Giáo trình Cơ khí đại cương - Chương 5: Kỹ thuật hàn

uất 1 at). Dễ phát nổ khi áp suất > 1,5 at và 
nhiệt độ trên 500oC; Ở nhiệt độ và áp suất thấp dễ trùng hợp tạo thành các hợp chất khác như 
benzel (C6H6), (C8H8); 
Axêtylen có khả năng hòa tan trong nhiều chất lỏng với độ hoà tan lớn, đặc biệt là trong 
axêtôn: 23 lít C2H2/ lít. Các tạp chất chứa trong khí axêtylen là PH3 làm tăng khả năng gây nổ và 
H2S là tạp chất có hại, làm giảm chất lượng mối hàn. 
 Ngoài khí axêtylen khi hàn và cắt người ta còn dùng các khí khác như hyđrô, mêtal, hỗn 
hợp prôpan - butan. 
5.4.2. THIẾT BỊ HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍ 
 Các thiết bị chính của một trạm hàn hoặc cắt bằng khí gồm có các loại sau: 
a/ Bình chứa khí: dùng để chứa khí ôxy và khí axêtylen, được chế tạo từ thép tấm dày 7 
mm bằng phương pháp dập hoặc hàn. Bình có đường kính ngoài 219 mm, cao 1390 mm, dung 
tích 40 lít, trọng lượng 67 kg. Bình chứa ôxy chịu được áp suất khí nạp 150 at và được sơn màu 
4
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 
52
xanh hoặc xanh da trời. Bình chứa axêtylen chịu được áp suất khí nạp tới 19 at, được sơn màu 
vàng hoặc màu trắng. Trong bình chứa bọt xốp (thường là than hoạt tính) và tẩm axêtôn, lượng 
dùng khoảng 290 - 320 gram than hoạt tính và 225 - 230 gram a xêtôn cho một lít thể tích bình 
chứa. 
7
6
5
3
2
H.5.11. Sơ đồ một trạm hàn và cắt bằng khí 
1. Bình chứa ôxy; 2. Bình chứa axêtylen; 3. Van gảm áp; 4. Đồng hồ đo áp;
5. Khoá bảo hiểm; 6. Dây dẫn khí; 7. Mỏ hàn hoặc mỏ cắt; 8. Ngọn lửa hàn 
1
b/ Van giảm áp: là dụng cụ dùng để giảm áp suất khí trong bình chứa xuống áp suất làm 
việc cần thiết và tự động duy trì áp suất đó ở mức ổn định. Đối với khí oxy áp suất khí trong bình 
tới 150 at, áp suất khí làm việc khoảng 3÷4 at, còn khí axêtylen áp suất trong bình tới 15÷16 at, áp 
suất làm việc 0,1÷1,5 at. 
Nguyên lý làm việc: khí được dẫn vào van theo ống (1) và qua ống (5) đi tới mỏ hàn hoặc 
mỏ cắt. Áp lực khí trong buồng hạ áp (6) phụ thuộc vào độ mở của van (3). Khi lò xo chính (7) 
chưa bị nén, van (3) chịu tác dụng của lò xo phụ (2) và áp lực của khí, đóng kín cửa van không 
cho khí vào buồng hạ áp (6). Khi vặn vít điều chỉnh (9), làm cho lò xo chính (8) bị nén, van (3) 
được nâng lên, cửa van mở và khí đi sang buồng hạ áp. Tuỳ thuộc vào độ nén của lò xo chính (8), 
độ nén của lò xo phụ (2), độ chênh áp trước và sau van, cửa van (3) được mở nhiều hay ít, ta nhận 
được áp suất cần thiết trong buồng hạ áp. Nhờ có màng đàn hồi (7), van có thể tự động điều chỉnh 
áp suất ra của khí. Nếu do một nguyên nhân nào đó, áp suất khí ra (p2) tăng, áp lực tác dụng lên 
6 
7 8 9
10
H.5.12. Sơ đồ nguyên lý van giảm áp 
1. Đường dẫn khí cao áp 2. Lò xo phụ 3. Van 4. Van an toàn 5. Đường dẫn khí ra 
6. Buồng thấp áp 7. Màng đàn hồi; 8. Lò xo chính; 9.Vít điều chỉnh; 10. thanh truyền 
5432 1
p2
p1
p2
p1
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 
53
mặt trên của màng đàn hồi (7) tăng, đẩy màng đàn hồi dịch xuống và thông qua con đội van (3) bị 
kéo xuống, làm cửa van đóng bớt lại, lượng khí đi vào buồng hạ áp giảm, làm áp suất khí ra giảm. 
Ngược lại, nếu p2 giảm, cửa van (3) mở lớn hơn, lượng khí vào buồng hạ áp tăng, làm p2 tăng trở 
lại. 
c/ Dây dẫn khí: dùng để dẫn khí từ bình chứa khí, bình chế khí đến mỏ hàn hoặc mỏ cắt. 
