Luận văn CH mạnh 10 2013

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Xuân Mạnh, học viên lớp Cao học ngành Công nghệ Hàn – Khoá 2011, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương với F7A(P)2 theo AWS A5.17-80” Tác giả tham gia Đề tài Khoa học Công nghệ Trọng điểm cấp Nhà nước mã số KC.02.04/11-15 TS Vũ Huy Lân làm Chủ nhiệm Đề tài Tác giả xin cam đoan rằng: Ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị,… trích dẫn từ tài liệu tham khảo số liệu, nội dung lại công bố Luận văn tác giả nhóm tác giả tham gia Đề tài đưa Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25tháng năm 2013 Học viên Nguyễn Xuân Mạnh Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC AWS ASTM ASME DC DCEN, DCDCEP, DC+ DT EN HAZ IIW ISO JIS KLCB NDT PWHT SAW SMAW TCVN VAHN WPS WPQR ak σch σk δ Ψmh Ψn Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh Alternating Curent American Welding Society American Society for Testing of Materials American Society of Machine Engineers Direct Current Direct Current Electrode Negative Direct Current Electrode Positive Destructive Testing European Standards Heat affected zone International Institute Welding International Standard Organization Japanese Industrial Standards Kim loại Nondestructive Testing Post Weld Heat Treatment Submerged Arc Welding Shielded Metal Arc Welding Tiêu chuẩn Việt Nam Vùng ảnh hưởng nhiệt Welding Procedure Specification Welding Procedure Qualiffication Recode Độ dai va đập Giới hạn chảy Độ bền kéo Độ dãn dài tương đối Hệ số hình dạng mối hàn Hệ số ngấu mối hàn CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Bảng 1.1 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Tên bảng Các nguồn nguyên liệu nước dự kiến sử dụng Phân loại ký hiệu thuốc hàn theo IIW - 545 - 78 Yêu cầu tính kim loại mối hàn theo AWS A5.17 - 80 Công thử dai va đập kim loại mối hàn Thành phần hóa học số thông số chủ yếu dây hàn Bảng 2.5 tự động lớp thuốc theo AWS A5.17-80 Các loại xỉ hàn theo thành phần hóa học chất theo Bảng 2.6 Bảng 2.7 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Bảng 5.1 IIW Thành phần sơ mẻ liệu thuốc hàn (mẻ liệu khô) Quy đổi thành phần mẻ liệu có tính đến nước thủy tinh Giá trị khoảng biến thiên yếu tố đầu vào Kế hoạch thực nghiệm bậc trực giao (với biến mã hóa) Thành phần hóa học dây hàn SM400B, (%) Thành phần hóa học dây hàn EL8, (%) Các chi tiêu tính dây hàn Giá trị khoảng biến thiên yếu tố Kế hoạch thực nghiệm thí nghiệm trực giao bậc Các thông số chế độ hàn Kết thí nghiệm Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào mẻ liệu thuốc hàn để sản xuất thử nghiệm thuốc hàn F7A2 Trang 23 32 35 35 35 48 55 55 74 75 82 82 82 86 86 87 89 111 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình số Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Tên hình vẽ Sơ đồ nguyên lý trình hàn tự động lớp thuốc Một số thiết bị hàn hồ quang tự động lớp thuốc Hình ảnh hàn hồ quang tự động lớp thuốc Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang lớp thuốc điện cực băng Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Tran g 13 13 14 15 Luận văn Thạc sĩ Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 2.1 Hình 2.2 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hàn hồ quang lớp thuốc điện cực băng Dạng thuốc hàn Sơ đồ ký hiệu thuốc hàn – dây hàn AWS A5.17 - 80 Hàm lượng oxi kim loại đắp phụ thuộc vào hệ số hoạt 16 18 34 40 tính hoá học thuốc-xỉ hàn hàn chế độ hàn trung bình Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 3.1 thép bon thép hợp kim thấp Độ sệt xỉ nhiệt độ 14000C, poa Sự thay đổi độ nhớt xỉ phụ thuộc vào nhiệt độ Giản đồ trạng thái nhiệt độ hệ xỉ hàn, 0C Độ sệt xỉ hàn nhiệt độ 16000C, pa.s Sức căng bề mặt hệ xỉ hàn 16000c, J/m2 Sơ đồ nghiên cứu tổng quan thuốc hàn Sơ đồ nghiên cứu đề tài Ảnh hưởng hàm lượng ôxit