ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP Chương 5 CÔNG NGHỆ CẮT KIM LOẠI 5.1 Cắt kim loại bằng Oxy 5.1.1 Định nghĩa Cắt bằng oxy là một phương pháp cắt bằng nhiệt nhằm thực hiện một nguyên công cắt qua sự đốt cháy cục bộ và liên tục. Có một sự ôxy hóa kim loại xảy ra. Sắt cháy trong ôxy biểu hiện màu hồng sáng. Các điều kiện để ráp : − Nhiệt độ lúc mồi lửa phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy. Cần phải đạt được sự ôxy hóa và không cho nóng chảy kim loại. − Kim loại phải ôxy hóa dễ dàng sao cho phản ứng xảy ra phải phát nhiệt, để duy trì kim loại ở nhiệt độ mồi lửa được dễ dàng. − Các ôxýt được tạo thành phải ở trạng thái lỏng, và nhiệt độ nóng chảy của chúng tối đa bằng nhiệt độ nóng chảy của kim loại − Ngọn lửa nung nóng không được quá nóng. 5.1.2 Cắt ôxy bằng tay Sự điều chỉnh áp suất, việc lựa chọn béc phun, và tốc độ cắt đều do người chế tạo đưa ra. Ví dụ : vòi phun 10/10 = dày 5 đến 12 mm Ap suất của O 2 để cắt từ 1,5 đến 2 Bar. Tốc độ di chuyển 80 đến 60 cm/mm Điều chỉnh ngọn lửa đốt nóng : − Ngọn lửa đốt nóng không được quá nóng. − Tác động lên rôbinê của tia cắt không được tạo ra sự điều chỉnh sai lệch của ngọn lửa đốt nóng Sự mồi khi cắt: − Từ mép tấm tôn, cần phải có một cái lỗ, một mảnh phoi được thoát ra từ đục. − Đốt nóng kim loại đến trạng thái nóng đỏ. − Mở vòi cắt Tiến hành cắt: − Chi tiết cần phải ở trạng thái liên đới với tấm tôn càng lâu càng tốt mà từ đó người ta cắt chi tiết. Nhận xét: Áp suất của khí ôxy dùng để cắt phải được điều chỉnh ở vị trí “ cắt mở” 5.1.3 Bí quyết để cắt kim loại bằng ôxy Chỉ có những kim loại dễ bị ôxy hóa thì có thể được cắt bằng ôxy mà cần bí quyết gì cả. Những kim loại không rỉ hay khó rỉ phải có bí quyết mới cắt được, để dẫn đến sự oxy hóa THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ HÀN 117 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP Cắt gang bằng ôxy : Người ta cho thêm một que thép non, hay đốt nóng tia cắt. Cắt gang, nhôm, đồng, và các thép không rỉ bằng ôxy : Người ta sử dụng bột sắt, hay bột silíc, những bột này làm cho sự ôxy hóa không nóng chảy xảy ra dể dàng hơn . Hãy rửa mối hàn. 5.1.4 Cắt bằng ôxy dưới nước - Độ sâu tối đa từ 10 đến 12m cho khí axêtylen 40m cho khí hydrô 5.1.5 Cắt ôxy bằng máy Các loại máy chủ yếu : − Máy xách tay hay xe có động cơ − Các máy chép hình. − Các máy điều khiển bằng số. Các kiểu cơ cấu dẫn hướngkhác nhau của các máy chép hình: − Thiết bị vạch đồ thị đường cong (con lăn chủ động điều khiển bằng tay) − Dụng cụ vạch dấu bằng con lăn từ. Một bánh lăn từ trường chạy theo đường biên của một cái dưỡng (mẫu). − Chế tạo dưỡng mẫu : cần tăng thêm hay giảm bớt bán kính của bánh lăn nhỏ hơn nữa rãnh. − Dụng cụ vạch dấu bằng mắt điện tử. Một tế bào quang điện đi theo đường đi và cần 1 môtơ chỉ hướng. Cắt và tiến