Nghiên cứu kim loại phụ và công nghệ hàn vẩy nhôm với đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀI NAM NGHIÊN CỨU KIM LOẠI PHỤ VÀ CÔNG NGHỆ HÀN VẨY NHÔM VỚI ĐỒNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 S K C0 4 Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀI NAM NGHIÊN CỨUKIM LOẠI PHỤ VÀ CÔNG NGHỆ HÀN VẨY NHÔM VỚI ĐỒNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HOÀI NAM NGHIÊN CỨUKIM LOẠI PHỤ VÀ CÔNG NGHỆ HÀN VẨY NHÔM VỚI ĐỒNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS TS HOÀNG TRỌNG BÁ Tp Hồ Chí Minh, năm 2014 LÝ LỊCH KHOA HỌC Họ tên: NGUYỄN HOÀI NAM Ngày, tháng, năm sinh: 01-7-1984 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh Mobile: 0937662628 E_mail: namckm121@yahoo.com.vn Địa liên lạc: 24/53/14, đường Hòa Huy Giáp, phường Quyết Thắng, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai Quá trình đào tạo Năm Nơi đào tạo 2000-2002 Học Trường Trung học phổ thông Tân An, thị xã Tân An, tỉnh Long An 2003-2009 Học Đại học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM 2011-2014 Học Cao học ngành Kỹ thuật khí Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Quá trình công tác Năm 8/2010 - Nơi làm việc Công tác Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng - Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Đồng Nai iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng cá nhân tôi, thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Hoàng Trọng Bá Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp.Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 10 năm 2014 Học viên Nguyễn Hoài Nam iv LỜI CẢM ƠN Trong hai năm theo học chương trình đào tạo Thạc sỹ trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, cuối vượt qua chặng đường sau hoàn tất luận văn tốt nghiệp Có kết vậy, trước tiên xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Bộ môn Vật liệu kim loại - Khoa Cơ khí trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM, Ban Lãnh đạo Sở Khoa học Công nghệ Lãnh đạo Chi cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng tỉnh Đồng Nai toàn thể cán công chức Chi cục tạo điều kiện để hoàn thành chương trình đào tạo bậc cao học Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn quý báu đến thầy PGS.TS Hoàng Trọng Bá tận tình hướng dẫn, động viên thời gian thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô phụ trách chương trình đào tạo Thạc sỹ truyền đạt kiến thức quý báu, cung cấp nguồn tài liệu cần thiết cách đầy đủ kịp thời Xin chân thành cảm ơn! v TÓM TẮT Ngày nay, việc nối ghép hai chi tiết loại vật liệu với thực dễ dàng kể kim loại hợp kim màu Việc nối ghép thực nhiều phương pháp hàn khác hàn nóng chảy, hàn áp lực, hàn vẩy, … ứng dụng rộng rãi lĩnh vực chế tạo kết cấu Tuy nhiên, lĩnh vực sửa chữa, thay đòi hỏi phải liên kết vật liệu có tính chất khác với đảm bảo tính số tính chất khác cần thiết cho mục đích sử dụng Bài luận văn trình bày phương pháp nghiên cứu