Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
4
2.4.3. Phơng pháp nghiên cứu cấu trúc tế vi vùng mối hàn 33
Kết luận chơng 2 34
Chơng 3: NGHIÊN CứU Lý THUYếT 35
3.1. Đặc điểm về dây hàn lõi bột kim loại 35
3.1.1. Khái niệm chung 35
3.1.2. Dây hàn lõi bột kim loại tự bảo vệ 37
3.1.3. Dây hàn các trờng hợp riêng biệt39
3.1.4. Dây hàn lõi bột kim loại để hàn trong khí CO
2
41
3.2. Công nghệ hàn dây lõi bột kim loại 43
3.2.1. Đặc tính luyện kim của quá trình hàn dây lõi bột kim loại 43
3.2.2. Các nguyên tắc chung về công nghệ hàn dây lõi bột kim loại 47
3.2.3. Công nghệ hàn dây hàn lõi bột kim loại tự bảo vệ 49
3.2.4. Công nghệ hàn dây bột trong khí CO
2
55
3.2.5. Các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của hàn dây lõi bột kim loại.60
Kết luận chơng 361
Chơng 4 Nghiên cứu thực nghiệm 61
4.1. Kết qu thí nghim hn dây lõi hàn lõi bột kim loại61
4.2. Kt qu khảo sát cu trúc t vi mối hàn 67
4.3. Thảo luận khoa học 72
Kết luận chơng 4 73
Kết luận và đề nghị 74
1. Kết luận 75
2. Đề nghị 76
Tài liệu tham khảo 77
P
hụ lục: Các phiếu báo kết quả thí nghiệm và thực nghiệm 79
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
5
Danh mục các hình vẽ
Trang
1.1.Sơ đồ phân bố dòng nhiệt ở vũng hàn 5
1.2. Sơ đồ cấu tạo vùng ảnh hởng nhiệt của thép các bon thấp khi hàn nóng chảy
8
1.3. Sơ đồ phân loại các phơng pháp hàn 10
1.4. Hàn hồ quang tự động dới trợ dung 14
1.5. Sơ đồ hàn hồ quang trong môi trờng khí bảo vệ15
1.6. Hàn tự động và bán tự động dùng dây hàn lõi bột kim loại 15
1.7. Kết cấu các dạng dây hàn bột17
1.8. Biểu đồ so sánh giá thành 1kg kim loại đắp 20
2.1. Máy hàn dây hàn bột tự bảo vệ LINCOLN CV 500-126
3.1. Sự phụ thuộc của chất tạp trong mối hàn đối với SiO
2
(a) và CaF
2
(b) trong
ruột dây 47
3.2.
ả
nh hởng của cờng độ hàn (a), điện áp hồ quang (b) và tốc độ hàn (c)
đối với hình dáng và kích thớc mối hàn dây rutin- hữu cơ50
3.3.
ả
nh hởng của cờng độ hàn (a), điện áp hồ quang (b) và tốc độ hàn (c)
đối với hình dáng và kích thớc mối hàn dây cacbon-fluo.53
3.4. Vị trí dây hàn với góc nghiêng về phía sau (1) và phía trớc (2)56
4.1. Hình ảnh mối hàn cha gõ xỉ 62
4.2. Tổ chức thô đại mẫu N17 (x 20).68
4.3. Tổ chức thô đại mẫu N07 (x 20).68
4.4. Tổ chức thô đại mẫu N26 (x 20).69
4.5. Tổ chức thô đại mẫu N28 (x 20).69
4.6. Tổ chức kim loại mẫu thép nền (x 200) 69
4.7. Tổ chức kim loại mẫu N17 (x 200) 70
4.8. Tổ chức kim loại mẫu N07 (x 200) 70
4.9. Tổ chức kim loại mẫu N26 (x 200) 71
4.10. Tổ chức kim loại mẫu N28 (x 200) 71
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
6
Danh mục các bảng biểu
Trang
1.1. Trị số hệ số tập trung nhiệt và công suất riêng lớn nhất của nguồn nhiệt
hàn
6
1.2. Chế độ hàn dây lõi bột kim loại 19
1.3. Giá thành khi thực hiện bằng những loại dây hàn bột khác nhau20
1.4. Giá thành 1kg kim loại đắp khi thực hiện bằng những loại que hàn khác
nhau20
2.1. Thnh phn hoá học dây DW100 22
2.2. Thnh phn hoá học thép tấm CT323
2.3. Ma trận tơng đơng theo QHTN N = 2
3
để tính chiều sâu ngấu () và độ
cao của mối hàn () 32
3.1. Đờng kính dây hàn bột và dung sai, mm37
3.2. Các đặc tính chung của dây hàn lõi bột kim loại tự bảo vệ 39
3.3. Tính chất cơ học của mối hàn với dây lõi bột kim loại tự bảo vệ 40
