CHƯƠNG 8:
HÀN VÀ CẮT BẰNG KHÍ.
8.1. THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA HÀN KHÍ
8.1.1.Thực chất.
Hàn khí là quá trình nung nóng vật hàn và que hàn đến trạng thái hàn: kim loại nóng chảy
bằng ngọn lửa của khí cháy (C2H2; CH4 ; C6H6 …) với O2.
8.1.2.Đặc điểm của hàn khí:
- Hàn khí có các đặc điểm sau:
+ Thiết bị hàn đơn giản và rẻ tiền.
+ Có thể hàn được nhiều vật liệu khác nhau như thép, gang, đồng, nhôm…
+ Hàn những vật liệu nhiệt độ chảy thấp, các kết cấu mỏng.
+ Nhược điểm lớn nhất của hàn khí là vật hàn dễ bị biến dạng, cong vênh, năng suất hàn
thấp hơn.
8.1.3.Ứng dụng của hàn khí:
- Hàn khí có các công dụng sau:
+ Hàn khí được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp và công trường.
+ Đối với một số thép thường, kim loại màu, sữa chữa các chi tiết đúc bằng gang, hàn nối
các ống có đường kính nhỏ và trung bình… hàn khí đóng vai trò khá quan trọng.
8.2. VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ HÀN KHÍ
8.2.1. Vật liệu hàn khí
8.2.1.1. Khí oxy (O2): Để hàn và cắt ta dùng O2 có độ tinh khiết cao gọi là Oxy kỹ thuật(nồng
độ gần như nguyên chất 99.2%) duy trì sự cháy rất tốt. Oxy càng tinh khiết thì tốc độ cắt
càng cao, mép cắt càng gọn sạch và tiêu phí Oxy càng ít.
- Để sản xuất Oxy có thể dùng 3 phương pháp:
+ Phương pháp hóa học:
Dùng các phản ứng hóa học để giải phóng O2
+ Phương pháp điện phân:
Điện phân nước để nhận được O2
+ Phương pháp phân giải không khí:
Oxy được điều chế từ phương pháp hóa lỏng không khí, nén không khí dưới áp suất
cao sau đó cho bay hơi phân cấp dựa vào điểm sôi của N2 = -196 oC, Ar = -186oC, O2 =

-183oC để thu được khí oxy(gọi là Oxy kỹ thuật).
Oxy được nén ở áp suất 150 at trong bình thép có dung tích 40 lít (bình có thể
chứa 6m3 O2 ).Khí Oxy được điều chế như vậy có độ nguyên chất có thể đạt từ 98 ÷ 99.5%.
8.2.1.2.Khí Axetylen:
- Khí Axetylen là gì ?
Là khí cháy, mùi hắc sản xuất bằng cách cho đất đèn (CaC2) tác dụng với
nước H2O:
CaC2 +H2O =Ca(OH) 2 + C2H2↑ + Q
Sự nổ của khí C2H2 ( Axetylen) có thể xảy ra khi áp suất cao, nhiệt độ cao .
- Hiện tượng cháy nổ C2H2:
+ Nếu áp suất p >1.5 at và to>5000C thì C2H2 dễ nổ.
+ Nếu áp suất p < 3 at và to< 5400C sẽ xảy ra quá trình trùng hợp.
+ Ở các áp suất, nhiệt độ và thời gian xác định, C2H2 tác dụng với Cu, Ag tạo thành các
hợp chất axêtenlua Cu,Ag, dễ nổ khi va đập mạnh hay nhiệt độ tăng cao.
+ Hỗn hợp của C2H2 với các chất có chứa Oxy sẽ tạo nên khả năng nổ: C2H2 hóa hợp với
không khí ở áp suất khí trời với to = (305 ÷ 4700C) hoặc với Oxy nguyên chất ở áp suất
khí trời và
to = (297 ÷ 3060C) sẽ nổ.
81


8.2.1.3. Que hàn -thuốc hàn:
* Que hàn: Dây hàn có Ф =(0.3 ÷ 12)mm.
- Que hàn phụ dùng để bổ sung kim loại cho mối hàn.
- Que hàn để hàn khí cần phải:
+ tonc của kim loại que hàn < tonc của kim loại cơ bản.
+ Đường kính que hàn phải tương đương chiều dày vật hàn.
+ Bề mặt của que hàn phải sạch.
+ Không gây hiện tượng sôi làm bắn kim loại ra khỏi vũng hàn.
+ Không tạo các bọt khí trong vũng hàn và không đưa vào vũng hàn các tạp chất phi kim.

