Giáo trình Công nghệ hàn - Nghề: Hàn

ế chứng minh vật hàn có <3mm thì tốt nhất dùng phương pháp hàn trái. 
Vật hàn có  > 5mm dùng phương pháp hàn phải. 
 - Chọn phương pháp hàn tuỳ thuộc vào vị trí mối hàn trong không gian. Khi hàn 
bằng có thể hàn phải hoặc trái tùy thuộc theo chiều dày vật hàn. Khi hàn đứng từ dưới lên 
nên hàn trái những vật hàn có  > 8mm nên hàn phải. Khi hàn ngang nên hàn phải vì ngọn 
 143 
lửa hàn hướng trực tiếp vào mối hàn và có tác dụng giữ giọt kim loại không bị rơi. Khi hàn 
trần tốt nhất hàn trái. 
3.4.3. Chuẩn bị chi tiết hàn 
 Căn cứ vào các thông số cơ bản để tiến hành chuẩn bị 
 b 
 h b - chiều rộng mối hàn mm 
 h - Chiều cao mm 
 H 
 S 
 H - Chiều sâu mối hàn mm 
 a 
 S - Chiều dày mm 
 20 40 60 100
 a: khe hở liên kết Vh, m/h
3.4.4. Chế độ hàn 
3.4.4.1. Đường kính que hàn 
 Que hàn phụ dùng để hàn phải thoả mãn các yêu cầu như: có đường kính tỷ lệ với chiều 
 dày chi tiết hàn; bề mặt phải sạch( không gỉ, không dính dầu mỡ và các chất bẩn khác); ít 
 gây ra hiện tượng bắn túe kim loại lỏng ra khỏi vũng hàn; không chứa các chất phi kim và 
 dễ tạo thành các bọt khí trong kim loại mối hàn. 
Ta có thể dùng công thức thực nghiệm sau: 
 + Hàn trái: d = S/2 + 1 (mm) 
 + Hàn phải: d = S/2 (mm) 
 (d - Đường kính que hàn; s - Chiều dày chi tiết hàn) 
3.4.4.2. Công suất ngọn lửa 
 Công suất ngọn lửa hàn tính bằng lượng tiêu hao khí trong một giờ, phụ thuộc vào 
chiều dày và tính chất lý nhiệt của kim loại. Kim loại càng dày, nhiệt độ chảy, tính dẫn 
nhiệt càng cao thì công suất ngọn lửa càng lớn. Khi hàn thép ít cacbon và thép hợp kim 
thấp, lượng C2H2 tiêu hao trong một giờ tính theo công thức sau: 
 + Hàn trái: VC2H2 = (100  120) S ( lít/giờ); 
 + Hàn phải: VC2H2 = (120  150) S ( lít/giờ); 
 S - Chiều dày chi tiết (mm) 
3.4.4.3. Góc nghiêng mỏ hàn 
 Góc nghiêng của mỏ hàn so với bề mặt chi tiết hàn phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày 
và tính chất lý nhiệt của kim loại hàn. Chiều dày càng lớn, góc nghiêng càng phải lớn. 
 144 
 Góc nghiêng mỏ hàn có thể thay đổi trong quá trình hàn. Lúc đầu, để nung nóng 
kim loại được tốt và hình thành mối hàn nhanh, góc nghiêng mỏ hàn từ 800  900. Trong 
quá trình hàn được thay đổi cho phù hợp với chiều dày và tính chất của kim loại. Lúc gần 
kết thúc, để mối hàn được điền đầy và tránh sự chảy của kim loại, phải giảm góc nghiêng 
của mỏ hàn xuống. Lúc đó ngọn lửa gần như trượt trên bề mặt chi tiết. 
3.4.5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn 
 Chuyển động của mỏ hàn và que hàn ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo thành mối hàn. 
Căn cứ vào vị trí mối hàn trong không gian, chiều dày vật hàn, yêu cầu kích thước của mối 
hàn để chọn chuyển động của mỏ hàn và que hàn cho hợp lý. 
