(NB) Giáo trình Chế tạo phôi hàn với mục tiêu giúp các bạn có thể xác định đúng phương pháp chế tạo phôi hàn; Tính toán khai triển phôi chính xác, đúng kích thước bản vẽ. Mời các bạn cùng tham khảo!
Chế tạo phôi bằng mỏ khí cắt cầm tay
Phôi hàn, vật liệu chế tạo phôi hàn
Phôi hàn là các chi tiết kim loại và hợp kim được sử dụng để hàn lại với nhau, tạo ra sản phẩm và kết cấu máy mới Việc tạo ra phôi hàn phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của các tấm, cây, thanh, và vật liệu kim loại, do đó cần áp dụng các phương pháp gia công khác nhau như cắt bằng kéo, cưa, ngọn lửa khí, máy cắt, hoặc hồ quang PLASMA.
1.1.2 Vật liệu chế tạo phôi hàn
Phôi hàn thường được chế tạo từ thép, trong đó thép được phân loại thành các nhóm như thép các bon chất lượng thường, thép các bon chất lượng tốt, thép các bon dụng cụ và thép hợp kim Trong các kết cấu hàn, thép các bon chất lượng thường là loại được sử dụng phổ biến nhất, và nó được chia thành ba nhóm chính.
Chất lượng của thép được quy định dựa trên cơ tính, với ký hiệu hai chữ "CT" theo sau là độ bền kéo tối thiểu (đơn vị kg/mm² hoặc MPa) Nếu có ký tự "S" phía sau chữ số, điều này biểu thị cho thép sôi; ký tự "n" chỉ thép nửa lắng, trong khi không có ký hiệu nào cho thấy đó là thép lắng.
Ví dụ: CT34: là thép cácbon chất lượng thường nhóm 1, có độ bền kéo nhỏ nhất б k bmin4kg/mm 2
Chất lượng quy định theo thành phần hóa học, cách ký hiệu như nhóm 1 chỉ thêm số 2 ở cuối cùng có gạch nối (-)
Ví dụ: CT 34S-2 là thép các-bon chất lượng thường nhóm 2, là thép sôi có độ bền kéo nhỏ nhất б k bmin4kg/mm 2
Chất lượng quy định theo thành phần hóa học và cơ tính Ký hiệu hoàn toàn như nhóm 2 nhưng thay số 2 ở cuối bằng số 3
Ví dụ: CT34n-3: thép các-bon chất lượng thường nhóm 3, là thép nửa lắng có độ bền kéo nhỏ nhất б k bmin4kg/mm 2
+ Thép các bon chất lượng tốt:
Cách ký hiệu thép được thể hiện bằng chữ "C" đứng đầu, tiếp theo là con số biểu thị hàm lượng trung bình của carbon theo phần vạn Sau con số, nếu có chữ "S" thì đó là thép sôi, chữ "n" chỉ thép nửa lắng, và nếu không có ký hiệu nào thì đó là thép lắng.
Ví dụ: C8 là thép các-bon chất lượng tốt, chứa trung bình 0,08%C và là thép lắng
+ Thép các bon dụng cụ:
Ký hiệu thép chất lượng cao bắt đầu bằng hai chữ CD, theo sau là con số thể hiện hàm lượng carbon tính theo phần vạn Nếu có chữ A phía sau, điều này cho thấy tổng hợp tạp chất lưu huỳnh (S) và phốt pho (P) nhỏ hơn 0,02%.
Ví dụ: CD80A là thép cácbon dụng cụ chất lượng cao 0,8%C
Trong quá trình hàn, việc lựa chọn phương pháp và công nghệ hàn phù hợp dựa trên ký hiệu vật liệu là rất quan trọng để đạt được chất lượng mối hàn mong muốn.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị cắt bằng ngọn lửa khí
1.2.1 Thiết bị và dụng cụ cắt bằng ngọn lửa khí ôxy cháy với axetylen
Cắt kim loại bằng ngọn lửa khí phải có những thiết bị dụng cụ sau:
- Thùng điều chế khí axêtylen hoặc bình chứa khí axêtylen, chai chứa khí cháy
- Bình chứa khí ôxy (chai ôxy)
- Van giảm áp để giảm áp suất từ bình chứa đến áp suất theo yêu cầu, áp kế
- Thiết bị dập ngọn lửa cháy ngược trở lại, nhằm bảo vệ thùng điều chế khí axêtylen
Ống dẫn khí mềm, được làm từ cao su hoặc kim loại, có chức năng dẫn khí ôxy và axêtylen (khí cháy) từ bình chứa hoặc thùng điều chế đến mỏ hàn hoặc mỏ cắt.
- Dụng cụ gá đặt: Bàn cắt, giá cắt, đe bằng, đe hình,vam …
- Cỏc dụng cụ cầm tay: thước lỏá 300; 500; 1000, thước dõy 2000; 3000;
Để thực hiện công việc cắt, bạn cần chuẩn bị các dụng cụ như thước vuông góc, compa, búa nguội 200g hoặc 300g, và đục bằng con tu Ngoài ra, bàn chải sắt và kim bằng đồng cũng rất quan trọng để làm sạch các lỗ phun khí ở đầu mỏ cắt, đảm bảo hiệu suất làm việc tốt nhất.
- Bộ dụng cụ để tháo lắp: mỏ cắt, cờ lê
Là thiết bị trong đó dùng nước phân huỷ CaC2 để lấy khí C2H2
Trong thực tế 1kg CaC2 cho ta khoảng 220 đến 300 lít khí C2H2
Hiện nay, có nhiều loại bình sinh khí C2H2 với nhiều kiểu dáng khác nhau, nhưng tất cả các máy sinh khí đều cần có những bộ phận chính sau đây.