* Thuốc hàn:
- Tác dụng của thuốc hàn là tránh sự oxy hóa kim loại của mối hàn và loại bỏ các ôxit
kim loại tạo thành trong quá trình hàn.
- Trong quá trình hàn, thuốc hàn đưa vào bể hàn sẽ nóng chảy ra và kết hợp với các Oxít
để tạo ra một lớp xỉ dễ nóng chảy nổi lên trên bề mặt bể hàn.
- Thuốc hàn có nhiệm vụ hoàn nguyên kim loại.
- Tùy theo tính chất của kim loại hàn mà dùng thuốc hàn có tính axit hay bazơ.
8.2.2. Thiết bị hàn khí
1. Sơ đồ chung của một trạm hàn khí
Các thiết bị chính của một trạm hàn hoặc cắt bằng khí gồm có các bộ phận chính sau:
Bình chứa ôxy, bình chứa hoặc thùng điều chế axêtylen, khóa bảo hiểm, van giảm áp, dây
dẫn khí, mỏ hàn.

5

4
3

6
1

2

7

8

Hình 8.1. 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

8.2.2.1.Bình chứa:
- Bình chứa dùng để chứa khí nén. Để hàn và cắt khí dùng bình chứa có dung tích 40 lít,
áp suất có thể đến 200 at.
- Bình chứa O2có thể chứa được 6 m3 O2, (V = 40l, p = 150 at).
82


- Bình chứa C2H2 có dung tích 40 lít và áp suất p < 19 at+ than hoạt tính và axêton.
8.2.2.2.Bình điều chế Axetylen: Dùng khi không có bình chứa sẵn, xa chỗ sản xuất C2H2 .
* Phân loại:
- Theo năng suất:có các loại 0.8; 1.25; 3.2; 5; 10; 20; 40; 80 m3/h.
- Theo cách lắp đặt có loại di động và loại cố định
- Theo hệ thống điều chỉnh và theo sự tác dụng giữa CaC2 với nước.
* Các loại thùng điều chế Axêtylen :
- Loại đá rơi vào nước:
Đất đèn chứa trong phễu 1, rơi xuống thùng 4 qua cửa 2. Sau khi tác dụng với nước khí C2H2
theo ống 3 đi ra mỏ hàn. Bã vôi tôi Ca(OH) 2 lọt qua sàng 6 xuống đáy thùng 4 và được tháo
ra ngoài bàng nút 5.
•
1

•
2
•
3
•
6
•
•
•

•
•
•
•
•
•
4
•
• Hình 8-2: 1.Phễu chứa đất đèn; 2.Cửa; 3.Ống dẫn; 4.Đáy thùng; 5.Nút.
5
- Loại nước rơi vào đá:
• Đất đèn chứa trong hộp 1 được đặt trong buồng 2. Nước chứa trong bể 3 rơi xuống
hộp 1 nhờ khóa 4. Khí C2H2 được làm nguội gián tiếp bởi nước chứa trong thùng 6 rồi theo
ống 5 đi ra mỏ hàn.
•
5
•
•
3
•
6
•
•
4
•
•
•
2
•
•

•

1

• Hình 8-3: 1.Hộp chứa đất đèn; 2.Buồng; 3.Phễu chứa nước; 4.Van khóa; 5.Ống; 6.Buồng
chứa khí
•
• - Loại đá và nước tiếp xúc nhau :
83


• Đất đèn đặt trên mặt sàng 1 ở ngăn phía bên phải, nước ở ngăn bên trái, dưới tác dụng
của áp suất khí quyển sẽ chuyển qua ngăn bên phải chui qua các lỗ sàng tiếp xúc với đá
(CaC2) .Khí C2H2 sinh ra theo ống 3 đi ra mỏ hàn.

