tính của nguồn hàn
- Ih tăng thì Uh giảm.- Ih giảm thì Uh tăng.
d. Mối quan hệ giữa đường đặc tính tĩnh của hồ quang và đường đặc tính của
nguồn hàn
- Hai đường đặc tính cắt nhau ở A và B.
- Tại A có Ih nhỏ, điểm A được gọi là điểm gây hồ quang.
- Tại B có Ih lớn, hồ quang cháy ổn định,điện áp hàn thấp.
1.2. Dụng cụ hàn và cách sử dụng
1.2.1. Kìm hàn
+ Cấu tạo:
1. Dây cáp
2. Tay cầm
3. Đầu kẹp que hàn
+ Yêu cầu kìm hàn:
- Đầu kẹp que hàn phải
chắc chắn và dễ tháo lắp que hàn.
- Cách điện và các nhiệt tốt.
- Trọng lượng < 0,5 kg.
Hình 1.12: Kìm hàn
Ih (A)
Uh (V)
Uo
Io
Hình 1.10: Đường đặc tính của nguồn hàn
B
Uh (V)
Ih (A)
A
Hình1.11: Mối quan hệ giữa đường đặc tính tĩnh của
 hồ quang và đường đặc tính tĩnh của nguồn hàn
11
+ Các sử dụng:
- Trước khi hàn phải kiểm tra chỗ tiếp xúc giữa kìm hàn với dây cáp
điệnvà kiểm tra đầu kẹp que hàn trước khi hàn.
- Trong khi hàn cầm kìm hàn ở tay thuận và trong quá trình làm việc luôn
luôn để kìm hàn ở vị trí tay thuận.
- Kết thúc quá trình hàn phải để đúng nơi quy định.
 Chú ý: - Không được vứt, quăng kìm hàn bừa bãi nơi làm việc.
- Không để kìm hàn tiếp xúc với vật hàn lâu, trong khi máy hàn vẫn
hoạt động.
1.2.2. Mặt nạ hàn
+ Cấu tạo:
1. Kính
2. Tay cầm
3. Tấm nhựa bảo vệ
+ Yêu cầu:
- Bảo vệ mắt và da mặt.
- Dễ quan sát vũng hàn.
+ Các sử dụng:
- Trước khi hàn phải kiểm tra độ tối của kính.
 Cách chọn độ tối của kính phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn:
Ih < 40 A thì chọn độ tối của kính số 9Ih = (40 ÷ 80) A thì chọn độ tối của kính số 10Ih = (80 ÷ 175) A thì chọn độ tối của kính số 11Ih = (175 ÷300) A thì chọn độ tối của kính số 12- Trong khi hàn phải đưa sát mặt nạ hàn vào mặt.
- Khi hàn xong phải đặt đúng vị trí qui định.
 Chú ý: - Không được vứt, quăng mặt nạ hàn bừa bãi nơi làm việc.
- Không để mặt nạ hàn phần có kính tiếp xúc với đất.
1.2.3. Dây cáp hàn
+ Cấu tạo:
1. Đầu bắt ốc
2. Dây cáp
Đầu bắt ốc được làm bằng đồng.
Dây cáp vỏ làm bằng cao su,
lõi làm bằng các sợi đồng nhỏ.
+ Yêu cầu:
- Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.
+ Cách sử dụng:
- Kiểm tra dây cáp hàn trước khi hàn.
1.2.4. Các dụng cụ khác
+ Búa gõ xỉ:
- Một đầu nhọn, một đầu tẹt (hình vẽ)
- Đầu búa được làm bằng thép đã tôi cứng.
Hình 1.14: Dây cáp hàn
1 2
Hình 1.13: Mặt nạ hàn
31
2
Hình 1.15: Búa gõ xỉ
12
+ Bàn chải sắt:
- Dùng để làm sạch bề mặt thép trước và sau khi hàn.
+ Các loại thước: Thước lá, thước dây, thước vuông (để chỉnh góc vuông giữa
hai chi tiết khi gá đính),
+ Các loại máy cắt: Máy cắt thép bằng tay, máy cắt thép bằng đá,
+ Các loại vạch dấu: Để vẽ trước khi cắt và khoan chi tiết.
+ Các loại đồ gá: Gá ống tròn, gá khung,
+ Các loại máy khoan,.
+ Các loại búa,.
1.3. Máy hàn hồ quang tay
1.3.1. Phân loại
a. Máy hàn một chiều
- Máy phát điện hàn: Là loại máy phát điện tạo ra dòng điện một chiều.
