Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word a detai 242 07 RD KHCN biangoai doc BéC«ngth−¬ng TængC«ngtyM¸y®énglùcvµm¸yn«ngnghiÖp ViÖnC«ngnghÖ B¸oc¸otængkÕt®ÒtµiKH CN M∙sè 242 07RD/H§ KHCN Tªn®Òtµi nghiªncøuchÕt¹o thuèc hµn tù®éng[.]
BộCôngthơng TổngCôngtyMáyđộnglựcvàmáynôngnghiệp ViệnCôngnghệ BáocáotổngkếtđềtàiKH-CN Msố:242.07RD/HĐ-KHCN Tênđềtài: nghiêncứuchếtạo thuốc hàn tựđộngbằngvậtliệutrongnớcđểhànkếtcấuthé pthaythếthuốchànnhậpngoại Cơquanchủquản:BộCôngthơngCơq uanchủtrì: ViệnCôngnghệ Chủnhiệmđềtài: KS.Nguyễnvănthống 6796 12/4/2008 HàNội,3-2008 BộCôngthơng TổngCông tyMáyđộnglựcvàmáynông nghiệp Viện Công nghệ BáocáotổngkếtđềtàiKH-CN Msố:242.07RD/HĐ-KHCN Tênđềtài: nghiêncứuchếtạothuốchàntựđộngbằngvậtliệ utrongnớcđểhàn kếtcấuthépthay thuốchànnhậpngoại Cơquan chủtrì Chủnhiệmđềtài ViệnCôngnghệ KS.NguyễnVănThống HàNội,3 -2008 Mụclục Lờimởđầu PhầnI.Kháiquátvềthuốchànchomáyhàntựđộng .3 I Việcbảovệmốihàntronghànnóngchảy .3 ảnhhởngcủakhôngkhíđếnmốihàn Côngviệcbảovệmốihàn Cácphơngphápbảovệmốihàn 4 Bảovệmốihànkhỏisựthâmnhậpcủaô-xy .5 Bảovệmốihànkhỏisựthâmnhậpcủahiđrô Vaitròcủaxỉhàn 10 Yêucầuhợpkimhóamốihàn .11 II Thuốchànchomáyhàntựđộng .11 Hoạtđộngcủamáyhàntựđộng 11 Tácđộngcủathuốch n ởmáyhàntựđộng 13 Cácloạithuốchàntựđộng 14 III Thuốchàntựđộngdạnggốm 15 Cácnhómthuốchàntựđộngdạnggốm 15 Vậtliệulàmthuốchàndạnggốm 16 PhầnII.Nghiêncứuchếtạothuốchàntựđộngdạnggốm .18 I Lựachọnloạithuốchàn 18 II Lựachọncácthànhphầntrongthuốchàn 18 III Quytrìnhchếtạothuốchàndạnggốm .22 IV Dâychuyềnthiếtbị .24 V Sảnxuấtthửnghiệmthuốchàn 25 VI Côngthứcphatrộnnguyênliệu 26 PhÇnIII.KÕtluËn .27 I Đặctínhkĩthuậtcủathuốchànchếtạo 27 II Sosánhvớithuốchànnhậpngoại 27 III Hớngdẫnsửdụngthuốchànchếtạo .28 IV Khảnăngchếtạotrongnớc 28 PhÇnIV Phơlơc 31 Tàiliệuthamkhảo .55 Lờimởđầu Trongsựpháttriểnchungcủanghànhcôngnghiệp,nghềhànđóngmộtvaitròq uantrọng.Rấtnhiềuthiếtbịhànhiệnđại,vớikỹthuậtmớiđợcdunhậpvàonớcta Trongcácthiết bịhàn côngnghệ nàycóthiếtbị hànhồ quangngầm,đâylàloạithiếtbịhànđầutiênởnớctahoạtđộngởchếđộtựđộng,vìvậy thờngđợcgọilàmáyhàntựđộng.Thiếtbịhàntựđộng