3
1

2

Hình 8-4: 1.Mặt sàng; 2.Ngăn trái;
3.Ống dẫn

Hình 8-5: Bình điều chế Axetylen loại hỗn hợp

- Loại hỗn hợp:
Đây là hỗn hợp của loại nước tưới vào đất đèn và loại đất đèn tiếp xúc với nước. Nó có
ưu điểm của 2 loại và hạn chế được khuyết điểm của 2 loại. Loại này thường dùng khi cần
năng suất nhỏ hơn 3,5m3/giờ.
8.2.2.3. Khóa bảo hiểm:

Là thiết bị bảo vệ cho bình điều chế khí C2H2 và dây dẫn không bị cháy nổ khi có
ngọn lửa quặt ngược từ mỏ hàn, mỏ cắt truyền đến. Hiện tượng này xảy ra khi tốc độ cháy
của hỗn hợp O2 + C2H2 lớn hơn tốc độ khí cung cấp.
C2H2

Nöôù
c
5
4

6
7
8

3

H

2

1

Hình 8-6: Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu hở
84


1. Vỏ bình; 2.Ống kiểm tra; 3.Khóa; 4. Ống dẫn; 5.Van; 6. Màng bảo hiểm; 7.Phễu;
8.Ống
- Yêu cầu của khóa bảo hiểm:
+ Ngăn cản ngọn lửa cháy trở vào và xả hỗn hợp cháy ra ngoài

+ Có độ bền ở áp suất cao khi khí cháy.
+ Giảm khả năng cản thủy lực dòng khí.
+Tiêu hao nước ít khi dòng khí chạy qua.
+ Dễ kiểm tra, rửa, sửa chữa.
- Có thể phân loại khóa bảo hiểm như sau:
+ Theo kết cấu có:
♦ Khóa bảo hiểm kiểu hở.
♦ Khóa bảo hiểm kiểu kín.
+ Theo khả năng khí tiêu hao có:
♦ Loại đơn giản: lượng khí C2H2 tiêu hao dưới 3,2m 3/h
♦ Loại lớn với lượng khí tiêu hao 5÷ 10; 20 ÷ 35; 50 ÷ 75 m3/h
8.2.2.4.Van giảm áp:
- Van giảm áp gắn ở trên bình chứa khí dùng để giảm áp suất và điều chỉnh lượng tiêu
hao khí nén chứa trong bình từ áp suất cao tới áp suất cần dùng.
- O2ở bình chứa là 150 at,ở mỏ hàn chỉ cần (3÷ 5)at nên khi hàn phải qua van giảm áp.
- C2H2 ở bình chứa là 16at, ở mỏ hàn chỉ cần (0.3÷ 0.5)at nên khi hàn phải nhờ van
giảm áp.

85


10

9 1
5

11

4
2


3

6

8

7
Hình 8-7: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý vận hành của van giảm áp loại đơn cấp
1.Buồng áp lực cao; 2.Nắp van; 3.Nắp an toàn; 4.Áp kế; 5.Buồng áp lực thấp; 6.Lò xo; 7.Vít
điều chỉnh; 8.Màng; 9.Cần; 10.Áp kế; 11.Lò xo.
8.2.2.5. Mỏ hàn
3
Đây là dụng cụ dùng để pha trộn khí cháy và ôxy, tạo thành hỗn hợp cháy
2 có tỉ lệ
thành phần thích hợp để nhận được ngọn lửa hàn hoặc cắt theo yêu cầu. Mỏ hàn có 2 loại là
O2
mỏ hàn kiểu hút và mỏ hàn đẳng áp.