- Máy nắn dòng hàn: Là loại máy biến áp chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành
dòng điện một chiều để hàn.
b. Máy hàn xoay chiều
- Máy nắn dòng hàn.
- Máy hàn một trạm: Là loại máy biến áp chỉ cấp điện cho một kìm hàn.
- Máy hàn nhiều trạm: Là loại máy biến áp cấp điện cho nhiều kìm hàn.
1.3.2. Yêu cầu đối với nguồn điện hàn
+ Điện áp không tải của máy Uo phải đủ để gây hồ quang, nhưng không gâynguy hiểm cho người sử dụng.
- Đối với nguồn điện một chiều:
Uo = (30÷ 55) V Uh =(16÷ 35) V
- Đối với nguồn điện xoay chiều:
Uo = (55÷ 80) V Uh =(25÷ 45) V
+ Máy hàn phải có đường đặc tính:
- Ih tăng thì Uh giảm.- Ih giảm thì Uh tăng.
+ Máy hàn phải có dòng điện ngắn mạch Io không quá lớn: Io ≤ (1,3 ÷ 1,4). Ih.+ Máy hàn phải điều chỉnh được với nhiều loại chế độ hàn khác nhau.
+ Máy hàn phải có kích thước và khối lượng càng nhỏ càng tốt, có hệ số công
suất hữu ích cao, giá thành rẻ, dễ sử dụng, bảo hành
và sửa chữa.
1.3.3. Máy phát điện hàn
a. Nguyên lý cấu tạo chung
- Cho cơ năng của động cơ sơ cấp
tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học Fcơ.- Thanh dẫn sẽ chuyển động với vận tốc V
trong từ trường nam châm N – S.
- Trong thanh dẫn sẽ xuất hiện một
suất điện động cảm ứng e.
- Nếu nối hai cực của thanh dẫn điện trở R (tải).
Ih (A)
Uh (V)
Uo
Io
Hình 1.16: Đường đặc tính của nguồn hàn
Hình 1.17: Nguyên lý máy phát điện hàn
N
S
R
U
Fcơ
Fđt
i
i
e
13
- Thì dòng điện i chạy trong thanh dẫn
 sẽ cung cấp điện cực cho tải.
- Nếu bỏ qua điện trở của thanh dẫn thì điện áp đặt vào tải u = e Công suất
điện máy phát: Pđ = u.i = e.i.- Dòng điện i nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực điện từ Fđt.- Khi máy quay với vận tốc không đổi thì lực điện từ cân bằng với lực cơ học
của động cơ sơ cấp: Fcơ = Fđt.
 Kết luận: Như vậy cơ năng đã biến đổi thành điện năng.
b. Máy hàn có cuộn khử từ mắc nối tiếp
+ Khi máy chạy không tải:
- Khi đó cuộn kích từ 1 có điện thế U = const và rôto quay.
- Từ thông 1 do cuộn kích từ sinh ra lúc đó xuất hiện một suất điện động
cảm ứng E. Vì chưa gây hồ quang nên mạch ngoài có thể đo được trị số là Uo,Uo = E.+ Khi gây hồ quang:
- Trong cuộn khử từ 2 và cuộn dây rôto có dòng điện chạy qua. Làm xuất
hiện một từ thông 2 ở cuộn dây khử từ nhưng có chiều ngược lại 1.
- Khi Ih tăng thì 2 tăng làm từ trường tổng giảm dẫn đến Uh giảm.
- Khi Ih giảm thì 2 giảm làm từ trường tổng tăng dẫn đến Uh tăng.
+ Cách điều chỉnh dòng điện hàn:
- Điều chỉnh lượng từ thông 1 bằng cách điều chỉnh biến trở mắc nối tiếp
với cuộn kích từ 1.
Nếu tăng biến trở thì 1 giảm E giảm Ih giảm.
Nếu giảm biến trở thì 1 tăng E tăng Ih tăng.
- Điều chỉnh lượng từ thông 2 bằng cách thay đổi vị trí của chổi than dẫn
đến thay đổi điện áp ra của máy, từ đó thay đổi Ih.
Di chuyển chổi than theo chiều quay của rôto thì Ih giảm.Di chuyển chổi than theo chiều ngược chiều quay của rôto thì Ih tăng.
Hình 1.18: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện hàn có cuộn khử từ mắc nối tiếp
1 2
21
U = const
Stato
Rôto
14
c. Máy phát điện hàn có cực từ lắp rời
+ Cấu tạo:
- Có 4 cực từ được bố trí làm hai cặp xen kẽ nhau trên stato.
- Trên các cặp từ có quấn các cuộn dây kích thích.