- Buồng sinh khí (một hoặc nhiều buồng)
- Thiết bị kiểm tra và an toàn (áp kế, nắp an toàn )
Các bộ phận trên có thể bố trí thành một kết cấu chung hay lắp riêng rồi nối với nhau bằng các ống
Thông thường người ta xếp các loại máy sinh khí dựa theo một số đặc điểm sau:
- Phân loại theo năng suất của máy sinh khí:
+ Loại I: có năng suất 3m 3 khí /giờ mỗi lần dưới 10kg CaC2 Chủ yếu dùng vào việc tu sửa và sản xuất nhỏ, phần lớn kiểu di động
+ Loại II: có năng suất trên 3 đến 50m 3 khí /giờ, cho mỗi lần dưới 200kg CaC2
Loại III có năng suất trên 50m³ khí/giờ cho mỗi lần sử dụng từ 200kg CaC2 trở lên Cả loại II và loại III đều được lắp đặt cố định tại các trạm để sản xuất khí axêtylen hòa tan, được đóng vào chai và cung cấp cho các xưởng hàn cắt hơi.
- Phân loại theo áp suất làm việc của máy:
+ Loại áp suất thấp: dưới 0,1 at (dưới 1000mm cột nước)
Áp suất trung bình trong các thiết bị hàn và cắt di động thường dao động từ 0,1 đến 1,5 at, giúp tạo ra những sản phẩm gọn nhẹ và tiện lợi Trong khi đó, máy sinh khí C2H2 có áp suất cao được sử dụng đặc biệt để điều chế khí C2H2 theo yêu cầu của ngành công nghiệp.
- Phân loại dựa theo số lượng nước cần thiết để điều chế khí C2H2:
+ Bình sinh khí C2H2 loại khô
+ Bình sinh khí C2H2 loại ướt
1.2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý vận hành bình sinh khí axetylen
Bình sinh khí axêtylen (kiểu ngâm đất đèn trong nước) (H1.1)
Hình 1.1: Bình sinh khí Axêtylen
Bài viết này mô tả các thành phần quan trọng của hệ thống, bao gồm vỏ bình, buồng sinh khí, nắp buồng sinh khí, gông nắp bình và vít xả khí thừa Hệ thống còn có van an toàn, khoá, van giảm áp và bình ngăn lửa tạt lại Các chi tiết như vít thăm nước ở bình ngăn lửa tạt lại, cửa đổ nước vào bình ngăn lửa tạt lại, van một chiều và cửa đổ nước vào bình làm mát cũng được đề cập Ngoài ra, áp kế, vít thăm nước làm mát, van một chiều, cửa xả nước và vít thăm nước ở buồng sinh khí là những yếu tố quan trọng khác Cuối cùng, chân đế, cần nâng hạ giỏ đất đèn, giỏ đất đèn, vấu định mức, cửa xả bã đất đèn và cửa dẫn khí Axetylen làm việc hoàn thiện mô tả về cấu trúc và chức năng của hệ thống.
- Mở cửa đổ nước vào bình ngăn lửa tạt lại cho đến khi ngang với vít thăm (10)
- Mở cửa đổ nước (13) đổ nước vào bình làm mát cho đến ngang vít thăm (15)
- Mở cửa nắp buồng sinh khí đổ nước tới vít thăm (18) và vấu định mức (22)
Lấy giỏ đất đèn (21) ra khỏi buồng sinh khí và cho đất đèn với kích thước 5050 hoặc 5080 vào giỏ Sau đó, đặt giỏ trở lại buồng sinh khí, đóng nắp cửa và chờ khí ra vòi công tác.
Sau khi kết thúc ca làm việc, hãy mở vít xả khí thừa (5) để khí thừa trong bình thoát ra ngoài Tiếp theo, mở gông nắp bình (4) để lấy giỏ đất đèn ra ngoài Cuối cùng, mở cửa xả bã đất đèn (23) để xả bã đất đèn ra ngoài.
- Làm sạch bình trước khi đưa vào vị trí bảo quản
Nguyên lý làm việc của hệ thống là khi đất đèn tương tác với nước trong buồng sinh khí, sẽ tạo ra khí C2H2 Khí này được dẫn qua van một chiều, sau đó đi qua khóa, van giảm áp và một van một chiều khác trước khi đến vòi công tác, phục vụ cho mỏ hàn và mỏ cắt.
1.2.3 Cấu tạo các bình (chai) chứa khí: (Hình 1.2)
Hình 1.2 Các loại bình(chai) chứa khí
- Bình chứa dung tích 40 lít có kích thước như sau:
+ Đường kính ngoài : 219 mm + Chiều dài phần vỏ bình : 1390 mm + Chiều dày thành bình (đối với loại 200 at) : 9.3 mm + Khối lượng bình : 600N
Khí ôxy được nạp vào bình dưới áp suất tối đa 150 at, trong khi axêtylen chỉ được nạp tối đa 16 at Để phòng ngừa nguy cơ nổ từ khí axêtylen, các bình chứa cần được bổ sung chất bọt xốp tẩm axêton, một dung môi hiệu quả cho sự hòa tan axêtylen.
Để bảo quản và vận chuyển khí, người ta sử dụng các loại bình với dung tích và màu sơn khác nhau Trong ngành hàn và cắt kim loại, hỗn hợp khí (C2H2 + O2) là loại khí thường được sử dụng Các bình chứa khí được chế tạo bằng thép, có dung tích 40 lít và khả năng chịu áp suất lên đến 200 at Mặt ngoài của các bình này được sơn một màu đặc trưng.
+ Bình ôxy được sơn màu xanh
+ Bình khí axêtylen sơn màu trắng
+ Bình sơn màu vàng là bình chứa khí hyđrô …
1.2.3.1 Cấu tạo chai Ôxy: (Hình 1.3)
3- Miệng vòi có ren để lắp van giảm áp
4 - Cổ bình có ren để lắp nắp bảo vệ
Hình 1.3: Cấu tạo chai khí Ôxy
Để sử dụng bình khí một cách an toàn, hãy đặt bình ở vị trí thẳng đứng, tựa vào các giỏ gỗ hoặc giỏ sắt có đai bạt hoặc đai xách bảo vệ Quy trình thao tác sử dụng bình khí cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo an toàn.