cónhiềuuđiểmnh:hànđợcdònghànlớn,vậthàndày,tốcđộhànnhanh,mối hànđều,độngấusâu,hànvậthàndàymàkhôngcầnvátmép,nêntiếtkiệmđợc vậtliệu,côngsức,thờigian,ngoàiradohàntựđộngnênngờithợtránhđợccáct áchạicủahồquang .Thiếtbịhàntựđộng Thiếtbịhàntựđộng cómộtxecon,trênđấycóđầuhànc ùngcuộndâyhànvàhộpchứathuốchàn.Xeconđađầuhànchạydọctheoméphàn ,hộpchứathuốchànởđằngtrớcrắcthuốchànsẵnlênmépsắphàn,hồquangxuấthi ệnởphíadớilớpthuốchànnày,ánhsángcủanókhônglọt đợcrangoài,vìthếcótênlàhànhồquangngầm.ThiếtbịhàntựđộngđÃđợcmộtsốcơsởsả nxuấtởnớctabớcđầunghiêncứuchếtạo.Thuốchànchothiếtbịhàntựđộngc hođếnnayvẫnphảinhậptừnớcngoài.Thiếtbịhàntự độngrấtphùhợpvớixuthếchunglàtựđ ộ n g hóacácthiếtbịsảnxuất.Ngàynayở nớctathiếtbịhàntựđộngngàycàngpháttriển,đợcsửdụngrộngrÃitrongcácngà nhsảnxuất,làmcáccấukiệnthépnhdầmcầuthép,khungnhàtiềnc h ế , đ ó n g t u .Thiếtbịhàntựđộng V ì v ậ y n h u c Ç u v Ị t h u è c h n tựđ ộ n g n g y c n g tăng.Trớcđ â y đ à c ó mộtsốc sởnghiênc ứ u bớcđ ầ u v Ị t h u è c h µ n t ự đ ộ n g , nhnglàphụcvụviệc hànđắp,tạonênmộtlớpkimloạicứngtrênbềmặt,vàcũngchacóứngdụngrộng rÃi.Tronghàncáckếtcấuthépthìmốihànphảidẻo,dai,chịuđợccácrungđộng.N hómthựchiệnđềtàiNghiêncứuchếtạothuốchàntựđộngbằngvậtliệutrongnớcđể hànkếtcấuthépthaythếthuốchànnhậpngoạimongmuốnđónggópđợcmộts ốkinhnghiệmvềviệcsửdụng vậtliệutrongnớclàm loạithuốc hàntựđộng đểhàn cáckết cấuthép,vàquađấyđánhgiáđợckhảnăngchếtạotạinớcta PhầnI Kháiquátvềthuốchànchomáyhàntựđộng I Việcbảovệmốihàntronghànnóngchảy ảnhhởngcủakhôngkhíđếnmốihàn Chúngtasốngvàlàmviệctrongbầukhíquyểncủatráiđất.Khôngkhíchota ôxyđểthở,ôxycònchotangọnlửađểsởiấmvànấuăn.Nhnghaithànhphầnch ín h củ akhôngkhílàôxyvànitơđềucóhạichomốihàn.Hầuhếtcáckimloạitathờnghànđềurấtdễbịôxyhoá,nhiệtđộ càngcaotốcđộôxyhoácàngnhanh,mànhiệtđộhànlạirấtcao,nênnếubểhàntiếpxúcđợ cvớiôxythìtoànbộsẽbịbiếnthànhôxitkimloại.