B o c o t t NGHI p (h i) HC

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ******************* LỄ BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÀN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HÀM LƯỢNG HIĐRÔ TRONG KIM LOẠI MỐI HÀN KHI HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC HÀN GỐM HỆ BAZƠ Học viên : DƯƠNG VĂN HỘI Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ HUY LÂN Hà Nội: 30/12/2011 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ở nước ta công nghệ hàn tự động lớp thuốc ứng dụng rộng rãi đặc biệt lĩnh vực đóng tàu chế tạo kết cấu thép, trong nước Công ty Cổ phần Que hàn điện Việt Đức, công ty sản xuất vật liệu hàn Nam Triệu, nghiên cứu chế tạo thử  hạn chế, chưa nghiên cứu đầy đủ tiêu cần thiết để nâng cao chất lượng thuốc hàn Một số tiêu quan trọng hàm lượng hiđrô kim loại mối hàn giải pháp để giảm thiểu Do luận văn sâu Nghiên cứu hàm lượng hiđrô kim loại mối hàn hàn tự động lớp thuốc hàn gốm hệ bazơ giải pháp để giảm thiểu hàm lượng hiđrô KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo danh mục bảng biểu luận văn gồm có chương 18 tiết  Ảnh hưởng hiđrô kim loại mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt hàn tự động lớp thuốc bảo vệ Sự phân bố hiđrô thép Nứt nguội kim loại mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt Như ảnh hưởng có hại hiđrô kim loại mối hàn: - Giảm tính dẻo, tăng tính dòn kim loại mối hàn vùng gần mối hàn tạo nên “hiện tượng dòn hiđrô”; - Tăng tính rỗ kim loại mối hàn; - Tăng tính nứt kim loại mối hàn trình kết tinh mối hàn; - Giảm độ dai va đập, bền mỏi mối hàn liên kết hàn  Các giải pháp giảm thiểu hàm lượng hiđrô  Làm bề mặt vật hàn;  Sấy khô thuốc hàn, dây hàn;  Sử lý nhiệt sau hàn;  Đưa vào thành phần thuốc hàn hợp chất có khả liên kết với hiđrô tạo thành hợp chất bền vào pha xỉ (điều chỉnh thành phần mẻ liệu thuốc hàn) Đó huỳnh thạch (CaF2)  Khi chế tạo: sấy khô kiệt Vì hiđrô có nước liên kết CaF theo phản ứng: CaF2 + H2O → CaO + 2HF Do hiđrô tồn dạng tinh thể ngậm nước (ở dạng liên kết hóa học chứa gốc - OH) tạo hạt thuốc hàn môi trường có độ ẩm cao mà phương pháp sấy khô thông thường không loại bỏ hết Vi nghiên cứu tạo đơn thuốc hàn có thành phần: CaF2, chế độ sấy thuốc hàn, thời gian sấy thông số điều chỉnh phương án thực nghiệm thí nghiệm  Sơ đồ nghiên cứu tổng quát  Sơ đồ nghiên cứu đề tài Trên sở nghiên cứu tạo xỉ cho thuốc hàn từ đưa sở lựa chọn tạo xỉ cho thành phần mẻ liệu thuốc hàn gốm là: CaO – TiO2– Al2O3 – CaF2 Trong đó: + CaO chiếm khoảng 30% + CaF2 chiếm khoảng 10% + TiO2 chiếm khoảng 35% + Al2O3 chiếm khoảng 25% Đồng thời tham khảo thành phần theo tiêu chuẩn Hiệp hội hàn Mỹ AWS hãng vật liệu hàn thiết bị hàn ESAB (Thụy Điển) Mác thuốc dây hàn theo AWS A5.80 F7A(P)2 Mác thuốc hàn theo ESAB 19042004 Thành phần hóa học chủ yếu xỉ hàn,% SiO2+TiO2 CaO+MgO Al3O2+MnO CaF2 Hoạt tính (Hệ số Ba zơ B) OK Flux 10.80 30 ÷ 40 25÷35 15÷25 6÷14 Bazơ (B=1,1) Đơn thuốc sơ Kế hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai Giá trị khoảng biến thiên biến số Biến mã hoá (không thứ nguyên) Biến thực Hàm lượng huỳnh thạch, (%) Z1 Nhiệt độ sấy, (°C) Z2 