- Cuộn dây kích thích thứ nhất quấn trên cặp cực S1N1 làm việc ở chế độbão hòa từ.
- Cuộn dây kích thích thứ hai quấn trên cặp cực S2N2 làm việc ở chế độ
không bão hòa từ.
- Trên rôto có lắp 3 chổi than A, B, C (A,B là chổi than chính, C là chổi
than phụ).
- Cặp cực A, C cấp điện cho các cuộn dây kích thích.
+ Điều chỉnh cường độ dòng điện hàn bằng cách:
- Lắp một biến trở nối tiếp với các cuộn dây kích thích.
- Lắp một tay nắm, để thay đổi vị trí của chổi than.
+ Khi máy chạy không tải:
- Rôto của máy chưa có dòng điện chạy qua. Lúc này Uo = E.+ Khi hàn:
- Trên rôto sinh ra một dòng từ thông mới chống lại từ thông sinh ra nó,
làm giảm từ thông tổng của máy. Dẫn tới giảm điện áp của máy.
- Chiều dài hồ quang (Lhq) lớn thì Uh tăng.
- Chiều dài hồ quang (Lhq) nhỏ thì Uh giảm.+ Lúc ngắn mạch:
- Điện thế của máy giảm gần bằng không nên ta phải hạn chế.
S1
N1
S N
A
B C
Stato
Rôto
Hình 1.19: Sơ đồ nguyên lý máy phát điện hàn có cực từ lắp rời
15
1.3.4. Máy hàn xoay chiều
a. Nguyên lý cấu tạo chung máy biến áp hàn hồ quang tay
- Cấu tạo của máy biến áp gồm:
Lõi thép và dây cuốn. (hình 10)
 Lõi thép được làm bằng lá thép
kỹ thuật dày 0,3 ÷ 0,5 mm, hai mặt
sơn cách điện, và được ghép lại
với nhau tạo thành lõi thép.
Lõi thép được chia làm hai phần:
 (hình 11)
1.Phần trụ là nơi để đặt cuộn dây,
2.Phần gông là phần khép kín mạch
 từ giữa các trụ.
 Dây cuốn được làm bằng đồng
 hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc
hình chữ nhật, bên ngoài dây dẫn
có lớp cách điện.
+ Nguyên lý chung:
- Máy biến áp hàn là thiết bị điện từ tĩnh.
- Làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp của hệ
thống dòng điện xoay chiều, nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
- Hệ thống đầu vào máy biến áp (khi chưa biến đổi): U1, I1, tần số f.- Hệ thống đầu ra máy biến áp (khi đã biến đổi): U2, I2, tần số f.- Đầu vào của máy biến áp nối với nguồn điện được gọi là sơ cấp.
- Đầu ra nối với tải ( kìm hàn, vật hàn) gọi là thứ cấp.
Thông số sơ cấp được ký hiệu: Thông số thứ cấp được ký hiệu:
 Số vòng dây sơ cấp w1.Dòng điện điện sơ cấp I1.Điện áp sơ cấp U1. Công suất sơ cấp P1.
 Số vòng dây thứ cấp w2.Dòng điện điện thứ cấp I2.Điện áp thứ cấp U2.Công suất thứ cấp P2.
- Nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp tăng áp.
- Nếu điện áp thứ cấp nhỏ hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp giảm áp.
- Máy biến áp hàn hồ quang tay chủ yếu là máy biến áp giảm áp (chuyển từ điện
áp cao xuống điện áp thấp. Nên số vòng dây ở cuộn sơ cấp thường lớn hơn số
vòng dây ở cuộn thứ cấp).
- Quan hệ giữa điện áp, dòng điện và số vòng dây như sau:
2
1
1
2
2
1
n
n
I
I
U
U 
Hình 1.20: Máy biến áp
U1
 I1
U2
I2
W1 W2
Hình 1.21: Cấu tạo lõi thép
1
2
16
b. Máy hàn xoay ch ... c.
- Vệ sinh máy.
- Bàn giao máy cho người quản lý.
4.4. Mỏ hàn – Mỏ cắt khí
4.4.1. Mỏ hàn khí
a. Cấu tạo
b. Yêu cầu đối với mỏ hàn khí
- Mỏ hàn khí phải an toàn khi sử dụng.
- Mỏ hàn khí phải nhẹ (Khối lượng < 0,5 kg).
- Ngọn lửa hàn khí phải cháy ổn định.
- Dễ vận hành và thao tác khi sử dụng.
c. Cách sử dụng
- Mở van số 3 cho ôxi ra trước sau đó mới mở van số 6 cho khí C2H2 đi vàobuồng hỗn hợp 2 tạo thành hỗn hợp khí C2H2 + O2.- Hỗn hợp khí này đi theo ống dẫn ra đầu mỏ hàn. Tại dầu mỏ hàn ta mồi lửa
ngọn lửa sẽ hình thành.
- Điều chỉnh ngọn lửa phù hợp với chiều dày và kim loại vật liệu hàn.
- Khi ngừng hàn: Đóng van 6 sau đó mới đóng van 3.
1: Mỏ hàn
2: Buồng chứa hỗn hợp khí
3: Van chỉnh khí O2
4: Ống dẫn khí O2
5: Ống dẫn khí C2H2
6: Van chỉnh khí C2H2 Hình 4.7: Cấu tạo mỏ hàn khí
48
 Chú ý: - Đầu hàn có nhiều loại và được đánh số theo thứ tự 1 ÷ 4.
Chọn đầu hàn phụ thuộc vào chiều dày vật hàn.
4.4.2. Mỏ cắt khí
a. Cấu tạo
b. Yêu cầu đối với mỏ cắt khí
- Mỏ cắt khí phải an toàn khi sử dụng.
- Mỏ cắt khí phải nhẹ ( Khối lượng < 0,5 kg).
- Ngọn lửa cắt khí phải cháy ổn định.
- Dễ vận hành và thao tác khi sử dụng.
c. Cách sử dụng
- Mở van số 4 cho ôxi ra trước sau đó mới mở van số 8 cho khí C2H2 đi vàobuồng hỗn hợp tạo thành hỗn hợp khí C2H2 + O2 đi vào ống dẫn 9.- Hỗn hợp khí này đi ra đầu mỏ hàn. Tại dầu mỏ hàn ta mồi lửa ngọn lửa sẽ hình
thành.
- Điều chỉnh ngọn lửa phù hợp với chiều dày và kim loại vật cắt.
- Nung nóng vật cắt đến trạng thái chảy thì mở van 3 thì luồng khí ôxi cắt đi ra
tạo thành vết cắt.
- Khi ngừng cắt: Đóng van 3 sau đó mới đóng van 8, tiếp theo đóng van 4.
 Chú ý: - Đầu cắt có nhiều loại và được đánh số theo thứ tự 1 ÷ 4.
- Chọn đầu cắt phụ thuộc vào chiều dày vật hàn.
4.5. Các thiết bị khác
4.5.1. Van giảm áp
a. Cấu tạo
1: Mỏ cắt
2: Ống dẫn khí O2 cắt
3: Van chỉnh khí O2 cắt
4: Van chỉnh khí O2
5: Ống dẫn khí O2
6: Ống dẫn khí C2H2
7: Tay cầm
8: Van chỉnh khí C2H2
9: Ống dẫn hỗn hợp khí(O2+C2H2)
Hình 4.8: Cấu tạo mỏ cắt khí
1: Đồng hồ cao áp
2: Lò xo đẩy
3: Nắp van
4: Van an toàn
5: Đồng hồ đo áp suất làm việc
6: Lò xo điều chỉnh
7: Vít chỉnh
8: Màng đàn hồi
9: Cần van
10: Thân van
A: Buồng cao áp
B: Buồng thấp áp Hình 4.9: Cấu tạo van giảm áp
49
b. Nhiệm vụ
- Giảm áp suất cao ở bình chứa khí xuống áp suất thấp phù hợp với chế độ hàn.
- Giữ cho áp suất của hỗn hợp khí ở đầu mỏ hàn ổn định, không phụ thuộc vào
sự thay đổi áp suất trong bình chứa khí.
c. Nguyên lý làm việc
- Khí từ bình chứa khí đi vào buồng cao áp A (áp suất trong bình được đo bằng
đồng hồ 1), qua khe hở giữa nắp van 3 và thân cao áp 10 xuống buồng thấp áp B
và đi ra mỏ hàn hoặc mỏ cắt.
- Thay đổi áp suất khi làm việc:
. Tăng áp suất làm việc: Bằng cách vặn vít 7 cùng chiều kim đồng hồ, thì
lò xo 6 nén lại đẩy màng đàn hồi 8 cong lên đồng thời cần van 9 và nắp 3 nâng
lên mở rộng khe hở giữa nắp 3 và thân van 10 dẫn đến áp suất làm việc tăng lên.
. Giảm áp suất làm việc: Bằng cách vặn vít 7 ngược chiều kim đồng hồ,
thì lò xo 6 dãn ra kéo màng đàn hồi 8 lõm xuống đồng thời cần van 9 và nắp 3
hạ xuống, làm giảm khe hở giữa nắp 3 và thân van 10 dẫn đến áp suất làm việc
giảm.