- Dùng tay hoặc cơlờ mở nắp bình khí
- Vặn nắp mũ ốc ở đầu nối cửa khí ra
Trước khi sử dụng cửa khí ra, cần kiểm tra xem có dầu mỡ hoặc bụi bẩn không Nếu phát hiện dầu mỡ, phải lau sạch sẽ trước khi tiếp tục Sau đó, mở van đầu bình để xả bụi, rồi mới lắp van giảm áp vào để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
- Khi sử dụng không nên dùng hết khí mà nên để trong bình khoảng 0,5 at để cho nhà máy nạp khí kiểm tra khí dễ dàng
- Sau khi dùng xong cần phải đóng chặt van đầu bình lại, tháo van giảm áp ra Đậy nắp bình lại, rồi để vào kho hoặc xưởng
1.2.3.2Cấu tạo của bình (chai) chứa khí Axetylen (Hình1.4)
5- Chất độn có độ xốp cao
Hình 1.4.: Cấu tạo chai khí axetylen
Khi hàn và cắt, khí axêtylen thường được cung cấp từ thùng điều chế Tuy nhiên, áp suất khí trong thùng này không được phép vượt quá 1,5 at Do đó, trong trường hợp cần áp suất lớn hơn 1,5 at, cần sử dụng bình axêtylen thay vì thùng điều chế.
Bình axêtylen có cấu tạo tương tự như bình ôxy, với bề ngoài sơn màu trắng và chữ "axêtylen" màu đỏ Bên trong, bình chứa chất xốp cao như than gỗ hoạt tính hoặc hỗn hợp than với đá bột, được tẩm axêtôn Tổng khối lượng chất xốp khoảng 300 ÷ 320 gam và axêtôn từ 200 ÷ 300 gam trong mỗi lít dung tích bình Chất xốp và axêtôn giúp tăng tính chống nổ và lượng khí axêtylen trong bình.
Lắp ráp thiết bị và tạo ngọn lửa cắt
1.3.1 Kiểm tra xả khí (Hình 1.27)
- Thổi và lau sạch bụi bẩn ở phần đầu nối
- Quay cửa xả khí phía trái người thao tác.
- Mở và đóng nhanh van bình khí từ
(12) lần để xả bụi bẩn
- Kiểm tra ren rồi lắp van giảm áp
1.3.2 Lắp van giảm áp ôxy (Hình 1.28)
- Kiểm tra van giảm áp đúng chủng loại và cổ chai khí phải có gioăng rồi mới lắp ráp
- Lắp van giảm áp ôxy vào bình Ôxy để van giảm áp nghiêng khoảng 45 0
- Dùng mỏ lết xiết chặt đai ốc
Hình 1.28: Lắp van giảm áp ôxy
1.3.3 Lắp van giảm áp axetylen (Hình1.29)
- Kiểm tra van giảm áp đúng chủng loại và cổ chai khí phải có gioăng rồi mới lắp ráp
- Để van giảm áp nghiêng khoảng 45 0
- Lắp van giảm áp khí axêtylen vào bình khí axêtylen sao cho lỗ xả khí của van an toàn quay xuống phía dưới
Hình 1.29: Lắp van giảm áp Axetylen
1.3.4 Nới lỏng vít điều chỉnh van giảm áp (Hình 1.30)
Nới lỏng vít điều chỉnh theo hướng ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi có thể quay nhẹ tay Tiếp theo, vặn vít theo chiều kim đồng hồ cho đến khi màng cao su bắt đầu ép vào, sau đó dừng lại.
Hình 1.30: Nới nỏng vít điều chỉnh
1.3.5 Lắp thiết bị ngăn lửa tạt lại (Hình 1.31)
Khi lắp đặt thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô, có thể thực hiện tại mỏ cắt, vị trí nối dây hoặc lắp đặt tại van giảm áp trong hệ thống đường khí cháy.
Hình 1.31: Lắp thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô
1.3.6 Lắp ống dẫn khí (Hình 1.32)
Lắp đặt ống dẫn khí oxy màu xanh với đầu nối van giảm áp oxy đến mỏ cắt, và ống dẫn axetylen màu đỏ với đầu nối van giảm áp axetylen đến mỏ cắt.
Hình 1.32: Lắp ống dẫn khí vào van giảm áp
1.3.7 Lắp pép cắt vào đầu mỏ cắt
Để chọn số hiệu mỏ cắt phù hợp với chiều dày vật cắt, cần điều chỉnh áp suất ngọn lửa cháy của khí ôxy và khí axêtylen Hãy tham khảo bảng số hiệu mỏ cắt để có sự lựa chọn chính xác.
1.3.8 Mở van bình khí (Hình 1.33)
- Đứng phía trước mặt van giảm áp
- Quay chìa vặn mở van bình khí nhẹ nhàng khoảng 1/3 đến 2/3 vòng
- Quan sát kiểm tra áp suất bình khí trên đồng hồ áp suất cao
- Để chìa vặn trên van bình khí
Hình 1.33: Mở van bình khí
1.3.9 Kiểm tra độ kín của khí (H 1.34)
- Dùng nước xà phòng để kiểm tra hoặc bằng kinh nghiệm quan sát và nghe
Kiểm tra van bình khí là rất quan trọng, bao gồm việc kiểm tra các điểm lắp ghép giữa van giảm áp và bình khí, giữa vít điều chỉnh và thân van giảm áp, cũng như giữa đồng hồ đo áp suất và mỏ cắt.
Hình 1.34: Kiểm tra độ kín của khí
1.3.10 Điều chỉnh áp suất khí (Hình 1.35)
- Căn cứ vào bảng chon chế độ để ta chọn và điều chỉnh áp suất khí
- Quay nhẹ nhàng vít điều chỉnh van giảm áp 2 loại cùng chiều kim đồng hồ
- Quan sát điều chỉnh áp suất ôxy đo trên đồng hồ ở mức 35 át, áp suất khí Axêtylen ở mức 0,20,5 áp
Hình 1.35: Điều chỉnh áp suất khí
* Bảng xác định chế độ cắt bằng ngọn lửa khí
Khi chọn chế độ cắt, cần xem xét chiều dày của tấm vật liệu để điều chỉnh cho phù hợp Cắt kim loại bằng ngọn lửa khí thường được sử dụng để cắt thép carbon và thép hợp kim thấp.