6
5

4

a/

1

C2H2
O2

C2H2

86

b/


Hình 8-8. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ hàn khí
a/ Mỏ hàn kiểu hút; b/ Mỏ hàn đẳng áp
1. Dây dẫn khí C2H2 2. Dây dẫn khí oxy 3. Van điều chỉnh C2H2
4. Van điều chỉnh oxy 5. Buồng hút 6. Đầu mỏ hàn
Mỏ hàn kiểu tự hút (H.4.5a) sử dụng khi hàn với áp suất khí C 2H2 thấp và trung
bình. Khí C2H2 (áp suất 0,01 ÷ 1,2 at) được dẫn vào qua ống (1), còn khí ôxy (áp suất 1 ÷
4 at) được dẫn vào qua ống (2). Khi dòng ôxy phun ra đầu miệng phun (5) với tốc độ lớn
tạo nên một vùng chân không hút khí C 2H2 theo ra mỏ hàn. Hỗn hợp tiếp tục đựợc hoà
trộn trong buồng (6), sau đó theo ống dẫn (7) ra miệng mỏ hàn và đuợc đốt cháy tạo thành
ngọn lửa hàn. Điều chỉnh lượng khí ôxy và C 2H2 nhờ các van (3) và (4). Nhược điểm của
mỏ hàn tự hút là thành phần hỗn hợp cháy không ổn định.
Mỏ hàn đẳng áp dùng khi hàn với áp lực khí C 2H2 trung bình. Khí ôxy và C2H2 được
phun vào buồng trộn với áp suất bằng nhau (0,5 ÷ 1 at) và tiếp tục được hòa trộn trong
ống dẫn của mỏ hàn, đi ra miệng mỏ hàn để đốt cháy tạo thành ngọn lửa.
• - Phân loại mỏ hàn có nhiều cách:
• + Theo số ngọn lửa có:loại một ngọn lửa và loại nhiều ngọn lửa.
+ Theo kích thước và khối lượng có:loại bình thường và loại nhẹ.
• + Theo loại khí dùng:axêtylen, hyđrô, benzen…
• + Theo phương pháp sử dụng:bằng tay và bằng máy.
• + Theo nguyên lý truyền khí cháy trong buồng hỗn hợp có: mỏ hút và mỏ đẳng áp.
•
8.3. CÔNG NGHỆ HÀN KHÍ
8.3.1. Điều chỉnh ngọn lửa hàn:

 Ngọn lửa hàn có thể chia làm ba loại:
Sự cháy của hỗn hợp Oxy – Axêtylen xẩy ra ở một nhiệt độ nhất định. Vì vậy để có ngọn
lửa hàn ta phải cung cấp cho nó một nhiệt lượng nào đó, tức là phải châm mồi. Nhờ có hiệu
ứng nhiệt của phản ứng cháy đủ nung nóng phần lớn hỗn hợp khí chưa cháy và bù vào sự
mất nhiệt ra môi trường xung quanh mà quá trình cháy được duy trì liên tục và ổn định.
Cấu tạo của ngọn lửa hàn có thể chia làm 3 vùng: nhân ngọn lửa có màu sáng trắng, vùng
trung tâm có màu sáng vàng, vùng đuôi (ôxy hoá) màu vàng sẫm có khói.
Khi hàn khí, tuỳ thuộc vào tỉ lệ thành phần của hỗn hợp cháy có thể nhận được ba loại
ngọn lửa hàn khác nhau: Ngọn lửa bình thường, ngọn lửa ôxy hóa, ngọn lửa cácbon hóa.
H8.9. Sơ đồ cấu trúc ngọn lửa hàn
I.
Nhân ngọn lửa
II. Vùng cháy chưa hoàn toàn
III.
Vùng cháy hoàn toàn

I

II

III

87


Kích thước, hình dạng, màu sắc của các vùng này phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ về
thể tích giữa khí Oxy và khí Axêtylen

