Bßo cßo h i ngh KH vi n c) khf VH LGn

HỘI NGHỊ KHOA HỌC TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ NHÂN DỊP 55 NĂM THÀNH LẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của nền tạo xỉ đến hiêêu quả hợp kim hóa kim loại mối hàn bằng Mn và Si chế tạo môêt số que hàn thép cacbon thông dụng TS Vũ Huy Lân - Bộ mơn Hàn & CNKL-Viện Cơ khí I - Đặt vấn đề: Hiện ngành công nghiệp nước ta nhu cầu về vật liệu hàn lớn Trong đó que hàn là loại vật liệu hàn phổ biến và có nhu cầu lớn ● Sản xuất que hàn nước chủ yếu dùng đơn thuốc bọc và nguồn nguyên vật liệu nhập ngoại Do vậy, giá thành đắt và thiếu chủ động ● Hiện ở nước ta tài liệu, sớ liệu để tính tốn đơn th́c bọc que hàn cịn thiếu ● Để sản xuất que hàn, vấn đề cần giải quyết là nghiên cứu hiệu quả hợp kim hóa của nguyên tố hợp kim phổ biến dùng thuốc bọc que hàn thép cacbon là Mn và Si số nền tạo xỉ hàn thông dụng là hệ xỉ axit – rutil và hệ xỉ hàn bazơ để sản xuất loại que hàn thông dụng E6013 và E7016 ● II - Mục đích và đới tượng nghiên cứu: Nghiên cứu dịch chuyển của nguyên tố hợp kim phổ biến dùng thuốc bọc que hàn thép cacbon là Mn và Si số nền tạo xỉ hàn thông dụng là hệ xỉ axit – rutil và hệ xỉ hàn bazơ ● Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lượng nguyên tố Mn và Si cần đưa vào thành phần mẻ liệu th́c bọc que hàn cách xác và thuận tiện để sản xuất loại que hàn E6013 và E7016, E7018 ● III - Nội dung và kết quả nghiên cứu: 2.1 Chọn nền tạo xỉ và nguyên tố hợp kim: 2.1.1 Nền tạo xỉ - lựa chọn để tiến hành nghiên cứu gồm hai hệ xỉ sử dụng rộng rãi giới Việt Nam, kí hiệu theo tiêu chuẩn Hội Hàn Mỹ AWS: ● Nền tạo xỉ hệ rutil (axit) tương đương với que hàn E6013 chọn: TiO2 – Al2O3 – CaO – (SiO2); ● Nền tạo xỉ bazơ tương đương với tạo xỉ dùng cho que hàn E7016, E7018: CaO – CaF2 – TiO2 – (Al2O3) 2.1.2 Các nguyên tố hợp kim: - Que hàn dùng lõi thép cacbon thấp loại H–08A nguyên vật liệu chủ yếu khác dùng để sản xuất que hàn nước ta - Các nguyên tố hợp kim phổ biến Mn Si đưa vào đơn thuốc bọc Fe – Mn, Fe – Si 2.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm Theo thông tin tiên nghiệm, phụ thuộc hàm lượng Si Mn kim loại mối hàn vào hàm lượng Si, Mn thành phần mẻ liệu thuốc bọc có dạng đa thức bậc hai Do vậy, chọn kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao, cụ thể chọn ma trận kế hoạch hỗn hợp Box Wilson đề xuất, với số lượng thí nghiệm k < 5: N = 2k + 2k + n , k = số cấu tử biến thiên, n0 = số thí nghiệm tâm Trong trường hợp số thí nghiệm N = 2.3 Xử lý số liệu thực nghiệm Theo kết thực nghiệm xử lý số liệu theo chương trình chuẩn, cho phép xác lập quan hệ hàm lượng Si Mn kim loại đắp phụ thuộc vào hàm lượng chúng thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn 2.3.1 Đối với tạo xỉ hệ Rutil (axit): + Hàm lượng Si kim loại mối hàn: YSi = 0,17 – 0,157X1+ 0,001 X2 + 0,186 X12 + 0,025 X1.X2 + 0,007X22 + Hàm lượng Mn kim loại mối hàn: YMn = – 0,005+0,445X1+0,026X2 – 0,057 X12 – 0,025 X1.X2 + 0,025 X22 Ở đây: X1 , X2 – tương ứng hàm lượng Si Mn thuốc bọc que hàn, %; YSi , YMn – tương ứng hàm lượng Si Mn kim loại mối hàn, % Các số liệu thực nghiệm cho phép xây dựng biểu đồ phụ thuộc Mn Si kim loại mối hàn vào hàm lượng chúng thuốc bọc (hình1; 2): Đối với tạo xỉ hệ Rutil (axit): Hình 1: Quan hệ hàm lượng Si kim