Bảng 2 Chế độ cắt thép bằng ngọn lửa khí ôxy – khí hoá lỏng (LPG)
No Đường kính lỗ ( mm)
Tốc độ cắt Cm/p h Áp lực khí (at) Lưu lượng khí (lít/giờ) Ôxy LPG Ôxy cắt Ôxy nung nóng
Bảng 3 Chế độ cắt thép bằng ngọn lửa khí ôxy – Khí axêtilen
No Đường kính lỗ (mm)
Tốc độ cắt Cm/ph Áp lực khí (at)
Lưu lượng khí (lít/giờ) Ôxy LP
G Ôxy cắt Ôxy nung nóng
1.3.11 Kiểm tra khí ở mỏ cắt
Trước khi bắt đầu quá trình cắt, cần kiểm tra bằng cách đưa mỏ cắt vào mặt thùng nước hoặc sử dụng phương pháp khác Sau đó, mở từng van để xả hết khí tạp và xác định xem lưu lượng khí đã đến đầu mỏ cắt hay chưa Khi đảm bảo điều kiện an toàn, tiến hành mồi lửa và điều chỉnh ngọn lửa để thực hiện cắt hiệu quả.
1.3.12 Kiểm tra công suất ngọn lửa
Sau khi lắp ráp xong các thiết bị, cần tiến hành kiểm tra ngọn lửa cắt để xác định công suất có vấn đề hay không, cũng như đảm bảo mỏ cắt và pép cắt hoạt động ổn định Việc này giúp chúng ta có thể điều chỉnh hoặc thay thế kịp thời nếu cần thiết Khi thiết bị đã hoàn chỉnh, hãy tạm thời khóa các van khí của mỏ cắt lại.
1.3.13 Điều chỉnh ngọn lửa cắt
Quá trình cháy của ôxy và các khí như Axêtylen, Metan, và Benzen tạo ra nhiệt và ánh sáng Để điều chỉnh công suất ngọn lửa phù hợp với độ dày của phôi, người dùng có thể lựa chọn giữa ba loại công suất ngọn lửa cắt: ngọn lửa êm dịu, ngọn lửa trung bình và ngọn lửa gắt.
Điều chỉnh công suất ngọn lửa cháy để tạo ra âm thanh êm dịu, giúp ngọn lửa không bị tắt khi xả ôxy cắt.
Để điều chỉnh ngọn lửa cháy trung bình, cần tăng cường công suất sao cho âm thanh của ngọn lửa phát ra mạnh mẽ hơn, đồng thời đảm bảo rằng khi xả ôxy cắt, ngọn lửa vẫn duy trì được sự ổn định và không bị tắt.
Để điều chỉnh ngọn lửa cháy gắt, cần kiểm soát công suất sao cho âm thanh của ngọn lửa phát ra tiếng kêu hơi gắt Khi đạt được điều này, bạn có thể xả ôxy cắt mà không làm tắt ngọn lửa.
Trong công suất của ngọn lửa hàn và cắt, có ba vùng riêng biệt với kích thước và màu sắc khác nhau, phụ thuộc vào tỷ lệ thể tích giữa khí ôxy và axetylen Dựa vào tỷ lệ này, ngọn lửa hàn và cắt được chia thành ba loại: ngọn lửa bình thường, ngọn lửa ôxy hoá và ngọn lửa các bon hoá.
Ngọn lửa hàn khí chia ra làm ba vùng:
Vùng hạt nhân có màu sáng trắng và nhiệt lượng thấp, chứa các bon tự do, do đó không nên sử dụng để hàn, vì việc này sẽ làm cho mối hàn thấm các bon, dẫn đến tình trạng giòn.
Vùng cháy không hoàn toàn có màu sáng xanh và nhiệt độ cao lên đến 3200 độ C, trong đó có sự hiện diện của CO và H2, hai chất khử ôxy Do đó, khu vực này được gọi là vùng hoàn nguyên hoặc vùng cháy chưa hoàn toàn.
Kỹ thuật khai triển phôi và vạch dấu
1.4.1 Quy định chung khi khai triển phôi
1 Căn cứ vào bản vẽ chi tiết mà ta lựa chọn vật liệu và các thiết bị - dụng cụ cần dùng để triển khai công việc
2 Lựa chọn một cạnh hoặc một mặt phẳng của phôi làm chuẩn để gióng kích thước
3 Khi tính toán khai triển người thợ phải suy xét vẽ hình nào trước, hình nào sau và vẽ đường nào trước, đường nào sau Phải biết bố trí các hình vẽ chi tiết trên tấm phôi một cách hợp lý để tấm phôi không bị nhỡ nhàng, không lãng phí vật tư, sau đã mới tiến hành đo và vạch dấu theo kích thước đã xác định
4 Khi tiến hành pha cắt nhiều chi tiết có kích thước như nhau, ta nên chế tạo một tấm dưỡng có ghi số hiệu rõ dàng để làm chuẩn phóng dạng sao chép kích thước
5 Sau khi vẽ xong bản vẽ thực trên phôi thép, ta nên kiểm tra lại xem còn thiếu xót gì không rồi mới tiến hành pha cắt Trường hợp bản vẽ có dấu hiệu nghi ngờ hoặc nhìn không rõ thì ta phải kiểm tra lại kĩ lưỡng rồi mới tiến hành pha cắt
6 Khi tiến hành cắt, người thợ cũng cần cân nhắc cắt hình nào trước hình nào sau, đường nét nào trước đường nét nào sau để vết cắt không ảnh hưởng đến kích thước hình vẽ bên cạnh
7 Các kích đã được pha cắt, người thợ cần bố trí sắp xếp để gọn gàng và ghi rõ số hiệu chủng loại theo trình tự từ nhỏ đến lớn
8 Khi tiến hành chỉnh phôi, việc đầu tiên là người thợ phải biết xác định vị trí cần chỉnh sửa thực hiện theo một trình tự hợp lý
9 Trong quá trình chỉnh sửa phôi người thợ phải thường xuyên kiểm tra xem chi tiết đã đạt yêu cầu chưa để điều chỉnh phù hợp với từng vị trí như mong muốn
1.4.2 Kỹ thuật khai triển và vạch dấu phôi
1.4.2.1 Kỹ thuật tạo hình khai triển phôi
Khai triển vạch dấu phôi là công việc quan trọng trong nghề hàn, quyết định hình dạng và kích thước của sản phẩm Công việc này phức tạp, yêu cầu kiến thức về dựng hình và công nghệ Để vạch dấu chính xác, người thợ cần chọn phôi phù hợp và kiểm tra độ thẳng, độ phẳng của nó Nếu tấm kim loại gặp vấn đề, thợ hàn cũng cần biết phương pháp chỉnh sửa thích hợp.