Thể tích khí
Hệ số β =

O2 tích khí
Thể
C2H2
Các loại ngọn lửa hàn:
Ngọn lửa Cacbon hoá

Ngọn lửa bình
thường

Ngọn lửa Oxy hoá

1. Ngọn lửa bình thườngH8.10. Ngọn lửa hàn
O2
= 1.1 ÷ 1.2
Ngọn lửa bình thường nhận được khi tỉ lệ
C2 H 2
Ngọn lửa này chia làm 3 vùng:
a. Vùng nhân ngọn lửa
Trong vùng này xảy ra phản ứng phân hủy C2H2: C2H2 → 2C + H2.
Ngọn lửa có màu sáng trắng, nhiệt độ thấp và thành phần có giàu
Cacbon nên không dùng để hàn vì làm cho mối hàn dễ thấm Cacon trở nên giòn
b. Vùng cháy không hoàn toàn
Trong vùng này xảy ra phản ứng cháy không hoàn toàn của cacbon
C2H2 + O2 = 2CO + H2 + Q↑
Ngọn lửa này có màu sáng xanh, nhiệt độ cao nhất (32000C). Khí chứa
nhiều CO và H2 là những chất hoàn nguyên. Những chất này không tham gia
vào phản ứng cácbon hóa và Oxy hóa nên gọi là vùng hoàn nguyên
c. Vùng cháy hoàn toàn
Trong vùng này xảy ra phản ứng cháy hoàn toàn, sản phẩm của vùng trên cháy với
88



ôxy của không của không khí :
2CO + H2 + 1,5O2kk = 2CO2 + H2O + Q↑
Ngọn lửa vùng này có màu sẫm, chứa nhiều CO2 và H2O là những chất ôxy hoá (khi
tiếp xúc với kim loại nóng chảy sẽ Oxy hóa kim loại) và nhiệt độ thấp hơn vùng giữa.

T(oC)
31500C
20000C
10000C
3-5mm

L (mm)
I

II

III

H8.11. Sự phân bố nhiệt theo chiều dài ngọn lửa bình thường
Ngọn lửa bình thường có tác dụng tốt, vùng cách nút nhân ngọn lửa 2-3mm có nhiệt
độ cao nhất và có thành phần của khí hoàn nguyên ( CO và H2 ) nên dùng để hàn.
2. Ngọn lửa ôxy hóa
Ngọn lửa Oxy hóa nhận được tỉ lệ :

O2
> 1.2
C2 H 2


Quá trình cháy chia làm 3 vùng và vùng cháy không hoàn toàn xảy ra theo phản ứng sau:
C2H2 + 1,5O2 = 2CO + H2 + 0,5O2 + Q↑
Sau đó chúng lại cháy tiếp Oxy của không khí
2CO + H2 + 0,5O2 + O2kk = 2CO2 + H2O + Q↑
Chúng ta nhận thấy nhân của ngọn lửa ngắn lại, vùng giữa dư O2 và chứa cả CO 2
nên có tính ôxy hóa mạnh và giữa 2 vùng không phân biệt rõ ranh giới, ngọn lửa có màu từ
vàng nhạt đến vàng sẫm.
Ngọn lửa ôxy hóa chỉ dùng khi hàn đồng thau, cắt và đốt sạch bề mặt các chi tiết máy
hoặc kết cấu máy.
3. Ngọn lửa cácbon hóa
Ngọn lửa Oxy hóa nhận được tỉ lệ :

O2
< 1.1
C2 H 2
89


Quá trình cháy như sau: C2H2 + 0,5O2 = CO + H2 + C + Q↑
Sau đó chúng lại cháy tiếp Oxy của không khí
CO + H2 + C + 2O2kk = 2CO2 + H2O +Q↑
Nhân của ngọn lửa kéo dài, vùng giữa có một nguyên tử cacbon tự do nên ngọn lửa
mang tính cácbon hoá và có nâu sẫm.
Ngọn lửa cácbon hóa được dùng khi hàn gang, thép gió và thép hợp kim, hoặc để tôi
bề mặt các chi tiết máy.
8.3.2. Phương pháp hàn phải và hàn trái.
Tùy thuộc vật liệu hàn, chiều dày vật hàn có thể sử dụng hai phương pháp hàn khác
nhau: hàn trái và hàn phải.