hành vát mép cạnh: Nguyên công cắt được thực hiện bằng 3 đèn xì cùng một lúc. THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ HÀN 118 CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CẮT THẲNG (1 BAR = 1,02 kg/cm) Độ dày Béc phun Khoảng cách Mép hàn – tôn Tốc độ Độ dày M/H Ap suất cắt bằng ôxy Độ dày BAR ÔXY NÓNG AXÊTYLEN TIÊU THỤ THEO GIỜ (1/h) ĐỘ DÀY CỦA RÃNH tính bằng mm Từ 3 mm đến 15 mm 10/10 1,5 mm 3 mm 32 5 mm 30 8 mm 27 10 mm 25 12 mm 22 15 mm 20 3 mm 1,5 5 mm 1,7 8 mm 2,0 10 mm 2,2 12 mm 2,4 15 mm 2,7 1,5 bar 0,150 bar Toàn phần o 2 1200 ÷1300 1300 ÷1700 1400 ÷ 1900 1550 ÷ 2000 1700 ÷2200 C 2 H 2 175 ÷ 280 175 ÷ 280 175 ÷ 280 175 ÷ 280 175 ÷ 280 1,8÷ 2,6 1,8 ÷2,6 1,8÷ 2,6 1,8 ÷2,6 1,8 ÷2,6 Từ 12 mm đến 40 mm 15/10 1,5 đến 2 mm 12 mm 26 15 mm 25 20 mm 22 25 mm 20 30 mm 18 35 mm 16 40 mm 15 12 mm 2,6 15 mm 2,0 20 mm 2,3 25 mm 2,7 30 mm 3,0 35 mm 3,4 40 mm 3,7 1,5 bar 0,15 bar 0,200 bar 2800 ÷ 3600 3000 ÷ 3800 3400 ÷ 4600 3800 ÷ 5000 4150 ÷ 5150 4550 ÷ 5300 4900 ÷ 5600 220 ÷ 400 220 ÷ 400 220 ÷ 400 220 ÷ 400 350 ÷ 450 350 ÷ 450 350 ÷ 450 2,4 ÷ 3,5 2,4 ÷ 3,5 2,4 ÷ 3,5 2,4 ÷ 3,5 2,4 ÷ 3,5 2,4 ÷ 3,5 2,4 ÷ 3,5 Từ 40 mm đến 100 mm 20/10 2 đến 2,5 mm 40 mm 16 50 mm 15 60 mm 14,5 70 mm 14 80 mm 13,5 90 mm 13 100 mm 12,5 40 mm 3,0 50 mm 3,1 60 mm 3,2 70 mm 3,3 80 mm 3,4 90 mm 3,5 100 mm 3,6 1,5 bar 0,150 bar 0,200 bar 7100 ÷ 9850 7500 ÷13400 7900 ÷14400 8350 ÷15500 400 ÷600 400 ÷600 530 ÷680 530 ÷680 3,2 ÷ 6 3,2 ÷ 6 3,2 ÷ 6 3,2 ÷ 6 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP CẮT ĐÚNG _________________________________________________ SAI HỎNG SỬA CHỮA Tróc từ nữa chiều dày . Thiếu nhiệt. Tăng công suất nhiệt. Nung nóng quá mạnh và ngọn lửa quá gần tấm tôn. Kiểm tra lại ngọn lửa và điều chỉnh độ cao. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP Đường vân quá rõ nét. Tăng tốc độ cắt. Chậm quá, các đường vân có khuynh hướng ngã về sau. Giảm bớt tốc độ cắt. Các vết cắt bằng đèn xì phải được mài lại. Cắt bằng ôxy gây ra một vùng nhỏ bị ảnh hưởng nhiệt, vùng này cần phải được khắc phục bằng cách mài, nhất là trên mép vát hàn. Trước và sau khi khi cắt bằng ôxy, một số thép cần phải được nung nóng trước giống như khi hàn. Người ta thêm các mỏ đốt vào mỏ cắt đặt đằng trước vòi cắt. Đôi khi, cần tiến hành hàn một vài điểm có độ cứng trên mép vát trước các nguyên công hàn (các thép tôi). 5.2 Đột lỗ bằng khí hồ quang Đột lỗ bằng khí hồ quang là một phương pháp được sử dụng chủ yếu trong công việc gò hàn thô, đục tẩy các mối hàn để thực hiện những công việc sửa chữa. Trong ngành đúc, phương pháp này được sử dụng để khắc phục những vết rạn nứt cho công việc sữa chữa bằng cách hàn đắp vào. Một hồ quang điện phóng ra giữa điện cực bằng graphít (than chì) và chi tiết cần đục làm cho kim loại nóng chảy trong khi một tia không