Việc nắn phẳng tấm thép chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp cơ khí trên máy nắn vạn năng hoặc máy chuyên dụng Đối với tấm thép cacbon có độ dày S ≤ 10 mm, quá trình nắn thường diễn ra ở trạng thái nguội, trong khi tấm có độ dày S > 10 mm và tấm hợp kim cần nắn ở trạng thái nóng Dù thực hiện nắn trên thiết bị nào và ở trạng thái nào, yêu cầu về độ không phẳng của tâm sau khi nắn không được vượt quá 1 mm trên mỗi mét chiều dài của tâm.
Sau khi nắn xong tấm thép, phôi được đặt vào vị trí để lựa chọn phương án tối ưu Khi đã xác định được phương án tốt nhất, cần tiến hành lấy dấu và đánh dấu phôi Lưu ý quan trọng là phải tính toán lượng gia công cơ tiếp theo và độ co ngót của kim loại sau khi thực hiện cắt và hàn.
Để tránh nhầm lẫn trong các nguyên công, đặc biệt là trong lắp ghép và hàn, việc đánh dấu các phôi sau khi lấy dấu là cần thiết, nhất là trong sản xuất đơn chiếc hoặc quy mô nhỏ Tuy nhiên, trong sản xuất hàng loạt lớn, việc đánh dấu có thể không cần thiết do các phôi thường được chứa trong thùng riêng, giúp giảm thiểu nhầm lẫn và mất mát, đồng thời nâng cao năng suất lao động.
- Các dụng cụ thường sử dụng khai triển phôi:
+ Dụng cụ đo: thước lá, thước cặp, thước dây, thước góc…
+ Dụng cụ tạo thành đường nét: mũi vạch, đài vạch, compa, chấm dấu… + Dụng cụ nắn chỉnh: Đe, búa nguội, vam…
- Căn cứ vào bản vẽ chi tiết từ đó tiến hành khi khai triển và vạch dấu
Khai triển phôi là quá trình chuyển đổi chi tiết từ dạng hình không gian sang hình phẳng, sau đó thực hiện tính toán và xác định các yếu tố công nghệ như lượng dư gia công cơ, dung sai và độ biến dạng của kim loại Quy trình này giúp cắt ra các kích thước và hình dạng cần thiết để tạo hình các chi tiết theo yêu cầu.
- Trong thực tế có thể triển khai phôi theo ba phương pháp:
Phương pháp diện tích là phương pháp phổ biến nhất trong việc triển khai phôi, cho phép áp dụng cho các chi tiết có chiều dày S ≤ 0,5 mm Đối với các chi tiết có chiều dày S > 0,5 mm, cần triển khai theo đường trung bình Việc bố trí phôi trên tấm thép một cách hợp lý là rất quan trọng để tối ưu hóa hệ số sử dụng vật liệu mà không làm giảm chất lượng phôi cắt ra Điều này không chỉ có ý nghĩa kinh tế lớn trong sản xuất mà còn đặc biệt quan trọng đối với sản xuất loạt lớn hoặc hàng khối, vì chi phí vật liệu có thể chiếm tới 60 ÷ 70% tổng giá thành của một chi tiết, và đối với các vật liệu quý, con số này có thể còn cao hơn.
Trong sản xuất và kỹ thuật, hệ số được sử dụng để đánh giá mức độ sử dụng vật liệu Hệ số này có thể được tính toán theo một công thức cụ thể.
F0: Tổng diện tích các phôi bố trí trên mặt cắt
F: Diện tích tấm cắt f: Diện tích của mỗi chi tiết (phôi) bố trí trên tấm cắt n: Số lượng phôi (chi tiết)
Trong sản xuất, việc chọn phương án cắt hợp lý cho sản phẩm nhỏ thường sử dụng tấm tôn, giấy cứng bìa hoặc cát tông để cắt thành nhiều mẫu Các mẫu này sau đó được xếp lên tấm thép để chép hình cắt Quá trình này giúp so sánh các phương án và lựa chọn phương án tối ưu với hệ số sử dụng vật liệu tốt nhất.
- Khi dựng hình cần chú ý tới mạch nối (khoảng cách giữa các phôi và mép phôi với cạnh cắt)
Mỗi chi tiết hàn có nhiều phương pháp chuẩn bị phôi khác nhau, vì vậy sau khi chọn phôi, cần phác thảo một số phương án quy trình công nghệ để lựa chọn quy trình tối ưu Quy trình tối ưu không chỉ giúp thực hiện các nguyên công dễ dàng với số lượng nguyên công tối thiểu, mà còn đảm bảo độ chính xác của chi tiết yêu cầu, kết hợp giữa tính kinh tế và tính kỹ thuật.
1.4.2.2 Trình tự vẽ khai triển phôi như sau
Kỹ thuật chế tạo phôi hàn từ thép tấm bằng mỏ cắt cầm tay
1.5.1Thực chất qúa trình cắt kim loại bằng ngọn lửa khí cháy
Phương pháp cắt phôi từ vật liệu tấm phổ biến nhất hiện nay là cắt cơ khí và cắt bằng ngọn lửa hàn khí Ưu điểm của phương pháp này là khả năng cắt được cả tấm mỏng và tấm dày, cũng như thực hiện cắt đường thẳng và đường cong phức tạp Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là mép cắt không đạt độ thẳng và phẳng, vùng ảnh hưởng nhiệt làm thay đổi tính chất cơ lý của kim loại, và độ chính xác về kích thước cũng như hình dạng hình học thường thấp Do đó, sau khi cắt, phôi thường cần được gia công cơ thêm để đạt yêu cầu kỹ thuật.
Cắt kim loại bằng ngọn lửa khí là phương pháp chế tạo phôi quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Hiện nay, các phương pháp cắt đã được cơ khí hóa và tự động hóa, thay thế dần các phương pháp thủ công kém hiệu quả Cắt bằng máy không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng mà còn giảm thiểu sức lao động Phương pháp này thường được thực hiện trên các máy móc như máy bào, mang lại độ chính xác cao và mép cắt phẳng với vùng kim loại thay đổi tính chất cơ lý tối thiểu Tuy nhiên, phương pháp này gặp khó khăn khi cắt các tấm kim loại dày và thường không dễ dàng thực hiện cắt đường thẳng bằng tay hoặc máy.