mangan thuốc hàn đến 42 44 50 51 52 56 58 62 Hình 3.2 hàm lượng gia tăng S kim loại mối hàn Hàm lượng S kim loại mối hàn phụ thuộc vào tính bazơ 62 Hình 3.3 thuốc hàn Hàm lượng P kim loại mối hàn phụ thuộc vào tính 63 Hình 3.4 Hình 3.5 bazơ thuốc hàn Máy hàn tự động Dosun DZ1000 Phôi chuẩn bị hàn mẫu thử phân tích thành phần hóa học kim 83 85 Hình 4.1 Hình 5.1 Hình 5.2 Hình 5.3 Hình 5.4 Hình 5.5 Hình 5.6 Hình 5.7 loại mối hàn Mẫu hàn cắt để chuẩn bị phân tích thành phần hóa học Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang vào hàm lượng MgOtrong mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang vào hàm lượng Al 2O3 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang vào hàm lượng CaF2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang vào hàm lượng TiO mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang vào hàm lượng MgO, Al2O3 ,CaF2,TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng MgO mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng Al2O3 mẻ liệu thuốc hàn Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 88 97 97 98 98 99 99 100 Luận văn Thạc sĩ Hình 5.8 Hình 5.9 Hình 5.10 Hình 5.11 Hình 5.12 Hình 5.13 Hình 5.14 Hình 5.15 Hình 5.16 Hình 5.17 Hình 5.18 Hình 5.19 Hình 5.20 Hình 5.21 Hình 5.22 Hình 5.23 Hình 5.24 Hình 5.25 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng CaF2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3, CaF2, TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng MgO mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng CaF2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng Al2O3trong mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3 ,CaF2,TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng MgO mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng Al2O3 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượngCaF2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3 ,CaF2,TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng MgO mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng AlO3 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng CaF2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3 ,CaF2,TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 100 101 101 102 102 103 103 104 104 105 105 106 106 107 107 108 108 109 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Hiện nay, nghiệp công nghiệp hoá đất nướccác ngành khoa học công nghệ phát triển mạnh mẽ, ngành công nghệ hàn cũngkhông ngừng phát triển bề rộng có công nghệ hàn đa dạng giải pháp nâng cao suất chất lượng hàn Do ngành hàn ngày ứng dụng rộng rãi, số công nghệ hàn tự động lớp thuốc ứng dụng phổ biến giới Ở Việt Nam công nghệ ngày ứng dụng rộng rãi, đặc biệt lĩnh vực đóng tàu chế tạo kết cấu thép, Tuy nhiên, thuốc hàn chủ yếu phải nhập từ nước ngoài, để khắc phục tình trạng số sở sản xuất vật liệu hàn lớn nước Công ty sản xuất que hàn Việt Đức, công ty sản xuất vật liệu hàn Nam Triệu, nghiên cứu chế tạo thử Nhưng việc ứng dụng hạn chế, chưa nghiên cứu đầy đủ tiêu cần thiết để nâng cao chất lượng thuốc hàn Trong số tiêu quan trọng này, hàm lượng Mn Si kim loại mối hàn giải pháp để hợp kim mối hàn Nội dung cụ thể luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương với F7A(P)2 theo AWS A5.17-80” Có vấn đề cần giải sau: Giới thiệu tổng quan việc nghiên cứu giới Việt Nam ảnh hưởng chất chủ yếu thành phần mẻ liệu hàn đến tính cộng nghệ hàn hàn hàn tự động lớp thuốc hàn gốm hệ bazơ giải pháp điều chỉnh hàm lượng hàm lượng chất chế tạo thuốc hàn Phân tích, lựa chọn tạo xỉ chất đưa vào thành phần thuốc hàn với số bazơ hợp lý sử dụng tối đa nguồn nguyên vật liệu nước Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần chủ yếu thuốc hàn đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ Xác định hàm lượng chất chủ yếu thành phần mẻ liệu thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ thuộc nhóm đảm bảo tiêu công nghệ hàn thuốc Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Kết nghiên cứu đề tài trợ giúp hiệu cho việc xác định thành phần đơn thuốc hàn sản xuất nguyên vật liệu nước, nhằm nâng cao chất lượng kim loại mối hàn Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình giảng viên TS.Vũ Huy Lân, Ban lãnh đạo cán Công ty Que hàn điện Việt Đức,… việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp này! Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT 1.1 Sơ lược hàn tự động lớp thuốc hàn 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc  Khái niệm hàn hồ quang dưới lớp thuốc: Hàn hồ quang lớp thuốc bảo vệ gọi hàn hồ quang chìm (hồ quang ngầm), tiếng Anh viết tắt SAW (Submerged Arc Welding) trình hàn điện nóng chảy, dùng nguồn nhiệt từ hồ quang điện sinh điện cực hàn (dây hàn, băng hàn) vật hàn Một phần lượng nhiệt sinh hồ quang điện làm nóng chảy kim loại điện cực kim loại bản, sau kim loại vũng hàn kết tinh tạo thành mối hàn Phần nhiệt khác làm nóng chảy thuốc hàn, tạo thành lớp xỉ (vòm vỉ) bảo vệ vùng hồ quang vũng hàn khỏi xâm nhập ảnh hưởng có hại môi trường khí xung quanh  Nguyên lý hàn hồ quàng dưới lớp thuốc: Dưới tác dụng nhiệt hồ quang, mép hàn, dây hàn phần thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vòm hồ quang (vòm xỉ) vũng hàn Dây hàn đẩy vào vũng hàn cấu cấp dây với tốc độ phù hợp với tốc độ nóng chảy đảm bảo trì hồ quang cháy ổn định Khi hồ quang hàn di chuyển theo hướng hàn kim loại lỏng vũng hàn nguội kết tinh tạo thành mối hàn Trên mặt vũng hàn phần mối hàn kết tinh hình thành lớp xỉ có tác dụng tham gia vào trình luyện kim hàn, bảo vệ giữ nhiệt cho mối hàn tách khỏi mối hàn sau hàn Phần thuốc hàn chưa bị nóng chảy sử dụng lại Các chuyển động cấp dây hàn, dao động điện cực chuyển động theo đường hàn thường giới hóa Tùy theo mức độ tự động chuyển động mà chia thành hàn tự động bán tự động lớp thuốc Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sơ đồ nguyên lý trình hàn tự động lớp thuốc tham khảo hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý trình hàn tự động lớp thuốc Hình 1.2 Một số thiết bị hàn hồ quang tự động lớp thuốc Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 1.3 Hình ảnh hàn hồ quang tự động lớp thuốc 10 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 10 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 17.30 17.20 b 17.10 17.00 16.90 16.80 16.70 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 T iO Hình 5.9 Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượngTiO2 mẻ liệu thuốc hàn Hình 5.10 Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3, CaF2, TiO2trong mẻ liệu thuốc hàn 98 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 98 CH11BCNH.KT 0.300 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 5.2.1.3 Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn 4.050 c 4.000 3.950 3.900 3.850 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 M gO Hình 5.11 Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng MgO mẻ liệu thuốc hàn 99 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 99 CH11BCNH.KT 0.260 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội c 4.00 3.90 3.80 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 C aF2 Hình 5.12 Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượngCaF2 mẻ liệu thuốc hàn 4.050 c 4.000 3.950 3.900 3.850 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 A l2 O Hình 5.13 Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng Al2O3 mẻ liệu thuốc hàn 100 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 100 CH11BCNH.KT 0.270 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 4.050 4.000 c 3.950 3.900 3.850 3.800 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 