2


3

1

4

a)
b)
H8.12. Sơ đồ các phương pháp hàn khí
a) Hàn phải b) Hàn trái
1. Mỏ hàn 2. Que hàn phụ 3. Mối hàn 4. Vật hàn
a. Phương pháp hàn phải: Khi hàn phải (H8.12a), trong quá trình hàn ngọn lửa hàn
hướng về phía mối hàn, mỏ hàn luôn đi trước que hàn.
* Ưu điểm:
- Nhiệt chủ yếu tập trung vào vũng hàn nên độ ngấu của mối hàn sâu
- Vùng hoàn nguyên hướng vào mép hàn, mối hàn nguội chậm và được bảo vệ tốt
- Lượng tiêu hao khí giảm.
* Nhược điểm:
- Bề mặt mối hàn thường có vẩy, có độ nhấp nhô khó kiểm soát.
Phương pháp này được ứng dụng khi hàn các tấm dày hoặc kim loại vật hàn dẫn
nhiệt nhanh. Thường dùng khi S > 5mm.
b. Phương pháp hàn trái (H8.12b):
Trong quá trình hàn ngọn lửa hàn hướng về phía chưa hàn, que hàn đi trước mỏ hàn
90


đi sau.
* Ưu điểm:
- Mép hàn được nung nóng sơ bộ nên kim loại vũng hàn được trộn đều hơn.

- Quan sát mối hàn dễ, mặt ngoài mối hàn đẹp.
* Nhược điểm:
- Tổn thất nhiệt nhiều, sự kiểm soát độ ngấu mối hàn kém.
- Tác dụng bảo vệ của ngọn lửa kém.
Phương pháp này được dùng khi hàn các tấm mỏng (S < 3mm) hoặc kim loại vật
hàn dễ chảy.
8.3.3. Chuẩn bị chi tiết hàn
* Các loại mối hàn:
- Mối hàn giáp mối:
+ Với vật hàn có bề dày S≤ 2mm dùng mối hàn gấp mép (hình a) hoặc không gấp
mép(hình b)
+ Với vật hàn có chiều dày S = (2÷ 5)mm có thể không cần vát mép nhưng phải có khe
hở(hình c)
- Mối hàn chữ T(hình h)
- Mối hàn góc(hình l, i )
- Mối hàn mặt đầu(hình k)
0

60 -70

a)

2- 4
2- 4 0
45 - 60

e)

S <2 mm


b)

S >15 mm

c)

2- 4

S =(2 - 5) mm

2- 4

1- 3
1- 4
0
60 -70

d)

g)
S =(5 - 15) mm

S <3 mm

1- 3

h)

1- 4


i)

l)
k)

S =(1 - 5) mm

Hình 8-13 :Các loại mối nối hàn
* Chuẩn bị chi tiết hàn.
- Trước khi hàn, nếu cần phải váp mép, phải làm sạch mép hàn và khu vực quanh mối hàn
rộng 20÷ 30 mm mỗi phía.
- Mép hàn phải làm sạch xỉ, oxyt, dầu mỡ…
91


(7 - 1
0)mm
,α =5
(5
0 ñoä
-7
)m
m,
α=
40
ño
ä

- Vật hàn trước khi hàn khí cần chọn gá lắp hợp lý và hàn dính một số điểm để bảo đảm
vị trí tương đương của kế cấu trong quá trình hàn.

8.3.4. Chế độ hàn khí.
- Góc nghiêng của mỏ hàn:
+ Góc nghiêng của mỏ hàn:tùy thuộc vào kim loại vật hàn như: tính chất dẫn nhiệt, chiều
dày của vật hàn.
+ Góc nghiêng còn phụ thuộc vào lúc bắt đầu hàn, lúc hàn và kết thúc đường hàn.