Quá trình cắt kim loại bằng ngọn lửa ôxy – khí cháy bắt đầu bằng việc nung nóng kim loại tại vị trí cắt bằng ngọn lửa ôxy-axêtylen, butan hoặc propan đến nhiệt độ cháy, làm cho kim loại bị oxy hóa mạnh Sau đó, dòng ôxy cắt được xả vào để oxy hóa toàn bộ kim loại, tạo ra lớp xỉ và làm chảy lớp xỉ đó, từ đó hình thành rãnh cắt Sự phát nhiệt trong quá trình cắt giúp nung nóng vùng xung quanh đến nhiệt độ cháy, cho phép dòng ôxy tiếp tục mở để cắt cho đến khi hoàn thành đường cắt.
Cắt kim loại bằng ngọn lửa ôxy-khí cháy là một phương pháp được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp luyện kim và gia công kim loại Kỹ thuật này mang lại hiệu quả cao trong việc cắt và xử lý các loại kim loại, góp phần quan trọng vào quy trình sản xuất và chế biến trong lĩnh vực luyện kim.
- Tuỳ theo mức độ yêu cầu, người ta thường chia độ chính xác kích thước của phôi (chi tiết) cắt bằng khí ra ba loại sau đây:
+Loại 1: Cắt ra các phôi (chi tiết) để hàn với nhau, dung sai cho phép là (0,5 ÷ 1,5) mm
Loại 2 đề cập đến việc cắt các phôi (chi tiết) để kết nối với các chi tiết khác thông qua bu lông, đinh tán hoặc hàn chồng, với dung sai cho phép từ 1,5 đến 2,5 mm.
Loại 3 bao gồm việc cắt ra các phôi (chi tiết) riêng biệt, không nối liền với nhau hoặc với các chi tiết khác như căn, đệm, nắp, mặt bích, v.v Dung sai cho phép trong quy trình này cần được tuân thủ một cách nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Cắt bằng phương pháp thủ công vẫn được sử dụng phổ biến để cắt phôi thép tấm, thép tròn và các dạng khác Mặc dù cắt bằng máy mang lại độ chính xác cao, năng suất lớn và mép cắt phẳng, nhưng để sử dụng phương pháp cắt bằng ngọn lửa ôxy - khí cháy, kim loại cần phải đáp ứng một số điều kiện nhất định Đối với những kim loại không đáp ứng yêu cầu cắt, cần phải sử dụng thêm thuốc cắt hoặc áp dụng phương pháp cắt khác.
1.5.2 Điều kiện cắt được của kim loại bằng ngọn lửa khí
Để cắt kim loại, nhiệt độ nóng chảy cần phải cao hơn nhiệt độ cháy của chúng khi có ôxy Thép cacbon thấp với hàm lượng cacbon dưới 0,7% có nhiệt độ cháy khoảng 1350 °C và nhiệt độ nóng chảy khoảng 1500 °C, do đó đáp ứng điều kiện này Ngược lại, thép cacbon cao với hàm lượng cacbon trên 1,1% có nhiệt độ cháy gần bằng nhiệt độ nóng chảy, vì vậy cần phải đốt nóng thép đến khoảng 300 – 650 °C trước khi cắt Đối với thép cacbon cao, thép hợp kim crôm, crôm-niken, gang và kim loại màu, việc cắt thường yêu cầu sử dụng thuốc cắt.
Nhiệt độ nóng chảy của ôxýt kim loại cần phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của chính kim loại đó Nếu không, lớp ôxýt trên bề mặt kim loại sẽ không bị nóng chảy, dẫn đến việc dòng ôxy cắt không thể xuyên qua lớp ôxýt này, ngăn cản quá trình ôxy hóa của kim loại phía dưới và làm gián đoạn quá trình cắt.
Ví dụ: Thép crôm cao, crôm – niken tạo nên Cr2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao tới 2050 o C, vì thế không thoả mãn điều kiện này
- Nhiệt lượng sinh ra khi kim loại cháy trong dòng ôxy phải đủ để duy trì quá trình cắt liên tục
Khi cắt tấm mỏng bằng thép ít cacbon, quá trình này yêu cầu 70% năng lượng từ nhiệt lượng sinh ra do kim loại cháy trong ôxy, trong khi 30% còn lại đến từ ngọn lửa khí cháy.
Tính dẫn nhiệt của kim loại không nên quá cao, vì nếu dẫn nhiệt quá mức, nhiệt lượng từ ngọn lửa sẽ bị phát tán ra xung quanh, dẫn đến nhiệt độ tại vị trí cắt không đủ hoặc gây gián đoạn trong quá trình cắt.
Ví dụ: Đồng, nhôm và hợp kim của chúng không thoả mãn điều kiện này
Ôxýt cần có tính chảy loãng cao để dòng ôxy cắt có thể dễ dàng thổi chúng ra khỏi rãnh cắt; nếu không, chúng sẽ cản trở quá trình cắt.
Ví dụ: Gang chứa nhiều silíc sẽ tạo ra SiO2 khó nóng chảy, có độ nhớt cao nên rất khó cắt
- Kim loại đem cắt chứa ít các chất gây cản trở quá trình cắt như: C, Cr,
Si, Al, v.v và chứa nhiều chất có lợi cho quá trình cắt như: Mo, W, v.v
1.5.3.1 Vị trí bắt đầu cắt
Hình 1.50: Góc độ mỏ cắt
Điều chỉnh ngọn lửa tại vị trí bắt đầu đường cắt với mỏ cắt nghiêng từ 5 đến 10 độ so với bề mặt vật cắt giúp tập trung nhiệt, làm nóng đều mép vật cắt trên toàn bộ chiều dày, từ đó tăng tốc độ cắt Khi tấm kim loại đạt trạng thái cắt, cần xả ôxy và điều chỉnh góc mỏ cắt lên từ 15 đến 20 độ để tối ưu hóa quá trình cắt.
Khi vật liệu dày dưới 50mm, mỏ cắt cần được đặt thẳng góc với bề mặt vật cắt để tối ưu hóa việc tập trung nhiệt, giúp làm nóng nhanh chóng tấm kim loại đến trạng thái cắt.