3.4. Dây hàn trong các trờng hợp đặc biệt 41
3.5. Đặc tính chung của dây hàn bột dùng cho hàn trong khí CO
2
43
3.6. Tính chất cơ học của các mối hàn trong khí CO
2
với dây hàn bột 43
3.7. Hiệu quả của canxi hoá dây.47
3.8. Chế độ hàn với dây rutin-hữu cơ PP-1DSK đờng kính 2,2 mm.52
3.9. Nguyên nhân gây khuyết tật và các biện pháp khắc phục53
3.10. Chế độ hàn với dây PP-AN3 đờng kính 3mm 55
3.11. Nguyên nhân gây khuyết tật và các biện pháp khắc phục 56
3.12. Chế độ hàn trong khí CO
2
với dây bột PP AN10 57
3.13. Chế độ hàn trong khí CO
2
với dây bột PP AN457
3.14. Chế độ hàn trong khí CO
2
với dây bột PP AN958
4.1. Bng ch ủ công ngh hn dây DW100, đin áp hn 18 22V63
4.2. Vi dây hn loi DW100 đờng kính dây 1,6mm trên nền thép CT3 khi
thay đổi dòng điện. .64
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
7
4.3. Vi dây hn loi DW100 đờng kính dây 1,6mm trên nền thép CT3 khi
thay đổi điện áp. .65
4.4. Vi dây hn loi DW100 đờng kính dây 1,6mm trên nền thép CT3 khi
thay đổi vận tốc hàn67
Đồ thị 4.1.ảnh hởng của cờng độ hàn đối với hình dáng và kích thớcmối
hàn .65
Đồ thị 4.2.
ả
nh hởng điện áp hồ quang đối với hình dáng và kích thớc
mối hàn .66
Đồ thị 4.3.
ả
nh hởng của tốc độ hàn (c) đối với hình dáng và kích thớc mối
hàn 67
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
8
Mở đầu
Trong những năm gần đây thực hiện chính sách đổi mới của Đảng, nền
kinh tế nớc ta đ có những bớc tăng trởng khá nhanh. Trong đó, ngàng
công nghiệp đóng vai trò chủ đạo góp phần vào sự phát triển của ngành công
nghiệp là lĩnh vực hàn.
Hàn là công nghệ cơ bản đợc ứng dụng rộng rải trong nhiều lĩnh vực
khác nhau nh: Chế tạo chi tiết máy, đóng tàu thuỷ, chế tạo đầu máy toa xe,
ôtô, công nghệ chế tạo máy bay, tên lửa, công nghệ kết cấu kim loại và nhiều
lĩnh vực công nghệ khác. Quá trình hàn có thể đợc thực hiện cả ở trên mặt
đất, dới nớc và trong vũ trụ.
Hiện nay trên thế giới đ có hơn 70 công nghệ hàn khác nhau đ đợc
khai thác và ứng dụng trong thực tế sản xuất công nghiệp. Các công nghệ hàn
mới ngày đợc nghiên cứu phát triển và ứng dụng rộng ri. Trong đó có công
nghệ hàn bằng dây lõi bột kim loại có vai trò quan trọng trong hầu hết ngành
công nghiệp đặc biệt là ngành cơ khí chế tạo máy.
Vấn đề dây hàn bột là một phần của lĩnh vực vật liệu hàn nóng chảy nằm
trong trào lu chung Nâng cao năng suất và hiệu quả của hàn nóng chảy mà
cả thế giới đều quan tâm nghiên cứu và sử dụng từ những năm đầu của thập kỷ
70 cho đến nay, nhất là các nớc thành viên của hiệp hội những ngời làm
nghề hàn quốc tế.
Theo số liệu đ báo trớc đây hơn 20 năm thì tỷ trọng dây hàn bột dùng
trong công nghiệp có nhỏ hơn các phơng pháp hàn tự động và bán tự động
dới lớp thuốc trợ dung, hàn tự động và bán tự động trong môi trờng bảo vệ
bằng khí CO
2
. Về khuynh hớng thì dây hàn bột với những u việt riêng của
nó đang có chiều hớng cạnh tranh với những phơng pháp trên và trong
tơng lai chắc chắn sẽ phát triển nhanh hơn phơng pháp hàn trong môi
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
9
trờng khí bảo vệ CO
2
hoặc dới thuốc trợ dung.
Dây hàn bột là loại vật liệu vạn năng, tuỳ trong điều kiện chế tạo có thể
dùng để hàn các loại thép cabon, các loại thép có thành phần hợp kim khác
nhau, cũng nh kim loại màu và các hợp kim của nó.