ôxycòncókhảnănghoàtanvàoki mloại,saunàytạothànhdungdịchrắnvớikimloạiđấy.Cảhaidạngnàyđềucótácdụng xấuđếncơtínhcủa mốihàn,nhl m g i ả m độ dẻo,độ bền,độdaiva đập( hình1 ).Cònnitơcóđặctínhlàdễdànghoàtanvàokimloạilỏngcủabểhàn,nhiệtđộcàngcao,mức độhoàtancàngnhiều.Khibểhànnguộiđi,khảnănghoàtangiảm,nitơbịđẩydầnrathànhcácbọtkhí,bọtkhítừtừnổilêntrênđểthoátvàokhôngkhí.Nhn gkhảnănghòatannitơlạigiảmvớimứcđộtbiếnởnhiệtđộkimloạichuẩnbịkếttinh(hình2),làmxuấthịênm ộtlợngbọtkhírấtlớn,cácbọtkhínàykhôngcòn đủthờigianthoátvàokhôngkhítrớckhikimloạilỏngđôngđặc,nênmứcđộrỗkh ílàlớ n,làmgiảmchấtlợngmốihàn.Trongtrạngtháirắnmộtphầnnhỏnitơvẫncóthểhòatantrongkimloại,lúcnàynócótácdụnglàmtăngđộbềncủakimloại,nh nglạilàmgiảmđộdẻo(hình3).Vìvậytrongtấtcảcácphơngpháphànnóngchảyđềuphải cóbiệnphápcáchlikhôngkhíkhỏivùnghànđểbảovệmốihàn Côngviệcbảovệmốihàn Việccáchlikhôngkhíkhỏivùnghànkhôngphảilàmộtcôngviệcquákhó.Tacóthể dùngmộtchấtkhíkhôngcóhạichobểhànliên tụcthổilênvùnghànđẩykhôngkhíra ngoài,hoặcdùngthuốchànbọclênđiệncựchànhayrắclênvùnghàn đểtạokhívàxỉbaophủbềmặtbểhànđểbảovệ.Trongthựctếcôngviệcbảovệmốihànk hôngchỉlàcáchlikhôngkhíkhỏivùnghàn,màvấnđềcònphức tạphơnnhiều.Khíhiđrô(H 2)cũnglàmộtchấtkhícóhạichomốihàn,nólàmgiảmđộ bềncơhọccủamốihàn,làmxuấthiệncác khuyếtt ật dạngrỗbọng,cácvếtnứtnó ngvànứttếvitrongmốihàn,cácvếtnứtlạnhởvùnglâncậnmốihàn.Hiđrôđivàomốihànt ừmôitrờngbaobọcxungquanh,từcáccáubẩnởméphànvàtừkim l o i c ñ a v Ë t h µ n , v × t r o n g t h Ð p l u ô n c ó m ộ t lợngn h ỏ h i đ r ô đợch o t a n Ngay chínhnhữngchấ tđợcdùngđểbảovệmốihàncũngcóthểlạilàmộtnguồn đa ôxy,hiđrô vào vùnghàn Thí dụkhíCO2dùngbảovệ mốihàntrong hànMAGhoặcđợctạoradosựphânhủycácchấtcógốccácbonáttrongthuốchàncóthểsẽ ôxyhóamốihànt h e o phảnứng: Fe+ C O 2= C O + FeO (11) Hơinớctrongthuốchàndớidạngđộẩmcũngcótácdụngtơngtự(hình4): Fe+ H 2O = H2+ FeO (12) Dođóviệcbảovệmốihànlạicóthêmcôngviệcmớilàngănchặnsựthâmnhậpcủakhíh iđrôvàobểhànvàk h ô x y ngaytrongbểhàn.Vìvậyngờitalạiphảisửdụngthêmmộtvà ichấtkhácđểkhắcphụckhiếmkhuyếtcủachấtđÃđợcchọntrớclàmnhiệmvụbảo vệ,chấtthêmnàylạicũngcóthểtạoramộtkhiếmkhuyếtnhỏhơn,thìlạiphảibổsungthê mmộtchấtnữagiảiquyếtkhiếmkhuyếtđấy.Do đóthànhphầncácchấttạonênthuốcbảovệlàtơngđốinhiều,ảnhhởngtơngtáccáct hànhphầnhóahọcvớinhaurất phứctạp,đòihỏisựnghiêncứucảvềlíthuyếtvàthự chànhthậtsâusắc Cácphơngphápbảovệmốihàn Cácphơngpháphànnóngchảykhácnhaucóbiệnphápkhácnhauđểbảovệmốihàn