để tìm công nghệ hàn kim loại phụ thích hợp để thực mối ghép nhôm đồng với để làm dẫn điện Đồng thời, luận văn tác giả đưa phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn điện trở truyền qua mối hàn, độ bền kéo độ ngấu mối hàn Qua đánh giá chất lượng mối hàn làm việc môi trường dẫn điện ABSTRACT Today, joining or two details together with other materials is done quite easily including metal and alloy color The interfacing can be done by various methods such as soldering Soldering, welding pressure, welding scales, are widely applied in the field of manufacturing the new structure However, in the field of repair and replacement require links materials with different properties to each other, while ensuring mechanical properties and a number of other properties necessary for the intended use Essay presents research methods to find welding technology and metal parts to perform the most appropriate aluminum joints and copper bars together to make electric conductors At the same time, the essay author also provides quality control methods such as resistance welding transmitted welds, tensile strength and adhesion of weld Thereby evaluate weld quality work environment conductive vi MỤC LỤC Quyết định giao đề tài i Xác nhận Giảng viên hướng dẫn .ii Lý lịch cá nhân iii Lời cam đoan iv Lời cảm ơn v Tóm tắt vi Mục lục vii Danh sách kí hiệu, chữ viết tắt ix Danh mục hình ảnh luận văn x Danh mục bảng luận văn .xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Tính đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5 Mục đích đối tượng nghiên cứu 1.6 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.7 Phương pháp nghiên cứu kế hoạch thực tiễn Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát đồng hợp kim đồng 2.2 Khái quát nhôm hợp kim nhôm 13 2.3 Khả hòa tan nhôm đồng 18 2.4 Các dạng mối ghép 19 2.5 Khảo sát phương án ghép nối 39 2.6 Lựa chọn phương án 40 2.7 Công nghệ hàn vẩy 41 2.8 Các phương pháp kiểm tra 51 Chƣơng 3: CÁC PHƢƠNG ÁN THỰC HIỆN 61 3.1 Dữ liệu ban đầu 61 3.2 Các thong số kỹ thuật công nghệ hàn vẩy 63 vii 3.3 Các phương án thực 64 3.4 Thí nghiệm kiểm tra mẫu hàn…………………………………………………… 69 3.5 Nhận xét – Đánh giá……………………………………………………………….76 Chƣơng 4: KẾT LUẬN - HƢỚNG PHÁT TRIỂN 79 4.1 Kết luận 79 4.2 Hướng phát triển 80 viii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ag Bạc Cu Đồng Al Nhôm Pb Chì Zn Kẽm c Nhiệt dung riêng Q Nhiệt lượng tnc Nhiệt độ nóng chảy I Cường độ dòng điện l, S, h Chiều dài, chiều rộng, chiều dày mẫu ix DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN Hình Chú thích Trang Hình 2.1 Giản đồ trạng thái Al nguyên tố hợp kim 14 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Giản đồ trạng thái nhôm – đồng Các mối ghép ren Mối ghép ren lắp có khe hở 18 19 20 Hình 2.5 Mối ghép ren lắp khe hở Hình 2.6 Kết cấu mối ghép đinh tán 20 21 Hình 2.7 Mối ghép độ dôi 22 Hình 2.8 Mối ghép độ dôi lắp phương pháp lắp ép 23 Hình 2.9 Mối