 Để hàn mối hàn sấp bằng phương pháp hàn trái ( không vát mép) khi chiều dày nhỏ 
hơn 3mm hoặc khi hàn vật tương đối dày bằng phương pháp hàn phải ( vát mép hoặc 
không vát mép) chuyển động của mỏ hàn và que hàn thường dùng nhất như hình sau: 
 1 
 1. Chuyển động của mỏ hàn 
 2 
 2. Chuyển động của que hàn 
Chương 5 : CẮT KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 
Giới thiệu: 
 Cắt kim loại và hợp kim được áp dụng nhiều trong thực tế 
Mục tiêu: 
- Hiểu được thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng cắt kim loại bằng ngọn lửa khí, cắt 
bằng hồ quang điện, cắt bằng hồ quang Plasma khí nén 
 145 
- Trình bày được kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa khí, cắt bằng hồ quang điện, cắt bằng 
hồ quang Plasma khí nén 
1. Cắt kim loại bằng ngọn lửa khí cháy với ôxy 
1.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng 
 Quá trình cắt khí là sự đốt cháy kim loại bằng dòng O2 để tạo nên các ôxít và các 
ôxít này bị thổi đi để tạo thành rãnh cắt. 
 Quá trình cắt bắt đầu bằng sự đốt kim loại đến nhiệt độ cháy (ôxy hoá mãnh liệt) 
nhờ ngọn lửa hàn sau đó cho dòng ôxy thổi qua. 
 Để đốt nóng kim loại đến nhiệt độ cháy, dùng nhiệt của phản ứng giữa O2 và C2H2 
(hoặc các loại khí cháy C2H 2, C6H6...). Khi đã đạt đến nhiệt độ cháy, cho dòng O2 kỹ thuật 
nguyên chất ( 98 đến 99,7% O2) vào ở giữa rãnh mỏ cắt và nó sẽ trực tiếp ôxi hoá kim loại 
tạo thành ôxít sắt và thổi chúng khỏi rãnh cắt. Sự phát nhiệt trong quá trình cắt giúp cho 
việc nung nóng vùng xung quanh đến nhiệt độ cháy, do đó dòng O2 cứ tiếp tục mở để cắt 
cho đến kết thúc đường cắt. 
 Cắt bằng O2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim và gia công kim loại, 
xây dựng... 
Hiện nay cắt bằng phương pháp thủ công vẫn đuợc ứng dụng rộng rãi để cắt thép tấm, thép 
tròn và các chi tiết đơn giản hay phức tạp... 
 Cắt bằng máy ngày càng đuợc phát triển và có năng suất cao, độ chính xác mép cắt 
phẳng và hiệu quả kinh tế lớn. 
* Điều kiện cắt được của kim loại bằng ôxy: 
 Không phải mọi kim loại hay hợp kim loai đều có thể cắt đuợc bằng O2 mà kim loại 
cắt được phải thoả mãn các điều kiện sau: 
 - Nhiệt độ chảy cần phải cao hơn nhiệt độ cháy với O2. Đối với thép các bon thấp có 
hàm lượng C (0,7%) nhiệt độ cháy khoảng 1350C, còn nhiệt độ chảy gần 15000C nếu thoả 
mãn điều kiện này. Đối với thép các bon cao, ví dụ ( từ 1,1 đến 1.2%) nhiệt độ chảy gần 
bằng nhiệt độ cháy nên trước khi cắt cần phải đốt nóng từ (300 đến 6500C). Đối với thép 
các bon cao và thép kim cao Crôm - Ni ken, gang, kim loại màu muốn cắt phải dùng thuốc 
cắt. 
 - Nhiệt độ cháy của ôxít kim loại phải nhỏ hơn nhiệt độ cháy của kim loại đó. Nếu 
ngược lại lớp ôxít được tạo ra trên bề mặt kim loại vì không bị chảy ra nên khi có dòng O2 
thổi vào lớp ôxít sẽ ngăn cản việc ôxi hoá lớp kim loại phía dưới. 
