VUONG SLINE

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 ẢNH HƯỞNG CỦA Mn VÀ Si TRONG THÀNH PHẦN THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TƯƠNG ĐƯƠNG LOẠI F7A(P)4 THEO AWS A5.17-80 ĐẾN CƠ TÍNH MỐI HÀN Học viên : NGUYỄN CÔNG VƯỢNG Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ HUY LÂN Hà Nội: 26/10/2013 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện công nghệ hàn tự động lớp thuốc đóng vai trò quan trọng việc chế tạo kết cấu thép hàn cho ngành công nghiệp mũi nhọn ngành dầu khí, hóa dầu, công nghiệp đóng tàu, giao thông, chế tạo máy, lắp máy, thủy điện, nhiệt điện, Số lượng thuốc hàn nói chung Việt Nam sử dụng khoảng 15.000 tấn, thuốc hàn có chất lượng cao cần nhập khoảng 10.000 tấn/năm  Tuy nhiên, Việt Nam việc sản xuất loại thuốc hàn chủ yếu giai đoạn thử nghiệm nguyên liệu phải nhập phần lớn từ nước chưa có đầy đủ tiêu bản cần thiết để nâng cao chất lượng thuốc hàn Trong số tiêu quan trọng này, hàm lượng Mn Si kim loại mối hàn đóng vai trò then chốt để nâng cao chất lượng mối hàn ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Mn VÀ Si TRONG THÀNH PHẦN THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TƯƠNG ĐƯƠNG LOẠI F7A(P)4 THEO AWS A5.17-80 ĐẾN CƠ TÍNH MỐI HÀN NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI + Phân tích, lựa chọn nguyên tố hợp kim phổ biến từ fero hợp kim dùng thành phần thuốc hàn chế tạo thuốc hàn thiêu kết tương đương với loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80 + Nghiên cứu ảnh hưởng fero hợp kim (Fe-Mn, Fe-Si) thành phần thuốc hàn đến thành phần hóa học tính kim loại mối hàn thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ tương đương với loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80 + Xác định hàm lượng nguyên tố hợp kim thông qua fero hợp kim (Fe-Mn, Fe-Si) đưa vào thành phần thuốc hàn thiêu kết tương đương loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80 đảm bảo thành phần hóa học tính kim loại mối hàn 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 Nguồn nguyên liệu để sản xuất thuốc hàn ở Việt Nam TT TÊN NGUỒN GỐC TT TÊN NGUỒN GỐC -Thái Nguyên - Bình thuận Trường thạch - Yên Bái - Lào Cai,… Cao lanh -Hải Dương -Hưng Yên Ôxít Titan (Ti2O) Rutil -Bình Định Ilmenit -Hà Tĩnh, -Thái Nguyên Đá vôi -Hà nam - yên bái -Hà nam - Hà tĩnh -Hải dương - Sơn la 10 Fe - Mn Đôlômit Huỳnh thạch 11 Alumina Fe - Si 12 Nước thủy tinh - Lâm Đồng - Đắc K nông - Thái Nguyên - Hà Tĩnh,… - Thái Nguyên - Hải Phòng - Hà Nội Xác định thành phần sơ mẻ liệu thuốc hàn Biến mã hoá (không thứ nguyên) Biến thực, % Các biến số MgO, Z1 Huỳnh Rutil Alumin thạch (TiO2), (Al2O3), X1 Z4 (CaF2), Z2 Z3 X2 X3 X4 Mức 16 17 20 –1 –1 –1 –1 Mức 26 27 15 30 +1 +1 +1 +1 Các chất lại CaCO3 Trường thạch Cao lanh Fe-Mn Fe-Si Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 1.Thuốc hàn Dây hàn (thép EM12K) Thuốc hàn & dây hàn Các hàm mục tiêu Thành phần hoá học Cơ tính kim loại mối hàn Đặc tính công nghệ hàn Hàm lượng hiđrô Giá thành Hình dạng mối hàn Khả bong xỉ Độ ổn định hồ quang Độ bềnσ ch, σ k , độ dãn dài, độ dai va đập, độ cứng %C, Mn, Si, S, P Sơ đồ nghiên cứu đề tài 1.Thành phần mẻ liệu thuốc hàn Dây hàn (thép EM12K) Thuốc hàn & dây hàn Hàm mục tiêu Thành phần hoá học kim loại mối hàn %C, Mn, Si, S, P Kiểm tra tính kim loại mối hàn Độ bềnσ ch, σ k , độ dãn dài tươngđối, độ dai va đập Ứng dụng quy hoạch thức nghiệm nghiên cứu thành phần hóa học kim loại mối hàn Hàm mục tiêu yi = f (xi) Cụ thể: (% Mn, %Si )= f (%Fe-Mn, %Fe-Si) Mô hình đa thức bậc (dạng phi tuyến) yi = b0 + b1x1 + + bixi + b12x1x2 + … + b11x12 +….