loại đắp phụ thuộc vào hàm lượng Si thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn đường - ứng với (Mn)tb = 0,69%; đường - ứng với (Mn)tb = 2,07% Hình 2: Quan hệ hàm lượng Mn kim loại đắp phụ thuộc vào hàm lượng Mn thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn đường - ứng với (Si)tb = 0,44%; đường - ứng với (Si)tb = 1,1% 2.3.2 Đối với tạo xỉ hệ bazơ: Tương tự nhận phương trình sau: + Hàm lượng Si kim loại mối hàn: YSi = 0,241 – 0,191X1 – 0,107 X2 + 0,125 X12 + 0,161 X1.X2 + 0,027X22 + Hàm lượng Mn kim loại mối hàn: YMn = 0,150 – 0,158X1 + 0,005 X2 +0,135 X12 + 0,025 X1.X2 + 0,145 X22 Và đường đặc trưng phụ thuộc Mn Si kim loại mối hàn vào hàm lượng chúng thuốc bọc tạo xỉ bazơ (hình 3; 4): Đối với tạo xỉ hệ bazơ : [Si],% 0,6 0,4 1 0,2 0,2 0,6 1,0 (Si)tb,% Hình 3: Quan hệ hàm lượng Si kim loại đắp phụ thuộc vào hàm lượng Si thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn đường - ứng với (Mn)tb = 0,69%; đường - ứng với (Mn)tb = 2,07% [Mn],% 1,2 0,8 0,4 1,0 Hình 4: 2,0 3,0 (Mn)tb,% Quan hệ hàm lượng Mn kim loại đắp phụ thuộc vào hàm lượng Mn thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn đường - ứng với (Si)tb = 0,44%; đường - ứng với (Si)tb = 1,1% IV – Kết luận: Kết thực nghiệm phù hợp với lý thuyết quan hệ hàm lượng Mn, Si thuốc bọc kim loại mối hàn;  Đặc trưng ảnh hưởng tạo xỉ đến dịch chuyển nguyên tố hợp kim (Mn, Si) từ thuốc bọc vào kim loại mối hàn thể rõ Đặc biệt trường hợp tạo xỉ rutil (axit), thơng thường đường đặc tính thoải hơn, nhiên hàm lượng (Si)tb thấp, hàm lượng Si mối hàn cao cho thấy hệ số dịch chuyển Si xỉ hàn có hàm lượng ơxi thấp (thuốc bọc chứa chất sinh khí) đáng kể, đồng thời lượng Si kim loại mối hàn cao cịn giải thích phản ứng hoàn nguyên Si từ xỉ hàn;   Trong hình 3; cho thấy: với tạo xỉ có tính bazơ, lượng khí ơxi phân huỷ từ chất thuốc bọc lớn nên mức độ ôxi hoá nguyên tố hợp kim lớn khả xảy phản ứng hoàn nguyên thấp, để đáp ứng đủ lượng Mn, Si cần thiết kim loại mối hàn, phải đưa vào lượng fero hợp kim lớn (đặc biệt hàm lượng Si) so với trường hợp dùng tạo xỉ rutil  Các kết nghiên cứu đề tài biểu đồ cho phép sở sản xuất vật liệu hàn chuyên gia kỹ thuật ứng dụng để xác định hàm lượng Mn, Si đưa vào thành phần thuốc bọc cách thuận tiện, đầu vào nguyên vật liệu thay đổi nghiên cứu thành phần đơn thuốc bọc Một số hình ảnh SV HVCH tham gia NCKH: Thiết bị kéo dây hàn của N/m SX Vật liệu Hàn Lilama Hà Tĩnh Dây chuyền SX que hàn của N/m SX Vật liệu Hàn Lilama Hà Tĩnh Sinh viên và HVCH Viện Cơ khí thực tập tại Nhà máy SX Vật liệu Hàn Lilama Hà Tĩnh Xin trân trọng cám ơn ... bọc chứa chất sinh kh? ?) đáng kể, đồng th? ?i lượng Si kim lo? ?i m? ?i h? ?n cao c? ?n gi? ?i thích ph? ?n ứng h? ? ?n ngun Si từ xỉ h? ?n;   Trong h? ?nh 3; cho thấy: v? ?i tạo xỉ có tính bazơ, lượng kh? ? ơxi ph? ?n huỷ... Ch? ?n nê? ?n tạo xỉ và nguy? ?n tố h? ?̣p kim: 2.1.1 N? ?? ?n tạo xỉ - lựa ch? ?n để ti? ?n h? ?nh nghi? ?n cứu gồm hai h? ?? xỉ sử dụng rộng r? ?i gi? ?i Vi? ??t Nam, kí hiệu theo tiêu chu? ?n H? ? ?i H? ?n Mỹ AWS: ● N? ? ?n. .. Mn, Fe – Si 2.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm Theo thông tin ti? ?n nghiệm, phụ thuộc h? ?m lượng Si Mn kim lo? ?i m? ?i h? ?n vào h? ?m lượng Si, Mn thành ph? ?n mẻ liệu thuốc bọc có dạng đa thức bậc hai