ghép độ dôi lắp phương pháp nung nóng Sơ đồ mối ghép hàn (a) tác dụng nguồn nhiệt hàn hồ quang (b) Sơ đồ đường hàn vị trí vũng hàn Quá trình gây hồ quang hàn Mối hàn lớp thuốc Sơ đồ máy hàn điện tiếp xúc giáp mối Mối hàn ma sát Mối hàn nổ Mối ghép hàn vẩy có vát mép Cấu taọ lửa phân bố nhiệt độ theo chiều dài lửa Các dạng lửa hàn Phương pháp hàn phải Phương pháp hàn trái Sự phụ thuộc góc nghiêng mỏ hàn vào chiều dày vật hàn Chuyển động mỏ hàn que hàn phụ Giản đồ trạng thái Ag-Al-Cu 23 Giản đồ trạng thái Al-Cu-Pb 49 Giản đồ trạng thái Al-Cu-Zn Mẫu thử kéo theo chiều ngang Mẫu thử kéo theo chiều dọc Máy mài Mài mẫu Đường song song mặt mẫu Tẩm thực rửa mẫu Sơ đồ mắc mạch điện Sơ đồ mạch điện Kích thước mẫu nhôm cần kiểm tra Kính hiển vi IMS 300 50 51 52 53 53 53 55 56 57 61 62 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 Hình 2.22 Hình 2.23 Hình 2.24 Hình 2.25 Hình 2.26 Hình 2.27 Hình 2.28 Hình 2.29 Hình 2.30 Hình 2.31 Hình 2.32 Hình 2.33 Hình 2.34 Hình 3.1 Hình 3.2 x 25 26 27 29 32 33 35 42 43 44 45 46 47 48 49 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Tổ chức tế vi mẫu nhôm Kích thước mẫu đồng cần kiểm tra Tổ chức tế vi mẫu đồng Vị trí mẫu hàn nhôm – đồng Vật hàn nhôm bị biến dạng Vật hàn nhôm mạ lớp đồng mỏng Vật hàn nhôm mạ đồng bị biến dạng sau tiếp xúc nhiệt Mối hàn nhôm-đồng Hình ảnh mẫu thử điện trở Máy chụp X-ray công nghiệp RF-250OFMG Hình ảnh mẫu hàn chụp tia X Máy thử bền kéo Instron 3367 Hình ảnh thử kéo mẫu hàn Biểu đồ thể độ bền kéo mẫu hàn xi 62 62 63 64 66 67 67 68 71 73 73 74 75 76 DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN Bảng Chú thích Trang Bảng 2.1 Giới hạn tạp chất cho phép loại đồng tinh thể Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Các đặc điểm dây dẫn cáp dẫn điện vỏ bọc Các ký hiệu thành phần hợp kim đồng Công dụng số maac1 Brông thiếc 10 11 Bảng 2.5 Công dụng số mác Brông nhôm Bảng 2.6 Thành phần số hợp kim Đura 11 15 Bảng 2.7 Thành phần hóa học que hàn nhôm theo tiêu chuẩn AWS A5.3 16 Bảng 2.8 Thành phần hóa học dây hàn theo tiêu chuẩn AWS A5.10 17 Bảng 2.9 Thành phần số hợp kim hàn vẩy 38 Bảng 2.10 Thành phần ký hiệu loại vẩy hàn 41 Bảng 2.11 Sự điều chỉnh lửa hàn loại vật liệu khác 44 Bảng 2.12 Dung dịch đánh bong thong dụng 54 Bảng 2.13 Dung dịch tẩm thực thong dụng 55 Bảng 3.1 Kết kiểm tra thành phần hóa học mẫu nhôm 61 Bảng 3.2 Kết kiểm tra thành phần hóa học mẫu đồng 63 Bảng 3.3 Thành phần tỷ lệ dung dịch xianua để mạ đồng 67 Bảng 3.4 Qui cách mẫu thử 69 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Kết kiểm tra điện trở, tính toán nhiệt lượng tuổi thọ Al, Cu mối hàn Al-Cu Kết kiểm tra thời gian làm việc mẫu hàn cho dòng điện có cường độ I = 3000 A chạy qua nhiệt độ t2 = 500oC Kết kiểm tra cường độ dòng điện qua mẫu hàn làm việc 30 phút nhiệt độ t2 = 500oC Kết kiểm tra độ bền kéo mẫu hàn A-Cu xii 70 70 71 74 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu Khoảng đầu thời đại đồ đồng, đồ sắt, loài