T iO Hình 5.14 Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng TiO2 mẻ liệu thuốc hàn Hình 5.15 Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng 101 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 101 CH11BCNH.KT 0.300 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MgO, Al2O3, CaF2, TiO2trong mẻ liệu thuốc hàn 5.2.1.3 Sự phụ thuộc chiều ngấu mối hàn 2.30 h 2.20 2.10 2.00 1.90 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 M gO Hình 5.16 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng MgO mẻ liệu thuốc hàn 2.420 2.400 2.380 h 2.360 2.340 2.320 2.300 2.280 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 A l2 O Hình 5.17 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượngAl2O3 mẻ liệu thuốc hàn 102 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 102 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.370 2.360 h 2.350 2.340 2.330 2.320 2.310 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 C aF2 Hình 5.18 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượngCaF2 mẻ liệu thuốc hàn 2.450 h 2.400 2.350 2.300 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 T iO Hình 5.19 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượngTiO2 mẻ liệu thuốc hàn 103 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 103 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 5.20 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3, CaF2, TiO2trong mẻ liệu thuốc hàn 5.2.1.3.Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn 4.50 Dmh 4.40 4.30 4.20 4.10 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 M gO Hình 5.21 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng MgO 104 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 104 CH11BCNH.KT 0.260 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội mẻ liệu thuốc hàn 4.50 Dmh 4.40 4.30 4.20 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 A l2 O Hình 5.22 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng Al2O3 mẻ liệu thuốc hàn 4.60 Dmh 4.50 4.40 4.30 4.20 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 C aF2 Hình 5.23 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng CaF2 105 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 105 CH11BCNH.KT 0.150 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội mẻ liệu thuốc hàn 4.70 4.60 Dmh 4.50 4.40 4.30 4.20 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 T iO Hình 5.24 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng TiO2 mẻ liệu thuốc hàn 106 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 106 CH11BCNH.KT 0.300 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 5.25 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O3, CaF2, TiO2trong mẻ liệu thuốc hàn 5.2.2 Các kết luận Qua kết thu từ phương trình hồi qui đường đặc trưng cho - phép rút kết luận quan trọng sau đây: Mức độ tương thích phương trình hồi qui cao, với hệ số tương quan R = - 0,391 ÷ 0,593 Các đường đặc trưng biểu diễn phụ thuộc hàm lượng nguyên tố hợp kim phổ biến MgO,Al2O3, TiO2và CaF2trong mẻ liệu thuốc hàn F7A2 vào kim loại mối hàn rõ - ràng thông qua biểu đồdạng 2D 3D Đặc tính biểu đồ phù hợp cao với lý thuyết, phản ánh tính chất vật lý mức độ hoạt tính hóa học thuốc hàn – xỉ hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình (B ≈ 1,1) đến dịch chuyển nguyên tố hợp kim khả khử, hợp kim hóa kim loại mối hàn qua thuốc hàn - Qua đồ thị cho thấy: + Chiều dài hồ quang tới hạn tăng tỷ lệ thuận vớihàm lượng MgO tỷ lệ nghịch với hàm lượng CaF2, TiO2, Al2O3trong thành phần mẻ liệu thuốc hàn 107 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 107 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội + Chiều rộng mối hàn tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng Al 2O3, TiO2tỷ lệ nghịch nghịch với hàm lượng