Thời gian sấy thiêu kết, (phút) Z3 X1 X2 X3 Mức (Xi max = +1) 14 700 80 +1 +1 +1 Mức sở (Xi0 = 0) 10 600 60 0 Mức (Xi = –1) 500 40 –1 –1 –1 Khoảng biến thiên ΔZi 100 20 Các biến số Giá trị biến thực Giá trị mã hóa № thí Kếnghiệm hoạch thực nghiệm kết thí nghiệm Z1 Z2 Z3 X1 X2 X3 500 40 –1 –1 –1 14 500 40 +1 –1 –1 700 40 –1 +1 –1 14 700 40 +1 +1 –1 500 80 –1 –1 +1 14 500 80 +1 –1 +1 700 80 –1 +1 +1 14 700 80 +1 +1 +1 5,14 600 60 – 1,215 0 10 14,86 600 60 + 1,215 0 11 10 478,5 60 – 1,215 12 10 721,5 60 + 1,215 Giá trị hàm mục tiêu – hàm lượng hiđrô mối hàn, cm3/100g Y Mô tả phương pháp thí nghiệm - Phương pháp đo: Mô tả phương pháp thí nghiệm Phôi thí nghiệm cắt có kích thước hình vẽ Hình dạng kích thước mẫu hàn thí nghiệm Sử dụng cân phân tích sai số 0,1g để cân mẫu trước hàn có khối lượng G1 = 199,7(g) Tiến hành hàn mẫu thí nghiệm từ thuốc hàn gốm hệ bazơ chế tạo thử nghiệm Bắt đầu hàn kết thúc từ vị trí cách đầu đệm khoảng 20mm với dòng hàn 600A, điện áp hàn 30V, tốc độ hàn 60cm/phút, dây hàn dùng để hàn cho mẫu thử nghiệm, dây hàn loại (H - 08A) loại có đường kính φ Mẫu hàn thực máy LINCON DC, xe hàn tự động LT - Sử dụng cân phân tích sai số 0,1g để cân mẫu sau hàn có khối lượng G2 = 208,6(g) Mẫu sau hàn nhúng dung dịch glixerin đưa vào máy điều nhiệt nhiệt độ 450C thời gian 72 Dùng bình đo khí để xác định thể tích khí hiđrô có 100g kim loại mối hàn Kế hoạch thực nghiệm kết thí nghiệm Giá trị biến thực № thí nghiệm Giá trị hàm mục tiêu – hàm lượng hiđrô mối hàn, cm3/100g Giá trị mã hóa Y Z1 Z2 Z3 X1 X2 X3 500 40 –1 –1 –1 6,2 14 500 40 +1 –1 –1 5,0 700 40 –1 +1 –1 4,6 14 700 40 +1 +1 –1 3,3 500 80 –1 –1 +1 5,5 14 500 80 +1 –1 +1 4,4 700 80 –1 +1 +1 3,7 14 700 80 +1 +1 +1 2,5 5,14 600 60 – 1,215 0 5,2 10 14,86 600 60 + 1,215 0 2,9 11 10 478,5 60 – 1,215 5,7 12 10 721,5 60 + 1,215 2,8 13 10 600 35.7 0 – 1,215 4,5 14 10 600 84.3 0 + 1,215 3,1 15 10 600 60 0 3,3 16 10 600 60 0 3,4 17 10 600 60 0 3,2 Thể tích khí hiđrô thu ống nghiệm sau 72 V = 0,05 (ml) Vậy hàm lượng hiđrô 100(g) kim loại mối hàn tính theo công thức Vx85,85 0,04x85,85 +1,73 + 1, 73 G -G1 208, − 199, H= = ≈ 2,92 0,79 0, 79 Xử lý kết thực nghiệm Kết xử lý số liệu Các kết thực nghiệm tiến hành xử lý theo phần mềm chuẩn trình bày cho kết phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng biến đầu vào đến hàm lượng hiđrô mối hàn sau phần mềm MODDE 5.0: Y1 = 3,416 – 0,574X1 – 0,795X2 – 0,355X3 + 0,241X12 + 0,327X22 + 0,133X32 Hệ số tương quan R = 0.966 cho thấy mô hình mô tả xác cao Biểu diễn đường đặc tính kết luận khoa học Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 thành phần thuốc hàn Bề mặt mô tả hàm mục tiêu phụ thuộc vào biến số Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào nhiệt độ sấy thiêu kết Bề mặt mô tả hàm mục tiêu phụ thuộc vào biến số Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào thời gian sấy thiêu kế Bề mặt mô tả hàm mục tiêu phụ thuộc vào biến số Xác định giá trị hợp lý biến đầu vào đảm bảo hàm lượng hiđrô yêu Bài toán quy hoạch đa mục tiêu trường hợp tổng quát với n biến, m ràng buộc, p mục tiêu là: Max, (min) jk (x1 , x , , x n ), k = 1, 2, , p g(x1 , x , , x n ) ≤ bi   x j ≥ i = 1, 2, , m; j = 1, 2, , n Ta ký hiệu miền buộc miền D Các ràng buộc biến đầu vào: Trong trường hợp nguyên tắc tối ưu vừa đảm bảo tính kỹ thuật (hàm lượng hiđrô thấp ≤ cm3/100g) tính kinh tế ≤ X1 ≤ 14 500 ≤ X2 ≤ 700 40 ≤ X3 ≤ 80 Kết tối ưu biến đầu vào hàm lượng hiđrô - Giơi hạn biến đầu vào: -Hàm mục tiêu cần xác định: Y1 khoảng từ 2.6 đến 4.0 cm3/100g (bởi theo tiêu chuẩn Hội Hàn Mỹ AWS A5.17 - 80 với hàm lượng hiđrô thấp: ≤ cm3/100g) Hàm lượng Thời gian sấy Hàm lượng Nhiệt độ sấy, huỳnh thạch, thiêu kết, (phút) hiđrô mối (°C) X2 (%) X1 X3 hàn, cm3/100g 10 700 60 2,93 Với giá trị yếu tố đầu vào tìm tiến hành thí nghiệm kiểm tra, kết kiểm tra cho thấy giá trị tính toán hàm lượng hiđrô mối hàn so với thực nghiệm đủ xác, sai lệch 5% KẾT LUẬN - Luận văn nghiên cứu cách có hệ thống yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng hiđrô kim loại mối hàn đề xuất giải pháp giảm thiểu hàm lượng hiđrô chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ - Xây dựng phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng huỳnh thạch, chế độ sấy thiêu kết ( ) đến hàm lượng hiđrô mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt - Biểu diễn đặc tính ảnh hưởng qua đồ thị - Xác định hàm lượng huỳnh thạch chế độ sấy thiêu kết hợp lý đảm bảo hàm lượng hiđrô mối hàn theo yêu cầu chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ - Các kết nghiên cứu có ý nghĩa khoa học thực tiễn + Kiến nghịTuy nhiên, để kết đề tài sớm ứng dụng thực tiễn, cần nghiên cứu kết hợp với nội dung khác tiêu công nghệ hàn tính kỹ thuật thuốc hàn để chế tạo thuốc hàn [...]... m c tiêu phụ thu c v o 2 biến số Hàm lượng hiđrô trong mối hàn phụ thu c v o nhi t độ sấy thiêu k t B m t mô t hàm m c tiêu phụ thu c v o 2 biến số Hàm lượng hiđrô trong mối hàn phụ thu c v o thời gian sấy thiêu kế B m t mô t hàm m c tiêu phụ thu c v o 2 biến số X c định giá trị h p lý c c biến đầu v o đảm b o hàm lượng hiđrô yêu B i toán quy hoạch đa m c tiêu ho c trường h p t ng qu t với n biến,... & ca c vâ t liệu kha c No Loại Kiểm tra yes Nghi ̀n nhỏ No Kiểm tra kích thươ c yes C n TP mẻ liệu Trộn khô Trộn ươ t C p nươ c thủy tinh p t o h t Sấy sơ b Sàng tuyển h t Sấy khô ki t Loại No Kiểm tra yes Bao gói & ba o quản  Sơ đồ nghi n c u t ng qu t  Sơ đồ nghi n c u c a đề t i Lựa chọn mô hình, c c biến, c c hàm m c tiêu - Hàm lượng hiđrô trong kim loại mối hàn là hàm m c tiêu... Giá trị hàm m c tiêu – hàm lượng hiđrô trong mối hàn, cm3/100g Y Mô t phương ph p thí nghi m - Phương ph p o: Mô t phương ph p thí nghi m Phôi thí nghi m đư c c t c kích thư c như hình vẽ Hình dạng và kích thư c mẫu hàn thí nghi m Sử dụng c n phân t ch sai số 0,1g để c n mẫu trư c khi hàn c khối lượng G1 = 199,7(g) Tiến hành hàn mẫu thí nghi m t thu c hàn gốm hệ bazơ đư c chế t o thử nghi m B t. .. c n nghi n c u – hàm số y - Sử dụng huỳnh thạch trong thu c hàn để điều chỉnh hàm lượng hiđrô trong mối hàn: (CaF2) – x1 - Nhi t độ thiêu k t thu c hàn – x2 - Thời gian thiêu k t – x3 Theo c c số liệu lý thuy t và tiên nghi m, mô hình c dạng đa th c b c 2 như sau Yi = b0 + b1 X1 + + biXi + b1 2X1X2 + … + b1 1X12 +….