Hàn khí là gì? Tìm hiểu chi tiết phương pháp hàn khí trong cơ khí

Trong ngành cơ khí, công nghiệp hàn xì có nhiều phương pháp hàn phổ biến khác nhau. Hàn khí là một trong những phương pháp hàn đóng vai trò quan trọng trong ngành cơ khí, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hiệu suất sản xuất. Bài viết này thiết bị cơ khí Đức Phong sẽ cùng bạn khám phá khái niệm hàn khí là gì? Và tìm hiểu các thông tin chi tiết về phương pháp hàn khí.

Khái niệm hàn khí là gì?

Hàn khí, hay còn gọi là hàn oxy-fuel là quá trình hàn sử dụng nhiệt từ phản ứng cháy của khí đốt và oxy để nung chảy kim loại cơ bản và que hàn, tạo thành mối hàn. Phương pháp này không yêu cầu nguồn điện, thiết bị đơn giản và dễ di chuyển, phù hợp với nhiều loại công việc hàn khác nhau. Máy hàn điện tử dùng khí thường được dùng để hàn những tấm kim loại mỏng và một số hợp kim màu. 

Đây là một trong những phương pháp hàn lâu đời và phổ biến trong ngành cơ khí. Phương pháp này sử dụng nhiệt sinh ra từ phản ứng cháy của khí đốt (như acetylene) với oxy để nung chảy kim loại, tạo thành mối hàn. Với tính linh hoạt và hiệu quả, hàn khí được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ sửa chữa đến sản xuất công nghiệp. 

Nguyên lý hoạt động của máy hàn khí

Máy hàn sử dụng phương pháp hàn khí có nguyên lý hoạt động dựa trên khí đốt (thường là acetylene) được trộn với oxy trong mỏ hàn để tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ cao, khoảng 3.200°C. Ngọn lửa này được sử dụng để nung chảy kim loại cơ bản và que hàn, tạo thành mối hàn khi kim loại nguội lại. 

Quá trình hàn khí không yêu cầu nguồn điện, thiết bị đơn giản và dễ di chuyển, phù hợp với nhiều loại công việc hàn khác nhau, đặc biệt là trong các ứng dụng sửa chữa và bảo trì. Tuy nhiên, để đạt được mối hàn chất lượng, người thợ cần có kỹ năng và kinh nghiệm trong việc điều chỉnh ngọn lửa và kiểm soát quá trình hàn.​

Các loại khí dùng trong hàn khí

Thông thường có 2 loại được sử dụng: khí Oxy để duy trì cho sự cháy và các loại khí cháy như Hydro (H2), Axetilen (C2H2), khí than đá, hơi của xăng, Benzen… Trong thực tế khí đốt chủ yếu được dùng để hàn là Acetylen bởi khí này khi cháy trong Oxy sẽ tỏa ra nhiệt lượng thấp nhất là 11470 cal/m3 và đưa nhiệt độ ở mức cao nhất là 3150oC.

Trong thực tế khí đốt chủ yếu dùng để hàn là acetylen vì khí này khi cháy trong oxy tỏa ra nhiệt lượng có ít cao nhất (11470 cal/m3) và đưa nhiệt độ lên mức cao nhất (3150oC). Hydro là loại khí đốt không màu, không mùi. Khí Hydro có thể điều chế bằng phương pháp điện phân hoặc một số phương pháp khác.

Oxy và Hydro được bán ra trong dạng bình chứa, thường có áp suất là 150 at với dung tích tiêu chuẩn là 40L. Phương pháp hàn khí Hydro đã được áp dụng khá sớm nhưng bởi vì nhiệt lượng của nó sinh ra tương đối ít và nhiệt độ không cao, cho nên chỉ được dùng để hàn các kim loại màu như nhôm, chì và hàn các tấm thép mỏng hoặc dùng để nung vật liệu khi cắt bằng khí Oxy.