người biết đến hàn kim loại Từ cuối kỷ 19, vật lý, hóa học môn khoa học khác phát triển mạnh Năm 1082, Pê-tơ-rốp, nhà bác học người Nga, tìm tượng hồ quang điện rõ khả sử dụng nhiệt để làm nóng chảy kim loại Năm 1882, kỹ sư Bê-na-dơt dùng hồ quang cực than để hàn kim loại Năm 1888, Sla-vi-a-nôp áp dụng cực điện nóng chảy - cực điện kim loại vào hồ quang điện Năm 1900 - 1902, công nghiệp sản xuất cacbua canxi sau đó, 1906, hàn khí đời Hàn tiếp xúc xuất phát triển chậm Năm 1886, Tôm-sơn tìm phương pháp hàn tiếp xúc giáp mối Năm 1887, Bê-na-dớt tìm phương pháp hàn điểm, đến năm 1903, hàn giáp mối dùng công nghiệp Và đặc biệt, kể từ sau chiến tranh giới thứ hai, hàn tiếp xúc phát triển mạnh mẽ xuất nhiều phương pháp hàn Một đóng góp quan trọng cho phát triển hàn hồ quang thành kỹ sư Thụy Điển Ken-be Năm 1907, phương pháp ổn định trình phóng hồ quang bảo vệ vùng hàn khỏi tác dụng không khí chung quanh cách đắp lên cực kim loại lớp vỏ thuốc Việc ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo đảm chất lượng cao mối hàn Thời kỳ phát triển cao công nghệ hàn mở vào năm cuối ba mươi đầu bốn mươi kỷ trước, với công trình tiếng viện sĩ E O Pa-tôn hàn thuốc Phương pháp hàn tự động sau hàn bán tự động lớp thuốc đời, ứng dụng rộng rãi công nghiệp Đó thành tựu to lớn kỹ thuật hàn đại Từ đời nay, hàn lớp thuốc phương pháp khí hóa kỹ thuật hàn Từ năm bốn mươi kỷ trước, phương pháp hàn môi trường khí bảo vệ nghiên cứu đưa vào sản xuất Việc khai thác rộng rãi khí tự nhiên (hê-li, ac-gông Mỹ, khí cacbonic Liên Xô …) lúc làm cho phương pháp hàn phát triển mạnh mẽ Hàn môi trường khí bảo vệ nâng cao chất lượng mối hàn ứng dụng ngày nhiều Một phát minh tiếng tập thể Viện Hàn điện mang tên B O Patôn (Ki-ep Liên Xô) hàn điện xỉ Quá trình hàn điện xỉ nhà bác học Xô Viết phát năm 1949, nghiên cứu đưa vào sản xuất năm năm mươi Phương pháp hàn điện xỉ đời phát triển cách mạng kỹ thuật ngành chế tạo máy móc hạng nặng lò hơi, tuabin, máy ép cỡ lớn Những năm gần hàng loạt phương pháp hàn đời hàn tia điện tử, hàn ma sát, hàn nổ, hàn siêu âm, hàn plasma v.v… Hiện có 120 phương pháp hàn khác Nói chung, phương pháp hàn ngày hoàn thiện sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân, kỹ thuật quốc phòng đặc biệt ngành du hành vũ trụ Có thể nói hàn phương pháp gia công kim loại tiên tiến đại Hàn Việt Nam xuất từ thời thượng cổ, hồi cha ông ta biết sử dụng hàn để làm dụng cụ cần thiết phục vụ cho đời sống cải tiến điều kiện lao động Trước Cách mạng tháng tám thời kỳ kháng chiến, công nghệ hàn phát triển, đóng góp vào công nghiệp quốc phòng mẻ Sau hòa bình, sử dụng hàn nhiều cách mạng kỹ thuật xây dựng kinh tế xã hội chủ nghĩa Nhiều công trình đồ sộ mọc lên sử dụng nhiều đến hàn lò cao khu gang thép Thái Nguyên, nhà công nghiệp, tàu bè, nồi v.v… Tuy vậy, việc nghiên cứu áp dụng phương pháp hàn tiên tiến gặp nhiều khó khăn chưa đủ điều kiện để phát triển mạnh mẽ Ngày nay, khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển lĩnh vực công nghiệp, quốc phòng, đời sống xã hội, … đòi hỏi vật liệu sử dụng cần phải có nhiều tính chất khác Ví dụ: cần sử dụng loại vật liệu có tính dẫn điện cao để dùng ngành điện lực, lúc lại yêu cầu có độ cứng lớn để làm cấu kiện xây dựng, phải có tính dẻo cao để cán, dập, kéo nguội, hay cần độ bền cao khối lượng riêng nhỏ để dùng công nghiệp hàng không, … Và muốn liên kết vật liệu khác với nhiều trường hợp cần thiết người ta sử dụng nhiều phương pháp rèn, đúc, hàn… Đối với công nghệ hàn nay, việc nối ghép hai chi tiết loại vật liệu với thực dễ dàng kể kim loại hợp kim màu Việc nối ghép thực nhiều phương pháp hàn khác hàn nóng chảy, hàn áp lực, hàn vẩy, … ứng dụng rộng rãi lĩnh vực chế tạo kết cấu Tuy nhiên, lĩnh vực sửa chữa, thay đòi hỏi phải liên kết vật liệu có tính chất khác với đảm bảo tính số tính chất khác cần thiết cho mục đích sử dụng Trong phạm vi đề tài chọn phương pháp hàn vẩy để hàn vật liệu có tính chất khác với nhau, cụ thể vật liệu đồng vật liệu nhôm Sau đó, tiến hành kiểm tra độ dẫn điện mối hàn so với vật liệu bản, trọng đến kim loại có độ dẫn điện cao Thành công đề tài góp phần vào phát triển nghành khoa học hàn nước việc ứng dụng công nghệ hàn sản xuất công nghiệp 1.2 Tính cấp thiết đề tài Qua tìm hiểu thị trường vật liệu nhôm có giá bán thị trường thấp nhiều so với vật liệu đồng, chi phí sản xuất gia công rẻ Đồng thời, vật liệu đồng vật liệu nhôm có tính chất tương đối giống độ dẫn điện, dẫn nhiệt, độ chống ăn mòn; đồng thời vật liệu nhôm có khối lượng riêng khoảng 1/3 so với vật liệu đồng nên trình sản xuất làm giảm khối lượng kết cấu, chi tiết,…Vì vậy, việc sản xuất máy biến số công ty trước sử dụng đồng có nhu cầu thay đồng nhôm mà chỗ tiếp điểm sử dụng đồng Như đề cập mục 1.1, nay, giới Việt Nam có xu hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn vào sản xuất Tuy nhiên, tình hình triển khai ứng dụng công nghệ hàn Việt Nam hạn chế Một nguyên nhân khiến kỹ thuật công nghệ hàn chưa ứng dụng rộng rãi Việt Nam công ty Việt Nam chưa làm chủ công nghệ này, chưa nắm quy trình vận hành, chưa có đội ngũ kỹ thuật viên đào tạo công nghệ Và hết, hệ thống thiết bị, vật liệu hàn chưa trang bị đầy đủ, đáp ứng yêu cầu thực tiễn sản xuất Đón đầu hòa nhập với xu hướng nghiên cứu giới, đề tài “Nghiên cứu kim loại phụ công nghệ hàn để hàn vẩy nhôm với đồng ” góp phần nhỏ vào phát triển lĩnh vực khoa học hàn nước quan trọng hết việc ứng dụng kết đề tài sản xuất công nghiệp, giúp công ty thiết bị điện hiểu rõ lợi ích công nghệ hàn vẩy nhôm đồng, từ có định hướng việc thay thế, sửa chữa thiết bị điện nhằm giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, góp phần ổn định kinh tế 1.3 Tính đề tài - Nghiên cứu kim loại phụ (kim loại hàn) tìm hiểu công nghệ hàn vẩy để hàn nhôm với đồng, công nghệ chưa có học viện, trung tâm Việt Nam nghiên cứu - Đề suất thay đổi vật liệu chế tạo thiết bị điện từ đồng sang nhôm nhằm giảm trọng lượng