- Quá trình tự ổn định áp suất:
. Nếu lượng khí từ buồng cao áp A sang buồng thấp áp B nhiều hơn lượng
khí lấy ra sử dụng, khí dư sẽ được dồn lại ở buồng thấp áp B. Như vậy áp suất
buồng thấp áp B tăng lên sẽ tác động làm cho màng 8 võng xuống kéo theo cần
van và nắp van 3 đi xuống, nắp 3 đóng nắp lại.
. Nếu lượng khí từ buồng thấp áp B ít không đủ để cung cấp lượng khí
lấy ra sử dụng. Như vậy áp suất buồng thấp áp B giảm sẽ tác động làm cho
màng 8 cong lên đẩy theo cần van 9 và nắp van 3 đi lên, nắp 3 mở ra và khí đi
xuồng buồng thấp áp B.
4.5.2. Bình ngăn lửa tạt lại
a. Bình ngăn lửa tạt lại kiểu hở
 Cấu tạo:
Hình 4.10: Bình ngăn lửa tại lại kiểu hở
1: Vỏ bình
2: Ống kiểm tra
3: Khóa
4: Ống dẫn
5: Van
6: Màng bảo hiểm
7: Phễu
8: Ống
50
 Nguyên lý hoạt động:
+ Khi hoạt động bình thường
- Khí C2H2 từ bình điều chế theo ống dẫn 4 qua nước rồi qua khóa 3 đi ramỏ hàn (hình b).
- Sự chênh lệch giữa áp suất của khí C2H2 và môi trường được thể hiệnbằng độ cao H (hình b).
+ Khi gặp sự cố
- Khi có ngọn lửa tạt lại đi vào trong bình làm cho áp suất của bình 1 tăng
lên. Nước trong ống 4 dâng lên, cho đến khi hở chân ống 8 thì hỗn hợp khí cháy
thoát ra ngoài qua ống 8.
- Sau khi khí cháy thoát hết ra ngoài nước từ trong ống dẫn khí 4 tụt
xuống (nếu thấy thiếu nước ta đổ thêm nước vào bình). Bình ngăn lửa tạt lại trở
về trọng thái ban đầu.
b. Bình ngăn lửa tạt lại kiểu kín
 Nguyên lý hoạt động:
+ Khi hoạt động bình thường
- Khí C2H2 từ bình điều chế theo ống dẫn 2 qua van 3, qua lỗ 4 để vào ống 5 vàtheo ống 6 đi ra ngoài mỏ hàn.
- Phía trên ống 5 có màng bảo hiểm 7 (làm bằng nhôm mỏng).
+ Khi gặp sự cố
- Khi có ngọn lửa tạt lại đi vào trong bình làm cho áp suất của bình 1 tăng lên.
Nắp 3 sẽ đóng lại ngăn không cho khí C2H2 đi ra nữa.
- Hỗn hợp nổ sẽ phá vỡ màng bảo hiểm 7 thoát ra ngoài (hình b).
1: Vỏ bình
2: Ống dẫn
3: Nắp van
4: Lỗ
5: Ống
6: Ống
7: Màng mỏng
8: Ống kiểm tra
Hình 4.11: Bình ngăn lửa tại lại kiểu kín
51
4.5.3. Ống dẫn khí và thiết bị ghép nối với ống dẫn khí
a. Ống dẫn khí
- Ống dẫn khí C2H2 và O2 thường được chế tạo bằng vải lót cao su, chiều dàylớp cao su bên trong không nhỏ hơn 2 mm và bên ngoài không lớn hơn 1 mm.
- Ống dẫn khí C2H2 và O2 ra mỏ hàn yêu cầu phải đủ độ bền, chịu được áp suấtkhí (áp suất làm việc của ống dẫn khí ôxi được tính là 10 at, còn đối với axêtylen
là 3 at).
- Ống dẫn khí C2H2 và O2 ra mỏ hàn đủ mềm nhưng không dễ bị gập và có
đường kính trong phù hợp với lượng tiêu hao khí đã xác định.
- Để tránh nhầm lẫn đầu ống dẫn C2H2 thường được lắp vào mỏ hàn hoặc mỏ cắtbằng ren trái.
b. Thiết bị ghép nối với ống dẫn khí
- Thiết bị ghép nối với ống dẫn khí có hai loại:
+ Thiết bị ghép nối với ống dẫn khí ôxi thì đai ốc xiết không có rãnh.
+ Thiết bị ghép nối với ống dẫn khí axetylen thì đai ốc xiết có rãnh.