+ biixi2 - yi – hàm mục tiêu (thành phần hóa học kim loại mối hàn: %Mn, %Si), % - xi - biến đầu vào (% Fe-Mn, Fe-Si mẻ liệu thuốc hàn), %  Giá trị khoảng biến thiên yếu tố Biến thực Các biến số Biến mã hoá Fe-Mn,% Fe-Si,% Z1 Z2 X1 X2 Mức (Ximax = +1) +1 +1 Mức sở (Xi = 0) 0 Mức (Ximin = –1) –1 –1 Khoảng biến thiên ΔZi 2 Kế hoạch thực nghiệm thí nghiệm trực giao bậc Giá trị biến thực,% № thí nghiệm Fe-Mn, Fe-Si, Z1 Z2 2 8 4 8 6 10 11 Giá trị biến mã hóa X1 X2 –1 +1 –1 +1 –1 +1 0 0 –1 –1 +1 +1 0 –1 +1 0 Giá trị hàm mục tiêu,% Si, Mn, Y2 Y1 Kết thí nghiệm № thí nghiệm 10 11 Giá trị biến thực,% FeMn(Z1) 8 6 6 Giá trị biến mã hóa Fe-Si(Z2) X1 X2 2 6 4 4 –1 +1 –1 +1 –1 +1 0 0 –1 –1 +1 +1 0 –1 +1 0 Giá trị hàm mục tiêu,% Si,(Y2 ) Mn(Y1) 1.519 2.778 1.962 3.269 1.761 3.054 2.082 2.544 2.331 2.294 2.346 0.524 0.694 1.512 1.674 1.007 1.121 0.624 1.596 1.092 1.103 1.085 Các phương trình hồi quy: Mn = Y1 = 2.33096+ 0.498551x1 + 0.180017x2 + 0.0122475x1x2 + 0.037632x12 – 0.00768314x22 Hệ số tương quan R2 = 0,999 Si = Y2 = 1.08881 + 0,0573216x1 + 0,379685x2 + 0,000405019x1x2 – 0,00792719x12 + 0,0134414x22 Hệ số tương quan R = 0, 999 Biểu diễn đường dặc trưng (Mn, Si) = f (Fe-Mn, Fe-Si) Giải phần mềm tối ưu ta nhận kết qủa hàm lượng Fe-Mn; Fe-Si mẻ liệu thuốc hàn: Fe-Mn Fe-Si Mn Si Fe-Mn 3.6 3.7031 3.8442 2.3 4.245 3.1562 4.2812 Free Free Target Target Fe-Si 1.05 0.848 0.9128 1.225 0.853 0.7625 1.1093 0.6207 0.5 0.5 0.5 Mn 1.3144 1.3134 1.3548 1.0602 1.4453 1.3733 1.2219 1.4246 0 Si 0.3079 0.2708 0.2916 0.2714 0.2988 0.2679 0.2966 0.2522 1.43765 0.3 S 0.0074 0.0074 0.0074 0.0074 0.0074 0.0074 0.0074 0.0075 10 1.61286 0.4 P iter 0.0322 0.0323 21 0.0323 29 0.0321 19 0.0325 39 0.0324 20 0.0321 29 0.0326 25 log(D) -2.4683 -2.3724 -2.9878 -1.71 -3.3226 -2.4738 -2.2469 -2.1955 Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào mẻ liệu thuốc hàn F7A4-2 dự kiến thành phần hóa học tính toán kim loại mối hàn Giá trị biến Hàm lượng nguyên tố kim loại mối thực, % hàn, % Fe-Mn Fe-Si C Mn Si S P 1,662 0,364 Kết quả thử nghiệm thuốc hàn F7A4-2 và thành phần hóa học kim loại mối hàn (Mẫu thử theo ANSI/AWS B4.0) Giá trị biến thực, % Fe-Mn Fe-Si Hàm lượng nguyên tố kim loại mối hàn, % C Mn Si S P 0,0694 1,567 0,401 0,0062 0.0244 Mẫu kiểm tra phân tích thành phần hóa học KL mối hàn: Kiểm tra tính, độ dai va đập mối hàn Yêu cầu tính kim loại mối hàn theo AWS A5.17 – 80 Chỉ tiêu tính F6XX - EXXX F7XX - EXXX Độ bền kéo tối thiểu MPa ksi 415÷550 418÷650 Giới hạnchảy Tối thiểu, MPa Độ giãn dài tương đối, % 330 400 22 22 60 70 Kết quả kiểm tra thử kéo Tiết diện (mm2) 174.835 Giới hạn chảy Giới hạn bền Độ giãn dài (MPa) (MPa) (%) 417.538 497.316 34.286 Mẫu kiểm tra thử kéo Kl mối hàn Công thử độ dai va đập kim loại mối hàn Công thử độ dai va đập kim loại mối hàn theo AWS A5.17 - 80 Chữ số Nhiệt độ thử mẫu,oC Công phá huỷ tối thiểu thử mẫu, J Z -18 -29 -40 -46 -51 -68 27 27 27 27 27 27 - Kết quả thử độ dai va đập KL mối hàn STT Tên mẫu Nhiệt độ thử(oC) Công va đập (J) Mẫu F44-1 -40oC 198 Mẫu F44-2 -40oC 92 Mẫu F44-3 -40oC 203 Mẫu kiểm tra độ dai va đập Kl mối hàn Giới thiệu thuốc hàn để sản xuất thử nghiệm Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào mẻ liệu thuốc hàn để sản xuất thử nghiệm thuốc hàn F7A4 Hàm lượng Hàm lượng nguyên tố kim loại ferô hợp kim, % mối hàn, % Fe-Mn Fe-Si C Mn Si S P 0,0694 1,567 0,401 0,0062 0.0244