bao cao luan van phong BS

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 MỐI HÀN KHI CHẾ TẠO THUỐC HÀN THIÊU KẾT TƯƠNG ĐƯƠNG VỚI LOẠI F7A(P)4 THEO AWS A5.17-80 Học viên : ĐÀO VĂN PHONG Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ HUY LÂN Hà Nội: 10/2013 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ở nước ta công nghệ hàn tự động lớp thuốc ứng dụng rộng nhiên thuốc hàn chủ yếu phải nhập Một số sở sản xuất 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 mối hàn chế tạo thuốc hàn thiêu kết tương đương với loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80 giải pháp để giảm thiểu hàm lượng hiđrô Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo danh mục bảng biểu luận văn gồm có chương  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 Trên sở nghiên cứu tạo xỉ cho thuốc hàn từ đưa sở lựa chọn tạo xỉ cho thành phần mẻ liệu thuốc hàn bazơ là: (CaO+MgO) – Al2O3 – CaF2 – TiO2 Trong đó: + + + + (CaO+MgO) chiếm khoảng 30% Al2O3 chiếm khoảng 30% CaF2 chiếm khoảng 15% TiO2 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 A5.17-80 F7A(P)4 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 10.71 20 ÷ 30 25÷35 25÷35 10÷20 Bazơ (B=1,6)  Sơ đồ nguyên lý quy trình công nghệ chế tạo thuốc hàn Quặng & các vật liệu khác No Loại Kiểm tra yes Nghiền nhỏ No Kiểm tra kích thước yes Cân TP mẻ liệu Trộn khô Trộn ướt Cấp nước thủy tinh Ép tạo hạt Sấy sơ Sàng tuyển hạt Sấy khô kiệt Loại No Kiểm tra yes Bao gói & bảo quản  Sơ đồ nghiên cứu tổng quát Thuốc hàn hệ bazơ (CaO+MgO-TiO2Al2O3-CaF2…) Dây hàn (Thép EM12K) Các hàm mục tiêu Thành phần hoá học (hàm lượng hiđrô) Cơ tính Đặc trưng công nghệ Tính kỹ thuật Giá thành  Sơ đồ nghiên cứu đề tài 1-Thành phần mẻ liệu thuốc hàn (CaO+MgO-TiO2Al2O3-CaF2…) 2- Với dây hàn Thép EM12K Hàm lượng huỳnh thạch mẻ liệu thuốc hàn (CaF2) Chế độ sấy thiêu kết thuốc hàn: - Nhiệt độ thiêu kết - Thời gian thiêu kết Các hàm mục tiêu Hàm lượng Hiđrô mối hàn VAHN Tiến hành hàn mẫu thí nghiệm từ thuốc hàn 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 (EM12K) loại có đường kính φ 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 Mẫu thí nghiệm cân sau đo thể tích G2 Thể tích khí đo sau ngâm Glixerin V 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 10 550 60 –1 –1 –1 10.58 20 550 60 +1 –1 –1 9.78 10 850 60 –1 +1 –1 3.89 20 850 60 +1 +1 –1 3.11 10 550 120 –1 –1 +1 10.34 20 550 120 +1 –1 +1 9.57 10 850 120 –1 +1 +1 3.02 20 850 120 +1 +1 +1 2.34 8,925 700 90 – 1,215 0 4.65 10 21,075 700 90 + 1,215 0 3.82 11 15 517,75 90 – 1,215 11.34 12 15 882,5 90 + 1,215 3.55 13 15 700 53.55 0 – 1,215 4.60 14 15 700 126.45 0 + 1,215 3.83 15 15 700 90 0 4.23 16 15 700 90 0 4.06 17 15 700 90 0 4.35 Thể tích khí hiđrô thu ống nghiệm sau 72 V Vậy hàm lượng hiđrô 100(g) kim loại mối hàn tính theo công thức Vx85,85 +1,73 G -G1 H= 0,79 Xử lý kết thực nghiệm 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 Y1 = 4,192 – 0,3073X1 – 2,844X2 – 0,2302X3 + 0,011X1X3 – 0,102X2X3 + 0,717X12 + 1,477X22 + 0,063X32 Hệ số tương quan R2 = 0.998 cho thấy mô hình mô tả xác cao Biểu diễn đường đặc tính kết luận khoa học H2 4.70 4.60 4.50 H2 4.40 4.30 4.20 4.10 4.00 3.90 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C aF Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2, % thành phần thuốc hàn Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 nhiệt độ sấy thiêu kết H2 10 H2 600 700 800 T Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào nhiệt độ sấy thiêu kết, °C Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 thời gian sấy thiêu kết H2 4.50 H2 4.40 4.30 4.20 4.10 4.00 60 70 80 90 100 110 120 tg Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào thời gian sấy thiêu kết, phút Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian sấy thiêu kết H2 T = 550°C Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch thời gian sấy nhiệt độ sấy thiêu kết H2 T = 700°C Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch thời gian sấy nhiệt độ sấy thiêu kết H2 T = 850°C Hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch thời gian sấy nhiệt độ sấy thiêu kết Kết tối ưu biến đầu vào hàm lượng hiđrô Hàm mục tiêu hàm lượng hiđrô mối hàn Trong trường hợp nguyên tắc tối ưu vừa đảm bảo tính kỹ thuật (hàm lượng hiđrô thấp ≤ cm3/100g) tính kinh tế: Y ≤ cm3/100g; nhiệt độ thiêu kết, thời gian sấy thiêu kết tối thiểu Hàm lượng huỳnh thạch, (%) X1 11,7 Nhiệt độ sấy, (°C) X2 Thời gian sấy thiêu kết, (phút) X3 Hàm lượng hiđrô mối hàn, cm3/100g 755 102 3,36 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 nghị: Kết nghiên cứu đề tài áp dụng với hệ xỉ bazơ trung bình B = 1,6, có điều kiện nên nghiên cứu mở rộng cho số loại thuốc hàn với hệ số bazơ phổ biến, để giúp cho sở sản xuất vật liệu hàn có đầy đủ tài liệu tham khảo [...]... lượng hiđrô trong mối hàn như sau Y1 = 4,192 – 0,3073X1 – 2,844X2 – 0,2302X3 + 0,011X1X3 – 0,102X2X3 + 0,717X12 + 1,477X22 + 0,063X32 Hệ số tương quan R2 = 0.998 cho thấy mô hình được mô tả chính xác cao Biểu diễn các đường đặc tính và các kết luận khoa học H2 4.70 4.60 4.50 H2 4.40 4.30 4.20 4.10 4.00 3.90 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 C aF 2 Hàm lượng hiđrô trong mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng ... 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... hàn từ đưa sở lựa chọn tạo xỉ cho thành phần mẻ liệu thuốc hàn bazơ là: (CaO+ MgO) – Al2O3 – CaF2 – TiO2 Trong đó: + + + + (CaO+ MgO) chiếm khoảng 30% Al2O3 chiếm khoảng 30% CaF2 chiếm khoảng 15%... hạt Sấy sơ Sàng tuyển hạt Sấy khô kiệt Loại No Kiểm tra yes Bao gói & bảo quản  Sơ đồ nghiên cứu tổng quát Thuốc hàn hệ bazơ (CaO+ MgO-TiO2Al2O3-CaF2…) Dây hàn (Thép EM12K) Các hàm mục tiêu