Hình 4.12: Ống dẫn khí
Hình 4.13: Thiết bị ghép nối với ống dẫn khí
52
 Khi ghép nối phải chú ý đến đặc điểm trên để tránh nhầm lẫn thiết
bị ghép nối.
4.5.4. Thiết bị an toàn
* Chú ý:
- Khi lắp thiết bị an toàn cho chai khí hoặc ống dẫn khí phải chắc chắn
đảm bảo an toàn khi sử dụng.
- Tuyết đối không được chủ quan khi nghĩ đã lắp thiết bị an toàn.
Hình 4.14: Thiết bị an toàn
53
4.6. Thiết bị cắt hồ quang plasma khí nén
4.6.1. Khái niệm về hồ quang plasma
a. Hồ quang plasma trực tiếp
b. Hồ quang plasma gián tiếp
Ghi chú:
Nhiệt độ của plasma phụ thuộc vào khí đưa vào vùng trạng thái plasma.
Các chất khí này có tính chất vật lý khác nhau, điện thế ion hóa khác nhau:
Khí hyđrô Plasma hyđrô Đạt được nhiệt độ 8.000oK
Khí nitơ Plasma nitơ Đạt được nhiệt độ 7.500oK
Khí argon Plasma argon Đạt được nhiệt độ 15.000oK
Khí hêli Plasma hêli Đạt được nhiệt độ 20.000oK
- Dưới tác dụng của nhiệt độ cao trong hồ quang khí
nén
- Luồng khí 2 đi qua vùng tích điện hồ quang sẽ bị
ion hóa rất mạnh, tạo thành luồng plasma làm nóng
chảy kim loại mép cắt.
- Hồ quang plasma 1 tạo thành giữa kim loại cắt 4 và
điện cực volfram không nóng chảy 5 phân bố bên
trong đầu cắt 6.
- Khí tạo hồ quang plasma và bảo vệ điện cực volfram
khỏi bị ôxi hóa: khí argon, khí nitơ, hỗn hợp khí
argon + nitơ, hyđrô và không khí.
 Ghi chú: Hồ quang plasma trực tiếp được sử
dụng để cắt kim loại, hợp kim. Hình 4.15: Hồ quang plasma trực tiếp
- Hồ quang cháy giữa điện cực volfram và thành trong
của đầu cắt.
- Điện cực cắt 4 được nối với cực âm của nguồn điện,
cực dương nối với đầu cắt 2.
- Khí tạo hồ quang plasma và bảo vệ điện cực volfram
khỏi bị ôxi hóa: khí argon, khí nitơ, hỗn hợp khí argon
+ nitơ.
 Ghi chú: Hồ quang plasma gián tiếp được sử
dụng để cắt kim loại có chiều dày nhỏ và cắt
các vật liệu phi kim loại. Hình 4.16: Hồ quang plasma gián tiếp
3
54
4.6.2. Các thiết bị cắt hồ quang plasma khí nén
+ Thiết bị cắt hồ quang plasma bao gồm:
- Nguồn cắt
- Máy nén khí
- Bộ lọc và điều chỉnh áp lực khí nén
- Mỏ cắt plasma (tay cắt)
- Dây cáp
+ Ghi chú:
- Máy nén khí yêu cầu phải có lưu lượng tối thiểu 165 lít/phút. Áp lực khí
tối thiểu phải đạt 4 at.
- Bộ lọc và điều chỉnh áp lực khí nén có tác tụng ngăn chặn bụi, hơi nước
đi vào mỏ cắt plasma làm hỏng điện cực volfram, đồng thời dùng để điều chỉnh
áp lực khí nén đi vào nguồn cắt.
- Dây cáp nối đất, dây cáp nối với vật cắt phải đủ lớn để đảm bảo mật
đooj dòng điện nằm trong giới hạn cho phép.
- Mỏ cắt có hai loại:
+ Loại mỏ cắt cong để cắt bằng tay.
+ Loại mỏ cắt thẳng dùng để lắp trên máy, khi cắt tự động.
 Mỏ cắt là bộ phận quang trọng của thiết bị cắt plasma cho nên mỏ
cắt phải đảm bảo các nhiệm vụ sau:
- Dẫn điện cho điện cực.
- Dẫn khí bảo vệ, khí plasma.
- Hình thành hồ quang plasma.
- Hướng hồ quang đến vị trí cắt.
- Đảm bảo vị trí chính xác của các điện cực (đồng tâm với lỗ điện
cực).