khí nén đẩy kim loại nóng chảy đi ( phương pháp “ hơi hồ quang ” ) Dòng điện được sử dụng là dòng điện một chiều được nắn dòng, không được sử dụng các máy hàn đến hết công suất của nó (có nguy cơ làm hỏng các đi-ốt). Điện cực bằng graphít phải được nối với dây nối đất dương. Nó cũng bị tấn công tới tấp bởi các điện tử, còn chi tiết bị đục gọt cũng chịu phải sự phẳng các bon ít hơn. Các điện cực được sử dụng có đường kính từ 4 đến 16 mm, tuy nhiên cũng còn có các điện cực có đường kính đến 19 mm. Đường kính các điện cực (mm) 4 5 6 8 10 12 16 Cường độ nhỏ nhất (A) 80 110 150 200 300 400 600 THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ HÀN 121 50 1 2 3 4 5 1 3 6 6 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP Cường độ lớn nhất (A) 150 200 350 450 550 1000 1200 Điện áp (V) Biến đổi từ 30 đến 50 Cách thực hiện đục gọt bằng hơi hồ quang. Phải luôn luôn đặt chi tiết vào thiết bị tạo ra hơi hồ quang sao cho kim loại nóng chảy có thể chảy dễ dàng. Cho khí nén hoạt động để đẩy kim loại nóng chảy ngay sau khi hồ quang điện bắt đầu hoạt động. Mồi hồ quang điện và giữ que hàn tiếp xúc với kim loại trong suốt quá trình đột. Dịch chuyển que hàn từ phải sang trái. Người thao tác không được quan sát gì mỗi khi hồ quang điện ngưng lại; điều đó nói rằng sự tiến quá chậm. Người thao tác phải chăm chú để đạt được bề mặt đều đặn không bị lổ rỗ. Ap suất của khí nén được sử dụng từ 4 đến 6 bar với lưu lượng thoát ra là 0,8 m3/ giờ . Phương pháp này tiêu hao năng lượng đáng kể. Hiệu suất tốt. Đục gọt kim loại bằng khí hồ quang cũng được thực hiện tự động với các điện cực nối đầu có đường kính lớn. Hình dáng của các điện cực thay đổi theo dạng của rãnh đã được tạo ra. Bắt buộc phải mài đi chỗ xói lở trước khi hàn, bởi vì phương pháp này để lại các vết các bon trên bề mặt. Cũng cần phải nung nóng một số loại thép (CrMo) trước khi thực hiện đục gọt. 5.3 Cắt kim loại bằng plasma Cắt bằng plasma đặc biệt là dành để cắt các thép không rỉ, thép chịu lửa, và nhôm. Về các loại thép không hợp kim và thép hợp kim yếu, giá thành của nó rất cao. Mũi đốt plasma hồ quang không chuyển đổi được, chỉ có thể thích hợp để cắt các tấm tôn mỏng, vì do năng lượng của nó yếu. Với mỏ đốt bằng hồ quang chuyển đổi được, thì việc nung nóng các khí cao hơn (25000 o C) và tốc độ thoát ra cao để đẩy kim loại nóng chảy có thể làm cho công việc cắt có thể thực hiện được bằng cách làm nóng chảy cục bộ tất cả các vật liệu dẫn nhiệt. Trong khi phương pháp cắt bằng ôxy tăng năng lượng trên toàn bộ chiều dày được cắt tạo ra một rãnh có chiều rộng không đổi, ở đây, nhiệt độ giảm xuống từ từ, vết cắt ở phiá trên rộng hơn ở phiá từ trên xuống dưới với một độ dốc khoảng 5 o . Hổn hợp N2 + H2 cho năng suất cắt cao, cắt đến độ dày 120 mm đối với thép không rỉ và 100 mm đối với nhôm. Đại đa số các thiết bị đều sử dụng các hổn hợp khí A + H2 như để hàn, dù rằng giảm hiệu năng cắt. THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ HÀN 122 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP 1. Mỏ đốt 4. Nước làm nguội 2. Điện cực bằng tungsten. 