Ngoài ra, vì nhiệt độ thấp nên khi hàn tấm thép dày sẽ đòi hỏi phải kéo thời gian đốt nóng chảy dẫn đến nhiệt lượng hao phí rất nhiều, do đó giá thành sẽ cao. Cũng vì thế nên khí Axetilen được dùng nhiều hơn trong kỹ thuật hàn khí, còn Hydro thì ít hơn.

Khí acetylen (còn gọi là hơi đất đèn) là một loại khí nhẹ hơn oxy và hydro, không màu và thoang thoảng mùi ete, bốc cháy ở nhiệt độ 420o và dễ nổ khi áp suất lớn hơn 1,75 at hoặc tiếp xúc lâu với đồng và bạc. Hỗn hợp của không khí với actylen khi nồng độ của nó trong hỗn hợp nằm trong giới hạn từ 2,8 – 65% có thể gây nổ.

Hoặc có thể hiểu nôm na như sau:

• Acetylene (C₂H₂): Là khí đốt phổ biến nhất trong hàn khí, cho ngọn lửa nhiệt độ cao, phù hợp với nhiều loại kim loại

• Hydro (H₂): Thường được sử dụng trong hàn các kim loại màu như nhôm, đồng.

Ưu - nhược điểm hàn khí trong ngành công nghiệp cơ khí

Để hiểu rõ hơn, cùng tìm hiều về ưu điểm và nhược điểm của hàn khí+

Ưu điểm hàn khí:

Tính linh hoạt cao

Hàn khí có thể được sử dụng để hàn nhiều loại kim loại khác nhau, bao gồm thép, nhôm, đồng và hợp kim. Điều này làm cho phương pháp này trở nên linh hoạt trong nhiều ứng dụng cơ khí.​

Thiết bị đơn giản, dễ di chuyển

Thiết bị hàn khí thường nhỏ gọn, không yêu cầu nguồn điện, dễ dàng di chuyển đến các vị trí làm việc khác nhau.​

Chi phí đầu tư thấp

So với các phương pháp hàn khác, hàn khí có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn, phù hợp với các xưởng cơ khí nhỏ hoặc công việc sửa chữa.​

Kiểm soát nhiệt dễ dàng

Người thợ có thể dễ dàng điều chỉnh ngọn lửa để kiểm soát nhiệt độ, phù hợp với yêu cầu của từng loại vật liệu và mối hàn.

Nhược điểm hàn khí:

Tuy nhiên đây cũng là một phương pháp hàn cũ nên tồn tại rất nhiều những nhược điểm lớn như là:

– Không thích hợp để hàn các vật liệu có độ dày lớn, tiêu tốn nhiều thời gian và công sức.

– Tốc độ hàn thực tế chậm hơn so với các phương pháp hàn điện tử.

– Tính di động thấp do luôn yêu cầu bình khí nén riêng để vận hành.

– Nguy cơ phát sinh cháy nổ cao nếu không được thực hiện cẩn thận.

Các bước thực hiện hàn khí

Giai đoạn chuẩn bị

• Bình khí: Chuẩn bị bình oxy và bình khí đốt (thường là acetylene).​

• Đồng hồ áp suất: Gắn vào bình khí để điều chỉnh và kiểm soát áp suất khí.​

• Ống dẫn khí: Sử dụng ống mềm chịu áp lực cao, thường có màu sắc khác nhau để phân biệt giữa oxy và acetylene.​

• Mỏ hàn: Thiết bị trộn khí và tạo ngọn lửa, có nhiều loại đầu mỏ khác nhau phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.​

• Que hàn: Thanh kim loại được sử dụng để bổ sung vật liệu vào mối hàn, thường làm từ cùng loại kim loại với vật liệu cơ bản.​

• Thiết bị bảo hộ: Gồm kính hàn, găng tay chịu nhiệt, áo khoác chống cháy, giày bảo hộ.

Thực hiện hàn

Chuẩn bị xong, để thực hiện bạn cần làm theo các bước sau đây:

Bước 1: Đặt vật liệu hàn ở vị trí thuận tiện nhất.

Bước 2: Mở khóa van khí đốt, lưu ý điều chỉnh lượng khí ra tương đương với độ dày của vật liệu.

