Ninh Bình: Học sinh chế máy hàn cắt kim loại bằng nước

Trong Cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng toàn quốc lần thứ 11 năm 2015 vừa qua, “Máy hàn cắt kim loại, đánh bóng mica, inox sử dụng nguyên liệu nước” của Ngô Đức Thắng, Phạm Thành Trung, học sinh lớp 12G, trường THPT Nguyễn Huệ (Ninh Bình) đã vượt qua 554 đề tài khác, nhận giải Đặc biệt nhờ tính sáng tạo và thiết thực.

Ngô Đức Thắng (thứ 3 từ bên phải) và Phạm Thành Trung (thứ 3 từ bên trái) cùng gia đình, thầy cô nhận giải Đặc biệt Cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng toàn quốc lần thứ 11 năm 2015. Ảnh:Mai Anh

Hàng ngày, khi qua các cơ sở cơ khí, Thắng và Trung nhận thấy việc hàn cắt kim loại dùng điện và khí acetylen độc hại và nguy hiểm. Máy hàn điện tạo hồ quang điện, bắn tóe kim loại, khiến người thợ hàn phải làm việc trong môi trường độc hại. Còn máy hàn hơi phải tích khí vào bình nén dễ rò rỉ và gây cháy nổ do hệ thống rất cồng kềnh, phức tạp.

Cùng lúc đó, trong quá trình học tập, đôi bạn nhận ra nước là nguồn nhiên liệu có sẵn giá rẻ, khi điện phân tạo ra oxy và hydro, sinh nhiệt lượng cao, có thể hàn cắt kim loại được. Từ đó, Thắng và Trung đã quyết tâm chế tạo máy hàn cắt kim loại sử dụng nước, thân thiện với môi trường, để khắc phục những nhược điểm của máy hàn điện và hàn hơi.

Công việc chế tạo và thử nghiệm sản phẩm này vượt ngoài kiến thức sách giáo khoa, khiến đôi bạn cùng lớp gặp nhiều khó khăn. May mắn thay, các em đã được gia đình và thầy cô giúp sức. Thắng đã học hỏi thêm từ bố, vốn là công nhân kỹ thuật ở Nhà máy xi măng Tam Điệp. Thầy Đinh Khắc Xuân cũng được nhà trường giao trực tiếp hướng dẫn và hỗ trợ các em chế tạo chiếc máy này.

Ngô Đức Thắng và Phạm Thành Trung cùng chế tạo máy hàn cắt kim loại bằng nhiên liệu nước. Ảnh: Minh Quang

Thầy Xuân cho biết, đề tài này rất mới nên bản thân thầy và các em phải tìm hiểu nguyên lý, tài liệu trong sách tham khảo, đặc biệt là các trang web về vật lý ứng dụng và tài liệu nước ngoài để chế tạo. Thầy trò vừa chế tạo, vừa phải mày mò, tìm hiểu nên mất nhiều công sức.

Thắng chia sẻ khó khăn lớn nhất của nhóm là làm pin để điện phân nước. Đây là kiến thức mới nhóm bạn phải tìm trên mạng và các tài liệu nước ngoài mới chế tạo được. Các em cũng gặp khó khăn khi tìm mua các linh kiện như nguồn điện, bình chứa nước vì không có sẵn như thiết kế.

Cuối cùng, sau gần 4 tháng nghiên cứu chế tạo bằng các nguyên liệu tận dụng, cải biến bình lọc nước, bình điện phân, hệ thống chống cháy nổ, Thắng và Trung đã chế tạo thành côngchiếc máy hàn cắt kim loại sử dụng nhiên liệu nước.

Cấu tạo của máy hàn cắt kim loại sử dụng nhiên liệu nước gồm 6 bộ phận chính: bình điện phân, bình chứa nước, bình sục khí, nguồn điện một chiều (24V-45A), rơ-le áp suất, hệ thống chống cháy nổ. Máy được thiết kế quy trình khép kín an toàn. Từ bình điện phân nước, khí oxy và hydro tách ra được thu cùng lúc dễ gây cháy nổ nên máy được lắp thêm hệ thống thu khí an toàn, dẫn 2 chất này qua môi trường nước để hạ nhiệt.

Máy hàn cắt kim loại sử dụng nhiên liệu nước có thể tạo nhiệt cao trên 2.000 độ C để hàn cắt sắt, đồng, nhôm, kẽm, inox dày tới 1cm. Máy vừa có thể sử dụng trong ngành xây dựng, chế tạo và sửa chữa máy, vừa có thể hàn được những linh kiện nhỏ đòi hỏi độ chính xác cao mà không cần dùng thêm bình khí.

Nhờ vậy, máy có ưu điểm dễ sử dụng, thân thiện với môi trường, không ảnh hưởng đến sức khỏe và an toàn cho người dùng. Nguyên liệu nước cũng dễ tìm kiếm, không cần các nhà máy sản xuất khí acetylen, không cần nén khí vào bình và vận chuyển đến các cơ sở gia công nên máy đặc biệt hữu ích ở những vùng đi lại khó khăn.

Ngô Đức Thắng và Phạm Thành Trung học cùng nhau từ nhỏ, cùng đam mê nghiên cứu khoa học và đã có nhiều sản phẩm sáng tạo. Từ khi học lớp 10, các em đã thiết kế thành công mô hình công viên xanh sử dụng năng lượng sạch. Trong Cuộc thi Khoa học kỹ thuật cấp quốc gia cho học sinh trung học phía Bắc năm 2015, máy hàn cắt kim loại dùng nhiên liệu nước đã được giải Nhì ở lĩnh vực cơ khí và được Liên hiệp Hội khoa học Hoa Kỳ trao tặng giải Sản phẩm Xuất sắc trong lĩnh vực cơ khí nhờ tính thực tế và khả năng ứng dụng.

Máy đã được các kỹ sư đã đánh giá là có thể sử dụng trong thực tế. Đôi bạn Thắng, Trung cùng thầy Xuân hy vọng có thể được đầu tư nghiên cứu để hoàn thiện máy, thu nhỏ kích thước cho phù hợp người sử dụng. Với giá thành khoảng 3 triệu đồng/chiếc, rẻ hơn 1-3 triệu đồng so với các sản phẩm thông dụng bán trên thị trường, nhóm hy vọng có thể sản xuất trên quy mô lớn để mang lại lợi ích cả về kinh tế và sức khỏe cho người dùng.