giá thành mà chất lượng thiết bị độ dẫn điện tiếp điểm mối hàn đảm bảo - Đề xuất thay đồng nhôm việc sửa chữa thiết bị điện nhằm tinh giảm chi phí sản xuất 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu công nghệ hàn vẩy (hàn vẩy cứng) nhằm mục đích mở rộng khả công nghệ lĩnh vực hàn kim loại hợp kim có tính chất khác 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu công nghệ hàn vẩy để hàn kim loại hợp kim có tính chất khác với nhau, giảm chi phí sản xuất, tối ưu hoá thông số hàn, đạt chất lượng, hiệu mặt kỹ thuật kinh tế cao Vì thế, đề tài có tính ứng dụng việc ghép nối đồng nhôm để làm dẫn thiết bị điện, phù hợp cho công ty điện lực chế tạo thiết bị điện 1.5 Mục đích đối tƣợng nghiên cứu 1.5.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu kim loại phụ (kim loại hàn) công nghệ hàn để hàn vẩy nhôm với đồng 1.5.2 Đối tƣợng nghiên cứu Mối ghép đồng nhôm công nghệ hàn vẩy 1.6 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.6.1 Nhiệm vụ đề tài - Khái quát nhôm, đồng khả hòa tan chúng - Các dạng mối ghép - Nghiên cứu công nghệ hàn vẩy kim loại hàn để nối nhôm - đồng 1.6.2 Giới hạn đề tài - Để bảo đảm tính dẫn điện nhôm - đồng cao nên giới hạn đề tài tiến hành hàn vảy nhôm - đồng nguyên chất - Đồng thời, đặc điểm nhôm - đồng (dễ bị oxi hóa, khả hòa tan, …), tác giả tiến hành đề xuất phương án phân tích dựa sở lý thuyết Qua đó, tác giả thực thí nghiệm phương án khả thi 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu kế hoạch thực 1.7.1 Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu - Khảo sát thực tiễn - Tham khảo chuyên gia - Phương pháp thí nghiệm - Kiểm tra, đánh giá 1.7.2 Kế hoạch thực - Nghiên cứu sở lý thuyết liên quan nhôm, đồng khả hòa tan chúng - Nghiên cứu dạng mối ghép tháo không tháo - Nghiên cứu sở lý thuyết giản đồ trạng thái 02 03 cấu tử phân tích số hợp kim liên quan - Đề xuất phương án phân tích Lựa chọn phương án khả thi để tiến hành thí nghiệm - Thực thí nghiệm đánh giá kết Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ở nội dung chương ta giới thiệu đồng hợp kim đồng, nhôm hợp kim nhôm, dạng ghép nối phương pháp kiểm tra mối hàn 2.1 Khái quát đồng hợp kim đồng: 2.1.1 Đồng: Đồng nguyên chất gọi đồng đỏ có màu đỏ Khối lượng riêng 8,93 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 1083oC Đồng nguyên chất có tính dẫn điện cao (đứng sau bạc), tính dẫn nhiệt cao Độ bền độ cứng không cao (σb = 160 N/mm2, σ0.2 = 35 N/mm2, 40HB) tính tăng mạnh sau biến dạng nguội (σb = 450 N/mm2, σ0.2 = 350 N/mm2, 125HB), tính dẻo cao nên gia công đồng đỏ phương pháp gia công áp lực thuận lợi Tính đúc đồng đỏ không cao trạng thái lỏng đồng hòa tan khí mạnh, đục dễ bị rỗ (bọt) Độ chảy loãng không cao Do đồng đỏ dùng trạng thái đúc Tính cắt gọt đồng đỏ không cao dẻo, dũa dễ bị phoi dính dũa Đồng đỏ bền môi trường kiềm, dễ bị ăn mòn môi trường axit - Các tính chất điện đồng nguyên chất sau: + Độ dẫn điện riêng γ đồng nguyên chất 59,5 m/Ω.mm2 + Độ dẫn điện riêng γ đồng nguyên chất “tiêu chuẩn” 58 m/Ω.mm2 + Điện trở suất đồng “tiêu chuẩn” ρ 0,017241 μΩ.m Hệ số nhiệt điện trở suất  4,3.103 (0~150oC) K-1 + Sức nhiệt điện động so với platin: 0,14 mV nhiệt độ đầu hàn 0oC - Phân loại, ký hiệu thành phần tạp chất quy định đồng nguyên chất cho bảng 2.1 - Dây dẫn cáp dẫn điện chế tạo theo tiêu chuẩn bảng 2.2 Bảng 2.1 Giới hạn tạp chất cho phép loại đồng tinh chế Hàm lƣợng hợp chất % tối đa Ký hiệu Al Cu E 0,00 Cu Cu 0,00 Cu O As Zn Se+Te Ni 0,00 0,00 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,005 0,00 0,005 0,030 0,00 0,050 2 Bi Fe O Pb S Sb Sn 0,00 0,00 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2 5 2 - Công dụng đồng đỏ: + Đồng đỏ dùng làm dây dẫn điện phải đồng nguyên chất điện phân (Cu E) trạng thái ủ để bảo đảm có điện trở suất nhỏ + Đồng đỏ dùng làm vành góp, cổ góp máy điện + Đồng đỏ dùng làm số linh kiện điện cố định, không tháo mở thường xuyên đồng đỏ có tính chống mài mòn ma sát Đồng đỏ dùng làm cấu phân phối, cuộn dây biến áp, động cơ, điện cực bể mạ đồng, vòng cảm ứng để cao tần, khuôn kết tinh đúc liên tục thép thỏi, + Trong công nghiệp điện, đồng đỏ dùng chế tạo anot đèn phát có làm nguội cưỡng nước hay không khí, đối catot ống rơnghen, người ta hàn đồng với thủy tinh hệ số giãn nở nhiệt đồng không hoàn toàn thủy tinh có tính hàn với thủy tinh tốt hàn thường dùng phương pháp “hàn viền mép” Bảng 2.2 Các đặc điểm dây dẫn cáp dẫn điện vỏ bọc Đƣờng kính tính Rt, Ω.k.m-1 toán D, mm không nhỏ 2,2 4,65 1500 2,7 3,06 10 900 3,5 1,84 16 4000 5,0 1,20 Thiết diện Chiều dài dây l, m dây S, mm2 không nhỏ 2200 Số dây S K L 0 [...]... thuật và kinh tế cao Vì thế, đề tài có tính ứng dụng trong việc ghép nối những thanh đồng và thanh nhôm để làm thanh dẫn trong các thiết bị điện, phù hợp cho các công ty điện lực và chế tạo thiết bị điện 1.5 Mục đích và đối tƣợng nghiên cứu 1.5.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu kim loại phụ (kim loại hàn) và công nghệ hàn để hàn vẩy nhôm với đồng 1.5.2 Đối tƣợng nghiên cứu Mối ghép đồng và nhôm bằng công. .. nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu về công nghệ hàn vẩy (hàn vẩy cứng) nhằm mục đích mở rộng khả năng công nghệ trong lĩnh vực hàn các kim loại và hợp kim có tính chất khác nhau 4 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu công nghệ hàn vẩy để hàn những kim loại và hợp kim có tính chất khác nhau với nhau, giảm chi phí sản xuất, tối ưu hoá các thông số hàn, đạt chất... trong sản xuất công nghiệp, giúp các công ty thiết bị điện hiểu rõ hơn về lợi ích của công nghệ hàn vẩy nhôm và đồng, từ đó sẽ có định hướng đúng trong việc thay thế, sửa chữa các thiết bị điện nhằm giảm chi phí sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, góp phần ổn định nền kinh tế hiện nay 1.3 Tính mới của đề tài - Nghiên cứu kim loại phụ (kim loại hàn) và tìm hiểu công nghệ hàn vẩy để hàn nhôm với đồng, một trong... bằng công nghệ hàn