Yêu cầu chung đối với ống dân khí là chịu được áp suất tới 10 at đối với dây dẫn oxy, 3 at với dây 
dẫn axêtylen. Đủ độ mềm cần thiết nhưng không bị gập. Dây dẫn được chế tạo bằng vải lót cao su, 
có ba loại kích thước sau: 
- Đường kính trong 5,5 mm, đường kính ngoài không quy định. 
- Đường kính trong 9,5 mm, đường kính ngoài 17,5 mm. 
- Đường kính trong 13 mm, đường kính ngoài 22 mm. 
d/ Mỏ hàn và mỏ cắt: là dụng cụ dùng để pha trộn khí cháy và ôxy, tạo thành hỗn hợp 
cháy có tỉ lệ thành phần thích hợp để nhận được ngọn lửa hàn hoặc cắt theo yêu cầu. Mỏ hàn có 2 
loại là mỏ hàn kiểu hút và mỏ hàn đẳng áp. 
H.5.13. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ hàn khí 
1. Dây dẫn khí C2H2 2. Dây dẫn khí ôxy 3. Van điều chỉnh C2H2 
 4. Van điều chỉnh oxy 5. Buồng hút 6. Đầu mỏ hàn 
1 
2 
45 
6 
C2H
O2
3
Khí C2H2 (áp suất 0,01÷1,2 at) được dẫn vào qua ống và qua van đóng mở (5), còn khí ôxy 
(áp suất 1÷4 at) được dẫn vào qua ống và qua van điều chỉnh (4). Khi dòng ôxy phun ra đầu miệng 
phun (3) với tốc độ lớn tạo nên vùng áp suất thấp hút khí C2H2 vào theo. Hỗn hợp tiếp tục được 
hoà trộn trong buồng hút (3), sau đó theo ống dẫn (2) ra miệng mỏ hàn (1) và được đốt cháy tạo 
thành ngọn lửa hàn. 
5.4.5. CẮT KIM LOẠI BẰNG KHÍ 
a/ Thực chất: Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí là 
đốt cháy kim loại cắt bằng dòng ôxy, tạo thành các ôxýt và thổi chúng ra 
khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt. Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được 
nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt của ngọn lửa nung, sau đó cho 
dòng ôxy thổi qua, kim loại bị ôxy hóa mãnh liệt (bị đốt cháy) tạo thành 
ôxýt. Sản phẩm cháy bị nung chảy và bị dòng ôxy thổi khỏi mép cắt. 
Tiếp theo, do phản ứng cháy của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại 
tiếp theo bị nung nóng nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt. 
C2H2+O2
O2
b/ Điều kiện để cắt được bằng khí 
- Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy. Thép các bon thấp có < 
0,7% C rất thuận lợi khi cắt bằng khí vì chúng có nhiệt độ cháy thấp hơn nhiệt độ chảy. Thép các 
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 
54
bon cao do nhiệt độ chảy xấp xĩ nhiệt độ cháy nên khó cắt hơn, khi cắt thường phải nung nóng 
trước tới 300 - 600oC. 
- Nhiệt độ nóng chảy của ôxýt kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại. 
Thép hợp kim crôm hoặc crôm-ni ken có ôxýt crôm Cr2O3 nhiệt độ chảy tới 2.000oC nên khó cắt. 
- Ôxýt kim loại phải có độ chảy loãng tốt, dễ tách khỏi mép cắt. Gang không thể cắt bằng 
khí vì khi cháy tạo ra ôxýt silic SiO2 có độ sệt cao. 
- Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, tránh sự tản nhiệt nhanh làm cho mép cắt bị 
nung nóng kém làm gián đoạn quá trình cắt. Nhôm, đồng và hợp kim của chúng do dẫn nhiệt 
nhanh nên cũng không thể cắt bằng khí, trừ khi dùng thuốc cắt. 
b/ Mỏ cắt 
 Để cắt bằng khí chủ yếu sử dụng các mỏ cắt dùng nhiên liệu khí. Sơ đồ cấu tạo chung của 
chúng được trình bày trên hình sau: 
H.5.14. Sơ đồ mỏ cắt khí 
1. ống dẫn khí axêtylen 2. ống dẫn khí ôxy 3. van axêtylen 4. van ôxy 
5. van khí ôxy 6. ống dẫn khí ôxy. 7. ống dẫn hỗn hợp khí C2H2- O2
7 
6 5
4
3
2
1 
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 
55
5.5. HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 
5.5.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM 
a/ Thực chất: Hàn điện tiếp xúc là một phương pháp hàn áp lực, sử dụng nhiệt do biến đổi 
điện năng thành nhiệt năng bằng cách cho dòng điện có cường độ lớn đi qua mặt tiếp xúc của hai 
chi tiết hàn để nung nóng kim loại. 1 23
4
H.5.13. Sơ đồ hàn điện tiếp xúc giáp mối 
1,2/ Vật hàn ; 3/ Cơ cấu kẹp phôi; 4/ Bàn máy;
5/ Máy biến áp 
5
3 
PKhi hàn, hai mép hàn được ép sát vào nhau 
nhờ cơ cấu ép, sau đó cho dòng điện chạy qua mặt 
tiếp xúc, theo định luật Jun-Lenxơ nhiệt lượng sinh 
ra trong mạch điện hàn xác định theo công thức: 
. Nhiệt này nung nóng hai mặt tiếp 
xúc đạt đến trạng thái dẻo, sau đó cho lực tác dụng 
làm cho hai mặt tiếp xúc của hai vật hàn tiếp cận 
nhau, xuất hiện mối liên kết kim loại và sự khuyếch 
tán của các nguyên tử hình thành nên mối hàn. 