MgO, CaF2 thành phần mẻ liệu thuốc hàn + Chiều cao mối hàn tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng MgO, CaF 2tỷ lệ nghịch nghịch với hàm lượng Al2O3, TiO2 thành phần mẻ liệu thuốc hàn + Chiều sâu ngấu mối hàn tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng Al 2O3, CaF2, TiO2 tỷ lệ nghịch nghịch với hàm lượng MgOtrong thành phần mẻ liệu thuốc hàn + Hệ số hình dạng hàn tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng CaF 2, Al2O3, MgO, TiO2trong thành phần mẻ liệu thuốc hàn - Các kết nghiên cứu sở để xác định hàm lượng chất MgO, Al2O3, CaF2, TiO2 đưa vào mẻ liệu thuốc hàn F7A(P)2 đảm bảo tính ổn định hồ quang, hình thành mối hàn tính bong xỉvà giá thành thuốc hàn 5.3 Xác định hàm lượng các chất mẻ liệu thuốc hàn Xác định giá trị hợp lý (tối ưu) yếu tố (biến số) từ mô hình xây dựng đảm bảo tiêu chí kinh tế - kỹ thuật Do vậy, việc giải toán phải đáp ứng điều kiện ràng buộc Bài toán quy hoạch đa mục tiêu trường hợp tổng quát với n biến, m buộc, p mục tiêu mô tả dạng tổng quát sau: Max(min) j ( i = 1,2,…,m; j = 1,2,…,n Ta ký hiệu miền buộc miền D Trong toán việc giải toán tìm giá trị biến đầu vào thỏa mãn giá trị hàm mục tiêu cho trước - Xác định hàm lượng MgO, Al2O3, CaF2, TiO2 chất khác hợp lý mẻ liệu thuốc hàn đảm bảo thành phần hóa học tính mối hàn, đặc tính công nghệ hàn, hàn lượng hiđrô sở ràng buộc - Các ràng buộc: + Các ràng buộc tường minh (các gới hạn biên) biến số: 108 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 108 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 16% ≤ MgO ≤ 26% ; 17% ≤ Al2O3 ≤ 27% ; 5% ≤ CaF2 ≤ 15% ; 20% ≤ TiO2 ≤ 30% ; Và ∑Zi = 78% ∑Xi = 0,78 + Các ràng buộc ẩn: cặp thuốc hàn – dây hàn (F7A2 – EL8), yêu cầu chiều dài hồ quang tới hạn hệ số hình dạng mối hàn sau: Lhq ≥ 16,5 mm; 6,5 ≤ Ψmh ≤ 10 - Xác định giá trị biến (MgO, Al2O3, CaF2, TiO2 ) thỏa mãn điều kiện hàm mục tiêu sau: Lhq ≥ 16,5 mm; 6,5 ≤ Ψmh ≤ 10 Kết quả: Giải phần mềm tối ưu chuyên dụng MODDE 5.0 với ràng buộc có điều kiện, ta xác định giá trị sau: MgO Al2O3 CaF2 TiO2 X5 Lhq b c h Dmh MgO Free Free Free Free Constant 0.16 0.17 0.05 0.2 0.22 Target Exclude Exclude Exclude Target TiO2 Al2O3 CaF2 0.17 0.26 0.07 0.28 0.22 0.1985 0.2335 0.052 0.2956 0.22 109 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 0.26 0.27 0.15 0.3 X5 0.5 14 16 18 0.5 10 Lhq b c 15.98 17.9557 3.5989 2.3721 5.0016 -4.6029 16.2951 17.7043 3.5714 2.5321 5.0683 26 -2.2606 109 CH11BCNH.KT h Dmh iter log(D) Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 0.16 0.17 0.15 0.3 0.22 15.7655 17.2364 3.7283 2.2592 4.6004 26 -1.3629 0.1676 0.2694 0.095 0.2472 0.22 15.7573 17.4982 3.8021 2.2992 4.6122 49 -1.3842 0.1997 0.2699 0.110 0.2001 0.22 16.1415 16.839 3.8539 2.519 4.5212 94 -1.2325 0.17 0.26 0.07 0.28 0.22 15.98 17.9557 3.5989 2.3721 5.0016 -4.6029 0.16 0.2367 0.083 0.3 0.22 15.9873 18.0374 3.5813 2.3037 5.0163 -4.8966 0.1933 0.27 0.05 0.2667 0.22 16.181 17.6909 3.5676 2.4897 5.0352 -2.6862 Với kết hàm lượng chất tạo xỉ tìm có giá trị hàm mục tiêu sau: MgO Al2O3 CaF2 TiO2 Lhq b c h Dmh 0.16 0.2367 0.0833 0.3 15.9873 18.0374 3.5813 2.3037 5.0163 Thành phần chất tạo xỉ thuốc hàn F7A2 tìm (Các chất tạo xỉ hàn) có hàm lượng sau: Thuôc hàndây hàn F21 MgO 16 Al2O3 24,5 110 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh Hàm lượng chất mẻ liệu thuốc hàn, % CaF2 Rutil CaCO3 Trường Cao lanh Fe-Mn 8,5 29 110 CH11BCNH.KT thạch Fe-Si Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng thành phần thuốc hàn đếntính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ F7A(P)2 AWS A5.17-80 Kết ý nghĩa khoa học thực tiễn tóm tắt số điểm chủ yếu sau đây: Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả giải nội dung sau: - Xác định hàm lượng chất chủ yếu thành phần mẻ liệu thuốc hàn thuộc nhóm đảm bảo tính công nghệ thuốc - Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm, xây dựng phương trình toán học mô tả ảnh hưởng chất chủ yếu thành phần mẻ liệu thuốc hàn hàn tự động đến tính ổn định hồ quang, chiều rộng mối hàn, chiều cao mối hàn, chiều sâu ngấu, hệ số hình dạng mối hàn - Sự mô tả dạng 2D 3D quan hệ toán học nghiên cứu phản ánh trực quan kết nghiên cứu cho thấy phù hợp với lý thuyết - Kết nghiên cứu báo sở để thiết kế hoàn chỉnh thành phần mẻ liệu thuốc hàn cần nghiên cứu - Các kết tìm dùng để chế tạo thử nghiệm thuốc hàn F7A(P)2 cho hồ quang cháy ổn định, hình thành mối hàn tốt, bề mặt sáng, vẩy hàn đều, xỉ hàn dễ bong, khuyết tật hàn phạm vi cho phép - Các kết phương pháp nghiên cứu báo cáo có ý nghĩa quan trọng lý thuyết thực tiễn lĩnh vực nghiên cứu sản xuất vật liệu hàn Kiến nghị: Các kết nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng chất tạo xỉ chủ yếu mẻ liệu thuốc hàn đến tiêu tính công nghệ hàn Để thiết kế hoàn chỉnh mẻ liệu thuốc hàn cần tiếp tục nghiên cứu chất ảnh hưởng đến tiêu tính, thành phần hóa học kim loại mối hàn hàm lượng hiđrô mối hàn 111 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 111 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - TS Vũ Huy Lân, TS Bùi Văn Hạnh, Giáo trình Vật liệu hàn, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2010 [2] - TS Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1&2), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2004 [3] Bùi Minh Trí (1980), Các phương pháp tính toán tối ưu hóa T1, T2 [4] Quách Tuần Ngọc (1996), Giáo trình pascal, ĐHBK Hà Nội [5] - TCVN 3223 : 2000, Que hàn thép cacbon thép hợp kim thấp [6] - TCVN 2362 : 1978, Dây thép hàn [7] - TCVN 3909 : 2000, Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp thép hợp kim thấp phương pháp thử [8] - ПетровГ Л Сварочныематериалы Машиностроение, Ленинград 1972 [9] - ПoтaповаН Н Сварочныематериалыдлядуговойсварки Машиностроение, Москва 1989 [10] - Cпецэлектрод Covered electrodes for manual arc welding, depositing and cutting (Catalô que hàn hãng Spetselektrode, 2000) [11] - AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 [12]- AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code - Steel [13] -Esab Welding Consumables, Esab Welding Co., LTD., 2006 [14] -Huyndai Welding Consumables, Huyndai Welding Co., LTD., Korea 2004 [15] - Kobelco Welding Handbook , Kobe Steel LTD., Japan 2004 [16] - Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 112 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 112 CH11BCNH.KT [...]... hàn EXXX – HX, ch E là ký hiệu điện cực (dây hàn) và tiếp theo là ch C có thể không có, Còn ch X đầu tiên là một trong 3 ch L, M hoặc H; ch X thứ 2 là một hoặc 2 ch số (8; 12; 13; 14; 15) ch hàm lượng cacbon danh nghĩa (qui ước); còn nếu có ch K ở cuối là dây hàn được ch tạo từ thép khử bằng silic Trong 30 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 30 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội... t ch, lựa ch n nền tạo xỉ và các ch t đưa vào thành phần thuốc hàn với ch số bazơ hợp lý và sử dụng tối đa nguồn nguyên vật liệu trong nước 21 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 21 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội + Nghiên cứu ảnh hưởng của các ch t tạo xỉ ch yếu trong thuốc hàn đến tính công nghệ hàn của thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ + Xác định được hàm lượng các ch t tạo xỉ ch ... đảm bảo các ch tiêu công nghệ hàn của thuốc 22 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 22 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội CH ƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN VÀ LỰA CH N XỈ HÀN 2.1 Các chỉ tiêu cơ bản của thuốc hàn 2.1.1 Các chỉ tiêu chung của thuốc hàn Thuốc hàn dùng trong hàn tự động, bán tự động dưới lớp thuốc, thuốc hàn