 - Nhiệt lượng sinh ra khi làm kim loại cháy trong dòng O2 phải đủ để duy trì quá trình 
liên tục. 
 - Tính dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, trường hợp quá cao thì nhiệt lượng bị 
truyền ra xung quanh, làm cho nhiệt độ cắt tại chỗ không đủ hoặc gián đoạn quá trình cắt. 
 146 
 - Ôxít phải có tính chảy loãng cao để kim loại dễ bị thổi khỏi rãnh cắt, nếu ngược lại 
sẽ cản trở dòng O2 tức là cản trở quá trình cắt. 
 - Kim loại dùng để cắt phải hạn chế bớt nồng độ của một số chất làm cản trở quá 
trình cắt như: C(cacbon), Cr(crom), Si(silich), ....và một số chất nâng cao tính sôi của 
thép như Mo(mulitden), W(vonpram).... 
1.2. Kỹ thuật cắt kim loại bằng ngọn lửa khí cháy với oxi 
1.2.1. Bắt đầu cắt 
 Ngọn lửa hướng vào vùng cắt để đốt nóng kim loại đến nhiệt độ cháy để đốt cháy 
cạnh tấm kim loại. Khi vật tươơng đối dày, mỏ cắt bắt đầu nghiêng đi một góc 5÷100 so 
với mặt vật cắt, nhằm mục đích làm cho mép vật cắt nung nóng tốt trên toàn bộ chiều dày 
và bắt đầu quá trình cắt dễ dàng. 
 Khi vật dầy dưới 50mm mỏ cắt bắt đầu đặt thẳng góc với vật. Khi cắt bắt đầu từ 
giữa tấm ra ngoài cần phải gia công trước một lỗ khi chiều dày nhỏ hơn 20mm có thể dùng 
mỏ cắt để cắt thành lỗ này, nhưng để tránh ngọn lửa tạt trở vào, trước tiên phải nung nóng 
đến nhiệt độ chảy sau đó mới phun dòng O2. 
 Bắt đầu đốt vật cắt ở mép sau đó dịch mỏ cắt tới vị trí cắt lỗ. Khi chiều dày vật từ 
dùng máy khoan để gia công lỗ, sau khi gia công lỗ xong ta bắt đầu cắt từ lỗ ra ngoài. 
1.2.2. Khoảng cách từ mỏ cắt đến bề mặt vật cắt 
 147 
 Khoảng cách từ nhân ngọn lửa đến vật cắt tốt nhất là 1,5 đến 2,5mm. Khoảng cách 
từ đầu mỏ đến mặt kim loại khi cắt tấm thép có chiều dày s < 100mm có thể tính như sau: 
 h = L + 2 (mm) 
L: Chiều dày nhân ngọn lửa (mm) 
 Để khoảng cách này không đổi trong khi cắt ta có thể gá thêm một cặp bánh xe. Khi 
cắt những tấm dày hơn 100mm, khoảng cách có thể lớn hơn. 
1.2.3. Vị trí và sự di chuyển mỏ cắt 
 Khi cắt tấm theo đường thẳng, hợp lý nhất là mỏ cắt nghiêng một góc 20 đến 300 về 
phía ngược hướng cắt, bằng phương pháp này khi cắt thép dày 20 đến 30mm cho phép 
nâng cao năng suất của quá trình cắt. 
1.2.4. Tốc độ cắt 
 Quá trình cắt ổn định, chất lượng mối cắt tốt, có thể đạt được nếu tốc độ dịch 
chuyển của mỏ cắt tương ứng với tốc độ ôxy hoá kim loại theo chiều dày tấm cắt hoặc 
phôi. Tốc độ cắt nhỏ sẽ làm hỏng mép cắt, tốc độ cắt lớn sẽ làm sót lại nhiều không cắt hết 
và phá huỷ quá trình cắt. Tốc độ cắt chọn trên bảng chế độ cắt. 