Khi cắt từ giữa tấm với chiều dày nhỏ hơn 20mm, có thể sử dụng mỏ cắt để khoét lỗ tạo rãnh Tuy nhiên, để tránh ngọn lửa tạt trở vào, cần nung nóng tấm đến nhiệt độ chảy trước khi mở van O2 để cắt.
- Khi vật cắt có chiều dày lớn hoặc chi tiết cần đạt độ chính xác ta phải khoan một lỗ để tạo rãnh cắt
1.5.3.2 Quá trình thực hiện cắt
Kỹ thuật kiểm tra, chỉnh sửa phôi
- Sau khi cắt xong để phôi nguội hẳn, dùng búa gõ xỉ làm sạch xỉ, hạt kim loại bám trên bề mặt và mép vát
- Tiến hành kiểm tra các yếu tố sau:
+ Độ thẳng của đường cắt
+ Độ phẳng của mặt cắt
+ Độ lồi lõm của bề mặt cắt
+ Điểm bắt đầu và điểm kết thúc
+ Sự nóng chảy của cạnh trên đường cắt
+ Độ cong vênh, biến dạng của phôi
- Dùng máy mài tay, đục, giũa, búa nguội.v.v Để chỉnh sửa phôi đảm bảo hình dáng, kích thước theo yêu cầu bản vẽ.
Kỹ thuật an toàn lao động và vệ sinh phân xưởng
1.7.1 Quy định chung khi sử dụng thiết bị - dụng cụ
1 Các thiết bị, dụng cụ phải bố trí sắp xếp gọn gàng, dễ nhìn, dễ lấy, dễ kiểm tra
2 Trước khi làm việc người thợ phải lựa chọn thiết bị, dụng cụ phù hợp với công việc cần triển khai, sau đó kiểm tra an toàn rồi mới đưa vào hoạt động
3 Khi kiểm tra hoặc đang sử dụng nếu thiết bị dụng cụ có dấu hiệu hỏng phải ngừng làm việc và báo cho người phụ trách để sửa chữa kịp thời
4 Khi vận hành và sử dụng các thiết bị dụng cụ phải thực hiện đúng trình tự, chức năng công việc, không nên làm việc tự do cẩu thả
5 Đối với các thiết bị phức tạp hoặc nguy hiểm, nên bố trí hai người trở lên để hỗ trợ nhau trong công việc đảm bảo an toàn
6 Khi làm việc xong các dụng cụ được lau sạch dầu mỡ và bụi bẩn rồi sắp xếp gọn gàng đúng vị trí cũ
7 Người học nắm vững các quy định khi sử dụng mọi thiết bị dụng cụ, vận hành đúng trình tự và chính xác để đảm bảo hiệu quả cao và an toàn trong lao động
1.7.2 Quy định an toàn khi cắt kim loại bằng ngọn lửa khí
Người thực hiện công việc cắt bằng khí phải từ 18 tuổi trở lên, có chứng nhận sức khỏe, đã qua đào tạo chuyên môn và sở hữu chứng chỉ do các cơ quan, tổ chức có thẩm quyền cấp.
Cấm thực hiện công việc cắt bằng khí ở độ cao trên 1m mà không có biện pháp che chắn hoặc ở những khu vực thiếu ánh sáng Ngoài ra, không được tiến hành công việc tại những vị trí nguy hiểm trong điều kiện thời tiết xấu.
Cấm việc đặt bình điều chế axêtylen di động tại những khu vực đông người cũng như những nơi có sự bốc hơi của các chất có khả năng phản ứng với axêtylen, nhằm ngăn ngừa sự hình thành hỗn hợp cháy nổ.
- Phải đặt các bình chứa khí cách vị trí cắt và nguồn nhiệt khác có ngọn lửa hở một khoảng cách ít nhất là 10 m
- Khi thao tác đối với các chai (bình) chứa khí ôxy:
+ Cấm dùng các dụng cụ có dính dầu mỡ để thao tác
+ Cấm mang vác bằng tay hoặc lăn
+ Cấm thao lắp chai bằng búa đập và đục
+ Cấm sử dụng các chai bị nứt, bị hỏng (móp, sứt, mẻ )
+ Cấm dùng các van giảm áp có ren không thích hợp ở những chỗ có mối ghép bằng ren
+ Cấm dùng các chai có ren hở khí
Cấm để bình điều chế và chai chứa khí mà không có kiểm soát Cần đảm bảo khoảng cách an toàn, ít nhất 5 mét, giữa các chai chứa khí ôxy và bình khí cháy.
- Khi thao tác với bình điều chế axêtylen
+ Cấm dùng 1 bình điều chế di động cung cấp axêtylen cho từ 2 vị trí hàn cắt trở nên
+ Cấm nạp khí nhiều hơn quy định trong hồ sơ kỹ thuật của bình
+ Cấm đặt bình ở các chỗ hàn, các chỗ có nguồn lửa hoặc tia lửa trực tiếp trong vòng 10 m
- Cấm lấy ôxy khỏi chai khi áp suất dư trong chai còn nhỏ hơn 0,5at
- Cấm đem mỏ cắt bằng khí đang cháy ra khỏi vị trí làm việc
- Cấm cắt bằng khí với các bồn bể chứa, ống dẫn đang chịu áp lực
1.7.3 Các biện pháp chống cháy nổ khi cắt kim loại
- Trước khi cắt cần kiểm tra khu vực làm việc và các vùng liên quan
+ Tường và những phòng thông nhau
+ Mức độ an toàn của hệ thống ống dẫn
+ Vật liệu dễ cháy, nổ trong khu vực cắt khí
Từ đó ta đề xuất hoặc áp dụng các biện pháp phòng chống cháy nổ thích hợp
- Phải chuẩn bị các phương tiện tại chỗ có khả năng dập tắt cháy nổ (bình chữa cháy, nước, cát )
- Nếu không đảm bảo các điều kiện chống cháy nổ thì không được phép thực hiện việc cắt Cần tìm biện pháp thích hợp để giải quyết
Để đảm bảo an toàn cháy nổ tại nơi làm việc, cần phải che đậy hoặc di chuyển các vật liệu dễ cháy nếu chưa đáp ứng đủ điều kiện chống cháy Việc tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về phòng chống cháy là rất quan trọng Ngoài ra, cần thiết lập hệ thống báo cháy phù hợp và thực hiện kiểm tra lại sau khi kết thúc công việc cắt.