Hình 4.17: Thiết bị cắt hồ quang plasma khí nén
55
+ Cấu tạo mỏ cắt:
4.7. An trong trong hàn và cắt bằng khí O2 + C2H24.7.1. Đặc điểm khi hàn và cắt bằng khí O2 + C2H2- Công suất ánh sáng từ ngọn lửa ôxy + axêtilen thấp hơn nhiều so với hồ quang
và cường độ tia cực tím và tia hồng ngoại tương đối thấp. Cho nên người thợ
hàn chỉ cần sử dụng một đôi kính bảo vệ có bộ lọc ánh sáng thấp.
- Nhiệt được tạo ra bằng một phản ứng hóa học:
5O2 + 2C2H2 2H2O + 4CO2 + Q
Ôxy dùng trong phản ứng cháy được lấy từ chai ôxy và ôxy có trong không khí.
Bởi vậy khi hàn hoặc cắt trong không gian kín thì khă năng thiếu ôxi để thở cho
người thợ là rất lớn.
4.7.2. Kiểm tra trước khi hàn và cắt bằng khí O2 + C2H2- Kiểm tra hệ thống thông gió.
- Sử dụng kính bảo hộ có bộ lọc ánh sáng thích hợp.
- Tất cả các ống nối trong mạch cung cấp khí đều ở trong tình trạng hoạt động
tốt và không bị rò rỉ.
- Các van an toàn phải lắp đúng chiều, để chống được hiện tượng khí cháy
ngược từ mỏ hàn vào chai khí.
- Ống mềm dẫn khí ôxy và khí axêtilen trong tình trạng tốt và có màu thích hợp
để nhận biết:
+ Ống mềm dẫn khí ôxi – Màu xanh
+ Ống mềm dẫn khí axêtilen – Màu đỏ
- Chai khí ôxi và chai khí axêtilen hoặc bình sinh khí axêtilen khi hàn hoặc cắt
phải ở tư thế thẳng đứng.
- Tất cả các ống nối vận chuyển ôxi không có dầu mỡ, vì có khả năng phát nổ
khi có dầu mỡ tiếp xúc với ôxy thuần túy.
4.7.3. Các yếu tố nguy hiểm khi hàn và cắt bằng khí O2 + C2H2- Nổ vỡ chay ôxi áp suất cao, chai khí cháy do áp suất cao.
Thân mỏ cắt
Điện cực cắt
Đầu mỏ cắt
 Đầu chụp khí
Hình 4.18: Cấu tạo mỏ cắt hồ quang plasma khí nén
56
- Cháy nổ vỡ bình sinh khí, hoặc các chai do lửa tạt ngược vào khoang chứa khí
cháy.
- Cháy nổ van giảm áp ôxi do dầu mỡ dính vào hoặc rơi vào trong van hoặc van
mở quá nhanh.
- Bỏng, cháy nổ hỗn hợp ôxy – khí cháy, khí cháy – không khí do rò khí cháy ở
nơi làm việc, do thiếu cẩn thận khi sử dụng mỏ hàn, do kim loại nóng chảy, do
ngọn lửa.
- Không khí xung quanh vùng làm việc bị ô nhiễm bởi bụi, hơi và khí nguy
hiểm, độc hại như: Bụi SiO2, Ôxi cacbon CO, Ôxit Sunfua SO3, Ôxit nitơ, Ôxitkẽm ZnO, và một số khí khác.
- Giảm thị lực nếu nhìn trực tiếp vào ngọn lửa hàn, kim loại nóng chảy mà
không sử dụng kính bảo vệ.
4.7.4. Phương pháp làm việc an toàn
- Chỉ những người được đào tạo và sát hạch đạt yêu cầu về chuyên môn và kỹ
thuật an toàn trong hàn khí và có thẻ an toàn mới được phép sử dụng các thiết bị
hàn khí.
- Chỉ được sử dụng các thiết bị hàn khí đã được khám nghiệm, thử nghiệm; có
đủ các trang thiết bị bảo vệ, cơ cấu an toàn, dụng cụ kiểm tra đo lường.
- Cấm tiến hành hàn trong các khu vực có chất dễ cháy.
- Khi hàn trong các khoang thùng, hầm kín,.... phải bố trí ít nhất 2 người cùng
làm việc, 1 trong 2 người đó phải ở bên ngoài làm nhiệm vụ cảnh giới.
- Phải lắp đặt hệ thống thông gió để hút bụi, hơi, khí độc hại trong quá trình làm
việc.
- Việc chiếu sáng nhân tạo khi làm việc trong các khoang, thùng, hầm kín, nồi
hơi, không được bố trí công nhân làm việc liên tục.