+ biiXi2 Kế hoạch th c nghi m tr c giao b c hai Giá trị và khoảng biến thiên c a c c biến... đư c đã tiến hành thí nghi m kiểm tra, k t quả kiểm tra cho thấy giá trị t nh toán về hàm lượng hiđrô trong mối hàn so với th c nghi m là đủ chính x c, sai lệch dưới 5% K T LUẬN - Luận văn nghi n c u m t c ch c hệ thống c c yếu t ảnh hưởng đến hàm lượng hiđrô trong kim loại mối hàn và đề xu t giải ph p giảm thiểu hàm lượng hiđrô khi chế t o thu c hàn thiêu k t hệ bazơ - Xây dựng đư c c c phương trình... quy mô t ảnh hưởng c a huỳnh thạch, chế độ sấy thiêu k t ( ) đến hàm lượng hiđrô trong mối hàn và vùng ảnh hưởng nhi t - Biểu diễn c c đ c t nh ảnh hưởng này qua đồ thị - X c định đư c hàm lượng huỳnh thạch và chế độ sấy thiêu k t h p lý đảm b o hàm lượng hiđrô trong mối hàn theo yêu c u khi chế t o thu c hàn thiêu k t hệ bazơ - C c k t quả nghi n c u c ý nghĩa khoa h c và th c tiễn + Kiến nghịTuy nhiên,... hưởng c a c c biến đầu v o đến hàm lượng hiđrô trong mối hàn như sau b ng phần mềm MODDE 5.0: Y1 = 3,416 – 0,574X1 – 0,795X2 – 0,355X3 + 0,241X12 + 0,327X22 + 0,133X32 Hệ số t ơng quan R = 0.966 cho thấy mô hình đư c mô t chính x c cao Biểu diễn c c đường đ c t nh và c c k t luận khoa h c Hàm lượng hiđrô trong mối hàn phụ thu c v o hàm lượng huỳnh thạch CaF2 trong thành phần thu c hàn B m t mô t hàm... biến số Biến mã hoá (không thứ nguyên) Biến th c Hàm lượng huỳnh thạch, (%) Z1 Nhi t độ sấy, ( C) Z2 Thời gian sấy thiêu k t, (ph t) Z3 X1 X2 X3 M c trên (Xi max = +1) 14 700 80 +1 +1 +1 M c cơ sở (Xi0 = 0) 10 600 60 0 0 0 M c dưới (Xi min = –1) 6 500 40 –1 –1 –1 Khoảng biến thiên ΔZi 4 100 20 C c biến số Giá trị c c biến th c Giá trị c c mã hóa № thí K nghi m hoạch th c nghi m và k t quả thí nghi m... đầu v o và hàm lượng hiđrô - Giơi hạn c c biến đầu v o: -Hàm m c tiêu c n x c định: Y1 trong khoảng t 2.6 đến 4.0 cm3/100g (b i theo tiêu chuẩn c a Hội Hàn Mỹ AWS A5.17 - 80 với hàm lượng hiđrô r t th p: ≤ 4 cm3/100g) Hàm lượng Thời gian sấy Hàm lượng Nhi t độ sấy, huỳnh thạch, thiêu k t, (ph t) hiđrô trong mối ( C) X2 (%) X1 X3 hàn, cm3/100g 10 700 60 2,93 Với c c giá trị c a c c yếu t đầu v o t m... 3,2 Thể t ch khí hiđrô thu đư c trong ống nghi m sau 72 giờ là V = 0,05 (ml) Vậy hàm lượng hiđrô trong 100(g) kim loại mối hàn đư c t nh theo c ng th c Vx85,85 0,04x85,85 +1,73 + 1, 73 G 2 -G1 208, 6 − 199, 7 H= = ≈ 2,92 0,79 0, 79 Xử lý k t quả th c nghi m K t quả xử lý số liệu C c k t quả th c nghi m đư c tiến hành xử lý theo phần mềm chuẩn đã trình b y ở trên cho k t quả phương trình hồi quy mô t ... h c chứa g c - OH) t o h t thu c hàn môi trường c độ ẩm cao mà phương ph p sấy khô thông thường không loại b h t Vi nghi n c u t o đơn thu c hàn c thành phần: CaF2, chế độ sấy thu c hàn, thời...LÝ DO CHỌN ĐỀ T I Ở nư c ta c ng nghệ hàn t động l p thu c ứng dụng rộng rãi đ c bi t lĩnh v c đóng t u chế t o k t c u th p, trong nư c Công ty C phần Que hàn điện Vi t Đ c, c ng ty sản... thu c hàn gốm là: CaO – TiO2– Al 2O3 – CaF2 Trong đó: + CaO chiếm khoảng 30% + CaF2 chiếm khoảng 10% + TiO2 chiếm khoảng 35% + Al 2O3 chiếm khoảng 25% Đồng thời tham kh o thành phần theo tiêu chuẩn