2. Cắt bằng hồ quang điện 
2.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng 
a. Thực chất: C¾t kim lo¹i b»ng hå quang lµ lîi dông nhiÖt cña 
hå quang lµm nãng ch¶y kim lo¹i ë chç c¾t vµ ®Èy nã ra khái 
®ã ®Ó t¹o thµnh r·nh c¾t nhê ¸p lùc cña hå quang vµ träng 
l•îng riªng cña kim lo¹i láng 
b. Đặc điểm: 
- Qu¸ tr×nh c¾t b»ng c¸c m¸y hµn th«ng th•êng, kh«ng cÇn yªu 
cÇu thiÕt bÞ ®Æc biÖt. 
- Cã thÓ c¾t b×nh th•êng c¸c thÐp hîp kim cao, gang, kim 
lo¹i vµ hîp kim mµu 
 148 
- C¾t ®•îc ë mäi vÞ trÝ trong kh«ng gian 
- C¾t b»ng hå quang nãi chung cho m¨ng suÊt thÊp 
- Khi c¾t b»ng hå quang th•êng mÐp c¾t kh«ng ph¼ng, xï x× 
®ång thêi phÇn kim lo¹i bá ®i khi c¾t lín 
- Khã thùc hiÖn khi chiÒu dµy vËt c¾t lín 
- L•îng tiªu hao ®iÖn cùc lín, gi¸ thµnh cao 
c. Phạm vi ứng dụng: Dùng để cắt kim loại và hợp kim mà không cắt được bằng khí: 
Gang, đồng, thép k... 
2.2. Kü thuËt c¾t kim loại bằng hồ quang điện 
 C¾t kim lo¹i b»ng hå quang cã thÓ dùng ®iÖn cùc nãng 
ch¶y vµ ®iÖn cùc kh«ng nãng ch¶y. 
 Dßng ®iÖn dïng ®Ó c¾t sö dông ®•îc c¶ dßng xoay chiÒu vµ 
dßng mét chiÒu. NÕu dùng dßng mét chiÒu th× ®Êu thuËn ®Ó cho 
®iÖn cùc kh«ng qu¸ nãng. 
2.2.1. ChuÈn bÞ vËt c¾t vµ v¹ch dÊu 
- VËt c¾t ph¶i ®•îc lµm s¹ch cÈn thËn tr•íc khi c¾t ®Ó ®¶m 
b¶o chÊt l•îng cña ®•êng c¾t vµ gi¶m ®éc h¹i cho ng•êi thao 
t¸c 
- Khi v¹ch dÊu ph¶i ®¶m b¶o yªu cÇu kÝch th•íc vµ ph¶I tÝnh 
to¸n sao cho tiÕt kiÖm ®•îc kim lo¹i nhÊt. 
2.2.2. Gi¸ vËt c¾t 
 Tr•íc khi c¾t, vËt c¾t ph¶i ®•îc ®Æt trªn g¸ ®Ó t¹o nªn 
kho¶ng trèng thÝch hîp cho qu¸ tr×nh c¾t. NÕu kho¶ng trèng 
qu¸ thÊp sÏ ¶nh h•ëng ®Õn ¸p lùc cña hå quang lµm vËt c¾t 
kh«ng ®¶m b¶o yªu cÇu chÊt l•îng. NÕu kho¶n trèng qu¸ caosÏ 
kh«ng ®¶m b¶o an toµn trong qu¸ tr×nh thao t¸c. Do vËy khi 
c¾t vËt th•êng ®Æt lªn gi¸ cao (179 – 280)mm 
2.2.3. TiÕn hµnh c¾t 
a. Chän que hµn: Que hµn dïng ®Ó c¾t th•êng ding que hµn cã 
thuèc bäc dµy ®Ó r·nh c¾t gän vµ nhá. §•êng kÝnh que hµn 
chän cÇn c¨n cø vµo chiÒu dµy vËt c¾t. 