Tronghànquengờitasửdụnglớpthuốchànbọctrênđiệncựchàn,tronghàntựđộng t h ì t huốc hà n d ạn g hạt n hỏ đợcr ắc l ên vù ng hànl àm nhiệmv ụ Thuốchàncón hiềunhómthànhphầnkhácnhau,chứcnăngkhácnhau,mỗinhómcócáchbảovệriêngcủ amình:cónhómlàđểchohồquangđốtcháytạoraluồngkhímàthànhphầnchínhlàCO2thổi lênvùnghànđẩykhôngkhírangoài,cónhómlàđểhồquanglàmchonóngchảytạonênlớ pxỉlỏngnhẹbaophủbềmặbểhàntạonênlớpngăncáchvớikhôngkhí,đồng thờitạor acácphảnứngkhửô x y vớikimloạibểhànđacáctạpchấtchuyểnvàoxỉhàn,cóthànhphầ nkhibịnóngchảythìđivàobểhàntìmgặpcácôxitsắtđểthựchiệnc c phảnứngkhửô x y Trongcácphơngpháphàntrongmôitrờngcókhíbảovệ(MIG,MAG),thì khíbảovệlàmnhiệmvụđẩykhôngkhírangoài,cònviệctạoraphảnứngkhửôxythìphảikết hợpvới dây hàn Dâyhàn đây, trongkhi sảnxuấtđợcphatrộnthêmkimloạicóái lựcvớiôxymạnhhơnsắtnhM n , Si.Khidâyhànnóngchảy,thànhphầnMnvàSisẽlàmnhiệ mvụkhửô x y củabểhàn Bảovệmốihànkhỏisựthâmnhậpcủaôxy Ngoàimôitrờngkhôngkhí,ôxycóthểthâmnhậpvàomốihàntừc c chấtcáu bẩn,hangỉcủaméphàn,từhơinớccủathuốchàndớidạngđộẩm,từngaychínhcácôxi tsắtcótrongcácthànhphầnlàmrathuốchànvàcảdocácchấtđợc đavàođểkhửôxycủabểhàn Cácthànhphầncủagỉsắtởnhiệtđộhànsẽthamgiavàophảnứnghóahọcvớichínhki mloạilỏng: Fe2O3+F e = 3FeO (1– 3)Fe 3O4+F e = 4FeO (14) Cácôxitsắtnóngchảyđợcphânbổcảvàokimloạilỏngvàxỉtheođịnhluậtphânph ối: ( FeO) L= (15) [F e O ] ckMPa) ak5%) 120 k c ak 5 100 80 60 40 0,05 0,10 0,15 20 0,25%O2 0,20 Hình1.ảnhhởngcủaÔxyđốivớicáctínhchấtcơhọccủamốihàn 0,07 Độhòatancủanitơ,% 0,06 PN 0,1MPa ChÊt láng 0,05 0,04 0,03 0,02 Fe 0,01 Fe Fe 500 1000 1500 Hình2.ảnhhởngcủanhiệtđộđốivớisựhòatancủanitơtrongsắt oC MPa % k 30 c 25 20 15 10 ĐộdÃndài5 Độhòa tan nitơ,% 0 0,05 0,20 0,1 0,1 Nitơtrongmốihàn,% 0,25 Hình3.ảnhhởngcủanitơđốivớicáctínhchấtcơhọccủakimloạimốihàn [H],cm3/100g 12 0 0,2 0, 0, 0, Độẩm% Hình4.ảnhhởngcủađộẩmđốivớilợnghyđrôtrongkimloạimốihàn (FeO):lợngôxitsắthòatantrongxỉ,tínhtheo% [FeO]:lợngôxitsắthòatantrongkimloạilỏng,tínhtheo% L:hằngsốphânphối.Hằngsốphânphốinàyphụthuộcvàotínhchấtcủax ỉ Nhvậytacóthểnhậnthấy:nếulợngôxitsắttrongxỉnhiều,thìlợngôxitsắt trongki mloạimốihàncũngsẽnhiều,nếutakhôngcóbiệnphápkhửôxyphùhợptrongbểhàn Bảovệmốihànkhỏisựthâmnhậpcủahiđrô Hiđrôcóthểđivàovùnghàntừmôitrờngbaobọcxungquanh,cácchấtbẩnbámtr ênvậthàn,thuốchànvàcảtừkimloạicủavậthàn.