oä
ñ
0
=3

,α
ñoä
m
0
)m
=2
5
α
m,
3
m
(
3)
oä
ñ
1
(
10
=

,α
m
1m
α

Hình 8-14 :Góc nghiêng của mỏ hàn
- Công suất của ngọn lửa hàn:
Là lượng tiêu hao khí cháy (C2H2) trong một giờ phụ thuộc vào:
+ Chiều dày vật hàn.
+ Tính chất nhiệt lý của vật hàn.
+ Phương pháp hàn:hàn phải hoặc hàn trái.
 Hàn đồng:VC2H2 =(150 ÷ 200)S (l/h)
 Hàn thép:Vkhi hàn phải :VC2H2 =(120 ÷ 150)S
Vkhi hàn trái : VC2H2 =(100 ÷ 120)S (l/h).
- Đường kính que hàn:
+ Hàn trái : dq= S/2+1 (mm)
+ Hàn phải : dq= S/2(mm)
8.3.5. Chuyển động của mỏ hàn và que hàn:
Căn cứ vào vị trí mối hàn, kiểu mối hàn, chiều dày vật hàn để chọn chuyển động của que
hàn và mỏ hàn cho hợp lý. Khi hàn sấp và hàn góc có thể tiến hành theo phương pháp hàn
phải hoặc hàn trái.
Khi hàn sấp, dịch chuyển que hàn và mỏ hàn thường theo đường dích dắc (H8.15.a).
Khi hàn góc, tại các điểm biên đảo chiều chuyển động, que hàn và mỏ hàn có thời gian
dừng thích hợp để nung nóng mép hàn tốt, để kim loại trộn đều và mối hàn liên kết tốt
(H8.15b).
92


Khi hàn sấp các tấm mỏng, người ta còn sử dụng phương pháp hàn nhỏ giọt
(H8.15c). Khi hàn, nung chảy que hàn tạo thành từng giọt dắp lên mép hàn, sau đó nhấc

que hàn ra, đưa mỏ hàn sát vào vật hàn nung chảy giọt kim loại ở mối hàn tạo thành một
điểm hàn, sau đó tiếp tục lặp lại để hàn điểm tiếp theo
.

Que hàn
Mỏ hàn

Mỏ hàn
Que hàn

b)

a)
.

c)

H8.15 Các kiểu chuyển động của que hàn và mỏ hàn

8.4. CẮT KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
8.4.1. Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí
Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí là đốt cháy kim loại cắt bằng dòng ôxy,
tạo thành các ôxýt (FeO, Fe2O3, Fe3O4), làm nóng chảy các ôxyt đó và thổi chúng ra khỏi mép
cắt tạo thành rãnh cắt.
Sơ đồ quá trình cắt kim loại bằng khí được trình bày trên (H.8.16):

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.

O2

1

C2H2+O2

3
2

5

4

H8.16. Sơ đồ cắt bằng khí
1. Dòng Oxy cắt 2. Hỗn hợp khí cắt
3. Ngọn lửa nung nóng 4. Rãnh cắt

Quá trình cắt xảy ra 4 giai đoạn:

5. Phôi cắt


93


-

Nung nóng kim loại vật cắt đến nhiệt độ cháy
Oxít hoá kim loại vật cắt
Nung nóng chảy Oxít kim loại
Thổi Oxít kim loại nóng chảy ra khỏi rãnh cắt

Ta thấy có 2 dòng khí Oxy :
-

Dòng khí Oxy đốt có nhiệm vụ nung nóng kim loại vật cắt và nung nóng
chảy Oxít kim loại
Dòng khí Oxy cắt có nhiệm vụ Oxít hoá kim loại vật cắt và thổi Oxít kim
loại nóng chảy ra khỏi rãnh cắt.