5. Cột plasma 3. Hơi. 6. Máy phát điện. Hồ quang không chuyển đổi Hồ quang chuyển đổi được - Hồ quang không chuyển đổi thường được sử dụng như hồ quang dẫn đường để mồi hồ quang chuyển đổi. - Nó được tạo thành giữa que hàn bằng tungsten và béc phun. Nó có thuận tiện là cho phép cắt các vật liệu không dẫn nhiệt. - Hồ quang chuyển đổi được tạo thàmh giữa điện cực tungsten và chi tiết cần cắt. - Nó cho phép cắt các kim loại. 5.4 Cắt bằng tia laser Bằng cách định vị hết mức năng lượng mà nó tập trung, tia laser tạo nên một phương pháp cắt mới thông qua sự bay hơi của vật chất, có thể áp dụng được cho các vật liệu kim loại hay phi kim loại. Tia laser bằng CO2 được sử dụng nhiều nhất, bởi vì mạnh hơn nhiều so với tia laser YAG. THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ HÀN 123 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM ĐÀO TẠO BẢO DƯỢNG CÔNG NGHIỆP CẮT TIA LASER CO 2 TIA LASER YAG Rất thơng dụng trong việc cắt : tại tiêu điểm vật liệu bị hỏng và sau đó bay hơi . Tốc độ cắt Rất nhanh và thay đổi tùy thuộc vào bản chất của vật liệu và độ dày của nó ( theo thứ tự từ 1 đến 40 m/ mm ) Khơng vượt q 2 m/mn . Chất lượng vết cắt VẬT LIỆU TRẠNG THÁI CỦA DỤNG CỤ TRẠNG THÁI CỦA DỤNG CỤ NHẬN XÉT Thép các bon Thép khơng rỉ Nhơm Đồng Chất dẻo Sợi tổng hợp Composite Carton Tốt Tốt Chính xác Khơng thể được Có thể thay đổi Tốt Có thể thay đổi Chính xác Tốt Tốt Rất hồn hảo Hồn hảo Khơng thể được Khơng thể được Rất hồn hảo Khơng thể được Khơng thể cắt tất cả các vật liệu ; cần phải cho tia laser thích hợp cho vật liệu Hơi phụ trợ Hơi dự trữ được sử dụng để tránh kim loại bị tung t các ba - via, hơi này có thể là khí nén, ơxy hay một khí trơ . Nhận xét Chiều rộng của rãnh cắt rất nhỏ ( 0,2 đến 0,5 mm ) , độ chính xác của vết cắt theo thứ tự 3/100 . Cắt phải thực hiện nhanh chóng để làm cho các chi tiết khỏi nóng lên vì thế khơng gây ra sự biến dạng . THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ HÀN 124 . TẠO BẢO DƯỠNG CÔNG NGHIỆP Chương 5 CÔNG NGHỆ CẮT KIM LOẠI 5. 1 Cắt kim loại bằng Oxy 5. 1.1 Định nghĩa Cắt bằng oxy là một phương pháp cắt bằng nhiệt nhằm thực hiện một nguyên công cắt qua sự đốt. 220 ÷ 400 350 ÷ 450 350 ÷ 450 350 ÷ 450 2,4 ÷ 3 ,5 2,4 ÷ 3 ,5 2,4 ÷ 3 ,5 2,4 ÷ 3 ,5 2,4 ÷ 3 ,5 2,4 ÷ 3 ,5 2,4 ÷ 3 ,5 Từ 40 mm đến 100 mm 20/10 2 đến 2 ,5 mm 40 mm 16 50 mm 15 60 mm 14 ,5 70 mm. mm 2,0 20 mm 2,3 25 mm 2,7 30 mm 3,0 35 mm 3,4 40 mm 3,7 1 ,5 bar 0, 15 bar 0,200 bar 2800 ÷ 3600 3000 ÷ 3800 3400 ÷ 4600 3800 ÷ 50 00 4 150 ÷ 51 50 455 0 ÷ 53 00 4900 ÷ 56 00 220 ÷ 400 220