Đểchốngsựthâmnhậpcủahiđrôthìvi ệcđầutiênlàlàmsạchvậthànkhỏicácchấtbámbẩn,dầumỡ,sựẩmớt.Hiđrôcòncótr ongcácchấtlàmrathuốchànnhferôkimloại,cácchấtkhoáng, v ì v ậ y k h i l ù a c h ä n n g u y ª n l i Ư u p h ¶ i t í n h đ ế n c c n g u y ª n liƯuc h ø a í t hiđrô.Lợngh i đ r ô tro ngc c t h àn h phầnlàmr a thuốch n càngn hi ều t h ì lợngh i đ r ô trongmốihàncànglớn, hình4chotahiểurõảnhhởngnàyhơn Độẩmcủathuốchàncũnglànguồnđahiđrôvàomốihàn.Hơinớcbịphânlinhiệttrong cộthồquang.Sựtơngtáccủahơinớcvớisắt,ferôhợpkimv mộtsốhợpchấtcủaxỉlỏngtạ othànhhiđrôtựdohoặchiđrôxin.Sựtơngtácnàyđợcmôtảbằngcácphảnứnghóahọ csau: Me+ H 2O 2FeO+ H2O Me+ H 2O CO+ H 2O MeO+ H Fe2O3+H MeO+ O H + H CO2 + H2 (16) (17) (18) (19) Doảnhhởngnhiệtđộcaocủacộthồquangphântửhiđrôbịphânlivàmộtphầnbịi onhóa Theot Ý n h t o ¸ n c đ a I I Fruminv µ c h ø n g m i n h b » n g t h ù c n g h i Ö m c ủ a V I Lakomskythìhiđrôhòatantrongkimloạicaonhấtởnhiệtđộ2400 0 C.Trongkhihàncácgiọtkimloạiđiệncựccũngđợcnungnóngđếnnhiệtđộđ ấy.Mứcđộhòatancủahiđrôtrongkimloạilỏnggiảmdầnkhinhiệtđộhạđi,hiđrôbị đẩyraởdạngbọtkhí,bọtkhínổidầnlênthoátkhỏikimloạilỏng,xuyênquaxỉth oá t r angoài.Xỉcótínhthấmkhítốtlúcnàytạođiềukiệnchokhíthoátnhanh.ởnhiệtđộkếttin hkhảnănghòatancủahiđrôgiảmmộtcáchđộtbiến(hình5)làmxuấthiệnmộtlợngbọtkhíl ớn,lúcnàycácbọtkhíkhôngcònđủthờigianthoátrangoàitrớckhikimloạilỏngđôngđặc,g âynênhiệntợngrỗbọngtrongmốihàn.[1] Trongkĩthuậthànngờitaápdụngcácbiệnpháps a u đểlàmgiảmlợnghiđrôt ron g mố ihàn: -LàmloÃngcácchấtkhíởvùnghồquangbằngcáchlàmphânhủycácchấthữucơ,muối hoặccácchấtcógốccacbonáttrongthuốchàn,tứclàlàmgiảmáplựckhíhiđrô lênkimloạilỏn g [H],cm/100g PH 0,1MPa 40 30 Láng 20 10 Fe 600 Fe 1000 Fe 1400 1800 2200 2600 o T,C Hình5.ảnhhởngcủanhiệtđộđốivớiđộhòatancủahyđrôtrongsắt [N,O] 0,10 [O] 0,06 [N] 0,02 0,2 0,6 1,0b Hình6.ảnhhởngcủatínhbazơcủaxỉrutynđốivớilợngôxyvànitơtrongki m loạimốihàn