Khi thực hiện cắt trong không gian hẹp và kín như bình chứa nhiên liệu hay nồi hơi, việc áp dụng các biện pháp an toàn phòng chống cháy nổ là rất quan trọng Đặc biệt, hệ thống thông gió cần phải đảm bảo cung cấp đủ lượng gió để trao đổi qua không gian làm việc, nhằm giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.
Các nguy hiểm có thể do vật liệu dễ cháy, thừa hoặc thiếu ôxy, nhiều loại khí cháy, dòng điện, các chất còn lại trong bình chứa
Trước khi bắt đầu công việc hàn, cần thiết lập hệ thống thông gió, mặc đồ bảo hộ chống cháy và kiểm tra độ kín của thiết bị hàn cũng như bình chứa khí Bình chứa khí nên được đặt ngoài khu vực hàn hẹp Sử dụng máy hàn an toàn với điện áp không vượt quá 42 V và đảm bảo có hệ thống nối mát đúng quy định, cùng với thiết bị điện hoặc chiếu sáng không quá 48 V Trong quá trình làm việc, cần thường xuyên thông gió để loại bỏ khói và cung cấp đủ không khí sạch Khi tạm nghỉ, hãy tháo dây dẫn thiết bị và kiểm tra tình trạng Sau khi hoàn tất công việc, cần mang tất cả dụng cụ ra khỏi khu vực hàn và vệ sinh sạch sẽ nơi cắt khí.
Khi cắt các bình chứa chất nguy hiểm như thùng chứa hóa chất hoặc bình xăng, cần lưu ý rằng bên trong có thể tồn tại các chất độc hại, dễ cháy nổ và gây ô nhiễm Do đó, trước khi tiến hành cắt, việc kiểm tra và làm sạch cặn hoặc chất tồn dư bên trong là rất quan trọng Những bình, thùng chứa không rõ nguồn gốc cũng được coi là chất nguy hiểm, đòi hỏi sự cẩn trọng tối đa trong quá trình xử lý.
Để đảm bảo an toàn, cần thực hiện giám định chuyên môn và kiểm tra các biện pháp an toàn một cách nghiêm ngặt Việc giám sát chặt chẽ công việc là rất quan trọng, đặc biệt là không để xảy ra tia lửa tại các miệng van khóa Trước khi tiến hành cắt, hãy loại bỏ tất cả các chất bên trong thiết bị chứa và tẩy sạch để giảm thiểu rủi ro.
Để làm sạch thiết bị, trước tiên cần rửa sạch bằng chất lỏng phù hợp hoặc làm bay hơi, sau đó thực hiện làm sạch bằng cơ học Tiếp theo, rửa lại bằng nước sạch và để thiết bị khô Cuối cùng, hãy làm đầy thiết bị chứa bằng các chất chống cháy thích hợp như nước, nitơ hoặc khí carbonic.
1.7.4 An toàn lao động và vệ sinh công nghiệp
- Trang bi quần áo bảo hộ lao động giày mũ gọn gàng đúng quy định
- Bình chứa đầy ôxy phải để cách xa ngọn lửa trần ít nhất 5 mét
- Không được để các chai ôxy ở gần dầu mỡ, các chất cháy và các chai khí dễ bắt lửa
- Khi vận chuyển các chai ôxy phải thật nhẹ nhàng tránh va chạm mạnh
- Van giảm áp của loại khí nào chỉ được phép dùng riêng cho khí ấy, không được dùng lẫn lộn
- Trước khi lắp van giảm áp phải kiểm tra xem ống nhánh trên van khoá của bình ôxy có dầu mỡ và bụi bẩn không
Khi ngừng hàn hoặc cắt trong thời gian ngắn, cần đóng kín các van khoá trên nguồn cung cấp khí Nếu ngừng làm việc lâu hơn 1 giờ, trước khi đóng van khoá, hãy nới lỏng vít điều chỉnh trên van giảm áp cho đến khi áp kế ở buồng áp lực thấp đạt chỉ số 0.
- Hàng tháng phải dùng nước xà phòng bôi trên các phần nối của van để kiểm tra xem van có hở không
Người thực hiện công việc hàn và cắt khí cần phải từ 18 tuổi trở lên, có chứng nhận sức khỏe đầy đủ và đã hoàn thành khóa đào tạo chuyên môn theo yêu cầu.
Thiết bị - Dụng cụ - Vật tư
Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư cho một nhóm có khoảng 3 đến 5 sinh viên
Bảng thống kê Thiết bị- Dụng cụ - Vật tư
TT Thiết bị - dụng cụ- vật tư
TT Thiết bị - dụng cụ-vật tư
1 Găng tay 3 đôi 16 Com pa 2 chiếc
2 Yếm da 2chiếc 17 Bật lửa 1 chiếc
3 Kìm rèn 3chiếc 18 Thước lá 500 3 chiếc
4 Búa nguội 500g 3chiếc 19 Vạch dấu 3 chiếc
5 Kính bảo hộ lao động 5chiếc 20 Mỏ nết 300 1 chiếc
6 Bộ kim thông mỏ cắt 1bộ 21 Thước lá 1000 1 chiếc
7 Chìa khóa mở chai 1chiếc 22 Thước cuộn 1 chiếc khí C2H2 200
8 Chìa khóa mở chai khí O2
9 Chai chứa khí O2 1Chai 24 Mỏ cắt cầm tay 1 chiếc
10 Bộ van giảm áp O2 1Chai 25 Bàn gá cắt phôi chiếc
11 Bình sinh khí C2H2 đồng bộ
1Chai 26 Bộ dây dẫn khí
12 Chai chứa khí C2 H2 1Chai 27 Bộ van giảm áp O2 1bộ
13 Bộ van giảm áp C2 H2 1 bộ 28 Thiết bị ngăn lửa tạt lại kiểu khô
1 bộ 29 Bộ van giảm áp của khí Gas
Quy trình thực hiện
-Vật liệu thép tấm CT31
- Đường cắt thẳng, mép cắt phẳng, không bị bavia
- Độ vuông góc giữa mặt phẳng của phôi và mặt phẳng rãnh cắt