Bước 3: Thực hiện di chuyển đầu mỏ hàn:

• Hàn phải: thợ hàn bắt đầu hàn từ trái sang phải (tức là mỏ hàn di chuyển trước, que hàn di chuyển sau). Phương pháp này cho năng suất cao và giúp tiết kiệm được khí Axetilen. Mặt khác, mối hàn sau khi hàn còn được ngọn lửa đốt nóng thêm một thời gian nữa nên độ dẻo mối hàn tăng lên và ít bị nứt. Đây là phương pháp hàn được sử dụng chủ yếu trong công nghệ hàn khí.
• Hàn trái: thợ hàn bắt đầu hàn từ phải sang trái (que hàn di chuyển trước mỏ hàn). Tốc độ hàn của phương pháp này tương đối chậm (chậm hơn hàn phải từ 20 - 30%) và thường dùng để hàn các vật mỏng (dưới 3mm) và một vài các kim loại màu như nhôm, kẽm… Que hàn dùng để hàn khí thường có các thành phần hóa học tương tự với vật hàn (tức là hàn kim loại nào thì que hàn thường sử dụng vật liệu đó). Gần đây người ta còn dùng thêm một số que hàn chất Crom, Vanadi, Niken, Đồng…

Bước 4: Buông cò súng hàn, khóa van xả khí và đợi cho mối hàn nguội hoàn toàn.

Bước 5: Kiểm tra lại mối hàn và khắc phục các khuyết điểm nếu có.

Lưu ý về các thông số:

Hàn khí dùng để hàn kim loại cần có một số yếu tố cần thiết được tính toán như sau:

+  Que hàn- tức là kim loại bổ sung cho mối hàn, thông thường sẽ giống với kim loại cơ bản; có đường kính là d:

* Dùng khi hàn trái chọn: d = S/2 +1 (mm)                                             

* Dùng khi hàn phải chọn: d = S/2 (mm)                                      

+  Công suất của ngọn lửa hàn: đó là lượng tiêu hao khí Oxy hoặc khí cháy trong 1 đơn vị thời gian: A = k.S (lít/giờ)

Với:  S: chiều dày vật hàn (mm).

         k: hệ số tùy thuộc vào kim loại vật hàn và phương pháp hàn (hàn thép k = 100 - 120; hàn đồng k = 150 - 200).

Lưu ý an toàn khi sử dụng:

• Luôn làm việc trong khu vực thông thoáng để tránh tích tụ khí dễ cháy.

• Sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân như kính hàn, găng tay chịu nhiệt, áo khoác chống cháy.

• Kiểm tra định kỳ các thiết bị và ống dẫn khí để phát hiện và khắc phục kịp thời các rò rỉ.

• Không để bình khí gần nguồn nhiệt hoặc ánh nắng trực tiếp.

Ứng dụng của hàn khí trong đời sống

Ngành sản xuất ô tô: Giúp tăng cường độ bền và chất lượng của mối hàn, từ đó cải thiện quá trình lắp ráp và sản xuất xe ô tô.

Ngành đóng tàu: Để chế tạo và sửa chữa tàu thuyền, đảm bảo các mối hàn chống chịu được môi trường biển khắc nghiệt.

Ngành sản xuất máy móc công nghiệp: Giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong sản xuất và bảo trì máy móc công nghiệp.

Ngành xây dựng: Đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các cấu trúc thép và công trình lớn, đảm bảo tính an toàn và độ bền.

Ngành sản xuất năng lượng: Ứng dụng trong chế tạo và bảo trì thiết bị năng lượng như nồi hơi và đường ống, giúp tối ưu hiệu suất và tuổi thọ thiết bị.

Kết luận

Trên đây, thiết bị cơ khí Đức Phong đã chia sẻ cho bạn chi tiết về phương pháp hàn khí, sử dụng máy hàn khí. Hy vọng những thông tin trên sẽ hữu ích cho bạn và giúp bạn hiểu rõ hơn về phương pháp hàn này.