kết hợp với dây hàn phải đạt được các ch tiêu chung cơ bản... ESAB (Thụy Điển) ngoài việc áp dụng theo tiêu chuẩn AWS, còn giới thiệu về các ch số về tính ch t hóa học (ch số bazơ của thuốc hàn – xỉ hàn, tính ch t thuốc hàn, lượng thuốc hàn nóng ch y theo ch độ hàn, ) và thành phần của xỉ hàn trong phạm vi cho phép để người sử dụng tham khảo 16 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 16 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội Trên thế giới có nhiều nhà... magnetit (Fe3O4), trường th ch, • Các muối halogen: CaF2 (huỳnh th ch) , KF, • Các phức ch t khác: Na2SiF6, Na3AlF6 (criolit), 24 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 24 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội Đối với thuốc hàn để hàn thép: tuỳ theo các loại hợp ch t đưa vào thành phần mẻ liệu của nó và tính ch t của các sản phẩm nhận được từ quá trình phân huỷ ch ng khi hàn, mà tên gọi của... nhau và k ch thước hạt phù hợp − Nhóm các ch t khử tạp ch t: S, P Ngoài các ch t đưa vào nhóm tạo khí (CaCO 3, MgCO3) sẽ phân huỷ thành các ch t, trong đó có các ôxit bazơ (CaO, MgO) để khử S, P, 25 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 25 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội còn có thể đưa thêm một lượng khá lớn CaF2 có tác dụng khử S, P và làm giảm lượng hyđrô và cải thiện tính ch t kim... Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 28 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ − − − b) Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội Thuốc hàn dụng hàn cơ giới hoá và hàn đắp Thuốc hàn điện xỉ Thuốc hàn hợp kim cao Ký hiệu thuốc hàn Hiện nay hệ thống tiêu chuẩn để ký hiệu thuốc hàn của Việt Nam ch a được chuẩn hoá, khi lựa chon thuốc hàn để hàn có thể tham khảo một số tiêu chuẩn phổ biến trên thế giới như AWS Tiêu chuẩn này thường giới... các chi tiết có chiều dày từ vài mm cho đến hàng trăm mm 1.1.2 Vai trò, công dụng của thuốc hàn  Khái niệm: Thuốc hàn là hỗn hợp gồm nhiều thành phần, được ch tạo ởdạng hạt có k ch thước xác định trong khoảng 0,25 ÷ 4 mm 13 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 13 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội Hình 1.6 Dạng thuốc hàn  Vai trò, công dụng của thuốc hàn: - Tạo vòm xỉ nóng ch y... Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội - Thuốc hàn hệ axit: hồ quang ch y ổn định, êm; giọt kim loại d ch chuyển dạng tia, mối hàn rất đẹp Tuy nhiên, khả năng khử tạp ch t và tinh luyện kim loại mối hàn bị hạn ch , hàm lượng hyđrô cao, nên thường dùng để hàn các kết cấu thép cacbon thông thường - Thuốc hàn bazơ: hồ quang ch y kém ổn định hơn, giọt kim loại d ch chuyển có k ch thước lớn hơn nhiều, bề... tinh luyện kim loại mối hàn 14 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 14 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội - Cải thiện các tiêu ch vệ sinh công nghiệp: giảm lượng khí thải và bụi sinh ra trong quá trình hàn 1.1.3 Phân loại thuốc hàn theo phương pháp ch tạo Hiện nay có nhiều hệ thống tiêu chuẩn phân loại thuốc hàn như: ISO (Tổ ch c tiêu chuẩn hoá Quốc tế), AWS (Hội hàn Mỹ), BS (Anh), DIN ... liệu thuốc hàn Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH1 1BCNH.KT 100 101 101 102 102 103 103 104 104 105 105 106 106 107 107 108 108 109 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Hiện nay, nghiệp... viên:Nguyễn Xuân Mạnh CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội Hình 1.3 Hình ảnh hàn hồ quang tự động lớp thuốc 10 Học viên:Nguyễn Xuân Mạnh 10 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường... viên:Nguyễn Xuân Mạnh 22 CH1 1BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học B ch Khoa Hà Nội CH ƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN VÀ LỰA CH N XỈ HÀN 2.1 Các chỉ tiêu thuốc hàn 2.1.1 Các chỉ tiêu chung thuốc