Hiện nay có rất nhiều phương pháp hàn khác nhau giúp cho công việc hàn nối, sửa chữa các công cụ, thiết bị kim loại sử dụng trong gia đình hay công nghiệp trở nên dễ dàng hơn. Mỗi phương pháp hàn lại phù hợp với từng loại công việc và vật liệu khác nhau. Một trong những phương pháp hàn từng rất phổ biến được sử dụng rộng rãi đó là phương pháp hàn khí. Hãy cùng Khí Hà Nội tìm hiểu về phương pháp hàn này qua bài viết dưới đây.
Hàn khí là gì? Hàn gió đá là gì?
Có rất nhiều tên gọi khác nhau cho phương pháp hàn đặc biệt này, như hàn khí đá, hàn gió đá, hàn hơi, hàn oxy… Đây là một phương pháp hàn tương đối đặc biệt khi có thể không cần sử dụng que hàn. Thay vào đó, trong quá trình hàn người ta sẽ sử dụng khí oxy kết hợp với một loại khí cháy khác như hidro, axetilen, khí benzen, hơi xăng hoặc khí than đá. Trong thực tế vì lý do chi phí, người ta chủ yếu sử dụng khí axetilen làm khí hỗ trợ nên có thể gọi đây là phương pháp hàn Oxy Axetilen. Phương pháp này dựa trên phản ứng hóa học tỏa nhiệt của khí oxy và khí cháy khác khiến cho nhiệt độ của vật liêu cần hàn tăng lên nhanh chóng. Phần kim loại tại vị trí hàn sẽ nóng chảy và liên kết với nhau tạo thành mối hàn sau khi nguội đi. Đây là một phương pháp hàn linh hoạt có thể được sử dụng cho nhiều loại kim loại, cả kim loại đen và kim loại màu. Ngoài ra phương pháp hàn Oxy Axetilen còn rất đặc biệt khi có thể vừa dùng để hàn, vừa dùng để cắt kim loại.
Vì thép chỉ nóng chảy ở nhiệt độ trên 1.500 °C, oxy và axetilen là hỗn hợp khí duy nhất có nhiệt độ thích hợp. Tuy nhiên nếu sử dụng các loại khí khác như như propan, hidro và khí than có thể hàn các kim loại khác như thiếc, bạc hay các kim loại màu có điểm nóng chảy thấp hơn.
Nguyên nhân của tên gọi hàn khí đá hay hàn gió đá bắt nguồn từ chính phương pháp hoạt động ban đầu của quá trình hàn này. Thiết bị hàn bao gồm bình chứa khí có 2 ngăn. Ngăn trên chứa nước, ngăn dưới chứa đất đèn (CaC2) hay còn gọi là khí đá. Khi cần thực hiện hàn cắt, kỹ thuật viên sẽ mở khóa của ngăn trên để nước nhỏ giọt xuống bình phía dưới. Phản ứng hóa học giữa nước (H2O) và khí đá (CaC2) sẽ tạo ra khí Axetilen (C2H2). Khí này theo ống dẫn sẽ được đưa vào bét hàn với hỗn hợp oxy. Khi cháy, nó tạo ra nhiệt độ rất cao để đốt nóng kim loại, làm nóng chảy kim loại và cho phép hàn nó. Đất đèn CaC2 tồn tại ở trạng thái rắn, nhìn không khác gì một cục đá thông thường nên tên gọi “hàn khí đá” cũng bắt nguồn từ đây. Ngày nay, đất đèn đã dần không còn được sử dụng, mà thay vào đó là các chai nén khí đem lại hiệu quả kinh tế cao và an toàn, sạch sẽ hơn. Tuy nhiên, tên gọi cũ vẫn được sử dụng thường xuyên.
Chất lượng của mối hàn khí phụ thuộc chủ yếu vào cách chọn công suất của mỏ hàn, cách điều chỉnh ngọn lửa hàn, chất lượng que hàn, cách chọn phương pháp hàn cũng như độ nghiêng của mỏ hàn. 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… Có 2 phương pháp hàn chính đó là: hàn phải và hàn trái.
Tùy vào tỷ lệ oxy và khí hỗ trợ mà ngọn lửa được tạo ra có thể chia là 3 khác nhau: ngọn lửa trung tính, oxy hóa và thấm cacbon.
Nhìn chung, đây là phương pháp hàn khá lỗi thời, nó tồn tại nhiều nhược điểm khi so sánh với các công nghệ hàn hiện đại như TIG, MIG. Đặc biệt là không thể tự động hóa.
Các loại khí dùng trong hàn khí
Khí dùng trong hàn khí có hai loại: khí oxy dùng để duy trì cho sự cháy và các loại khí cháy như khí axetilen (C2H2), Khí hydro (H2), khí than đá, hơi của xăng và benzen…
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) Khí hydrô là một loại khí đốt không màu, không mùi.
Hydro được điều chế bằng phương pháp điện phân hoặc những phương pháp khác. Oxy và hydro được bán ngoài thị trường ở dạng bình chứa, thường có áp suất 150 at và dung tích tiêu chuẩn là 40L.
Khí actylen (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.
Tham khảo: Máy hàn điện tử Merkel
Hàn khí là một kỹ thuật sở hữu những ưu điểm đáng kể như là:
– Dễ dàng thực hiện, không yêu cầu trình độ kỹ thuật cao.
– Thích hợp để xử lý các vật liệu mỏng và một số hợp kim màu.
– Chi phí đầu tư thiết bị thấp, ít tốn kém.
– Ngọn lửa hàn có thể sử dụng cho công việc cắt kim loại.
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.
Bước đầu tiên và quan trọng nhất trước khi thực hiện đó là chuẩn bị các vật dụng đầy đủ, bao gồm:
– Vật dụng: Cần chuẩn bị máy, súng hàn và bình khí đốt, tất cả đều phải được kiểm tra đảm bảo ở tình trạng tốt nhất trước khi thực hiện.
– Vật dụng bảo hộ: Các trang thiết bị bảo hộ cơ bản như quần áo bảo hộ, găng tay, kính hàn,… phải đảm bảo đầy đủ.
– Vật liệu: Là tấm kim loại cần thực hiện hàn, phải được làm sạch cẩn thận trước khi hàn.
– Khác: Các vật dụng hỗ trợ hàn khác gồm que hàn, bình khí hàn thay thế, đầu mỏ hàn thay thế,…
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
– Bước 3.1: Di chuyển mỏ hàn từ trái sang phải đến hết đường hàn, lưu ý di chuyển mỏ hàn trước sau đó đến que hàn, với cách di chuyển này mối hàn có thể giảm đáng kể khuyết tật hàn không mong muốn.
– Bước 3.2: Di chuyển mỏ hàn từ phải sang trái, lưu ý di chuyển que hàn trước sau đó đến mỏ hàn, chỉ sử dụng cách di chuyển này khi hàn trên vật liệu mỏng.
– 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 sau khi hàn xong bạn nên thực hiện quy trình bảo dưỡng cho các vật dụng hàn đã sử dụng để đảm bảo tuổi thọ cao nhất.
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.