- Cấm mở nắp buồng phản ứng của bình sinh khí axêtylen khi chưa xả hết khí
còn lại trong bình.
- Cấm đặt bình, chai khí cháy, chai ôxy ở lối đi lại, ở gầm cầu thang, ở tầng
hầm, chỗ đông người nếu không có biện pháp bảo vệ phòng khi bình hoặc chai
bị nổ.
- Trước mỗi lần sử dụng và ít nhất hai lần trong mỗi ca làm việc phải kiểm tra
lại mức nước trong bầu dập lửa. Không được phép tiến hành công việc hàn cắt
khi không có bình dập lửa tạt lại hoạc trong bình dập lửa không có nước.
- Các loại chai ôxy và axêtylen dùng khi hàn phải đặt nơi thoáng mát, khô ráo có
mái tre mưa, nắng; cánh xa đường dây điện trần hoặc các vật bị nung nóng. Khi
di chuyển phải đặt trên giá xe chuyên dùng.
- Khi thực hiện công việc phải đảm bảo khoảng cách an toàn cháy nổ:
 Khoảng cách giưã các chai ôxy và axêtylen (hoặc bình sinh khí
axêtylen) đến nơi có ngọn lửa hoặc nơi dễ phát sinh tia lửa tối thiểu
là 10 m.
 Từ chai ôxy đến bình sinh khí axêtylen la 5 m.
- Khi vận chuyển và sử dụng chai ôxy:
 Cấm vác trên vai hoặc lăn trên đường
57
 Phải có biện pháp để tránh hiện tượng các chai khí rơi đổ hoặc va
đập.
 Phải dùng các phương tiện vận tải có bộ phận giảm xóc.
 Không được để dầu mỡ dính vào van chai ôxy, van giảm áp dùng
cho ôxy. Nếu ty, găng tay dính dầu mỡ không được sử dụng chai
ôxy.
- Trước khi hàn hoặc cắt bằng khí, thợ hàn phải kiểm tra các đầu nối dây dẫn
khí, mỏ hàn, chai khí, đồng hồ và bình sinh khí.
- Sau khi sử dụng, phải để lại trong chai một lượng khí tối thiểu là:
 0,5 at đối với chai ôxy.
 0,5 at đối với chai chứa khí thay thế axêtylen.
 0,5  3 at đối với chai khí axêtylen tùy thuộc vào nhiệt độ môi
trường xung quanh.
- Khi hàn và cắt kim loại, phải thực hiện đúng quy trình đóng ở các van của mỏ
hàn mỏ cắt.
- Việc mở van chai ôxy để đưa ôxy vào van giảm áp phải thực hiện từ từ, tránh
mở quá nhanh (mở đột ngột). Khi đó vít chỉnh của van giảm áp phải nới lỏng
hoàn toàn.
- Không được cuốn dây hàn (ống dẫn khí) vào tay, chân, vavs trên vai trong quá
trình hàn cắt.
- Phải tắt mỏ hàn khi di chuyển vị trí làm việc, khi lên xuống thang,...
- Khi sử dụng bình sinh khí axêtylen di động, phải sử dụng đúng cỡ hạt đất đèn
đã quy định cho loại bình đó. Không được dùng đất đèn có cỡ hạt quá nhỏ để
sinh khí.
- Khi sử dụng gaz (hỗ hợp Butan + propan, Butan, Propan) phải sử dụng cơ cấu
dập lửa tạt lại kiển khô, hoặc kiểu ướt có cấu tạo kín. Không được dùng cơ cấu
dập lửa kiều ướt có cấu tạo hở.
- Phải thường xuyên kiểm tra hiện tượng rò rỉ tạicacs chỗ đầu nối bằng dung
dịch xà phòng, không dùng ngọn lửa để xác định rò rỉ.
- Không được sử dụng ống dẫn mềm dùng cho ôxy để dùng cho axêtylen hoặc
khí thay thế axêtylen.
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TT TÊN TÁC GIẢ
NĂM
XUẤT
BẢN
TÊN SÁCH NHÀ SUẤT BẢN
1 Trương Công Đạt 1995 Kỹ thuật hàn Giáo dục và đàotạo
2 Ngô Lê Thông 2007 Công nghệ hàn điện nóngchảy (T1+T2)
Khoa học và kỹ
thuật
3
Hoàng Tùng
Nguyễn Thúc Hà
Ngô Lê Thông
Chu Văn Khang
Cẩm nang hàn
Khoa học và kỹ
thuật
4 Nguyễn Văn Thông 2000 Vật liệu và công nghệ hàn Khoa học và kỹthuật