vẩy 1.6 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 1.6.1 Nhiệm vụ của đề tài - Khái quát về nhôm, đồng và khả năng hòa tan giữa chúng - Các dạng mối ghép cơ bản - Nghiên cứu công nghệ hàn vẩy và kim loại hàn để nối nhôm - đồng 1.6.2 Giới hạn của đề tài - Để bảo đảm tính dẫn điện của nhôm - đồng cao nên giới hạn của đề tài là chỉ tiến hành hàn vảy đối với nhôm - đồng nguyên chất - Đồng thời,... thuật viên được đào tạo bài bản về công nghệ Và trên hết, hệ thống thiết bị, vật liệu hàn chưa được trang bị đầy đủ, đáp ứng được yêu cầu của thực tiễn sản xuất Đón đầu và hòa nhập với xu hướng nghiên cứu trên thế giới, đề tài Nghiên cứu kim loại phụ và công nghệ hàn để hàn vẩy nhôm với đồng ” sẽ góp một phần nhỏ vào sự phát triển của lĩnh vực khoa học hàn trong nước và quan trọng hơn hết là việc ứng dụng... khi hàn hồ quang (b) Sơ đồ đường hàn và vị trí vũng hàn Quá trình gây hồ quang khi hàn Mối hàn dưới lớp thuốc Sơ đồ máy hàn điện tiếp xúc giáp mối Mối hàn ma sát Mối hàn nổ Mối ghép hàn vẩy có vát mép Cấu taọ ngọn lửa và sự phân bố nhiệt độ theo chiều dài ngọn lửa Các dạng ngọn lửa hàn Phương pháp hàn phải Phương pháp hàn trái Sự phụ thuộc góc nghiêng mỏ hàn vào chiều dày vật hàn Chuyển động của mỏ hàn. .. mẫu nhôm Kích thước mẫu đồng cần kiểm tra Tổ chức tế vi của mẫu đồng Vị trí mẫu hàn nhôm – đồng Vật hàn nhôm bị biến dạng Vật hàn nhôm đã được mạ một lớp đồng mỏng Vật hàn nhôm mạ đồng bị biến dạng sau khi tiếp xúc nhiệt Mối hàn nhôm- đồng Hình ảnh các mẫu thử điện trở Máy chụp X-ray công nghiệp RF-250OFMG 2 Hình ảnh mẫu hàn được chụp bằng tia X Máy thử bền kéo Instron 3367 Hình ảnh thử kéo mẫu hàn. .. chương này ta sẽ giới thiệu về đồng và hợp kim đồng, nhôm và hợp kim nhôm, các dạng ghép nối và các phương pháp kiểm tra mối hàn 2.1 Khái quát về đồng và hợp kim đồng: 2.1.1 Đồng: Đồng nguyên chất còn gọi là đồng đỏ vì nó có màu đỏ Khối lượng riêng 8,93 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 1083oC Đồng nguyên chất có tính dẫn điện cao (đứng sau bạc), tính dẫn nhiệt cũng rất cao Độ bền và độ cứng không cao (σb = 160... hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn mới vào trong sản xuất Tuy nhiên, tình hình triển khai và ứng dụng công nghệ hàn ở Việt Nam còn rất hạn chế Một trong những nguyên nhân khiến kỹ thuật công nghệ hàn mới chưa được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam là vì các công ty của Việt Nam chưa làm chủ được công nghệ này, chưa nắm được quy trình vận hành, chưa có đội ngũ các kỹ thuật viên được đào tạo bài bản về công. .. quang và bảo vệ vùng hàn khỏi tác dụng của không khí chung quanh bằng cách đắp lên cực kim loại một lớp vỏ thuốc Việc ứng dụng que hàn bọc thuốc bảo đảm chất lượng cao của mối hàn Thời kỳ phát triển cao của công nghệ hàn đã được mở ra vào những năm cuối ba mươi và đầu bốn mươi của thế kỷ trước, với những công trình nổi tiếng của viện sĩ E O Pa-tôn về hàn dưới thuốc Phương pháp hàn tự động và sau đó hàn