b. C•êng ®é dßng ®iÖn: C•êng ®é dßng ®iÖn khi c¾t ph¶I lÊy 
cao h¬n so víi khi hµn kho¶ng 30%. C•êng ®é dßng ®iÖn khi 
c¾t lÊy theo c«ng thøc: 
 149 
 I = (50-60)dqh 
c. Gãc nghiªng que hµn 
- C¨n cø vµo chiÒu dµy vËt c¾t ®Ó chän gãc nghiªng que hµn 
cho thÝch hîp 
- Lóc b¾t ®Çu c¾t que hµn ph¶I ®Æt vu«ng gãc víi bÒ mÆt vËt 
c¾t, sau ®ã nghiªng que hµn vÒ phÝa ng•îc víi h•íng c¾t mét 
gãc = (60 – 90o) 
d. ChuyÓn ®éng que hµn 
* C¾t tÊm dµy: Ngoµi chuyÓn ®éng theo trôc r·nh c¾t, que hµn 
cßn cã chuyÓn ®éng lªn xuèng kh«ng ngõng gi÷a mÆt ph¼ng trªn 
vµ mÆt ph¼ng d•íi cña tÊm c¾t 
* C¾t tÊm máng: Que hµn chØ cÇn chuyÓn ®éng däc theo r·nh 
c¾t mµ kh«ng cÇn cã chuyÓn ®éng lªn xuèng. 
- Khi c¾t theo ®•êng th¼ng, ®Ó lµm dÔ dµng c«ng viÖc, ng•êi 
ta ding d•ìng ®Æt theo r·nh c¾t. 
- C¾t c¸c ®•êng c¾t dµi ph¶i chia ®•êng c¾t ra thµnh nhiÒu 
phÇn b»ng nhau vµ dïng c¸ch c¾t nh•îc chiÒu, so le. Khi c¾t 
kh«ng c¾t ®øt ngay mµ ®Ó l¹i mét gê nhá ë giao ®iÓm gi÷a c¸c 
®•êng c¾t ë tõng ®o¹n ®Ó tr¸nh vËt c¾t bÞ cong vªnh. 
- C¾t b»ng hå quang, chiÒu dµy vËt c¾t kh«ng nªn qu¸ 30 mm 
vµ khi c¾t ph¶I sö dông hå quang dµi h¬n khi hµn. 
- §Ó rót ng¾n qu¸ tr×nh c¾t, cã thÓ tiÕn hµnh c¾t hå quang O2 
3. Cắt bằng hồ quang plasma khí nén 
3.1. Thực chất, đặc điểm và phạm vi ứng dụng 
 - Plasma là một dạng vật chất thứ tư tồn tại sau thể rắn thể lỏng và thể khí. Plasma có cấu 
 tạo bên trong gần giống như hồ quang điện, tức là một môi trường ion, plasma gồm các 
 ion được gia tốc lớn lên nó có động năng mạnh. Khi được phun ra khỏi miệng phun nó có 
 năng lượng nhiệt lớn, có thể làm nóng chảy tức thời kim loại trên đường đi của nó. 
 150 
 Hình 13.5.1 Nguyên lý hoạt động của máy cắt Plasma 
- Trong cắt kim loại người ta dùng không khí nén hoặc argon làm môi trường tạo ra 
plasma. 
 - Ở các nước công nghiệp phát triển người ta đã ứng dụng rất rộng rãi các máy hàn cắt 
 bằng plasma. Phương pháp hàn cắt bằng kỹ thuật plasma có năng suất cao hơn 1,5 đến 2 
 lần so với kỹ thuật khí, chất lượng mối hàn, đường cắt cao hơn hẳn, sạch sẽ không gây ô 
 nhiễm môi trường, không có nguy cơ gây nổ, đa năng linh hoạt dễ di chuyển, giảm chi 
 phí vận hành 1,5 đến 3 lần, mau hoàn vốn. 
 Các loại máy hàn, cắt dùng plasma có rất nhiều kiểu loại. 
- Nhiệt độ của plasma rất cao cho phép cắt với chiều dày kim loại lớn, có thể cắt mọi kim 
loại và hợp kim. 