Q R I= 0 24 2, . . . t
b/ Đặc điểm: Thời gian hàn ngắn, năng suất cao do dễ cơ khí hóa và tự động hóa. Mối hàn 
bền và đẹp. Thiết bị đắt, vốn đầu tư lớn. Đòi hỏi phải có máy hàn công suất lớn. 
5.5.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ĐIỆN TIẾP XÚC 
a/ Hàn tiếp xúc giáp mối (H. 5.13): Hàn tiếp xúc giáp mối là phương pháp hàn mà mối 
hàn được thực hiện trên toàn bộ bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết hàn. Sau khi hai chi tiết hàn được 
ép sát vào nhau với lực ép sơ bộ từ 10÷15 N/mm2, tiến hành đóng điện nung kim loại mép hàn đến 
trạng thái dẻo, cắt điện và ép kết thúc với lực ép từ 30÷40 N/mm2 để tạo thành mối hàn. 
b/ Hàn điểm: Hàn điểm là phương pháp hàn tiếp xúc mà mối hàn được thực hiện theo 
từng điểm trên bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết hàn. 
PP
b/ 
 P
a/ 
H.5.14. Nguyên lý các phương pháp hàn điểm 
a/ Hàn điểm 2 phía; b/ Hàn điểm một phía 
 Khi hàn điểm hai phía, các tấm hàn được đặt giữa hai điện cực hàn. Sau khi ép sơ bộ và 
đóng điện, dòng điện trong mạch chủ yếu tập trung ở một diện tích nhỏ trên mặt tiếp xúc giữa hai 
tấm nằm giữa các điện cực, nung nóng kim loại đến trạng thái nóng chảy. Tiếp theo cắt điện và ép 
với lực ép đủ lớn, tạo nên điểm hàn. Khi hàn điểm một phía, hai điện cực bố trí cùng một phía so 
với vật hàn (b). Sự nung nóng các điểm hàn do dòng điện chạy qua tấm dưới của vật hàn. Để tăng 
cường dòng điện chạy qua các điểm hàn, người ta bố trí thêm tấm đệm bằng đồng. Sau khi điểm 
hàn được nung chảy, tiến hành ép với lực ép đủ lớn ta nhận được hai điểm hàn cùng một lúc. 
GIÁO TRÌNH: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG 
56
c/ Hàn đường: Hàn đường là phương pháp hàn tiếp xúc mà mối hàn là những điểm hàn 
nối tiếp nhau liên tục. Về thực chất, có thể coi hàn đường là một dạng của hàn điểm, trong quá 
trình hàn do vật hàn dịch chuyển liên tục giữa hai điện cực tạo thành các điểm hàn nối tiếp nhau. 
Khi hàn đường người ta sử dụng các điện cực kiểu con lăn, nhờ đó vật hàn có thể dễ dàng chuyển 
động để dịch chuyển điểm hàn. Theo chế độ hàn người ta phân ra ba kiểu hàn đường: hàn đường 
liên tục, hàn đường gián đoạn và hàn bước. 
P
Pa/ b/ 
H.5.15. Sơ đồ nguyên lý máy hàn đường 
P P
 Khi hàn đường liên tục, trong quá trình vật hàn chuyển động, điện cực thường xuyên ép 
vào vật hàn và đóng điện liên tục. Phương pháp này đơn giản về công nghệ nhưng vật hàn bị nung 
nóng liên tục, dễ bị cong vênh, vùng ảnh hưởng nhiệt lớn và điện cực bị nung nóng mạnh, chóng 
mòn, nhất là khi đường hàn dài. 
 Khi hàn đường gián đoạn, vật hàn chuyển động liên tục, nhưng dòng điện chỉ được cấp 
theo chu kỳ, thời gian cấp từ 0,01÷0,1 giây, tạo thành các đoạn hàn cách quãng. 
 Khi hàn bước, vật hàn dịch chuyển gián đoạn, tại các điểm dừng vật hàn được ép bởi các 
điện cực và cấp điện tạo thành điểm hàn.