Phơng pháp hàn tự động và bán tự động với dây hàn bột đợc sử dụng
rộng ri trong nhiều lĩnh vực ở các nớc công nghiệp phát triển đặc biệt rất
phổ biến ở các nớc thuộc khu vực 2 trớc đây. Nó không chỉ dùng để chế tạo
mới các chi tiết hoặc kết cấu mà còn dùng trong phục hồi lại kích thớc ban
đầu các chi tiết hay kết cấu hoặc tạo lên trên nền thép thông thờng một lớp
kim loại có đặc tính riêng, tạo điều kiện nâng cao chất lợng sản phẩm và tiết
kiệm nguyên vật liệu quý hiếm, giảm giá thành sản phẩm.
ở
Việt Nam hiện nay, công nghệ hàn bằng dây lõi bột kim loại mới đợc
biết đến. Ta sử dụng hàng năm một khối lợng vật liệu không lớn lắm nhng
rất đa dạng, nhiều chủng loại thì với các u việt của dây hàn bột sẽ rất thích
hợp và cho phép nền công nghệ hàn non trẻ của Việt Nam tiếp cận với kỹ
thuật công nghệ tiến của thế giới.
Vì vậy việc nghiên cứu và triển khai quy trình công nghệ hàn bằng dây
lõi bột kim loại là có tính khoa học và thực tiễn. Đóng góp vào sự phát triển
nền kinh tế trong điều kiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc; sự phát
triễn của nền công nghiệp cơ khí chế tạo máy ở Việt Nam rất cần có những
giải pháp công nghệ tiên tiến thúc đẩy sự phát triển và cạnh tranh cả về chất
lợng và giá thành sản phẩm so với hàng nhập ngoại nhất là khi Việt Nam vừa
ra nhập WTO.
Để tìm hiểu nghiên cứu và ứng dụng công nghệ hàn trên vào ngành công
nghiệp nói chung đợc sự đồng ý của Khoa Sau Đại học, Bộ môn Công nghệ
Cơ khí , Khoa Cơ - Điện, Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội cùng với sự
giúp đỡ của Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Hàn và Xử lý Bề mặt - Viện
Nghiên cứu Cơ khí, chúng tôi đợc phép thực hiện đề tài:
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
10
ứ
ng dụng công nghệ hàn bằng dây lõi bột kim loại để nâng cao chất lợng
mối hn
Mục đích của đề tài:
- Lựa chọn phơng pháp hàn, thiết bị hàn và vật liệu hàn;
- Nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng công nghệ mới;
- Tiến hành thực nghiệm để nghiên cứu một vài yếu tố ảnh hởng đến
chất lợng mối hàn;
-
N
ghiên cứu ảnh hởng mối hàn phụ thuộc các thông số công nghệ
chính.
ý
nghĩa của đề tài:
Nghiên cứu và thực hiện thành công đề tài sẽ có một ý nghĩa lớn về mặt
khoa học công nghệ và xác lập đợc quy trình công nghệ hàn bằng dây lõi bột
kim loại trên thiết bị và vật liệu cụ thể ở Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc
gia, Công nghệ Hàn và Xử lí bề mặt Viện Nghiên cứu Cơ khí.
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
11
Chơng 1
Nghiên cứu TổNG QUAN
1.1. Hàn kim loại
1.1.1. Bản chất quá trình hàn
1.1.1.1. Khái niệm
Hàn là quá trình công nghệ chế tạo các kết cấu bằng vật liệu kim loại.
Kết cấu hàn (hay còn gọi là vật hàn) là một khối thống nhất, không tháo rời
đợc. Vị trí nối các phần của kết cấu đó gọi là mối hàn. Muốn tạo thành mối
hàn có thể thực hiện bằng cách nung nóng mép nối tới trạng thái chảy, sau đó
kim loại chỗ nối kết tinh hoàn toàn để hình thành mối hàn; hoặc là vừa nung
nóng đến trạng thái dẻo, vừa tác dụng ngoại lực làm kim loại chỗ nối khuyếch
tán vào nhau. Ngoài ra, cũng có thể bằng cách nung chảy một vật liệu trung
gian (vẩy hàn), còn mép mối hàn chỉ nung đến nhiệt độ nhất định, sau đó kim
loại trung gian tự kết tinh để tạo mối hàn.
1.1.1.2. Đặc trng của hàn
Đặc trng của hàn là sự có mặt của các liên kết nguyên tử ở mối hàn.