3.2. Kỹ thuật cắt kim loại bằng hồ quang plasma khí nén 
 Hình 3.4. Cắt đường thẳng Hình 3.5. Cắt đường tròn bằng compa 
 - Do công suất lớn và tốc độ nung chảy cao, vận tốc cắt lớn nên khi cắt phải có compa và 
thước làm dưỡng tránh lệch đường vạch dấu 
 - Năng lượng cột plasma lớn nến khi cắt từ trong ra không cần khoan lỗ như cắt khí 
a. Cắt tiếp xúc 
 Khi cắt vật liệu tấm mỏng có chiều dày nhỏ hơn 9 ÷ 12mm, tốt nhất là sử dụng bép 
cắt loại “S”. Góc độ thích hợp của mỏ cắt với tấm cắt là 900 ± 50 
 151 
- Bấm công tắc trên mỏ sẽ phát sinh hồ quang dẫn sau 1,5s 
- Đưa đầu bép cắt cách điểm bắt đầu cắt khoảng 1 ÷ 3mm, khi đó hồ quang plasma sẽ phát 
sinh 
- Để bép cắt tiếp xúc với bề mặt cắt theo đường vạch dấu một cách nhẹ nhàng và tiến hành 
di chuyển mỏ cắt 
- Khi cắt gần đến điểm cuối đường cắt, nhấc đầu bép cắt lên cách tấm khoảng 1 ÷ 3mm và 
tiếp tục cắt đến hết đường cắt. 
 ÷3 c¾t tiÕp xóc
 hå quang 1
 dÉn
 hå quang plasma
 Hình 3.6. Sơ đồ cắt tiếp xúc 
 Nếu bấm công tắc mỏ cắt khi mỏ cắt tiếp xúc vuông góc với tấm cắt thì khí nén sẽ 
không thổi ra ngoài được và hồ quang sinh ra đốt cháy bên trong bép cắt. Vì lý do đó nên 
phải bấm công tắc trước khi cho bép cắt tiếp xúc với vật cắt và cho đầu bép cắt tiếp xúc 
nhẹ nhàng với bề mặt tấm cắt. 
 Tốc độ cắt chính xác thì hồ quang plasma thổi nhẹ nhàng. Nếu tốc độ cắt lớn sẽ xảy 
ra hiện tượng thổi ngược lại, còn khi tốc độ cắt chậm thì sẽ làm kim loại trên bề mặt tấm 
cắt bị chảy nhiều. 
b. Cắt không tiếp xúc bằng tay 
 Khi cắt các tấm có chiều dày lớn hoặc trung bình (lớn hơn 9mm) cần điều chỉnh mỏ cắt 
sao cho khoảng cách giữa đầu bép cắt với bề mặt tấm cắt từ 2 ÷ 4mm. Sử dụng bép cắt loại 
“H”, các bước thực hiện như cắt không tiếp xúc. 
 c¾t kh«ng tiÕp 
 ÷4 xóc
 hå quang 2
 dÉn
 hå quang plasma 
 Hình 3.7. Sơ đồ cắt không tiếp xúc 
 152 
 c. Cắt tự động 
 Với máy cắt plasma tự động người vận hành chỉ cần khai báo các thông số cần thiết 
như loại vật liệu, chiều dày vật liệu và chất lượng cắt các thông số còn lại máy sẽ tự nội 
suy và vận hành một cách tối ưu hóa. Tuy vậy một số trường hợp thành phần kim loại cắt 
không đúng tiêu chuẩn hoặc người cắt không biết chính xác dẫn đến việc khai báo sai làm 
ảnh hưởng tới quá trình cắt. Trong trường hợp này người vận hành có thể điều chỉnh một 
khoảng nhỏ thông số này để phù hợp với thực tế. 
Để chuẩn bị cho quá trình cắt người thợ có thể tham khảo bảng chế độ để tính toán phôi 
liệu và chuẩn bị dụng cụ thiết bị phù hợp 
 153 
154 
155 
156 
157 
158 
159 
160 
161 
162 
163 
164 
165 
166 
167