8.4.2. Điều kiện cắt được của kim loại
Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mãn một số yêu cầu sau:
- Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó.
Đối với thép cácbon thấp C < 0,7% nhiệt độ cháy vào khoảng 1350 0C còn nhiệt độ
chảy gần 1.5000C nên thoả mãn điều kiện này. Đối với các loại thép cácbon cao thì nhiệt độ
cháy gần bằng nhiệt độ chảy nên trước khi cắt phải đốt nóng sơ bộ đến 300 ÷ 6500C.
- Nhiệt độ nóng chảy của ôxýt kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim
loại đó. Thép hợp kim crôm hoặc crôm-niken, do khi cháy Cr tác dụng với O2 để tạo thành
ôxýt crôm Cr2O3 có nhiệt độ nóng chảy tới 2.050 oC vì vậy phải dùng thuốc cắt mới có thể
cắt được. Nhôm và hợp kim của nhôm, do nhiệt độ nóng chảy thấp, khi cháy tạo thành ôxýt
nhôm Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy tới 2.000oC, mặt khác lại dẫn nhiệt nhanh nên cũng
không thể cắt bằng khí, trừ khi dùng thuốc cắt.

- Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để đảm bảo sự cắt được liên tục, quá
trình cắt không bị gián đoạn. Khi cắt các tấm mỏng bằng thép cácbon thấp nhiệt lượng sinh
ra khi cháy đạt tới 70% chỉ cần nhiệt lượng của ngọn lửa 30% nữa là đủ cắt liên tục.
- Ôxýt kim loại nóng chảy phải có độ chảy loãng tốt, để dễ tách ra khỏi mép cắt.
Gang không thể cắt bằng khí vì nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt cháy và 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.
8.4.3. Thiết bị cắt
1. Mỏ cắt: Ngoài những yêu cầu cần thiết như mỏ hàn, mỏ cắt còn có thêm các yêu
cầu sau đây:
- Phải đảm bảo cắt được tất cả các hướng.
- Phải có tỷ lệ thích đáng giữa lỗ hỗn hợp nung nóng và lỗ O2
-

Có thể điều chỉnh ngọn lửa và dòng oxi cắt
Có bộ phận gá lắp để cắt vòng và lỗ.
Các rãnh trong mỏ cần có độ nhẵn cao.
Bộ mỏ cắt có nhiều đầu cắt để cắt các chiều dày khác nhau.
94


-

Mỏ cắt phải có chiều dài lớn để đảm bảo khoảng cách từ tay cầm đến đầu
mỏ tránh bỏng.
Nguyên lý cắt kim loại bằng khí như sau:

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


5

7

2

4

6

8

1

3

O2
C2H2

H.8.17. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của mỏ hàn khí
1. ống dẫn khí C2H2
2. ống dẫn khí ôxy 3. Van điều chỉnh dòng C2H2
4. Van điều chỉnh dòng ôxy nung 5. Van điều chỉnh dòng ôxy cắt
6. ống dẫn hỗn hợp khí cháy 7. ống dẫn dòng ôxy cắt 8. Lổ hút
* Đầu tiên là quá trình nung nóng vật cắt đến trạng thái cháy bằng ngọn lửa cháy
của hỗn hợp khí Oxy và Axêtylen: Mở nút số 4 cho dòng khí Oxy vào. Khi van số 5 đóng thì
khí Oxy chỉ theo đường 6 đi ra mỏ cắt và tạo nên độ chân không tại lỗ hút 8. Khi mở nút số 3
thì khí Axêtylen được hút vào hoà trộn thành hỗn hợp và theo ống dẫn 6 ra mỏ cắt để đốt
cháy thành ngọn lửa. Nhiệt lượng của ngọn lửa này nung kim loại đến nhiệt độ cháy.

* Mở van số 5 để cho khí Oxy theo đường ống dẫn 7 thổi mạnh ra lổ ở đầu mỏ cắt.
Khí Oxy tác dụng với kim loại ở nhiệt độ cao tạo thành các Oxít kim loại, các Oxít kim loại
này nhanh chống bị nóng chảy và bị chính dòng khí Oxy đó thổi ra ngoài để tạo thành rãnh
cắt. Dòng khí Oxy này được gọi là dòng khí Oxy cắt. Van số 5 mở ít hay nhiều để cho dòng
khí Oxy thổi mạnh hay yếu phụ thuộc vào bề dày tấm kim loại cần cắt.

* Khi kết thúc cắt thì đóng van số 5 sau đó đóng nút số 3 để tắt ngọn lửa
và đóng nút số 4 để tắt dòng khí.

95


95