Bình thờng ở trạng thái rắn, trong khối kim loại các nguyên tử xây dựng nên
mạng tinh thể và luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của mình với biên
độ và tần số xác định. Giữa các nguyên tử có sự liên kết tác dộng tơng hỗ
thông qua lực liên kết giữa chúng với nhau. Để tạo ra sự liên kết đó, giữa các
nguyên tử phải có khoảng cách xác định bằng 10
-8
cm - là khoảng cách bằng
thông số mạng tinh thể kim loại. Hai khối kim loại để rất gần nhau vẫn không
thể gắn liền vào nhau đợc là do khoảng cách giữa chúng lớn gấp nhiều lần
thông số mạng dẫn đến triệt tiêu các liên kết tác động giữa các nguyên tử của
hai khối. Muốn hai khối kim loại này nối đợc với nhau thành một khối thì
phải tạo điều kiện thuận lợi để các nguyên tử của chúng thoả mn các yêu cầu
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
12
trên. Ví dụ nh khi hàn nóng chảy, kim loại que hàn và kim loại vật hàn bị
nóng chảy tạo thành
vũng hàn
. Với việc tạo ra vũng hàn nóng chảy dễ dàng
làm cho các nguyên tử giữa hai khối kim loại đợc gần nhau đến khoảng cách
liên kết kim loại, tạo một mạng tinh thể chung, khi nguội vùng hàn kết tinh và
tạo thành mối hàn làm cho hai khối kim loại là một thể thống nhất.
1.1.1.3. Nguồn nhiệt năng dùng cho hàn nóng chảy
Khi hàn dùng nguồn nhiệt mạnh, tập trung và có nhiệt độ cao để làm
nóng chảy kim loại vật hàn và vật liệu hàn. Từ thực nghiệm ngời ta chứng
minh đợc rằng, nhiệt năng của nguồn nhiệt hàn tập trung chủ yếu ở tâm của
vùng nung nóng, càng ra xa tâm, nhiệt càng giảm dần. Sự phân bố của dòng
nhiệt tơng đối q theo bán kính vùng nung nóng đợc thiết lập gần đúng theo
định luật Gaus về phân bố chuẩn (hình 1.1):
q(r) = q
m
.exp(-kr
2
) , cal/cm
2
.s (3.1)
Trong đó: q là dòng nhiệt tơng đối ở điểm đ cho, cal/s;
q
m
là dòng nhiệt cực đại ở tâm của vùng nung nóng, cal/s;
k là hệ số tập trung nhiệt, cm
-2
;
r là bán kính - vectơ của điểm đ cho.
Hình 1.1. Sơ đồ phân bố dòng nhiệt ở vũng hàn
a) Hồ quang hàn; b) Phân bố dòng nhiệt ở vũng hàn
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut
13
Bảng 1.1 giới thiệu các trị số về hệ số tập trung nhiệt và công suất riêng
lớn nhất của nguồn nhiệt của các phơng pháp hàn thông dụng nhất.
Bảng 1.1. Trị số hệ số tập trung nhiệt và công suất riêng lớn nhất của nguồn
nhiệt hàn
Nguồn năng lợng
Bề mặt nung nóng
nhỏ nhất, cm
2
Công suất riêng lớn nhất
của nguồn nhiệt, W/cm
2
Ngọn lửa ôxy - axêtylen 1.10
-2
1.10
3
Ngọn lửa hydrô - ôxy 1.10
-2
1.10
3
Hồ quang hàn điện cực thép 1.10
-3
1.10
4
Hồ quang hàn trong môi
trờng khí bảo vệ
1.10
-4
1.10
5
Dòng plasma 1.10
-6
1.10
7
Tia điện tử 1.10
-7
1.10
8
Laser 1.10
-8
đến 1.10
-11
1.10
9
đến 1.10
13
1.1.1.4. Quá trình luyện kim khi hàn
Quá trình luyện kim khi hàn nóng chảy có những đặc trng giống với
quá trình luyện kim khi đúc. Điểm khác biệt ở đây là khi đúc, kim loại đúc
chảy lỏng hoàn toàn và kết tinh để tạo thành vật đúc. Còn khi hàn, trên toàn
bộ vật hàn chỉ có vũng hàn ở trạng thái nóng chảy để sau đó kết tinh thành
mối hàn. Kim loại nóng chảy khi hàn đợc kết tinh trong những điều kiện
khác với kim loại kết tinh trong khuôn đúc (nh kết tinh trong khi có nguồn
nhiệt tác dụng di động, thể tích vũng hàn rất nhỏ mà kim loại lại không ở
trạng thái nóng chảy liên tục, khi kết tinh kim loại không đồng nhất do kim
loại cơ bản và kim loại que hàn không giống nhau, ).
Khi hàn nóng chảy, vũng hàn thờng có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ chảy
của kim loại đó. Kim loại lỏng của vũng hàn có khả năng tơng tác với môi
trờng vật chất xung quanh. Sự tơng tác đó có thể ảnh hởng xấu đến tính
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét